第五章微生物在食品工業(yè)中的應用

1第五章微生物在食品工業(yè)中的應用

教學內容：1、細菌2、酵母菌3、霉菌4、微生物酶制劑重點：微生物在食品制造過程中的不同作用難點：發(fā)酵類食品制造原理生物資源的利用現(xiàn)狀類群已知種估計種已知種比例(%)病毒5×1031.3×1054細菌4.7×103

4×10412真菌6.9×1041.5×1065藻類4×1046×10467被子植物2.5×1052.7×10593魚類1.9×1042.1×10490鳥類9.2×103

1×104～

100哺乳動物4.17×103

4.3×103

～

100微生物物種豐富，“蘊藏量”大，未知者多

細菌1×108CFU.g－1土壤

放線菌1×107CFU.g－1土壤

真菌1×106CFU.g－1土壤

人腸道益生菌106－1011CFU.g－1糞便人類所知微生物不到10％，已利用的不到1％。具有豐富的物種多樣性；

食品、保健品、藥品等產品的原料；

可人工控制規(guī)模生產；

微生物資源傳統(tǒng)釀造工業(yè)：

現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)：生產的藥物、氨基酸、有機酸、維生素、酶制劑、微生物肥料、微生物農藥……

僅抗生素而言，全世界的年產值達300億美元！

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種類：1.細菌與發(fā)酵食品2.真菌與發(fā)酵食品3．微生物菌體食品4．微生物多糖5．微生物與食品風味物質6．微生物與釀造酒7．微生物與醬油釀造8．醋酸菌與食醋釀造9．發(fā)酵肉與微生物7根據微生物在食品制造中的作用分為四個類型：綜合作用（發(fā)酵食品）：面包、啤酒醬油、制醬、發(fā)酵豆制品食醋發(fā)酵乳制品微生物代謝產物：酒精、檸檬酸、味精、維生素、其它酶制劑：各種酶利用微生物菌體：單細胞蛋白、食用菌、其它益生菌8一、發(fā)酵食品——釀造發(fā)酵食品是指經過微生物(細菌、酵母菌、霉菌等)酶的作用使加工原料發(fā)生許多理想的十分重要的生物化學變化及物理變化后制成的食品。9

發(fā)酵食品的特點、意義

原材料的質地得到了改善

風味特殊且多樣化

營養(yǎng)價值大為提高

產品穩(wěn)定性提高且便于保存

經濟價值大大升高10

常見發(fā)酵食品

發(fā)酵蔬菜：源于中國修萬里長城時期，蔬菜經乳酸細菌發(fā)酵而成，如泡菜、榨菜等。醬油：《神農本草經》已有記載

(始于公元前2838年)。米曲霉發(fā)酵大豆

(或其餅粕)而成。糧醋：公元前3000年起源于中國，由根霉菌將

淀粉類物質糖化，由酵母將糖酒化，再經醋酸菌將酒氧化成醋。

酒：源于“三皇五帝”時代，大禹治水期。用根霉、毛霉、酵母等發(fā)酵大米一類淀粉而成。

2007-6-18

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“豆鼓”、“腐乳”、“臘八豆”等

起源于中國，用毛霉（米曲霉）發(fā)酵大豆或其制品而成。納豆：日本借用中國豆鼓生產的工藝用納豆芽孢桿菌將大豆發(fā)酵而成。面包：源于公元前7000年左右的西歐。牛奶發(fā)酵產品：其制作方式發(fā)現(xiàn)于利比

亞沙漠巖石的壁畫上(公元前9000年)。

12（一）發(fā)酵乳制品凡以乳液為原料，經微生物發(fā)酵而成的乳產品，通稱為發(fā)酵乳制品，大多數(shù)發(fā)酵乳制品都是通過乳酸菌的作用，有的產品還有酵母菌和霉菌參與發(fā)酵。1、乳酸菌乳酸菌：不是分類學上的名詞，指能夠利用發(fā)酵性糖類產生大量乳酸的一類細菌的統(tǒng)稱。主要類型：

13（1）乳桿菌屬長或細長桿狀、彎曲形短桿狀及棒狀球桿狀，一般呈鏈排列。革蘭氏染色陽性，大多不運動，無芽孢?；墚愷B(yǎng)型，對營養(yǎng)要求嚴格，生長繁殖需要多種氨基酸、維生素等。分為三個類群：同型發(fā)酵群：發(fā)酵葡萄糖產生85%以上的乳酸，不能發(fā)酵戊糖和葡萄糖酸鹽；兼異性發(fā)酵群：即能發(fā)酵葡萄糖產生85%以上的乳酸，也以發(fā)酵某些戊糖和葡萄糖酸鹽；異型發(fā)酵群：發(fā)酵葡萄糖產生等量物質的乳酸、乙酸、乙醇及CO2。乳酸桿菌屬的代表種：①保加利亞乳桿菌②嗜酸乳桿菌

14（2）鏈球菌屬細胞呈球形或卵園形，成對或成鏈排列。革蘭氏染色陽性，無芽孢，一般不運動，不產生色素?；墚愷B(yǎng)型，同型乳酸發(fā)酵產生右旋乳酸，兼性厭氧型，厭氧培養(yǎng)生長良好。鏈球菌屬的代表種：①嗜熱鏈球菌②乳酸鏈球菌③乳脂鏈球菌

15（3）雙歧桿菌屬呈現(xiàn)多樣性，典型的形態(tài)為分叉桿菌，革蘭氏染色陽性，無芽孢和鞭毛，不運動?；墚愷B(yǎng)型，有特殊的營養(yǎng)要求，生長繁殖需要多種雙歧因子。能利用葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖，通過6-磷酸支路生成乳酸和乙酸及少量的甲酸和琥珀酸，不產生CO2。16

原理：乳酸發(fā)酵

在乳酸菌的作用下將可發(fā)酵性糖轉化為乳酸的過程稱為乳酸發(fā)酵。

如：牛乳變酸、腌制泡菜、酸乳酒和青貯飼料等。在發(fā)酵工業(yè)上乳酸發(fā)酵則是生產乳酸的基礎。

17發(fā)酵原理（風味物質的產生）乳糖——乳酸（乳酸菌）：凝乳檸檬酸——雙乙酰（乳脂明串珠菌、乳鏈球菌，酸性條件）：奶油、堅果仁的香味和風味

乙醛（乳酸發(fā)酵前產物）乙醇（乳脂明串珠菌異型乳酸發(fā)酵副產物）有機酸——甲酸、乙酸、丙酸（酪蛋白）二氧化碳（異型乳酸發(fā)酵過程副產物）18生產過程（1）酸牛奶、發(fā)酵飲料等主要菌種：嗜熱鏈球菌、保加利業(yè)乳桿菌、嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌工藝流程：菌種活化—母發(fā)酵劑—中間發(fā)酵劑—作發(fā)酵劑

原料乳—凈化—標準化—均質—殺菌——冷卻——接種

—分裝—發(fā)酵—冷卻—冷藏后熟—成品19

（2）奶酪

乳中加乳酸菌和凝乳酶是蛋白質（主要是酪蛋白）凝固后排除乳清將凝塊壓成塊狀而制成的產品。種類：800余種如：牛乳干酪，羊如干酪、脫脂、全脂、稀奶油干酪、凝乳酶干酪、酸乳干酪、胃蛋白酶干酪、新鮮干酪、成熟干酪。營養(yǎng)價值：濃縮產品。高蛋白、高脂肪、高能量、豐富鹽類、維生素、氨基酸…

20工藝流程及原理：原料乳檢驗→凈化→標準化調制→殺菌→冷卻添加發(fā)酵劑→調整酸度→CaCl2→加色素→加凝乳酶→靜置凝乳→（發(fā)酵階段：人工接種，乳酸菌的作用，凝乳酶——加速凝乳作用）凝塊切割→攪拌→加熱升溫→排乳清→壓榨成型→鹽漬→生干酪→發(fā)酵成熟→上色掛蠟→成熟干酪（后熟階段：自然發(fā)酵，霉菌、酵母菌、其他細菌作用——形成風味。其間水分蒸發(fā)、乳酸菌死亡、酶系作用使水溶性蛋白質含量上升，有機酸、脂類等風味物質產生。）21（二）醬油1、原料：蛋白質類：各種豆類、花生餅、芝麻餅淀粉類：麩皮、米糠、大麥、薯干粉輔料：食鹽2、菌種及發(fā)酵機理：米曲霉、醬油曲霉（混合或單用）：產生蛋白酶、淀粉酶，分解原料產生氨基酸、單糖等酵母菌（自然生長）：發(fā)酵生成乙醇、甘油等乳酸菌（自然生長）：發(fā)酵生成乳酸22醬色的生成：

美拉德反應（氨基-羰基反應）：形成類黑色素酶促褐變反應（多酚氧化酶氧化酪氨酸）：形成黑色素風味來源：

鮮：氨基酸、核酸物質的鈉鹽甜：糖類（淀粉糖化）、氨基酸（甘氨酸）、醇（甘油）酸：有機酸苦：某些氨基酸（酪氨酸）、乙醛等咸：食鹽233、工藝流程原料混合→潤料→蒸料→冷卻→接種曲→深層通風培養(yǎng)→成曲→粉碎（制曲階段：曲霉作用產生蛋白酶、淀粉酶——固體培養(yǎng)、好氧）↓成熟醬←醬醅保溫發(fā)酵←入發(fā)酵容器←拌和制醅↓（發(fā)酵階段：乳酸菌——乳酸；酵母菌——酒精、甘油）↑浸出淋油稀鹽水糖漿↓↑配制糖漿↓↑裝瓶鹽水

24（三）食醋醋酸桿菌屬、葡萄糖氧化桿菌屬中一些細菌能利用酒精進行生物氧化生成醋酸。1、特性：G+桿菌、有或無鞭毛；化能異氧型——能利用單糖、雙糖、酒精作為碳源最適生長溫度：30-35；PH：3.5-6.5；好氧；不耐鹽2、發(fā)酵生產醋酸需糖化菌（酶）、酵母菌和醋酸菌的綜合作用25食醋生產工藝（人工發(fā)酵）

麩曲（酶）

酒母

↓

↓

碎米→浸泡→磨漿→調漿→液化→糖化→酒精發(fā)酵→

醋酸菌↓酒醪→醋酸發(fā)酵→醋醪→壓濾→配兌→滅菌→陳醋→成品

26（四）面包等制品菌種及發(fā)酵原理菌種：啤酒酵母，根據制成方式不同分為兩種：壓榨酵母：鮮酵母，活力強、易污染活性干酵母：需先活化（液體培養(yǎng)）發(fā)酵原理：酵母菌生長，產生

CO2——使面團膨大成型酒精——賦予面包特殊的風味（糖、酒精、醛、酸等）工藝流程：配料→第一次發(fā)酵(醪頭)→第二次發(fā)酵(大粉)→成型→后發(fā)酵(蒸汽間)→焙烤→冷卻→包裝→成品。27影響面包質量的因素菌種質量：發(fā)酵能力淀粉：淀粉中所含β-淀粉酶的活性淀粉中面筋含量——影響成形微生物污染：菌種污染影響酵母菌生長、形成不良風味，或發(fā)酵失敗面粉污染28（五）釀酒酒的分類1：1、果酒2、蒸餾酒3、配制酒4、混合酒5、啤酒29

1、蒸餾酒淀粉質原料經過蒸煮、糖化、酒精發(fā)酵和蒸餾而得的含高酒精濃度的無色透明飲料酒。按原料命名：高粱酒、玉米酒、谷酒…按糖化發(fā)酵劑命名：大曲酒、小曲酒、麩曲酒按產地命名：茅臺酒、洋河大曲…

世界上的蒸餾酒大致可分為六大類：中國白酒、威士忌、白蘭地、俄得克、老姆酒金酒等。31中國白酒工藝過程：（曲）特點：自然固體發(fā)酵，多種微生物共同作用根據制曲（糖化劑、發(fā)酵劑）的原料及微生物種類不同，分為大曲（大麥為主）、小曲（米粉、米糠、草藥）、麩曲（麩皮）三類。322．黃酒：淀粉質原料經過蒸煮、加入小曲和酒母經糖化、酒精發(fā)酵和壓濾而成。

黃酒原產于我同江浙一帶的一種飲料酒。命名：以酒色命名：黑酒、紅酒、竹葉青以產地命名：紹興酒、即墨酒以含糖量：甜黃酒（大于10%）、半甜酒（5-10%）、干黃酒（∠5%）菌種：根霉、曲霉和紹興酵母菌的混合物。原料：主要是糯米。生產工藝流程：浸米→茶蕉→冷卻→加入麥曲、酒母→治缸→糖化發(fā)酵→后發(fā)酵→壓榨→澄清→成品

特點：黃灑釀造過程中，淀粉糖化、酒精發(fā)酵和陳釀同時進行，所以糖濃度不會過高積累。黃酒經釀成后，酒精含量為15％—20％，營養(yǎng)價值較高。34

3、啤酒：以麥芽為主要原料，輔以啤酒花發(fā)酵出的低酒度釀造酒。原料：大麥芽輔料：大米、玉米、酒花、淀粉酶主要工藝：A、制備麥芽B、麥芽汁糖化：借助自身水解酶C、麥汁煮沸與添加酒花啤酒花：?？啤⒙刹輰?、多年生蔓性攀緣草本、雌雄異株。

成熟雌花含α-酸，賦予特殊苦味D、發(fā)酵：包括糖——酒精以及各種變化（CO2、脂、醇、硫化物、含N物、糖）E、過濾、消毒F、分裝35

4、果酒：以果汁為原料進行酵母菌酒精發(fā)酵，經陳釀、澄清而成的含9-13%的酒。二千多年的歷史。以下以葡萄酒為例A、分類按酒色；紅葡萄酒、白葡萄酒

按糖分：干葡萄酒（殘?zhí)橇啃∮?.3g/100ml，不引起再發(fā)酵）

甜葡萄酒（殘?zhí)谴笥?%）按釀造方法：天然葡萄酒：完全用葡萄汁，不加酒精和糖

加強葡萄酒：添加酒精按是否含CO2：靜酒

汽酒：香濱基本工藝：葡