微生物食品应用.pptx

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十章,微,生,物,的食品应用,微生物食品应用,微生物食品应用,第1页,第十章,微,生,物,食品应用,第一节 食 醋,第二节 酱 油,第三节 腐 乳,第四节 发酵乳制品,第五节 发酵酒类,第六节 氨基酸,微生物食品应用,第2页,第十章,微,生,物,食品应用,第一节 食 醋,菌种：,纹膜醋酸菌,(,Acetobacteraceti,),、许氏醋酸菌,(,A.schutzenbachii,),、恶臭醋酸菌,(,A.rances,),混浊变种、巴氏醋酸菌,(,A.pasteurianus,),巴氏亚种。,反应过程：,醋酸菌在充分供氧情况下生长繁殖，将乙醇氧化为醋酸。依据菌种不一样，还可产生其它有机酸及有香味酯类等。,食醋生产原料：,高粱、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、枣等含糖或含淀粉果实等。,食醋自古以来就是我国人民生活中必需品。它是一个酸性调味料，除含有醋酸外，还含有糖分，氨基酸等营养物质，能促进大家食欲。,微生物食品应用,第3页,食醋是细菌发酵制品，通常是利用醋酸杆菌进行好氧发酵而产生；,假如以淀粉质为原料，还需要霉菌和酵母菌参加；,假如以糖类物质为原料，需加入酵母菌；,只有以乙醇类物质为原料，才不需其它微生物参加，单用醋酸杆菌就可完成酿醋作用；,下面咱们以淀粉质为原料，介绍参加与酿造作用相关微生物。,第十章,微,生,物,食品应用,一、菌 种,微生物食品应用,第4页,第十章,微,生,物,食品应用,2,、酵母菌,利用糖进行酒精发酵菌种主要是酿酒酵母。,3,、醋酸菌,醋酸菌是醋酸发酵主要菌种，它能氧化酒精为醋酸。醋酸菌形态为短杆或长杆细胞、单独、成对或排列成链状。不形成芽孢。革兰氏染色幼龄阴性，老龄不稳定。好氧。喜欢在含糖和酵母膏培养基上生长。最适生长温度为,30,左右，最适,pH,值为,5.4,6.3,。,1,、曲霉菌,酿醋先酿酒，酿酒先需糖。故以淀粉质为原料，首先必须将淀粉水解为葡萄糖，才能为酒精发酵提供条件。而完成这一生化过程是经过曲霉菌作用。,使用曲霉菌作为糖化剂常见菌种是黑曲霉、宇佐美曲霉等。多年来，广泛使用糖化菌种是北微所选育黑曲霉变异株,uv-11,，编号为,AS.3.4309,。最适,pH,值为,3.5,5.0,。,微生物食品应用,第5页,依据对维生素要求和对有机酸同化性能等区分，,食醋酿造菌种可分为,2,个属：,醋酸杆菌属和葡萄糖杆菌属。,醋酸杆菌属现已发觉,53,种。它们特点是：,能氧化乙醇成醋酸，有些可继续氧化成,CO2,和水；不氧化葡萄糖；不要求维生素；能同化主要有机酸。,葡萄糖杆菌属发觉有,8,个种，它们特点是：,能氧化乙醇成醋酸，但氧化能力很弱，而且不再分解醋酸生成,CO2,和水；能氧化葡萄糖或葡萄糖酸；需要维生素；对主要有机酸几乎不能同化。,第十章,微,生,物,食品应用,微生物食品应用,第6页,当前我国外用于生产食醋菌种有：,奥尔兰醋杆菌（,Acetobacter orleanense,）、许氏醋杆菌（,A.schutzenbachii,）、弯醋杆菌（,A.curvum,）、产醋醋杆菌（,A.acetigenum,）、醋化醋杆菌（,A.aceti,）、恶臭醋杆菌（,A.rancens,）等。,我国当前使用人工纯培养醋酸菌种，主要有二株：一株,是中科院微生物研究所培育出恶臭醋酸杆菌,AS.1.41,。,另一株,是上海酿造研究所和上海醋厂从丹东速酿醋中分离而得，编号为沪酿,1.01,。,第十章,微,生,物,食品应用,微生物食品应用,第7页,1.,淀粉糖化,曲霉菌能分泌各种淀粉酶，完成淀粉糖化作用。,2,、酒精发酵,这一过程是利用酵母菌在无氧条件下经,EMP,途,径，将葡萄糖发酵成乙醇和,CO2,。,3,、醋酸发酵,乙醇在醋酸菌作用下氧化成乙酸，这个过程称为醋酸发酵。它是食醋生产主要步骤。,乙醇氧化过程可分为两个阶段：首先，乙醇在乙醇脱氢酶催化下氧化成乙醛。然后，乙醛在乙醛脱氢酶作用下，氧化成乙酸,第十章,微,生,物,食品应用,二、发酵机理,微生物食品应用,第8页,4,、食醋色、香、味,（,1,）食醋色素 食醋生产如使用红曲做糖化剂，则红曲霉色素赋予食醋红色。食醋在发酵过程中，主要经过美拉德反应和酶褐变反应生成色素。,（,2,）食醋香气 发酵过程中产生各种有机酸和醇类，经过酯化反应合成各种酯类，赋于食醋以特殊香气。酯类以乙酸乙酯为主。,（,3,）食醋味,酸味：,醋酸是形成酸味主体酸。,甜味：,由糖分组成。,鲜味：,起源于蛋白质水解产物氨基酸和菌体,自溶核酸降解物核苷酸。,咸味：,来自食盐。,第十章,微,生,物,食品应用,微生物食品应用,第9页,酱油是我国传统发酵食品之一，在我国有着悠久历史，酱油不但营养丰富，含有糖份、多肽、氨基酸、维生素、食盐和水等物质，而且赋予食品以咸味、鲜味、香味和颜色，促进大家食欲，因而是大家生活中不可缺乏调味品。伴随世界上食用酱油人数增加，对酱油需要量也随之增加，同时，对酱油质量也会提出更高要求。所以，酱油酿造工业在食品工业中地位愈加显得主要。,第二节 酱 油,一、概述,微生物食品应用,第10页,酱油是各种微生物混合作用结果。霉菌、酵母和细菌都参加了复杂物质转化过程。其中对原料发酵快慢、成品颜色浓淡、味道鲜美程度有直接关系微生物是米曲霉和酱油曲霉；对酱油风味有直接关系微生物是酵母菌和乳酸菌。,1,、米曲霉和酱油曲霉,酱油中应用曲霉菌主要是米曲霉（,Aspergillus oryzae,）和酱油曲霉（,A.sojae,）。,米曲霉菌落生长很快，初为白色，渐变黄色。分生孢子成熟后，成黄绿色。分生孢子头为放射形、顶囊球形或瓶形。小梗普通为单层，偶有双层。分生孢子为球形，粗糙或近于光滑。,米曲霉能利用单糖、双糖、有机酸、醇类、淀粉等各种碳源。在生长过程中，需要一些氮源，好氧。最适生长温度约在,35,左右。,pH,值为,6.0,左右；,米曲霉有着复杂酶系统，主要有蛋白酶，分解原料中蛋白质；谷氨酰胺酶，使大豆蛋白质水解出来谷氨酰胺直接分解生成谷氨酸，增强酱油鲜味；淀粉酶，分解原料中淀粉生成糊精和葡萄糖；另外它还能分泌果胶酶、半纤维素酶和酯酶等。但最主要是蛋白酶，其次是淀粉酶和谷氨酸酰胺酶。它们决定着原料利用率、酱醪发酵成熟时间以及产品味道和色泽。,二、菌种,微生物食品应用,第11页,酱油曲霉是日本学者坂口在,30,年代从酱油中分离出来，并应用于酱油生 产。酱油曲霉分生孢子表面有小突起，米曲霉,-,淀粉酶活性较高，而酱油曲霉体内含多聚半乳糖醛酸酶较高。,当前，日本制曲使用是混合曲霉，其中米曲霉占,79%,，酱油曲霉占,21%,。我国则使用纯米曲霉菌种。广泛使用菌种是米曲霉,3.042,，该菌株特点是：蛋白酶活力高，比原菌种,3.863,提升,30%,，生长繁殖速度快，制曲时间由原来,48h,缩短到,22,28h,；原料出品率提升,5%,以上；抗杂菌能力强，酱油香气和滋味均优良；不产生黄曲霉毒素等。以后他们又对以,UE336,菌种为出发菌株，经亚硝酸、快中子、乙基磺酸甲烷、秋水仙碱等交替诱变，筛选出谷氨酰胺酶活力比对照菌种提升,2,倍以上菌种沪酿,422,号，在同等发酵条件下，谷氨酸含量提升,40%,左右，并不含黄曲霉毒素,B1,。,微生物食品应用,第12页,2,、酵母菌,从酱醪中分离出酵母有,7,个属，,23,个种。其基础形态是圆形、卵圆形、柠檬形、腊肠形等。最适生长温度为,28,30,，,pH,值在,4.5,5.6,之间适当。,与酱油质量关系非常亲密酵母菌是鲁氏酵母、易变球拟酵母、埃契氏球拟酵母、无名球拟酵母等。在这当中，又以鲁氏酵母影响最为主要。它占酵母总数,45%,左右，由空气中自然接种。它是常见耐高渗透压酵母，能在,18%,食盐基质中繁殖。它能发酵葡萄糖等生成乙醇、甘油等，从而深入生成酯、糖醇等。增加了酱油风味。它是发酵型酵母，出现在主发酵期。伴随发酵温度增高，在后发酵期，鲁氏酵母开始自溶，促进了易变球拟酵母和埃契氏球拟酵母生长。它们是酯香型酵母，参加酱醪成熟，生成烷基苯酚类香味物质，如,4-,乙基苯酚等，改进了酱油风味。,微生物食品应用,第13页,3,、乳酸菌,从酱醪中分离出细菌有,6,个属,18,个种。和酱油发酵关系最为亲密是乳酸菌。其菌体杆状、球形、分散或成链状。对氧要求不一。在乳酸菌中，酱油四联球菌、嗜盐片球菌、酱油片球菌与酱油风味形成有亲密关系。在酱醪发酵过程中，前期嗜盐片球菌多，后期四联球菌多些。,乳酸菌作用是利用糖产生乳酸，和乙醇作用生成乳酸乙酯，香气很浓。因为产生乳酸，降低了发酵醪,pH,值，使醪,pH,值在,5,左右，这么就促进了鲁氏酵母繁殖。乳酸菌和酵母菌联合作用，赋予酱油特殊香气。依据经验，假如乳酸菌数与酵母菌数之比为,10:1,时，效果最好。,多年来，又发觉一些芽孢杆菌也参加了酱油酿造，而且是影响风味主要原因。,微生物食品应用,第14页,酿造酱油过程，实际上是各种微生物协同作战过程，经过这些微生物产生酶催化作用，将原料中大分子有机物逐步分解为简单物质，再经过复杂物理化学和生物化学反应，就形成了含有独特风味调味副食品,酱油。,当前已知酱油化学成份多达三四百种，这些物质都是在这个复杂改变过程中产生。,原料中蛋白质经过由米曲霉所分泌蛋白酶作用，逐步分解成、胨、多肽和氨基酸。,三、机理,微生物食品应用,第15页,米曲霉分泌蛋白酶可分为,3,种：酸性蛋白酶（最适,pH,值为,3,）、中性蛋白酶（最适,pH,值为,7,左右）、碱性蛋白酶（最适,pH,值为,8,）。其中以碱性蛋白酶最多。故在酱油发酵过程中，假如,pH,值过低，会影响蛋白质水解。米曲霉中外肽酶活力高于其它曲霉，故有利于氨基酸生成。米曲霉中分泌谷氨酰胺酶分解原料中游离谷氨酰胺，生成谷氨酸。,原料中淀粉质经过米曲霉产生淀粉酶糖化作用，水解成糊精和葡萄糖。米曲霉分泌淀粉酶主要有,-,淀粉酶；分解淀粉,-1,，,4,葡萄糖苷键，生成麦芽糖、糊精和少许葡萄糖；淀粉,-1.4,、,1.6-,葡萄糖苷酶，能把淀粉分解成单个葡萄糖分子。,分解下来单糖类或其它糖类，有作为微生物碳源被利用；有是成为形成酱色主要成份；有残留在酱油中，给酱油以甜味，增加粘稠度。,微生物食品应用,第16页,酱油中含有各种高级脂肪酸，其中最主要有乳酸、醋酸、玻珀酸、葡萄糖酸等。乳酸是由乳酸菌利用葡萄糖进行发酵而来。,乳酸菌还可利用五碳糖（阿拉伯糖和木糖）发酵生成乳酸和醋酸。,琥珀酸或经,TCA,循环或经谷氨酸氧化产生；一些醋酸菌能将葡萄糖氧化成葡萄糖酸；酱油中其它甲酸等是经对应醛类氧化而来。这些有机酸是酱油主要呈味物质，又是酱油香气主要组分。,酵母菌酒清发酵生成乙醇，由氨基酸脱氨、脱羧后形成少一个碳原子高级醇，组成了酯类前体物质。由发酵过程中产生酯类以及由化学反应形成酯类，组成了酱油香气成份主体。香气成份非常复杂，据当前分析，有,276,种成份。,微生物食品应用,第17页,关于酱油色素形成，当前普通认为有,2,个路径：第一个路径是经过美拉德反应（,mai-llard reaction,）。它是氨基化合物和羰基化合物之间氨基,-,羰基反应。分为初始、中间和终了三个阶段，最终形成褐色物质,类黑色素，这是最主要生成路径：第二个路径是经过酶褐变反应，由曲生成多酚氧化酶将蛋白质水解产物酪氨酸氧化成黑色素。,关于酱油五味，普通认为：鲜味起源于氨基酸和核酸类物质钠盐；甜味主要起源于糖类、一些氨基酸（甘氨酸等）、醇类（如甘油等）；酸味起源于有机酸；苦味起源于一些氨基酸（如酪氨酸等）、乙醛等；咸味主要起源于食盐。,微生物食品应用,第18页,1,、曲霉污染,有些原料本身发霉，或在发酵过程中污染了一些曲霉菌；其中有些曲霉能产生黄曲霉毒素；有些生产菌种也能产生黄曲霉毒素。,2,、细菌污染,酱油中卫生指标要求，细菌数每,ml,不超出,5,万个。其中大肠杆菌最近似值，,100ml,不得超出,30,个。不得检出致病菌。假如超出标准，则表示发生污染。这种污染主要起源于种曲、容器等，也可能与污染粪便相关。,四 影响酱油质量微生物,微生物食品应用,第19页,酱油生“花”是污染耐盐性产膜酵母所致。比如盐生接合酵母（,Zygosaccharonycesalsus,）、日本接合酵母（,Z.jqponicus,）、粉状毕赤氏酵母（,Pichia farinosa,）、球拟酵母属（,Torulopsis,）和醭酵母属（,Mycoderma,）中一些种等。酱油生“花”是因为浓度过稀、成熟不完全、含糖过多、食盐不足、杀菌不彻底或容器不清洁所引发。酱油生霉后，质量下降，成份变坏，糖分和全氮降低，香气消失，鲜味减弱，并产生臭味、苦涩味。,有些人对江苏省镇江地域,11,个县、市,11,个厂家生产各类酱油进行了霉菌污染检验，结果在,25,份样品中，青霉检出率为,60%,（,15,份）、曲霉为,48%,（,12,份）、镰刀菌为,24%,（,6,份）。这些菌种中大个别可产生毒素，直接影响人体健康。,3,、酱油生“花”,微生物食品应用,第20页,腐乳以前都是靠自然发霉法。这种方法周期长，受季节性影响，而且轻易污染。当前多采取人工纯种培养，大大缩短了生产周期，而且不易污染，常年都可生产。现在用于腐乳发霉,菌种,有,腐乳毛霉、鲁氏毛霉，五通桥毛霉、总状毛霉、华根霉。,另外在细菌型腐乳中，克东腐乳是利用微球菌属中种进行酿造。武汉腐乳是利用枯草杆菌进行酿造。,第三节 腐 乳,腐乳为我国著名传统发酵食品，有,1000,多年制造历史。它味道鲜美，营养丰富，价格廉价，因而受到大家欢迎。,一、菌 种,微生物食品应用,第21页,腐乳酿造过程，是几个微生物及其所产生酶不停作用过程。在发酵前期，主要是毛霉等生长发育期，在豆乳坯周围充满菌丝，同时分泌各种酶，引发豆乳中少许淀粉糖化和蛋白质逐步降解。此时由外界来到坯上细菌、酵母也随之繁殖，参加发酵。加入食盐、红曲、黄酒等辅料，装坛后，即进行厌氧后发酵。毛霉产生蛋白酶和细菌、酵母发酵作用，经过复杂生物化学改变，将蛋白质分解为蛋白胨、多肽和氨基酸等物质。同时生成一些有机酸、醇类、酯类，最终制成含有特殊色、香、味腐乳成品。,二、机 理,微生物食品应用,第22页,（三）工艺流程,腐乳制作工艺比较简单，普通分为,3,个阶段：,（,1,）制豆腐坯,（,2,）人工发霉,（,3,）装坛发酵,微生物食品应用,第23页,红曲是制造红腐乳不可缺乏配料。红曲霉色素是天然色素，使用安全。它是由红曲霉属一些种经固体或液体培养产生色素，通常是几个不一样结构色素混和物。红曲霉色素包含红曲霉素、红曲霉红素、红曲霉黄素和红斑红曲霉素等几个色素。,红曲霉菌丝分隔，初为白色，后逐步变为红色或紫色。它既产生分生孢子，也产生子囊孢子。腐生菌，嗜酸，耐高温（,35,47,），耐乙醇（,4,10%,），能利用各种碳源，本身能合成各种维生素，抗杂菌污染能力强。,微生物食品应用,第24页,第十章,微,生,物,食品应用,第四节 发酵乳制品,发酵乳制品种类：,酸制奶油、干酪、酸牛乳、嗜酸菌乳、马奶酒等。,常见乳酸菌：,干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸乳球菌、乳脂乳球菌、嗜热链球菌等。,反应过程：,乳酸菌分解乳糖进行同型乳酸发酵或异型乳酸发酵。,注意事项：,在整个加工过程中，对原料灭菌处理采取温度较低，所以接种剂量要大，以预防污染。,微生物食品应用,第25页,以牛奶为原料，经微生物发酵，能够制得许多发酵乳制品。比如酸牛奶、酸奶油、干酪和酸乳酒等。,（一）菌种,用于发酵乳制品菌种，主要是一类能产生乳酸细菌。,乳酸细菌发酵糖类类型可分为两种：同型乳酸发酵和异型乳酸发酵。同型乳酸发酵，乳酸菌几乎能将全部葡萄糖转变为乳酸；异型乳酸发酵，乳酸菌除将葡萄糖转变为乳酸外还同时产生乙醇和,CO2,。能引发同型乳酸发酵乳酸细菌称为同型乳酸菌，比如干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、乳链球菌等。能引发异型乳酸发酵乳酸细菌称为异型乳酸菌。比如嗜柠檬酸明串珠菌和葡聚糖明串球菌等。,一、发酵乳制品,微生物食品应用,第26页,从形状上分，乳酸细菌可分为乳酸球菌和乳酸杆菌二类。,乳酸球菌按照形态结构和生化反应特征不一样可归属于三个属：链球菌属、片球菌属和明串珠菌属。前两个属中乳酸球菌都进行同型乳酸发酵。后一属中乳酸菌则进行异型乳酸发酵。全部乳酸杆菌都归属于一个属：乳杆菌属。这一属乳酸菌发酵葡萄糖类型不定。,全部乳酸细菌通常是不运动。不形成芽孢。兼性厌氧，罕见色素，营养要求复杂。在固体培养基上形成菌落较小。它们对酸含有高度耐性。,微生物食品应用,第27页,（二）乳制品发酵,1,、酸性奶油（,sour cream,）,酸性奶油是将稀奶油消毒杀菌后，接种发酵菌剂，在一定条件下，经过复杂生物化学反应后而形成产物。,当前常采取混合菌剂进行发酵。常见作酸性奶油菌种是乳链球菌、乳脂（酪）链球菌、噬柠檬酸链球菌、丁二酮乳链球菌和噬柠檬酸明串珠菌等。乳链球菌和乳酪链球菌能使乳液中柠檬酸分解为羟丁酮，然后氧化成含有芳香味丁二酮。当前认为很好奶油发酵剂普通含有乳链球菌、乳酪链球菌和丁二酮乳链球菌三种菌混合菌种。在德国、荷兰和丹麦，他们采取由等量乳酪链球菌和糖乳链球菌，再加,10%,噬柠檬酸链球菌所组成混合菌种进行发酵。,微生物食品应用,第28页,因为在酸性奶油中含有一定量乳酸，因而,pH,值较低，再者还存在相当数量乳酸细菌，所以普通较为稳定。不过它们也常受到有害微生物污染而影响其质量。这主要是因为以下原因所造成：,（,1,）生产菌种爱到噬菌体侵染，而使菌体发生裂解；,（,2,）酸性奶油成品中，有时会有不一样程度其它杂菌存在。这些杂菌轻易引发酸性奶油腐败变质。比如假单胞菌属和黄杆菌属中一些菌种，可分解奶油中脂肪和蛋白质，从而产生酸败臭味：一些霉菌和酵母能在其表面上繁殖，产生各种色斑。,微生物食品应用,第29页,2,、酸牛奶（,yoghurt,sour milk,）,酸牛奶是一个新型发酵乳制品，含有较高营养价值和特殊风味，极易被身体吸收，还可起着一定疗效作用，因而受到欢迎。,酸牛奶是由优质鲜乳经脱脂（或不脱脂）、消毒后，接入乳酸发酵菌剂后发酵而制成。,酸牛奶普通使用嗜热链球菌（,Streptococcus thermophilus,）和保加利亚乳杆菌两种菌混合菌种作为纯培养发酵剂。,酸牛奶中含有大量活乳酸菌，普通每,g,中有,10,6,10,7,个之多。有研究表明，这些乳酸菌对治疗肠道疾病有一定疗效。,微生物食品应用,第30页,3,、干酪（,cheese,）,干酪是一个富含营养又轻易消化吸收食品。它是蛋白质、脂肪和钙、磷、硫丰富起源，又有大量维生素。,干酪是由优质鲜乳经杀菌后，加入凝乳酶和微生物菌种，首先使乳液形成凝块，然后脱去乳清，再压块，发酵，逐步“成熟”而成。,制造干酪，现已极少进行自然发酵，当前都采取纯培养发酵剂来进行发酵成熟。发酵剂制备与奶油发酵剂相同，多采取混合乳酸菌，有也采取丙酸菌和丝状菌。,干酪在制造和成熟过程中，经历了复杂性生物化学和微生物学改变过程。,微生物食品应用,第31页,第十章,微,生,物,食品应用,蔬菜和水果乳酸发酵食品,主要乳酸发酵果蔬品种：,泡菜、酸菜榨菜、冬菜、酸藏蘑菇、橄榄等。,发酵方法：,自然发酵、纯种发酵,常见菌种：,植物乳杆菌、黄瓜乳杆菌、短乳杆菌、肠膜明串珠菌、小片球菌、发酵乳杆菌等。,亚硝酸问题,微生物食品应用,第32页,工业上发酵是个广义概念，它包含全部利用微生物将一个物质转变为另外一些物质过程。微生物利用基质，进行发酵，产生许多代谢产物，其中不少可供人类食用。,一、酒精发酵,（一）酒精发酵,1,、菌种,用于酒精发酵菌种普通是酵母菌。在生产上，以淀粉质为原料，进行酒精发酵常见菌种有：,第五节 发酵酒类,微生物食品应用,第33页,（,1,）,K,氏酵母 是从日本引进菌种。细胞呈卵圆形。该菌生长速度快，适合于糖度不超出,19Bx,发酵。,（,2,）南阳,1300,细胞多数呈椭圆形，比,K,氏酵母略大。适合于高浓度糖分发酵，能耐受,13%,酒精。,（,3,）南阳混合酵母（,1308,）细胞多数为圆形，该菌适合于在含有单宁物质原料中进行发酵。,这些酵母菌同属于一个种内不一样品系。通常是啤酒酵母。,微生物食品应用,第34页,多数酒精酵母菌种最适生长温度是,28,30,，进行酒精发酵最适温度是,30,33,。最适,pH,值为,4.5,5.5,，但在,pH,值为,3.5,4.0,条件下，还可生长繁殖。在,40,，酵母个体快速衰老死亡。多数酵母菌对酒精最大耐受量为,12%,左右。,这些酵母菌体内有一个复杂酶系统。借助于这个酶系统作用，来完成发酵过程中一系列复杂生物化学反应。比较主要酶有：蔗糖转化酶、麦芽糖酶、酒化酶等酶类。,微生物食品应用,第35页,2,、发酵机理,以淀粉质为原料制造酒精原理，首先是利用曲霉产生大量糖化酶将淀粉和糊精转化为单糖。然后酒精酵母将利用单糖进行发酵，在无氧条件下，经过,EMP,路径，生成酒精和,CO,2,。,酒精发酵过程中不需要游离氧参加，所以是厌氧发酵，整个过程是在密闭发酵罐中进行。假如在发酵中有氧气参加，则酵母菌经过有氧呼吸取得能量，将糖彻底分解为,CO,2,和水，同时产生大量菌体，使酒精产量大为降低，所以不宜开口发酵。,微生物食品应用,第36页,（,1,）制曲 发酵法生产酒精所使用糖化剂，当前有三大类：固体曲、液体曲和酶制剂。生产糖化剂菌种从前多采取东酒,1,号。自,1979,年以来，推广使用了新菌种黑曲霉,AS.3.4309,（即,UY-11,），使糖化剂制造出现了一次飞跃。,（,2,）酒母培养 用于酒精发酵中酵母菌种子称酒母。培养基糖浓度普通为,12,13Bx,，另加,0.05%,0.1%,（,NH4,）,2SO,4,。培养温度在,28,32,左右，,pH,值维持在,4.0,左右。径过几次扩充，待酵母细胞数到达,0.5,亿个,/ml,以上，出芽率,30%,，耗糖率在,40%,左右，无杂菌污染，即为成熟酒母。,微生物食品应用,第37页,（,3,）发酵,酒精发酵分为三个阶段：,前发酵 开始发酵至,6,10h,，为前发酵时期。该期酵母快速生产繁殖，但酒精和,CO2,产生量较少，糖浓度下降慢，温度上升也慢，温度在,30,32,左右。,主发酵 主发酵时间普通在,12,24h,之间。该期内升温猛，糖度下降快，发酵旺盛，酒精快速积累，,CO2,大量放出。温度普通控制在,36,以内，不然酸度上升，影响出酒率。,后发酵 后发酵历时,40h,之久。这时,CO2,生成量大大降低，糖浓度很低且下降迟缓。温度在,30,左右。,微生物食品应用,第38页,（二）饮料酒（,beverage,）,凡含有乙醇成份饮料，都称为酒。因为原料、菌种、工艺和发酵条件不一样，酒有很各种类，普通可分为啤酒、黄酒、果酒和白酒,4,类。,1,、啤酒（,beer,）,啤酒是以麦芽、酒花为原料，经过麦芽糖化和酵母发酵而成，含有低度酒精（普通含酒精,3,5%,左右）和,CO,2,饮料酒，营养价值很高，素有“液体面包”之称。,微生物食品应用,第39页,（,1,）菌种,制造啤酒，大多数采取啤酒酵母各种菌株。啤酒酵母细胞形态为圆形或卵圆形。幼年细胞较小，成熟时细胞较大。液体中培养细胞往往大于在固体培养基中生长细胞。啤酒酵母在麦芽汁琼脂培养基上生长，菌落表现出光滑、湿润、乳白色，边缘整齐特征。在液体培养基中，呈混浊状态。上面啤酒酵母，悬浮于液面形成醭，而下面啤酒酵母则呈凝聚状，沉积于容器底部。,微生物食品应用,第40页,从分类角度来看，上面啤酒酵母和下面啤酒酵母，是属于酵母属中两个并列种。英国、新西兰等国家主要用上面啤酒酵母进行啤酒生产，欧洲则主要采取下面啤酒酵母进行啤酒生产。当前我国各啤酒厂大多数采用下面啤酒酵母进行啤酒生产。用梨形酵母（,S.piriformis,）和蠕形杆菌（,Bacterium vermiforme,）共同发酵能够制造姜汁啤酒（,ginger beer,）。,微生物食品应用,第41页,（,2,）发酵机理,啤酒发酵机理和酒精发酵机理一样，即麦芽经过糖化后，制成含麦芽糖、葡萄糖麦芽汁。麦芽汁再经啤酒酵母进行发酵，形成啤酒。其主要生化反应仍是葡萄糖经过,EMP,路径，形成,CO,2,和乙醇。,不过，在啤酒发酵中，大家并不象对酒精发酵那样将主要注意力集中在提升乙醇产量方面。相反地，却对乙醇以外一些微量风味物质感兴趣。,微生物食品应用,第42页,（,3,）工艺流程,啤酒生产工艺流程大致以下：,大麦,加工处理,生成麦芽,糖化,麦芽汁,过滤煮沸,添加酒花,冷却澄清,主发酵,后发酵,啤酒过滤,包装,微生物食品应用,第43页,制备麦芽,原料大麦经过处理以后，经过浸渍，吸收水分，在适当温度和足量空气条件下，开始发芽。大麦在发芽过程中，内含物质发生改变，形成许多酶类。麦芽经干燥处理后，即为成品，可供糖化之用。,制造麦芽汁,成品麦芽经粉碎后，与温水混合，借助麦芽本身各种水解酶（主要有 淀粉酶、蛋白酶、半纤维素酶等），将淀粉、蛋白质等高分子物质分解成可溶性低分子糖类、糊精、胨、肽、氨基酸等，这就是糖化过程。糖化后糖化醪经过滤、煮沸、添加酒花（,hop,）后，让其冷却澄清，即可供发酵用。,微生物食品应用,第44页,发酵,制备好麦芽汁，加入酵母后，在适当条件下，开始发酵。发酵分为主发酵和后发酵两个阶段。主发酵阶段，依据发酵表面现象又可分为低泡、高泡和落泡三个期（有分为四期、五期或六期）。后发酵也称啤酒贮藏阶段。在贮藏期内，残糖继续进行发酵，饱充,CO,2,，啤酒逐步趋于成熟和澄清。,成品啤酒,经过后发酵成熟酒，其残余酵母和蛋白质凝固物沉淀于底部，少许悬浮于酒液中。经过滤后，即可得到透明成品啤酒。,微生物食品应用,第45页,（,4,）啤酒生产中有害微生物,在啤酒生产过程中，危害发酵和影响啤酒质量微生物包含以下种类：,野生酵母 凡是本厂培养啤酒酵母以外其它酵母均称野生酵母。不少野生酵母引发生产障碍和影响啤酒质量。有影响发酵，有引发啤酒混浊，有则使啤酒产生讨厌气味。常见野生酵母种类有：巴氏酵母、葡萄酒酵母、啤酒酵母浑浊变种、强壮酵母、魏氏酵母、啤酒醭酵母等。,细菌污染 细菌污染时，常使啤酒发生混浊、发粘、变酸。主要种类 乳酸杆菌、醋酸菌及片球菌等。,微生物食品应用,第46页,2,、黄酒,(yellow wine,Shao-hsing rice wine),生产黄酒菌种是根霉菌、曲霉菌和绍兴酵母混和物。生产原料主要是糯米。,在酿造过程中，淀粉糖化、酒精发酵和陈酿（,ageing,）作用同时进行，所以糖液浓度不会过高积累。黄酒经酿成后，酒精含量约为,15,20%,，营养价值很高。,微生物食品应用,第47页,3,、果酒（,fruit wine,）,果酒是利用水果汁液经发酵而成酒。酒精含量普通为,9,16%,。果酒中不但含有果品中原有营养成份（如维生素,B1,、,B2,、,C,等），而且还带有果品独特风味，所以受到欢迎。在果酒产量中，葡萄酒占居首位。,进行葡萄酒生产菌种主要是葡萄酒酵母（,Saccharomyces cllisoideus,）。生产原料是葡萄。葡萄经过处理后，接入菌种，即开始发酵。假如果皮与汁同时发酵，产品称为红葡萄酒；假如单独采取果汁发酵，就得到白葡萄酒。,微生物食品应用,第48页,4,、白酒（,distillate spirits,）,白酒是用淀粉或含可发酵糖等物质为原料，经过发酵、蒸馏而制成一个蒸馏酒。普通用“大曲”中微生物作为菌种。大曲是用小麦、大麦和豌豆为原料，经自然接种而制成大砖块形酒曲。因为是自然接种，曲中微生物复杂，但大曲中特定成份是一个选择性培养基，因而决定了对酿酒起主要作用微生物在曲中占优势。曲中主要是曲霉和酵母等。,白酒在发酵过程中除产生酒精外，还产生较多酯类、高级酯类以及挥发性游离酸等物质，因而比其它酒更具香味。,白酒中含酒精浓度普通在,60%,左右。,微生物食品应用,第49页,第十章,微,生,物,食品应用,食品添加剂中常见氨基酸种类,谷氨酸钠为鲜味剂、色氨酸和甘氨酸为甜味剂、赖氨酸为营养增强剂等,生产用菌种,谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等用于生产谷氨酸；北京棒杆菌营养缺点型菌株用于生产赖氨酸。,常见原料,小麦、玉米、甘薯、大米等淀粉质物质；糖蜜等含糖丰富物质。,第六节 氨基酸,微生物食品应用,第50页,谷氨酸过去是由水解法制得。自从,1957,年用微生物发酵糖类生产谷氨酸取得成功以来，发酵法就逐步取代了水解法。,味精是,L-,谷氨酸钠盐，含有强烈鲜味。,（一）菌种,能利用糖质发酵生产谷氨酸微生物很多，但主要是一些细菌。比如棒状杆菌属、短杆菌属、节杆菌属、微杆菌属等。常见菌种有：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌、双歧短杆菌等。在我国，当前生产上采取菌种主要有：北京棒状杆菌,AS.1.299,、钝齿棒状杆菌,AS.1.542,、黄色短杆菌,617,和短杆菌,T-613,等。,一、谷氨酸发酵,微生物食品应用,第51页,（二）发酵机理,以糖质为发酵原料时，谷氨酸生物合成路径包含糖酵解（,EMP,）、已糖磷酸支路（,HMP,）、三羧酸循环（,TCA,）、乙醛酸循环、,WoodWerkman,反应（,CO2,固定作用）等。,以黄色短杆菌为谷氨酸产生菌，谷氨酸生物合成路径与上述大致相同。所不一样是，在以葡萄糖为碳源培养基中，黄色短杆菌含有一定量异柠檬酸酶。,（三）工艺流程,以糖质为原料，发酵生产谷氨酸工艺流程,微生物食品应用,第52页,在谷氨酸生物合成过程中，生物素起着主要作用。试验证实，当生物素缺乏时，,L-,谷氨酸形成强烈受阻；但量太高时，也要妨碍,L-,谷氨酸生物合成。只有在生物素限量下，才会大量分泌谷氨酸。许多适当浓度农副产品，如玉米浆、甘蔗糖蜜等可用来代替生物素而加入到培养基中。,微生物食品应用,第53页,柠檬酸是一个主要化工原料，广泛用于食品、医药等工业。食品工业中，用量约占,40%,，常作为酸味剂加入饮料、果酱、糖果等食品中。医药工业中，用量约为,30%,，常作为调味剂用于糖浆、片剂。,柠檬酸过去是从柑桔或菠萝中提取取得。自从,1917,年第一次汇报由黑曲霉浅盘培养生产柠檬酸，尤其是,1938,年首次发表深层培养论文以来，柠檬酸逐步改用发酵法进行生产。,二、柠檬酸发酵,微生物食品应用,第54页,（一）菌种,能产生柠檬酸微生物很多，但以霉菌为主。比如，梨形毛霉、淡黄青霉、桔青霉、黑曲霉、棒曲霉、文氏曲霉、宇佐美曲霉、绿色木霉等。其中以黑曲霉和文氏曲霉产生柠檬酸能力较强，而且能够利用各种碳源，所以常是生产上使用菌种。但多年来，发觉假丝酵母属中一些种、一些细菌也能很好地生产柠檬酸。其中假丝酵母也已用于连续发酵。,我国当前所使用菌种是黑曲霉,Co827,。它是由上海工业微生物研究所选育成功一支优良高产菌种，产酸率比原菌种大幅度提升。,微生物食品应用,第55页,（二）发酵机理,关于由黑曲霉发酵生产柠檬酸机理问题，已经积累了许多资料。即使看法并非完全一致，但大多数学者都认为柠檬酸发酵与三羧酸循环是有着亲密关系。普遍相信，在黑曲霉细胞内即存在三羧酸循环，也存在着乙醛酸循环；乌头酸酶或异柠檬酸脱氢酶可被一些原因，比如金属离子缺乏或代谢产物存在，而受到抑制，这有利于柠檬酸累积。当前普通认为，柠檬酸形成是依以下路径进行：葡萄糖经,EMP,路径变为丙酮酸。丙酮酸由丙酮酸氧化酶氧化成乙酸和,CO,2,，继而经乙酰磷酸形成乙酰辅酶,A,。然后因为柠檬酸合成酶作用，和草酰乙酸合成为柠檬酸。,微生物食品应用,第56页,