第5章-微生物在食品工业中的应用复习过程.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,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5章-微生物在食品工业中的应用,微生物在食品工业中的应用,5.1 微生物与乳制品,5.1.1 乳制品中的乳酸细菌类群,乳酸细菌是一类能使可发酵性碳水化合物转化成乳酸的细菌的统称。,微生物在食品工业中的应用,5.1.1.1 乳杆菌属,（1）形态特征,细胞多呈长或细长杆状、弯曲形短杆状及棒状球杆状，一般呈链排列。通常不运动，有的具有周生鞭毛能够运动。无芽孢。大多不产色素。,微生物在食品工业中的应用,（2）生理生化特点,化能异养型，根据对碳水化合物的发酵类型，可将乳杆菌属分为三个类群，即第一类是同型发酵群；第二类是兼异性发酵群；第三类是异型发酵群,。,微生物在食品工业中的应用,（3）乳酸杆菌属的代表种,保加利亚乳杆菌。,长杆状、两端钝圆。,菌落呈棉花状。,最适生长温度3745。,革兰氏阳性，厌氧性菌。,微生物在食品工业中的应用,嗜酸乳杆菌。,细长杆状。,最适生长温度37。,耐热性差，耐酸性强。,革兰氏阳性。,代谢产物乳杆菌素、嗜酸乳素、酸菌素可抑制病原菌和腐败菌的生长。,微生物在食品工业中的应用,5.1.1.2 链球菌属,（1）形态特征,细胞呈球形或卵园形，成对或成链排列。革兰氏染色阳性，无芽孢，一般不运动，不产生色素。,（2）生理生化特点,化能异养型、兼性厌氧型。,（3）链球菌属的代表种,嗜热链球菌。,长链球状。,可使牛乳凝固。,最适生长温度4045，耐热性强。,微生物在食品工业中的应用,乳酸链球菌。,双球、短链或长链状。,牛乳随便放置时的凝固大部分由该菌所致。,最适生长温度30。,乳脂链球菌。,长链状，同型乳酸发酵。,产酸和耐酸能力都较弱，产酸温度1820，37以上不产酸、不生长。,微生物在食品工业中的应用,5.1.1.3 双歧杆菌属,（1）形态特征,Y,字形、,V,字形、弯曲状，革兰氏染色阳性，无芽孢和鞭毛，不运动。,（2）生理生化特点,化能异养型,专性厌氧,最适生长温度37,微生物在食品工业中的应用,5.1.2 乳酸菌与发酵乳制品,发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定的微生物（主要是乳酸菌）进行发酵，产生具有特殊风味的食品，称为发酵乳制品。,发酵乳制品分为四大类：发酵乳、干酪、酸乳菌制剂和酸乳粉。,微生物在食品工业中的应用,5.1.2.1微生物与发酵乳制品中风味物质的形成,（1）乳糖的乳酸,（2）柠檬酸转变为双乙酰,（3）乙醛的产生,（4）乙醇的产生,（5）甲酸、乙酸和丙酸的产生,（6）二氧化碳的产生,微生物在食品工业中的应用,5.1.2.1 酸乳,酸乳是新鲜牛乳经过乳酸菌发酵后制成的发酵乳饮料。根据其发酵方式可分为凝固型、搅拌型和饮料型三种。,（1）乳酸菌种选择及生产工艺,通常使用两种或两种以上菌种的混合使用，相互产生共生作用。,微生物在食品工业中的应用,共同发酵法生产工艺,共同发酵法双歧杆菌酸奶的生产工艺流程如下：,原料乳,标准化,调配(蔗糖10%+葡萄糖2%),均质(1520,MPa),杀菌(115，8,min),冷却(3840)适量维生素,C,接种(双歧杆菌6%、嗜热链球菌（保加利亚乳杆菌）3%),灌装消毒瓶,发酵(,38,39,，,6,h,),冷却(,10,左右),冷藏(,1,5,),成品,微生物在食品工业中的应用,共生发酵法生产工艺,双歧杆菌、酵母共生发酵乳的生产工艺流程如下：,原料乳,标准化9.5%,蔗糖10%葡萄糖2%调配,均质(1520,MPa),杀菌(115，8,min),冷却(2628),两歧双歧杆菌6%接种乳酸酵母3%,发酵(2628，2,h),升温(37),发酵(37，5,h),冷却(10左右),罐装,冷藏(,l5),成品,微生物在食品工业中的应用,5.1.2.3干酪,干酪的主要成分是蛋白质和脂肪。干酪是在乳中（也可用脱脂或稀奶油）加入适量的乳酸菌发酵剂和凝乳酶，使蛋白质（主要是酪蛋白）凝固后，排除乳清，将凝块压成块状而制成的产品。制成后未经发酵的产品称新鲜干酪，经长时间发酵而成熟而制成的产品称为成熟干酪，这两种干酪称为天然干酪。,微生物在食品工业中的应用,根据干酪的质地特性和成熟的基本方式，可将干酪分为硬干酪、半硬干酪、和软干酪三类。,微生物在食品工业中的应用,（1）干酪生产工艺,一般工艺流程：,原料乳检验净化标准化调制杀菌冷却添加发酵剂调整酸度,CaCl,2,加色素加乳凝酶静置凝乳凝块切割搅拌加热升温排乳清压榨成型盐渍生干酪发酵成熟上色挂蜡成熟干酪,微生物在食品工业中的应用,（2）菌种,根据最适生长温度不同，可将干酪生产的乳酸菌发酵剂菌种分为二大类：一类是适温型乳酸菌。另一类是具有脂肪分解酶和蛋白质分解酶的嗜热型乳酸菌。,微生物在食品工业中的应用,（3）干酪微生物的次生菌群,霉菌。,酵母菌。,细菌。,微生物在食品工业中的应用,5.1.3乳菌素在食品工业中的应用,乳酸链球菌肽,Nisin，,又称乳酸链球菌素，是从乳酸链球菌发酵产物中提取的一类多肽化合物，食入胃肠道易被蛋白酶所分解，因而是一种安全的天然食品防腐剂。,微生物在食品工业中的应用,在分子组成中,Nisin,含有羊硫氨酸、,-,甲基羊硫氨酸,、,脱氢丙氨酸,、-,甲基脱氢丙氨酸四种不常见的氨基酸残基。,仅对大多数革兰氏阳性菌（,G,+,）,具有抑制作用。,Nisin,在中性或碱性条件下溶解度较小，因此添加,Nisin,防腐食品必须是酸性。,微生物在食品工业中的应用,5.1.3.1 在罐头食品中的应用,5.1.3.2 在肉制品中的应用,5.1.3.3 在酒精饮料生产中的应用,5.1.3.4 在乳品工业的应用,微生物在食品工业中的应用,5.2 微生物与发酵调味品,5.2.1 微生物与食醋,食醋按加工方法可分为合成醋、酿造醋、再制醋三大类。其中产量最大且与我们关系最为密切的是酿造醋，它是用粮食等淀粉质为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。,微生物在食品工业中的应用,5.2.1.1 醋酸细菌,（1）形态特征,醋酸细菌两端钝园和杆状，单生或呈链排列，无芽孢，属革兰氏阴性菌。周生鞭毛或极生鞭毛。,（2）生理生化特性,醋酸菌为化能异养型，合适的碳源是葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖，不能直接利用淀粉等多糖。生长繁殖最适温度为2833，最适,pH,为3.56.5。,微生物在食品工业中的应用,（3）醋酸细菌分类,醋酸杆菌属。,增殖最适温度高于30；主要作用是将酒精氧化为醋酸。,葡萄糖氧化杆菌属。,能在比较低的温度下（79）可以发育。,醋酸菌又分成两类，一类是不产生鞭毛的细菌，另一类是产生极生鞭毛的细菌，它们不能进一步氧化醋酸。,微生物在食品工业中的应用,5.2.1.2 酿醋工业常用和常见的醋酸菌,（1）许氏醋酸杆菌,产酸量可高达11.5%。最适生长温度为2830，达到37即不再产醋酸。,（2）恶臭醋酸杆菌,一般能产酸6%8%，有的菌株的副产品为2%葡萄糖酸，能把醋酸进一步氧化为,CO,2,和,H,2,O。,（3）攀膜醋酸杆菌,最适生长温度为31，最高生长温度44。,（4）奥尔兰醋酸,生长最适温度为30。,微生物在食品工业中的应用,（5）,AS1.41,醋酸,生长最适温度为2830，生成醋酸的最适温度为2833，耐酒精浓度为8%（体积分数）。最高产醋酸7%9%，产葡萄酸能力弱。能进一步将醋酸氧化为,CO,2,和,H,2,O。,（6）,胶膜醋酸杆菌,（7）沪酿1.01醋酸菌,微生物在食品工业中的应用,5.2.1.3 中国传统食醋生产的工艺,碎米浸泡磨浆调浆液化糖化酒精发酵酒醪醋酸发酵醋醪压滤配兑灭菌陈醋成品,麸曲 酒母 醋酸菌 ,微生物在食品工业中的应用,5.2.1.4 食醋酿造用微生物类群及其作用,（1）曲霉菌,曲霉菌有丰富的淀粉酶、糖化酶等酶系。,（2）酵母菌,（3）醋酸菌,微生物在食品工业中的应用,5.2.2 微生物与酱油,酱油是一种常用的咸味调味品，它是以蛋白质原料和淀粉质原料为主的经微生物发酵酿制而成。,微生物在食品工业中的应用,5.2.2.1酱油酿造中的微生物,（1）米曲霉,成熟后的米曲霉菌丛呈黄褐色或绿褐色，分生孢子呈放射状，为球形或近球形。米曲霉是好气微生物，最适合生长的培养基水分为45%，,pH,为6.5-6.8。,（,2,）酱油曲霉,（,3,）酵母菌,鲁氏酶母是酱油酿造中的主要酵母菌。最适生长温度为2830，在3840生长缓慢，42不生长，最适,pH 45。,（4）乳酸菌,（5）其他微生物,微生物在食品工业中的应用,5.2.2.2酱油生产工艺,固态低盐发酵法工艺流程：,原料混合润料蒸料冷却接种曲深层通风培养成曲粉碎,成熟酱 酱醅保温发酵 入发酵容器 拌和制醅,稀盐水糖,糖浆,盐水,微生物在食品工业中的应用,工艺要求：制曲过程通常是采用人工接种米曲霉或混合霉菌的方法来获得高品质的酱曲。米曲霉生长的最适温度为3235，低于28和高于40生长缓慢，42以上停止生长。制曲时应控制前期温度3235，有利于菌体生长；后期温度控制2830，有利于蛋白酶的生成。,微生物在食品工业中的应用,5.2.3 微生物与其他发酵食品,5.2.3.1 泡菜,泡菜是鲜蔬菜经微生物发酵，产生乳酸及其他风味物质的食品。,（1）工艺流程：,菜卤（盐水、黄酒、花椒、生姜等）,鲜菜洗净（控干水分）入缸封缸（隔绝空气）,微生物在食品工业中的应用,（2）在腌制泡菜的过程中，微生物的类群的变化,微酸阶段。,酸化成熟阶段。,过酸阶段。,判断泡菜质量的好与坏与发酵初期微酸阶段的乳酸积累有关。,微生物在食品工业中的应用,5.2.3.2 榨菜,是利用盐腌制与微生物发酵的共同作用而制成的。属于酱腌食品。,盐腌不仅能杀死植物细胞，并将水分和可溶性物质抽出，使蔬菜组织变紧，食之有脆感觉，而且可以起到防腐作用。,微生物在食品工业中的应用,5.2.3.3 豆腐乳,腐乳在世界发酵食品中独树一帜，西方人称之为,“,东方的植物奶酪,”,。,腐乳是以大豆为原料，将大豆洗净、浸泡、磨浆、煮沸、加入适量凝固剂，除去水分制成豆腐，将豆腐切成小方块，接种微生物进行发酵，然后经过腌制，配料装坛后发酵即成。,微生物在食品工业中的应用,（1）酿造腐乳微生物,中国酿造的微生物大多为丝状真菌，如毛霉属、根霉属等，其中以毛霉菌酿造的腐乳占多数。,微生物在食品工业中的应用,五通桥毛霉。最适生长温度1025，低于4下勉强能 生长，高于37,0,C,不能生长。,腐乳毛霉。孢子椭圆形，表面光滑。它的最适生长温度为29。,总状毛霉。该菌种的最适生长温度为23，在低于4和高于37环境下都不能生长。,根霉。,细菌和酵母菌。,米曲霉。最适培养温度37。,羊肚菌。,微生物在食品工业中的应用,（,2,）毛霉型腐乳工艺流程：,选料浸泡磨浆甩浆煮浆点浆压榨豆腐坯接种培养搓毛腌坯,豆渣 成品 后发酵 装坛,配料,微生物在食品工业中的应用,5.3 微生物与酿造酒,5.3.1 微生物酿造蒸馏酒,蒸馏酒是用高梁、小麦、玉米、薯类等淀粉质原料经蒸煮、糖化、发酵和蒸馏而制成。根据发酵剂与工艺的不同，一般按曲种可将蒸馏酒分为大曲酒、小曲酒和麸曲白酒。,微生物在食品工业中的应用,5.3.1.1 大曲,大曲作为酿制大曲酒的糖化剂、发酵剂，在制造过程中依靠自然界带入的各种野生菌（包括细菌、霉菌和酵母菌），在以大麦为主的淀粉质原料上生长繁殖，保证了各种酿酒用的有益微生物，再经风干、贮藏即为成品大曲。大曲有高温曲（制曲温度60以上和中温曲（制曲温度不超过50）两种类型，目前中国大多数著名的大曲白酒均采用高温制曲生产，如贵州的茅台酒、五粮液酒、山西汾酒等。,微生物在食品工业中的应用,（,1,）高温型大曲制作工艺流程：,小麦 调料磨碎添加曲母和水拌料踩曲堆积培养成品曲贮藏,大曲中含有丰富的微生物，提供了酿酒所需要的多种微生物混合菌群。特别是大曲中含有霉菌，这是世界上最早把霉菌应用于酿酒的实例。,微生物在食品工业中的应用,（2）大曲中微生物类群,霉菌有黑曲霉群、灰绿曲霉群、毛霉、根霉及红曲霉等。细菌中主要以芽孢杆菌类较多。酵母菌类则以酒精酵母、汉逊氏酵母和假丝酵母较为常见，生酸细菌以乳球菌和乳酸杆菌为主。,微生物在食品工业中的应用,5.3.1.2 小曲及微生物类群,小曲又名药曲，是以米粉、米糠和中草药接入纯种根霉和酵母菌或二者混合菌种曲，再经制坯、入室培养、干燥等工艺制成。,小曲中优势微生物种类：根霉和少量毛霉、酵母等，此外，还有乳酸菌类，醋酸菌类及污染的杂菌。,微生物在食品工业中的应用,5.3.1.3麸曲及微生物类群,麸曲又名糖化曲，是固态发酵法酿造白酒的糖化剂。采用麸曲加酵母替代传统的大曲，所酿制的白酒称麸曲白酒。,微生物在食品工业中的应用,5.3.2 微生物与啤酒,啤酒是以麦芽为主要原料的酿造酒，是各种酒类中酒精含量最低的饮料酒，人们在适量的饮用时，对人体的毒害相对较小，加之营养丰富，深受消费者喜爱。,微生物在食品工业中的应用,5.3.2.1 啤酒工艺,啤酒酿造工艺是大麦、水为主要原料，以大米或其他未发芽谷物、啤酒花为辅助原料。,酵母是决定啤酒质量的最熏要的因素之一。它与原料一起决定了啤酒的,pH、,香味和最终质量。,微生物在食品工业中的应用,5.3.2.2 酿造啤酒的微生物,（1）啤酒酵母,细胞呈圆形、卵圆形或腊肠形，根据细胞的长宽比例不同分为三组类型：第一类细胞长宽比小于2，主要用于酒精和白酒等蒸馏酒的生产；第二类细胞长宽比为2，细胞出芽长大后不脱落，继续出芽，易形成芽簇，主要用于啤酒和果酒的酿以及面包发酵。在啤酒酿造中，酵母易浮在泡沫层中，可在液面发酵和收集，所以这类酵母又称“上面发酵酵母,”；,第三类细胞长宽比大于2，此类酵母能够耐高渗透压，用于糖蜜酒精和老姆酒的生产。,微生物在食品工业中的应用,（2）葡萄汁酵母也叫卡尔酵母,细胞呈椭圆形或长椭圆形，细胞以出芽方式进行无性繁殖，形成有规则的假菌丝。,（3）常见的杂菌,最重要的是乳杆菌、啤酒片球菌和某些野生酵母。变形黄杆菌在啤酒中留下邪杂味，产气气杆菌是污染麦芽汁的杂菌。,微生物在食品工业中的应用,5.4 微生物与单细胞蛋白,单细胞蛋白简称,SCP,，主要是指酵母、细菌、真菌等微生物蛋白质资源，即用发酵法培养微生物而获得的菌体蛋白，又叫微生物蛋白、菌体蛋白。按产生菌的种类不同，又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。,微生物在食品工业中的应用,这些微生物通常要具备下列条件：所生产的蛋白质等营养物质含量高，对人体无致病作用，味道好并且易消化吸收，对培养条件要求简单，生长繁殖迅速等。,微生物在食品工业中的应用,单细胞蛋白具有以下优点：第一，生产效率高；第二，生产原料来源广，一般有以下几类：农业废物、废水工业废物、废水石油、天然气及相关产品；第三，可以工业化生产，它不仅需要的劳动力少，不受地区、季节和气候的限制，而且产量高，质量好。,微生物在食品工业中的应用,5.4.1单细胞蛋白的作用,5.4.1.1 作为食用蛋白质,单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。蛋白质含量高达40%80%，而且氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸，单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富的酶类。,微生物在食品工业中的应用,5.4.1.2 作为畜禽饲料添加剂,微生物在食品工业中的应用,5.4.2 生产,SCP,的微生物,在20世纪60年代末和70年代初期，开发了多种由烷烃类物质产生的,SCP,工艺，能够利用烷烃的微生物主要有细菌和放线菌，如产碱杆菌、假单孢菌、节杆菌、短杆菌等，其次为酵母菌属。,微生物在食品工业中的应用,5.4.3 生产,SCP,对菌种的要求,SCP,的生产工艺依据原料和菌种的特性的不同而异。目前以淀粉质为原料生产,SCP,的最佳方法是酵母菌混合培养法，即采用对淀粉分解活力高的酵母（或霉菌）与快速生长的酵母混合培养。,微生物在食品工业中的应用,5.5 食品工业中微生物酶制剂,酶是一种生物催化剂，具有催化效率高、反应条件温和和专一性强等特点。,利用微生物生产生物酶制剂要比从植物瓜果、种子、动物组织中获得更容易。,微生物在食品工业中的应用,5.5.1 主要酶制剂及产酶微生物,5.5.1.1 淀粉酶,按照水解淀粉方式不同可将淀粉酶分为：,-,淀粉酶、,-,淀粉酶、糖化酶和普鲁兰酶（葡萄糖异构酶）。,（1）,-,淀粉酶 也称液化淀粉酶，它作用于淀粉时可从淀粉分子内部切开,-1,4,糖苷键生成糊精和还原糖。,工业上大规模生产,-,淀粉酶主要微生物是细菌和霉菌，特别是枯草杆菌。,微生物在食品工业中的应用,（2）,-,淀粉酶,-,淀粉酶由淀粉的非还原端开始作用，逐次分解直链淀粉为麦芽糖，但分枝部分及内侧部分则不被分解而列残留下来，即,-,极限糊精。,目前研究最多的是多黏芽孢杆菌、巨大芽孢芽杆菌、蜡状芽孢杆菌、环状芽孢杆菌和链霉菌等。,微生物在食品工业中的应用,（3）糖化酶,也称葡萄糖苷酶 其作用方式与,-,淀粉酶相似，也由淀粉非还原端开始，逐次分解淀粉为葡萄糖，它也能水解,-1,6,糖苷键，所以水解产物除葡萄糖外，还有异麦芽糖，这点,-,淀粉酶不同。,（4）葡萄糖异构酶也称普鲁兰酶、淀粉-1,6 葡萄糖苷酶、,R-,酶等,异构酶可以分解支链淀粉,-1,6,糖苷键，生成直链淀粉。,微生物在食品工业中的应用,5.5.1.2果胶酶,果胶酶是指能分解果胶质的多种酶的总称，根据不同的微生物来源将果胶酶分为：聚半乳糖醛酸酶、聚半乳糖醛酸裂解酶、聚甲基半乳糖醛酸裂和果胶酯酶,。,微生物在食品工业中的应用,5.5.1.3纤维素酶,纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一类酶的总称。纤维素酶可分为酸性纤维素酶和碱性纤维素酶。,5.5.1.4蛋白酶,蛋白酶是水解蛋白肽键的一类酶的总称。按其降解多肽的方式分为：内肽酶和端肽酶。蛋白酶分为中性蛋白酶、碱性蛋白酶和酸性蛋白酶。,微生物在食品工业中的应用,5.5.1.5 其他微生物酶类,由酵母菌、霉菌产生的脂肪酶；霉菌产生的半纤维素酶、葡萄糖氧化酶、蔗糖酶、橙皮苷酶、柚柑酶；由细菌、放线菌产生的葡萄糖异构酶等。,微生物在食品工业中的应用,5.5.2微生物产酶条件控制,5.5.2.1 菌种的选择,能用于酶发酵生产的微生物必须具备如下几个条件：,（1）酶的产量高,（2）菌种容易培养和管理,（3）菌种产酶稳定性好,（4）利于酶的分离,（5）安全,微生物在食品工业中的应用,5.5.2.2 发酵条件的控制,控制营养和培养条件是最基本也是最重要的途径。,改变培养基成分，常常能提高酶活性；改变培养基的氢离子浓度和通气等条件，可以调节酶系的比例；改变代谢调节或遗传型，可以使产酶的微生物合成发生巨大的变化。,微生物在食品工业中的应用,5.5.3微生物酶制剂在食品工业中的应用,5.5.3.1 酶制剂在食品保鲜中应用,酶法保鲜技术是利用生物酶的高效催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有的优良品质和特性的技术。,（1）葡萄糖氧化酶,（2）溶菌酶,微生物在食品工业中的应用,5.5.3.2酶制剂在淀粉类食品生产中的应用,目前以淀粉为原料生产味精、啤酒、面包酵母、淀粉糖、酒精等企业广泛应用淀粉酶进行淀粉糖化和液化。,（1）在酒精生产过程中酶法液化代替高压蒸煮,（2）双酶水解淀粉质粗原料发酵谷氨酸,（3）啤酒酿造,（4）高麦芽糖浆,微生物在食品工业中的应用,5.5.3.3 酶制剂在蛋白质食品生产中的应用,蛋白质食品是指含大量蛋白质或以蛋白质为主要原料加工而成的食品，如酱油、豆制品，明胶等。,（1）在酱油酿造中低盐固态发酵法生产酱油主要工艺之一是用米曲霉制曲。,（2）在豆浆生产中加入一定的中性蛋白酶，不仅能提高豆浆中的干物质，同时能在一定程度上去除豆腥味。,（3）干酪的生产可以采用乳酸菌发酵的方法，也可采用凝乳蛋白酶的方法。,（4）可用蛋白酶法水解生产明胶，明胶是一种热可溶性的蛋白质凝胶。,微生物在食品工业中的应用,5.5.3.4 酶在果蔬食品生产中的应用,（1）果胶酶澄清果汁蔬菜汁,（2）生产果冻、果酱及奶糖等中的应用,（3）在果蔬制品的脱色方面,（4）纤维素酶在果品、蔬菜和豆制品加工中的应用,微生物在食品工业中的应用,5.5.3.5 酶在果酒生产中的应用,葡萄酒生产主要应用的酶有果胶酶和蛋白酶。,在葡萄酒酿造中使用蛋白酶，可以使酒中存在的蛋白质水解，防止出现蛋白质浑浊，使酒体清澈透明，以提高产率和产品质量。,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,