微生物在食品發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用

微生物在食品發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用第一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日一、食品制造中的主要細(xì)菌及其作用二、食品制造中的酵母及其應(yīng)用三、食品制造中的霉菌及其應(yīng)用四、食品制造中的主要微生物酶制劑及其應(yīng)用第十三章第二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日一、食品制造中的主要細(xì)菌及其作用微生物用于食品制造是人類利用微生物的最早、最重要的一個(gè)方面，在我國(guó)已有數(shù)千年的歷史。在食品工業(yè)中，可利用細(xì)菌制造出許多食品，如乳酸飲料、味精及種類繁多的調(diào)味品等。（一）食醋食醋按加工方法可分為合成醋、釀造醋、再制醋三大類。其中產(chǎn)量最大且與我們關(guān)系最為密切的是釀造醋，它是利用糧食等淀粉質(zhì)為原料，經(jīng)微生物制曲、糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等階段釀制而成。第三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日釀造微生物：（1）淀粉液化、糖化微生物使淀粉液化、糖化的微生物很多，而適合釀醋的主要是曲霉菌。（2）酒精發(fā)酵微生物生產(chǎn)上一般采用囊菌亞門(mén)酵母屬中的酵母，但不同的酵母菌株，其發(fā)酵能力也不同，產(chǎn)生的滋味和香氣也不同。（3）醋酸發(fā)酵微生物醋酸菌是醋酸發(fā)酵的主要菌種。第四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（二）發(fā)酵乳制品

發(fā)酵乳制品是指良好的原料乳經(jīng)過(guò)殺菌作用接種特定的微生物進(jìn)行發(fā)酵作用，產(chǎn)生具有特殊風(fēng)味的食品，稱為發(fā)酵乳制品。常用發(fā)酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、馬奶酒等。發(fā)酵乳制品主要包括酸奶和奶酪兩大類，生產(chǎn)菌種主要是乳酸菌，分為球菌和桿菌兩種。第五頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（三）氨基酸發(fā)酵氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本成分，其中有八種氨基酸是人體不能合成但又必需的氨基酸，稱為必需氨基酸，人體只有通過(guò)食物來(lái)獲得。在食品工業(yè)中，氨基酸可作為調(diào)味料；在食品中添加某些氨基酸可提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等等。

自從20世紀(jì)60年代以來(lái)，微生物直接用糖類發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸獲得成功，并投入工業(yè)化生產(chǎn)。第六頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日生成的氨基酸使用的菌株谷氨酸谷氨酸棒桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌或黃色短桿菌、北京棒桿菌或鈍齒棒桿菌纈氨酸北京棒桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌DL-丙氨酸凝結(jié)芽孢桿菌脯氨酸鏈形寇氏桿菌、黃色短桿菌賴氨酸黃色短桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌、谷氨酸棒桿菌部分氨基酸及其生產(chǎn)所用菌株第七頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日生成的氨基酸使用的菌株亮氨酸黃色短桿菌酪氨酸氨酸棒桿菌蘇氨酸大腸桿菌、大腸桿菌W鳥(niǎo)氨酸谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌部分氨基酸及其生產(chǎn)所用菌株生成的氨基酸使用的菌株第八頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

（1）谷氨酸生產(chǎn)菌

主要使用的菌株是谷氨酸棒桿菌，除此之外，還有發(fā)酵乳糖短桿菌、黃色短桿菌。（2）生產(chǎn)原料有淀粉質(zhì)原料：玉米、小麥、甘薯、大米等。其中甘薯和淀粉最為常用；糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜；氮原料：尿素或氨水；谷氨酸的發(fā)酵第九頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（四）黃原膠黃原膠別名汗生膠，又稱黃單胞多糖，是國(guó)際上20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的新型發(fā)酵產(chǎn)品。它是由甘藍(lán)黑腐病黃單胞細(xì)菌以碳水化合物為主要原料，經(jīng)通風(fēng)發(fā)酵、分離提純后得到的一種微生物高分子酸性胞外雜多糖。其作為新型優(yōu)良的天然食品添加劑用途越來(lái)越廣泛，可代替多種膠體。第十頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日二、食品制造中的酵母及其應(yīng)用（一）面包

面包是以面粉為主要原料，以酵母菌、糖、油脂和雞蛋為輔料生產(chǎn)的發(fā)酵食品。酵母菌種：

面包酵母是一種單細(xì)胞生物，屬真菌類。面包酵母有圓形、橢圓形等多種形態(tài)。以橢圓形的用于生產(chǎn)較好。酵母為兼性厭氧微生物，在有氧及無(wú)氧條件下都可以進(jìn)行發(fā)酵。酵母是生產(chǎn)面包必不可少的生物松軟劑第十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（二）釀酒我國(guó)是一個(gè)酒類生產(chǎn)大國(guó)，也是一個(gè)酒文化文明古國(guó)，在應(yīng)用酵母菌釀酒的領(lǐng)域里，有著舉足輕重的地位。1、啤酒啤酒是以優(yōu)質(zhì)大麥芽為主要原料，大米、酒花等為輔料，經(jīng)過(guò)制麥、糖化、啤酒酵母發(fā)酵等工序釀制而成的一種含有CO2、低酒精濃度和多種營(yíng)養(yǎng)成分的飲料酒。啤酒的發(fā)酵溫度：30oC左右7oC左右0oC第十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日2、葡萄酒葡萄酒是有新鮮葡萄或葡萄汁通過(guò)酵母的發(fā)酵作用而制成的一種低酒精含量的飲料。葡萄酒質(zhì)量的好壞和葡萄品種及酒母有著密切的關(guān)系。葡萄酒發(fā)酵的溫度：37.8oC

葡萄酒酵母在分類上為子囊菌綱的酵母屬，啤酒酵母種。葡萄酒酵母繁殖主要是無(wú)性繁殖，以單端（頂端）出芽繁殖。第十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（三）酵母細(xì)胞的綜合利用酵母細(xì)胞中含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素和無(wú)機(jī)鹽等，其中蛋白質(zhì)的含量非常豐富，因此它具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是良好的蛋白質(zhì)資源，可作為食用和飼用。微生物生長(zhǎng)繁殖迅速,其生長(zhǎng)條件完全受人工控制,而且由于微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng),可以利用農(nóng)副產(chǎn)廢棄物、糖蜜、谷氨酸發(fā)酵廢液，稻草、稻殼、玉米秸、釀造、食品廠的廢渣、廢液、木屑、紙漿廢液等進(jìn)行生產(chǎn)都可以作為培養(yǎng)酵母的材料，以達(dá)到綜合利用的目的。當(dāng)然作為食用還需要解決一些適口性問(wèn)題。第十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

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，都是在霉菌的參與下生產(chǎn)加工出來(lái)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)等含氮化合物及其他種類的化合物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，制造出多種多樣的食品、調(diào)味品及食品添加劑。

不過(guò)，在許多食品制造中，除了利用霉菌以外，還要由細(xì)菌、酵母的共同作用下來(lái)完成。在食品釀造業(yè)中，常常以淀粉質(zhì)為主要原料，只有將淀粉轉(zhuǎn)化為糖才能被酵母菌及細(xì)菌利用。三、食品制造中的霉菌及其應(yīng)用第十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（一）生產(chǎn)用霉菌菌種淀粉的糖化、蛋白質(zhì)的水解均是通過(guò)霉菌產(chǎn)生的淀粉酶和蛋白質(zhì)水解酶進(jìn)行的。通常情況是先進(jìn)行霉菌培養(yǎng)制曲。淀粉、蛋白質(zhì)原料經(jīng)過(guò)蒸煮糊化加入種曲，在一定溫度下培養(yǎng)，曲中由霉菌產(chǎn)生的各種酶起作用，將淀粉、蛋白質(zhì)分解成糖、氨基酸等水解產(chǎn)物。第十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日在生產(chǎn)中利用霉菌作為糖化菌種很多：根霉屬中常用的有日本根霉、米根霉、華根霉等；曲霉菌屬中常用的有黑曲霉、宇佐美曲霉、米曲霉、泡盛曲霉等；毛霉屬中常用的有魯氏毛霉；還有紅曲屬中的一些種也是較好的糖化劑，如紫紅曲霉、安氏紅曲霉等；第十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（二）醬類

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，利用以米曲霉為主微生物經(jīng)發(fā)酵釀造制成的。

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、黑曲霉等。

所用的曲霉具有較強(qiáng)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(fēng)味。第十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

醬油是人們常用的一種食品調(diào)味料，營(yíng)養(yǎng)豐富，味道鮮美，在我國(guó)已有2000多年的歷史了。它是用蛋白質(zhì)原料和淀粉質(zhì)原料，利用曲霉及其他微生物的共同發(fā)酵作用釀造而成的。

醬油生產(chǎn)中常用的霉菌有米曲霉、黃曲霉和黑曲霉等，應(yīng)用于醬油生產(chǎn)的曲霉菌株應(yīng)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(zhǎng)速度快、培養(yǎng)條件粗放、抗雜菌能力強(qiáng)；不產(chǎn)生異味，制曲釀造的醬制品風(fēng)味好；第十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日醬油生產(chǎn)霉菌：醬油生產(chǎn)上常用的米曲霉菌株有：AS3.951；UE328、UE336；AS3.863；渝3.811等。生產(chǎn)中常常是由兩菌種以上復(fù)合使用，以提高原料蛋白質(zhì)及碳水化合物的利用率，提高成品中還原糖、氨基酸、色素以及香味物質(zhì)的水平。除曲霉外，還有酵母菌、乳酸菌參與發(fā)酵，它們對(duì)醬油香味的形成也起著十分重要的作用。第二十頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（三）檸檬酸檸檬酸分子式為C6H8O7，外觀為白色顆粒狀或白色結(jié)晶粉末，無(wú)臭，具有令人愉快的強(qiáng)烈的酸味，相對(duì)密度為1.6550。檸檬酸易溶于水、酒精，不溶于醚、酯、氯仿等有機(jī)溶劑。商品檸檬酸主要是無(wú)水檸檬酸和一水檸檬酸。它天然存在于果實(shí)中，其中以柑橘、菠蘿、檸檬、無(wú)花果等含量較高。檸檬酸是生物體主要代謝產(chǎn)物之一。早期的檸檬酸生產(chǎn)是以檸檬、柑橘等天然果實(shí)為原料加工而成的。檸檬酸第二十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日1、檸檬酸在食品中的應(yīng)用（1）飲料與冰激凌檸檬酸廣泛用于配制各種水果型的飲料以及軟飲料。（2）果醬與釀造酒檸檬酸在果醬與果凍中同樣可以增進(jìn)風(fēng)味，并使產(chǎn)品抗氧化作用。當(dāng)葡萄或其他釀酒原料成熟過(guò)度而酸度不足時(shí)，可以用檸檬素調(diào)節(jié)，防止所釀造的酒口味單薄。（3）腌制品各種肉類和蔬菜在腌制加工時(shí)，加入或涂上檸檬酸可以改善風(fēng)味，除腥去臭，抗氧化。第二十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（4）罐頭制品加入檸檬酸除了調(diào)酸作用之外，還有螯合金屬離子的作用，保護(hù)其中的抗壞血酸，使之不被金屬離子破壞。（5）豆制品及調(diào)味品用含有檸檬酸的水浸漬大豆，可以脫腥并便于后續(xù)加工。（6）其他

檸檬酸在醫(yī)藥、化學(xué)等其他工業(yè)中也有一定的作用。第二十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日2、檸檬酸發(fā)酵微生物（1）黑曲霉的形態(tài)特征在固體培養(yǎng)基上，菌落由白色逐漸變至棕色。孢子區(qū)域?yàn)楹谏涑式q毛狀，邊緣不整齊。菌絲有隔膜和分支。是多細(xì)胞的菌絲體，無(wú)色或有色，有足細(xì)胞，頂囊生成1層或2層小梗，小梗頂端產(chǎn)生一串串分生孢子。第二十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（2）檸檬酸發(fā)酵機(jī)制關(guān)于檸檬酸發(fā)酵的機(jī)制雖有多種理論，但目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為它與三羧酸循環(huán)有密切的關(guān)系。糖經(jīng)糖酵解途徑（EMP途徑），形成丙酮酸，丙酮酸羧化形成C4化合物，丙酮酸脫羧形成C2化合物，兩者縮合形成檸檬酸。（3）檸檬酸發(fā)酵用原料檸檬酸發(fā)酵的原料有糖質(zhì)原料、淀粉質(zhì)原料和正烷烴類原料3大類。第二十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（四）蘋(píng)果酸L-蘋(píng)果酸廣泛存在于生物中，是生物體三羧酸循環(huán)的成員。蘋(píng)果酸廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域。因?yàn)樘O(píng)果酸具有比檸檬酸柔和的酸味，滯留時(shí)間長(zhǎng)和口味更好的優(yōu)點(diǎn)，所以作為食品酸味劑更為理想。許多微生物都能產(chǎn)生蘋(píng)果酸，但能在培養(yǎng)液中積累蘋(píng)果酸并適合于工業(yè)生產(chǎn)的，目前僅限于少數(shù)幾種，大致有：用于一步發(fā)酵法的黃曲霉、米曲霉、寄生曲霉；用于兩步發(fā)酵法的華根霉、無(wú)根根霉、短乳桿菌、膜睽比赤酵母；用于酶轉(zhuǎn)化法的短乳桿菌、大腸桿菌、產(chǎn)氨短桿菌、黃色短桿菌。第二十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日以糖類為發(fā)酵原料，用霉菌直接發(fā)酵生產(chǎn)L-蘋(píng)果酸的方法稱為一步發(fā)酵法。一步發(fā)酵法采用黃曲霉A-114生產(chǎn)蘋(píng)果酸。兩步發(fā)酵法是以糖類為原料，先由根菌霉發(fā)酵生成延胡索酸和蘋(píng)果酸的混合物，然后接入酵母或細(xì)菌，將混合物中的延胡索酸轉(zhuǎn)化為蘋(píng)果酸。第二十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日四、食品制造中的主要微生物酶制劑及其應(yīng)用

酶是一種生物催化劑,催化效率高、反應(yīng)條件溫和和專一性強(qiáng)等特點(diǎn)已經(jīng)日益受到人們的重視，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

生物界中已發(fā)現(xiàn)有多種生物酶，在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的僅有淀粉酶、蛋白酶、果膠酶、脂肪酶、纖維素酶、葡萄糖異構(gòu)酶、葡萄糖氧化酶等十幾種。第二十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日

利用微生物生產(chǎn)生物酶制劑要比從植物瓜果、種子、動(dòng)物組織中獲得更容易。因?yàn)椋篈、動(dòng)植物來(lái)源有限，且受節(jié)氣、氣候和地域的限制；B、而微生物不僅不受這些因素的影響，而且種類繁多、生長(zhǎng)速度快、加工提純?nèi)菀?、加工成本相?duì)比較低，充分顯示了微生物生產(chǎn)酶制劑的優(yōu)越性。

現(xiàn)在除少數(shù)幾種酶仍從動(dòng)、植物中提取外，絕大部分是用微生物來(lái)生產(chǎn)的。第二十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（一）主要酶制劑、用途及產(chǎn)酶微生物酶制劑可以由細(xì)菌、酵母菌、霉菌、放線菌等微生物生產(chǎn)。酶用途來(lái)源耐高溫-淀粉酶水解淀粉制造葡萄糖、麥芽糖、糊精細(xì)菌、霉菌糖化酶水解淀粉成葡萄糖細(xì)菌、霉菌普魯蘭酶水解淀粉成直鏈低聚糖細(xì)菌、霉菌蛋白酶軟化肌肉纖維、啤酒果酒澄清、動(dòng)植物蛋白質(zhì)水解營(yíng)養(yǎng)液細(xì)菌、霉菌脂肪酶用于制造干酪和奶油，增進(jìn)食品香味，大豆脫腥等酵母、霉菌纖維素酶用于大米、大豆、玉米脫皮，淀粉制造霉菌半纖維素酶用于大米、大豆、玉米脫皮，提高果汁澄清度霉菌果膠酶用于柑橘脫囊衣，飲料、果酒澄清等霉菌、細(xì)菌第三十頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日酶用途來(lái)源葡萄糖異構(gòu)酶菌可使葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖細(xì)菌、放線菌蔗糖酶制造轉(zhuǎn)化糖，防止高濃度糖漿中蔗糖析出，防止果糖發(fā)沙酵母橙皮苷酶防止柑橘罐頭的白色沉淀霉菌乳糖酶乳糖缺乏的乳品制造，防止乳制品中乳糖析出酵母、霉菌單寧酶食品脫澀霉菌花色素酶防止水果制品變色，白葡萄酒脫去紅色霉菌凝乳酶乳液凝固劑霉菌胺氧化酶胺類脫臭酵母、細(xì)菌葡萄糖化酶用于蛋白質(zhì)脫葡萄糖以防止食品褐變，食品除氧防腐霉菌第三十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日（二）微生物酶制劑生產(chǎn)

1、菌種的選擇能用于酶發(fā)酵生產(chǎn)的細(xì)胞必須具備如下條件：（1）產(chǎn)酶細(xì)胞具有高產(chǎn)的特性（2）產(chǎn)酶細(xì)胞容易培養(yǎng)和管理（3）產(chǎn)酶穩(wěn)定性好（4）產(chǎn)酶細(xì)胞本身及其他雜質(zhì)易于和酶分離（5）使用的細(xì)胞及其代謝物安全無(wú)毒第三十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，2022年，8月28日2、產(chǎn)酶培養(yǎng)酶的發(fā)酵生產(chǎn)是以獲得大量所需的酶為目的。為此，除了選擇性能優(yōu)良的產(chǎn)酶細(xì)胞以外，還必須滿足細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖和發(fā)酵產(chǎn)酶的各種工藝條件，并根據(jù)發(fā)酵過(guò)程的變化進(jìn)行優(yōu)化控制。