8微生物在食品工業(yè)中的應用

章在食品制造中的主要微生物及其應用

食品科學系2021/5/911．以細菌為主體的發(fā)酵食品食醋乳酸發(fā)酵食品氨基酸2021/5/921.1食醋生產(chǎn)原料淀粉質(zhì)原料糖質(zhì)原料乙醇原料冰醋酸原料2021/5/931.1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。2021/5/94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）2021/5/95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2021/5/96食醋生產(chǎn)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

2021/5/97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(nóng)副產(chǎn)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(jīng)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(diào)節(jié)風味。有醋醅陳釀和醋液陳釀。2021/5/981.2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(jīng)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(chǎn)中，除了利用細菌作為發(fā)酵劑外，還可以與其它微生物聯(lián)合，作為一個混合發(fā)酵劑來使用。2021/5/991.2.2發(fā)酵乳制品中的乳酸細菌及發(fā)酵類型用于生產(chǎn)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(chǎn)生乳酸的G+細菌的通稱。乳酸菌的種類較多，目前已發(fā)現(xiàn)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(jù)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(zhuǎn)化為乳酸，僅產(chǎn)生很少量的其它產(chǎn)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(zhuǎn)化為乳酸，另外50%糖轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌袡C酸、醇、CO2、H2等。如明串珠菌、短乳桿菌等。2021/5/9111.2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(jīng)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(jīng)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(chǎn)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。2021/5/913

生產(chǎn)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(jié)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(chǎn)過程中還需要防止噬菌體和雜菌的污染。

2021/5/9141.2發(fā)酵乳制品生產(chǎn)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(zhì)鮮乳經(jīng)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。

2021/5/915⑵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(chǎn)生的凝乳酶，也可以用乳酸菌發(fā)酵作用凝乳的。2021/5/916⑵干酪干酪生產(chǎn)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(chǎn)生乳酸促使乳液凝塊外，有些乳酸菌還能分解蛋白質(zhì)并產(chǎn)生香味。干酪特有的風味物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的氨基酸，乳糖、檸檬酸發(fā)酵，脂肪水解產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)、軟質(zhì)、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(shù)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。2021/5/918左圖：法國Brire布爾干酪

右圖：法國Roquefort羅奎福特干酪2021/5/919左圖：法國Camembert卡門培爾干酪

右圖：意大利parmesan帕爾梅散干酪2021/5/920左圖：美國Brick磚狀干酪

右圖：意大利ascarpone莫斯卡普干酪

2021/5/921左圖：西班牙Cabrales卡普勒斯干酪

右圖：瑞士Emmental埃門塔爾干酪

2021/5/922左圖：英國Cheddar契達干酪

右圖：豐富多彩的干酪

2021/5/923干酪生產(chǎn)過程中的凝乳2021/5/924干酪生產(chǎn)過程中的排乳清2021/5/925干酪生產(chǎn)過程中的排乳清2021/5/926干酪的成熟與評比2021/5/927利用干酪生產(chǎn)的食品2021/5/928利用干酪生產(chǎn)的食品2021/5/929

干酪生產(chǎn)中要注意防止雜菌污染，特別是噬菌體對干酪生產(chǎn)威脅較大。干酪腐敗變質(zhì)常出現(xiàn)2種變質(zhì)現(xiàn)象。①產(chǎn)氣。內(nèi)部形成多孔狀結(jié)構(gòu)，原因是污染了一些產(chǎn)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(chǎn)氣，造成內(nèi)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(chǎn)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。2021/5/930②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(zhì)的細菌生長而使干酪軟化、褪色和產(chǎn)生臭味；其次由于假單孢菌、產(chǎn)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(zhì)的菌污染，還會使干酪變味（出現(xiàn)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(zhì)量，干酪在生產(chǎn)過程中必須注意衛(wèi)生管理。2021/5/931

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(jīng)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(jié)，經(jīng)嘗試發(fā)現(xiàn)味道變得更好而逐漸被人們所接受。

2021/5/932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

2021/5/9331.3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。2021/5/934發(fā)酵機理：淀粉質(zhì)原料經(jīng)糖化處理后轉(zhuǎn)化成可供味精生產(chǎn)菌利用的單糖。單糖經(jīng)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(chǎn)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。

2021/5/9352．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2021/5/9362.1面包生產(chǎn)原料

面粉鹽糖油脂添加劑水2021/5/9372.1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2021/5/938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(zhuǎn)化酶麥芽糖酶2021/5/939c.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2021/5/940酵母菌在面包生產(chǎn)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

.2021/5/9412.2啤酒生產(chǎn)原料大麥酒花水輔料2021/5/9422.2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(jīng)過糖化后，制成含麥芽糖、葡萄糖的麥芽汁。麥芽汁再經(jīng)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。2021/5/943

啤酒生產(chǎn)用酵母菌及生產(chǎn)工藝流程啤酒生產(chǎn)用菌種為啤酒酵母菌。

啤酒生產(chǎn)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2021/5/9442.3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(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；微生物的生長速度遠動植物快微生物菌體內(nèi)含量較多的蛋白質(zhì)和較多種類的氨基酸，有的還富含維生素2021/5/945生產(chǎn)單細胞蛋白的原料：糖質(zhì)原料——釀酒酵母和假絲酵母石油原料——細菌石油化工產(chǎn)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2021/5/9463.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(chǎn))2021/5/9473.1醬油醬油是一種由蛋白質(zhì)原料和淀粉質(zhì)原料經(jīng)多種微生物釀制而成的一種咸味調(diào)味品，是咸、甜、鮮、苦、酸五味的調(diào)和。醬油不僅含有人體生理需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)，還含有多種調(diào)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(zhì)的甜味、有機酸類物質(zhì)的酸味，酪氨酸等爽口的苦味，所以是咸、甜、鮮、苦、酸五味的調(diào)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(diào)味品。

2021/5/9482)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(zhì)水解液，即用無機酸來水解蛋白質(zhì)，然后用堿中和，再經(jīng)過濾加入醬色和調(diào)味料而制成，這種方法生產(chǎn)醬油速度快，產(chǎn)量高，但產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)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(zhì)量最優(yōu)，風味最佳。2021/5/9493.1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(jié)果，霉菌（米曲霉）、酵母菌和細菌都參與了復雜的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。2021/5/950發(fā)酵機理：a.蛋白質(zhì)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）2021/5/951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(zhì)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2021/5/9523）醬油釀造用微生物

醬油釀造是多種微生物發(fā)酵的結(jié)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(chǎn)工藝