霉菌在食品科學和生物環(huán)境中的應用

1、,食品工業(yè)中霉菌的應用,霉菌在食品加工工業(yè)中用途十分廣泛，許多釀造發(fā)酵食品、食品原料的制造，如豆腐乳、豆豉、醬、醬油、檸檬酸等都是在霉菌的參與下生產(chǎn)加工出來的。絕大多數(shù)霉菌能把加工所用原料中的淀粉、糖類等碳水化合物、蛋白質(zhì)等含氮化合物及其它種類的化合物進行轉(zhuǎn)化，制造出多種多樣的食品、調(diào)味品及食品添加劑。,淀粉的糖化,米酒的釀制,醬油的釀造,豆腐乳,食醋,霉菌在食品工業(yè)中的應用,霉菌及其對食品的影響,一、食醋,原料：釀醋原料過去長江以南習慣上用糯米和大米為主；長江以北則多用高粱、小米釀醋。目前多采用粗糧，但好醋仍采用糧食。 菌種： （1）曲霉菌作為糖化劑多用 （2）酵母菌進行酒精發(fā)酵 （3）醋酸

2、菌,發(fā)酵機理： （1）淀粉糖化 （2）酒精發(fā)酵（3）醋酸發(fā)酵（4）蛋白酶的水解作用（5）合成芳香酯類的酯化作用,淀粉的糖化,糖化曲是發(fā)酵工業(yè)中普遍使用的淀粉糖化劑。種類很多，如大曲、小曲、麥曲和麩曲等。 曲中菌類復雜，曲霉菌是酒精和白酒生產(chǎn)中常用的糖化菌，含有許多活性強的糖化酶，能把原料中的淀粉轉(zhuǎn)變成可發(fā)酵性糖。 在酒精和白酒生產(chǎn)中應用最廣的是黑曲霉。黑曲霉是好氣性菌，生長時需要有足夠的空氣。因此，在制備固體曲時，除供給其生長繁殖必需的營養(yǎng)、溫度和濕度外，還必須進行適當?shù)耐L，以供給曲霉呼吸用氧。,二、淀粉的糖化,糖化是一個過程，這個過程本身和氧氣沒有直接關系，但是因為要先保證霉菌生長，所以是

3、需要氧氣的。曲霉、根霉、擬內(nèi)孢霉、紅曲霉、毛霉等，這些霉菌常常是比較優(yōu)良的糖化菌。根霉比曲霉具有更高糖化力，而紅曲霉只有一定糖化力。,三、米酒的釀制,我國在大曲中應用曲霉特別是米曲霉，已有 悠久的歷史。日本過去也采用純種米曲霉釀酒，后 來發(fā)現(xiàn)甘薯曲霉、泡盛曲霉、宇佐美曲霉等黑棕色 的曲霉，含有耐酸性的糖化酶，而逐步用 黑曲霉代替，以提高淀粉利用率。 酒藥又稱酒母或者曲，含有大量微生物，包括細菌和 真菌，用于發(fā)酵多種食物，不同用途的曲其原料、 制作方法和微生物成分都有區(qū)別。 醪糟的酒曲以秈米為原料，多制成塊狀，呈白色。主要有效成分是兩類真菌根霉和酵母。,三、米酒的釀制,發(fā)酵過程 糯米的主要成分是

4、淀粉（多糖的一種），尤其以支鏈淀粉為主。將酒曲撒上后，首先根霉和酵母開始繁殖，并分泌淀粉酶，將淀粉水解成為葡萄糖。醪糟的甜味即由此得來。醪糟表面的白醭就是根霉的菌絲。隨后，葡萄糖在無氧條件下在真菌細胞內(nèi)發(fā)生糖酵解代謝，將葡萄糖分解成為酒精和二氧化碳： C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 然而在有氧條件下，葡萄糖也可被完全氧化成二氧化碳和水，提供較多能量： C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O 已經(jīng)生成的酒精也可被氧化成為醋酸： 2 C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O 因此在發(fā)酵過程開始時，可以保留少量空氣，以便使食用真菌利用有氧呼吸提供的大量能

5、量快速繁殖，加快發(fā)酵速度。然而在真菌增殖后，就應該防止更多氧氣進入，以致葡萄糖被白白氧化成二氧化碳或者醪糟變酸。,四、醬油的釀造,醬油是人們常用的一種食品調(diào)味料，營養(yǎng)豐富，味道鮮美，在我國已有兩千多年的歷史。它是用蛋白質(zhì)原料(如豆餅、豆柏等)和淀粉質(zhì)原料(如麩皮、面粉、小麥等)，利用曲霉及其他微生物的共同發(fā)酵作用釀制而成的。 醬油生產(chǎn)中常用的霉菌有米曲霉、黃曲霉和黑曲霉等，應用于醬油生產(chǎn)的曲霉菌株應符合如下條件：不產(chǎn)黃曲霉毒素；蛋白酶、淀粉酶活力高，有谷氨酰胺酶活力；生長快速、培養(yǎng)條件粗放、抗雜菌能力強；不產(chǎn)生異味，制曲釀造的醬制品風味好。,釀造醬油 高鹽稀態(tài)醬油 低鹽固態(tài)醬油 配制醬油 醬油

6、的生產(chǎn)過程視頻（桌面）,醬類包括大豆醬、蠶豆醬、面醬、豆瓣醬、豆豉及其加工制品，都是由一些糧食和油料作物為主要原料，利用以米曲霉為主的微生物經(jīng)發(fā)酵釀制的。醬類發(fā)酵制品營養(yǎng)豐富，易于消化吸收，即可作小菜，又是調(diào)味品，具有特有的色、香、味，價格便宜，是一種受歡迎的大眾化調(diào)味品。,醬類,用于醬類生產(chǎn)的霉菌主要是米曲霉，生產(chǎn)上常用的有滬釀3.042，黃曲霉Cr-1菌株（不產(chǎn)生毒素），黑曲霉等。所用的曲霉具有較強的蛋白酶、淀粉酶及纖維素酶的活力，它們把原料中的蛋白質(zhì)分解為氨基酸，淀粉變?yōu)樘穷?，在其他微生物的共同作用下生成醇、酸、酯等，形成醬類特有的風味。,醬類,市場上的豆醬種類繁多，其生產(chǎn)釀造工藝也不盡

7、相同，生產(chǎn)用原輔料差異很大。下面是大豆醬的生產(chǎn)工藝。,1) 制曲工藝流程 水 面粉 種曲 大豆洗凈浸泡蒸煮冷卻混合接種 厚層通風培養(yǎng)大豆曲 2) 制曲原料的處理 大豆洗凈、浸泡及蒸熟；面粉在過去采用炒焙方法，現(xiàn)在有些廠家直接利用生面粉而不預以處理。,3) 制曲操作 制曲時原料配比為大豆100kg，標準粉4060kg。種曲用量為0.15%0.3%，種曲使用時先與面粉拌和。為了使豆醬中麩皮含量減少，種曲最好用分離出的孢子（曲精）；由于豆粒較大，水分不易散發(fā)，制曲時間適當延長。 4) 制醬 工藝流程,先將大豆曲倒入發(fā)酵容器內(nèi)，表面扒平，稍予壓實，很快會自然升溫至40左右。在將準備好的14.5oB熱鹽

8、水（加熱至6065）加至面層，讓它逐漸全部滲入曲內(nèi)。最后面層加封面用細鹽一層，并將蓋蓋好。大豆曲加入熱鹽水后，醅溫即能達到45左右，以后維持此溫度10d，醬醅就成熟。發(fā)酵完畢，補加240Be鹽水及所需細鹽（包括封面鹽），壓縮空氣或翻醬機充分攪拌，務使所加的細鹽全部溶化，同時混合均勻，在室溫中后發(fā)酵即的成品。, 制醬工藝,配制澄清鹽水加熱 大豆曲發(fā)酵容器自然 升溫加第一次鹽水醬醅 保溫發(fā)酵加第二次鹽水及 鹽翻醬成品,五、豆腐乳,1、腌制腐乳： 豆腐坯不經(jīng)發(fā)酵（無前期發(fā)酵） 直接裝壇，進行后發(fā)酵，依靠輔料中 帶入的微生物而成熟。其缺點是蛋白 酶不足，后期發(fā)酵時間長，氨基酸含 量低，色香味欠佳，如四

9、唐場腐乳， 湖南茲利無霉腐乳。 2、毛霉腐乳： 以豆腐坯培養(yǎng)毛霉，稱前期發(fā) 酵，使白色菌絲長滿豆腐坯表面，形 成堅韌皮膜，積累蛋白酶，為腌制裝 壇后期發(fā)酵創(chuàng)造條件。,毛霉生長要求溫度較低，其最適生長 溫度為16左右，一般只能在冬季氣 溫較低的條件下生產(chǎn)毛霉腐乳。傳統(tǒng) 工藝利用空氣中的毛霉菌，自然接種， 需培養(yǎng)1015天左右（適合家庭作坊 式生產(chǎn)）。也可培養(yǎng)純種毛霉菌，人 工接種，1520下培養(yǎng)23天即可。 3、根霉型腐乳： 采用耐高溫的根霉菌，經(jīng)純菌 培養(yǎng)，人工接種，在夏季高溫季節(jié)也 能生產(chǎn)腐乳，但根霉菌絲稀蔬。,霉菌的適應溫度廣泛，PH范圍4.5到6.5，能在較惡劣的環(huán)境中生存,對某些特殊物

10、質(zhì)有很強的去除力，如鐮刀霉分解無機氰化物的能力很強，對廢水中氰化物的去除率達90%以上,某些霉菌還可以處理含硝基(NO3-)的廢水，這些都為霉菌在環(huán)境工程上的應用創(chuàng)造了條件。,1、廁所和生活污水處理：用生態(tài)聚合液處理生活污水，在水源口加生態(tài)聚合液發(fā)酵液，使生態(tài)聚合發(fā)酵液滲入污水中，經(jīng)沉淀、發(fā)酵、凈化三經(jīng)處理，廁所糞便被分解，并被液化無塊無臭無蠅，經(jīng)凈化三天后水透明度達標，處理后的廢水可循環(huán)再利用，按 50 人次/ 日活動地場所的生活污水自理為例，每所 4 次在水源口加生態(tài)聚合液發(fā)酵液，在凈化池過濾后通過抽水泵提水，形成水循環(huán)利用系統(tǒng)。餐館廢水含油脂量大，經(jīng)生態(tài)聚合液處理后，含油脂污水經(jīng) 24

11、小時可被凈化。,2、有機廢水處理方法廁所和生活污水處理：在水源口每天加入 1000 倍的生態(tài)聚合液稀釋液，污水進入沉淀池后，在沉淀池中澆潑 250 倍生態(tài)聚合液稀釋液 3m3。在廢水排放口填加吸附性強的材料（如多孔陶器），吸附生態(tài)聚合液稀釋液或發(fā)酵料，形成生態(tài)聚合液菌群大量繁殖的“繁殖場”（類似生物膜作用），使廢水在生態(tài)聚合液“繁殖場”得到處理?！胺敝硤觥钡男螤睢⒋笮『蛷U水滯留時間要隨廢水所含成分和排放量而定。為了使生態(tài)聚合液菌群分解有機物有足夠的生物量，在“繁殖場”內(nèi)可添加 0.1的糖蜜（紅糖），經(jīng)過沉淀、發(fā)酵、凈化處理，糞便被分解，液化無塊。經(jīng)三天后水質(zhì)透明度達標。餐館廢水含油脂量大，按上述方法處理后含油脂污水經(jīng) 24 小時可被凈化。,3、工業(yè)廢水處理方法屠宰場、制革廠、淀粉廠、釀酒廠、造紙廠等工業(yè)廢水都可以用生態(tài)聚合液有益微生物菌劑進行有效的凈化。其方法是：進口處按流量的 1添加 250 倍生態(tài)聚合液稀釋液（邊流邊加），廢水流入一級沉淀池，池內(nèi)裝曝氣管