微生物在食品工業(yè)中的應用

微生物在食品工業(yè)中的應用第1頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四第八章在食品制造中的主要微生物及其應用

西昌學院食品科學系第2頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四1．以細菌為主體的發(fā)酵食品食醋乳酸發(fā)酵食品氨基酸第3頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四1.1食醋生產原料淀粉質原料糖質原料乙醇原料冰醋酸原料第4頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四1.1食醋菌種：主要是醋酸桿菌屬，例如膜醋酸桿菌、許氏醋酸桿菌、巴氏醋酸桿菌等。第5頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)酵機理a.淀粉糖化（曲霉菌）

（C6H10O5）n+nH2O→n

C6H12O6b.酒精發(fā)酵（酵母菌）C6H12O6+2ADP+2Pi→2CH3CH2OH2+CO2+6H2O+38ATPc.醋酸發(fā)酵（醋酸菌）第6頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四食醋的色、香、味

a.色素——美拉德反應和酶促褐變

b.香氣——酯類(乙酸乙酯)c.味——醋酸、糖、氨基酸、食鹽第7頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四食醋生產工藝原料混合加水拌勻、蒸煮、糊化冷涼后加麩曲和酒母糖化發(fā)酵（固態(tài)或液態(tài)發(fā)酵）拌糠加鹽陳釀接入醋酸菌種子醋酸發(fā)酵淋醋陳釀配兌滅菌包裝成品

第8頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四主要工藝要點：

(1)

原料：糧食(南方為大米、糯米；北方為高梁、玉米)；薯類(甘薯、馬鈴薯、木薯)；農副產品下腳料、水果等殘果、次果等。

(2)發(fā)酵：固態(tài)和液態(tài)發(fā)酵。

(3)拌糠：加輔料、疏松料(起吸收水分、疏松醋醅、貯存空氣的作用)。

(4)滅菌：殺死醋中的微生物和殘留的酶，使醋的成分基本固定下來。其次是經過加熱使香氣更濃，味道更和諧。

(5)加鹽陳釀：抑制醋酸菌的活動，調節(jié)風味。有醋醅陳釀和醋液陳釀。第9頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四1.2發(fā)酵乳制品1.2.1發(fā)酵乳制品食品中把以乳液作為主要原料，經微生物發(fā)酵而制成的乳制品均稱為發(fā)酵乳制品。當然在發(fā)酵乳制品生產中，除了利用細菌作為發(fā)酵劑外，還可以與其它微生物聯合，作為一個混合發(fā)酵劑來使用。第10頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四1.2.2發(fā)酵乳制品中的乳酸細菌及發(fā)酵類型用于生產發(fā)酵乳制品的細菌主要是乳酸菌。

乳酸菌是一群能利用可發(fā)酵性碳水化合物產生乳酸的G+細菌的通稱。乳酸菌的種類較多，目前已發(fā)現有23個屬。在發(fā)酵乳制品中涉及有乳桿菌屬、乳球菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬和雙歧桿菌屬。

最常用的是干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、瑞士乳桿菌、乳酸乳桿菌、植物乳桿菌、乳酸乳球菌、嗜熱鏈球菌、丁二酮鏈球菌、乳脂鏈球菌、噬檸檬酸鏈球菌、雙歧桿菌等。

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1.2.2發(fā)酵乳制品中的乳酸細菌及發(fā)酵類型

通常根據乳酸菌對糖的發(fā)酵特性可以分為二種類型，同型發(fā)酵LAB和異型發(fā)酵LAB。

⑴同型發(fā)酵乳酸菌指的是在發(fā)酵過程中，能使發(fā)酵液中80-90%的糖轉化為乳酸，僅產生很少量的其它產物。如干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌等。⑵異型發(fā)酵乳酸菌指的是在發(fā)酵過程中，能使發(fā)酵液中50%的糖轉化為乳酸，另外50%糖轉變?yōu)槠渌袡C酸、醇、CO2、H2等。如明串珠菌、短乳桿菌等。第12頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四1.2發(fā)酵乳制品1.2.3．幾種常見發(fā)酵乳制品

⑴酸性奶油酸性奶油：就是把從合格鮮乳中分離出來的稀奶油，經過殺菌、冷卻后，接種乳酸菌發(fā)酵劑于合適溫度下進行發(fā)酵，然后再經物理成熟而制成的一種發(fā)酵乳制品。

制造酸性奶油最重要的是要有優(yōu)良的純發(fā)酵劑，即乳酸菌具有較強的化學活力并有生香的作用。

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⑴酸性奶油

常用作酸性奶油生產的乳酸菌菌種多為兩種以上菌種混合發(fā)酵，主要有：乳酸乳球菌、乳脂鏈球菌、副噬檸檬酸鏈球菌、噬檸檬酸鏈球菌、丁二酮乳鏈球菌。

其中乳酸乳球菌和乳脂鏈球菌主要是把稀奶油中的乳糖發(fā)酵生成乳酸，后二種是將稀奶油中的檸檬酸代謝成丁二酮增加香味。第14頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四

生產工藝流程(整個過程12hr左右)稀奶油加熱滅菌冷卻至18-20℃加入5%發(fā)酵劑18-20℃發(fā)酵每隔1hr攪拌5min發(fā)酵結束迅速冷卻至5℃以下物理成熟攪拌洗滌加色壓煉成品包裝值得注意的是酸奶油生產過程中還需要防止噬菌體和雜菌的污染。

第15頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四1.2發(fā)酵乳制品生產中的細菌1.2.3幾種常見發(fā)酵乳制品⑵干酪干酪是由優(yōu)質鮮乳經過消毒后，加入凝乳酶或乳酸菌菌種，首先使乳液凝塊，再脫去乳清，壓成塊狀，然后在乳酸菌作用下逐漸成熟而制成的一種發(fā)酵乳制品。干酪的主要成分是酪蛋白和乳脂（脂肪），還含有Ca、P、S及較多的B族維生素和維生素A，故是一種比較容易消化的營養(yǎng)價值較高的食品。

第16頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四⑵干酪

制造干酪常用的發(fā)酵劑是乳酸菌（用丙酸菌和絲狀真菌），常用的乳酸菌有：乳球菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌、瑞士乳桿菌、噬檸檬酸鏈球菌。常用的凝乳酶為皺胃酶，也有用木瓜蛋白酶和微生物產生的凝乳酶，也可以用乳酸菌發(fā)酵作用凝乳的。第17頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四⑵干酪干酪生產用發(fā)酵劑與酸性奶油相似，常采用多菌種混合發(fā)酵，再添加一些乳桿菌。乳酸菌除了發(fā)酵乳糖產生乳酸促使乳液凝塊外，有些乳酸菌還能分解蛋白質并產生香味。干酪特有的風味物質主要是蛋白質分解產生的氨基酸，乳糖、檸檬酸發(fā)酵，脂肪水解產生的揮發(fā)性酸及其鹽類或酯類以及丁二酮等形成的。

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干酪生產工藝流程原料乳加熱殺菌加入凝乳酶、發(fā)酵劑及色素形成凝塊切割凝塊、攪拌、加熱排除乳清粉碎凝塊入模壓榨加鹽發(fā)酵成熟

當然不同品種的干酪加工工藝不盡相同(硬質、軟質、干、半干等)，所用的發(fā)酵劑的組成也不一樣。干酪在發(fā)酵成熟過程中，最初含菌量較多，乳酸菌占優(yōu)勢，數量增加較快，但隨著干酪的成熟，乳糖被消耗，乳酸菌逐漸死亡，最先死亡的是乳球菌，最后是乳桿菌。第19頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四左圖：法國Brire布爾干酪

右圖：法國Roquefort羅奎福特干酪第20頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四左圖：法國Camembert卡門培爾干酪

右圖：意大利parmesan帕爾梅散干酪第21頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四左圖：美國Brick磚狀干酪

右圖：意大利ascarpone莫斯卡普干酪

第22頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四左圖：西班牙Cabrales卡普勒斯干酪

右圖：瑞士Emmental埃門塔爾干酪

第23頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四左圖：英國Cheddar契達干酪

右圖：豐富多彩的干酪

第24頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四干酪生產過程中的凝乳第25頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四干酪生產過程中的排乳清第26頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四干酪生產過程中的排乳清第27頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四干酪的成熟與評比第28頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四利用干酪生產的食品第29頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四利用干酪生產的食品第30頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四

干酪生產中要注意防止雜菌污染，特別是噬菌體對干酪生產威脅較大。干酪腐敗變質常出現2種變質現象。①產氣。內部形成多孔狀結構，原因是污染了一些產氣細菌,如大腸菌群細菌、乳糖發(fā)酵的酵母菌、部分芽孢桿菌（多粘芽孢桿菌、浸麻芽孢桿菌），在干酪成熟初期，使乳糖發(fā)酵產氣，造成內部不規(guī)則的氣孔并使干酪膨脹。在成熟中期以后，發(fā)生產氣的細菌主要是一些厭氧的梭狀芽孢桿菌，如巴氏固氮梭菌、生孢梭菌、酪酸菌（是干酪中有害的酪酸發(fā)酵代表菌）等。第31頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四②干酪變色、變味、發(fā)粘和發(fā)臭。干酪的表面常因有酵母菌、霉菌和一些分解蛋白質的細菌生長而使干酪軟化、褪色和產生臭味；其次由于假單孢菌、產堿桿菌和變形桿菌等屬中的一些細菌污染可引起干酪表面發(fā)粘，另外由于液化鏈球菌、圓酵母等分解蛋白質的菌污染，還會使干酪變味（出現苦味）；而一些霉菌和球菌的污染還可以在干酪的表面形成色斑。所以為了保證質量，干酪在生產過程中必須注意衛(wèi)生管理。第32頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四

⑶酸乳及乳酸菌活性乳飲料

酸乳是一種由加熱處理后的標準化乳,經嗜熱鏈球菌和德氏保加利亞乳桿菌混合發(fā)酵而成的一種半固體乳制品。

酸乳制作歷史也非常悠久，在古希臘、印度、埃及，人們早已知道酸牛奶的制作方法。當然最早的酸奶可能是游牧民族偶然做成的，那就是牛奶在某些微生物作用下變酸凝結，經嘗試發(fā)現味道變得更好而逐漸被人們所接受。

第33頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四酸乳的保健效果⑴營養(yǎng)作用⑵緩解乳糖不耐癥⑶整腸作用⑷抑菌作用⑸改善便秘作用⑹降低膽固醇⑺抗癌作用

第34頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四1.3谷氨酸發(fā)酵菌種：谷氨酸棒桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌、黃色短桿菌。第35頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)酵機理：淀粉質原料經糖化處理后轉化成可供味精生產菌利用的單糖。單糖經糖酵解(EMP）和單磷酸己糖支路（HMP）生成丙酮酸，然后加入三羧酸循環(huán)（TCA）生產α－戊二酮，在谷氨酸脫氫酶的作用下α－戊二酮被氨基化形成谷氨酸。

第36頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四2．以酵母菌為主體的發(fā)酵食品面包釀酒酵母細胞的利用—單細胞蛋白第37頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四2.1面包生產原料

面粉鹽糖油脂添加劑水第38頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四2.1面包

菌種：目前最常用的菌種是啤酒酵母。

壓榨鮮酵母活性干酵母第39頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)酵機理:a.2（C6H10O5）+2nH2O→n(C12H22O11)

淀粉麥芽糖

b.C12H22O11+H2O→2C6H10O6

麥芽糖葡萄糖

C12H22O11+H2O→C6H10O6+C6H10O6

麥芽糖葡萄糖果糖

β－淀粉酶蔗糖轉化酶麥芽糖酶第40頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四c.進行有氧呼吸和無氧呼吸C6H10O6+6O2→6CO2+6H2O+2817.3kjC6H10O6→C2H5OH+2CO2+100.3kj無氧呼吸有氧呼吸第41頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四酵母菌在面包生產中的作用：體積大、組織松軟;改善面包的風味

;增加面包的營養(yǎng)價值

.第42頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四2.2啤酒生產原料大麥酒花水輔料第43頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四2.2啤酒菌種：釀造啤酒的酵母主要有兩種,啤酒酵母和卡爾酵母。發(fā)酵機理：麥芽經過糖化后，制成含麥芽糖、葡萄糖的麥芽汁。麥芽汁再經過啤酒酵母進行發(fā)酵，其主要生化反應仍是葡萄糖通過EMP途徑，形成CO2和乙醇。第44頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四

啤酒生產用酵母菌及生產工藝流程啤酒生產用菌種為啤酒酵母菌。

啤酒生產工藝流程大麥浸泡發(fā)芽麥芽粉碎糖化（麥芽汁制備）過濾麥芽汁煮沸冷卻、澄清初發(fā)酵后發(fā)酵啤酒過濾（分離）啤酒包裝成品啤酒第45頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四2.3單細胞蛋白單細胞蛋白的優(yōu)點：不受外界環(huán)境條件的影響，能實現工業(yè)化生產；微生物的生長速度遠動植物快微生物菌體內含量較多的蛋白質和較多種類的氨基酸，有的還富含維生素第46頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四生產單細胞蛋白的原料：糖質原料——釀酒酵母和假絲酵母石油原料——細菌石油化工產品——能利用甲醇主要為細菌，放線菌、酵母菌和霉菌次之；能利用乙醇的主要是酵母菌，其次為細菌和霉菌；氫氣和碳酸氣——氫細菌第47頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四3.以霉菌為主體的發(fā)酵食品淀粉的糖化醬油的釀造醬類（大豆醬、面醬、豆瓣醬等）的制作豆腐乳有機酸(檸檬酸、乳酸、醋酸等的發(fā)酵生產)第48頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四3.1醬油醬油是一種由蛋白質原料和淀粉質原料經多種微生物釀制而成的一種咸味調味品，是咸、甜、鮮、苦、酸五味的調和。醬油不僅含有人體生理需要的各種營養(yǎng)物質，還含有多種調味成分，如食鹽的咸味、氨基酸鈉鹽的鮮味，糖及其它的糖醇物質的甜味、有機酸類物質的酸味，酪氨酸等爽口的苦味，所以是咸、甜、鮮、苦、酸五味的調和，此外還含有特殊的香味及天然瑰麗的棕紅色素，因而是一種色、香、味俱佳的調味品。

第49頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四2)類型：（目前世界上普遍食用的醬油有三類）⑴一種是歐洲型的蛋白質水解液，即用無機酸來水解蛋白質，然后用堿中和，再經過濾加入醬色和調味料而制成，這種方法生產醬油速度快，產量高，但產品質量差。⑵亞洲型的魚露，即用小魚小蝦釀制而成，尤以日本的魚露較為出名，我國江浙一帶也生產此類醬油。⑶中國型的以豆、麥為原料釀制而成的醬油，且均以我國的醬油質量最優(yōu)，風味最佳。第50頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四3.1醬油3)菌種和發(fā)酵機理菌種：醬油是多種微生物混合作用的結果，霉菌（米曲霉）、酵母菌和細菌都參與了復雜的物質轉化過程。第51頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四發(fā)酵機理：a.蛋白質的分解（米曲霉）b.淀粉的分解（米曲霉）c.乳酸發(fā)酵（乳酸菌）d.酒精發(fā)酵（酵母）第52頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四醬油色素的形成美拉德反應酶促褐變醬油的五味：鮮味——氨基酸和核酸類物質的鈉鹽甜味——糖類、醇類和某些氨基酸酸味——有機酸苦味——酪氨酸咸味——食鹽第53頁，共58頁，2023年，2月20日，星期四3）醬油釀造用微生物

醬油釀造是多種微生物發(fā)酵的結果。包括有霉菌、酵母、細菌。其中最主要的是霉菌中的米曲霉。常見的米曲霉有滬釀3.042、滬釀UV-336、渝3.811和渝10B。

4）生產工藝