第7章微生物與食品發(fā)酵

第7章微生物與食品發(fā)酵第一節(jié)概述

釀造，是指利用微生物或酶的發(fā)酵作用，將農(nóng)產(chǎn)品原料制成食品的過(guò)程。第7章微生物與食品發(fā)酵相同點(diǎn)不同點(diǎn)發(fā)酵都是通過(guò)對(duì)環(huán)境生態(tài)因子的控制,利用有益微生物改變?cè)系奶匦?多是單一微生物在特定的容器內(nèi)形成特定的產(chǎn)物.釀造是多種微生物的較為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),產(chǎn)生的特定產(chǎn)品的過(guò)程.發(fā)酵和釀造的異同發(fā)酵食品:經(jīng)過(guò)酶或微生物處理后理化性質(zhì)發(fā)生改變后制成的食品。第7章微生物與食品發(fā)酵一、乳酸細(xì)菌及其產(chǎn)品

第二節(jié)細(xì)菌與食品的釀造（一）乳酸細(xì)菌

1.概念：為一類(lèi)革蘭氏染色陽(yáng)性，能發(fā)酵碳水化合物轉(zhuǎn)化成乳酸的細(xì)菌，發(fā)酵的唯一或主要產(chǎn)物為乳酸，目前發(fā)現(xiàn)的乳酸細(xì)菌有球菌、桿菌。第7章微生物與食品發(fā)酵2.乳酸菌的種類(lèi)：

分屬于19個(gè)屬(也有認(rèn)為4-9個(gè)屬的)，而且，隨著研究的深入，還不斷有新種加入。第7章微生物與食品發(fā)酵3.乳酸菌的作用:

（1）維持腸道菌群的微生態(tài)平衡（2）增加機(jī)體免疫功能（3）預(yù)防和抑制腫瘤發(fā)生（4）提高營(yíng)養(yǎng)利用率、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收乳酸菌的營(yíng)養(yǎng)作用，如：發(fā)酵后產(chǎn)生的乳酸,可提高鈣、磷、鐵的利用率,促進(jìn)鐵和維生素D的吸收（5）控制內(nèi)毒素、降低膽固醇（6）延緩機(jī)體衰老第7章微生物與食品發(fā)酵（二）乳酸發(fā)酵的類(lèi)型1.同型乳酸發(fā)酵(Homofermentationoflacticacidpathyway)

是通過(guò)EMP,發(fā)酵終產(chǎn)物中90%以上為乳酸的發(fā)酵過(guò)程。多數(shù)乳酸細(xì)菌屬于這類(lèi)發(fā)酵，如乳酸鏈球菌。第7章微生物與食品發(fā)酵2.異型乳酸發(fā)酵(Heterofermentationoflacticacidpathway)

是通過(guò)HMP,發(fā)酵終產(chǎn)物除乳酸外，還有乙醇等物質(zhì)。如腸膜明串珠菌（Leuconostoc

mesenteroides)、短乳桿菌（Lactobacillusbrevis)，真菌中的根霉等。第7章微生物與食品發(fā)酵3.雙歧途徑(bifidum

patheay)

是雙歧桿菌的產(chǎn)能代謝模式。雙歧桿菌是一類(lèi)特殊的嚴(yán)格厭氧菌，對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求較高。在葡萄糖發(fā)酵中2個(gè)葡萄糖生成3個(gè)乙酸、2個(gè)乳酸和個(gè)ATP。第7章微生物與食品發(fā)酵（三）乳酸菌與蔬菜發(fā)酵乳酸發(fā)酵蔬菜的意義：（１）乳酸菌是參與調(diào)節(jié)人體腸道微生態(tài)平衡的主要菌群。抑制腸道中腐敗細(xì)菌的生長(zhǎng)和減弱腐敗菌在腸道的產(chǎn)毒，防止細(xì)胞老化，降低膽固醇，抗腫瘤以及調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能等保健和醫(yī)療作用。（２）乳酸菌菌體及其代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸，可促進(jìn)胃腸道蠕動(dòng)，幫助消化，防止便秘，同時(shí)刺激腸道免疫細(xì)胞產(chǎn)生抗體，防治疾病。（３）改善食品的風(fēng)味，豐富蔬菜制品的品種。（４）延長(zhǎng)食品的保存期第7章微生物與食品發(fā)酵１.泡菜的制作與微生物（１）傳統(tǒng)的泡菜發(fā)酵制作過(guò)程和方法第7章微生物與食品發(fā)酵

在幾種酸泡菜的發(fā)酵過(guò)程中,分離、鑒定出：

腸膜明串珠菌、葡聚糖明串珠菌、小片球菌、植物乳桿菌、短乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、棒狀乳桿菌等乳酸菌種類(lèi)。明串珠菌、片球菌一般在發(fā)酵前期出現(xiàn)。乳桿菌則在發(fā)酵的中后期占優(yōu)勢(shì),其中以植物乳桿菌最常見(jiàn)。腌漬酸菜在自然發(fā)酵過(guò)程中,乳酸菌活動(dòng)的順序大致是：腸膜明串珠菌短乳桿菌啤酒片球菌植物乳酸桿菌。(2)發(fā)酵過(guò)程的化學(xué)變化和微生物生態(tài)第7章微生物與食品發(fā)酵腸膜明串珠(球）菌短乳桿菌啤酒片球菌植物乳酸桿菌第7章微生物與食品發(fā)酵剛開(kāi)始表面附生的乳酸菌和腐敗菌共同生長(zhǎng)---(嫌氣條件)乳酸菌占優(yōu)勢(shì)---(微酸)抑制雜菌生長(zhǎng)微生物種類(lèi):乳酸菌、假單孢桿菌、產(chǎn)氣腸桿菌、陰溝腸桿菌、短小芽孢菌等。腸膜明串珠菌是這一段時(shí)間增長(zhǎng)最快的菌。A微酸階段:第7章微生物與食品發(fā)酵乳酸濃度越來(lái)越高，達(dá)到酸化成熟階段。微生物的特點(diǎn)：雜菌（腐敗菌）受到抑制。乳酸菌的主要類(lèi)群：腸膜明串珠菌、植物乳桿菌、短乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌。B酸化成熟階段：第7章微生物與食品發(fā)酵乳酸濃度過(guò)高，乳酸菌受到抑，此時(shí)微生物活動(dòng)幾乎停止。蔬菜得以保存。

發(fā)酵過(guò)程中的pH值的變化是反映發(fā)酵程度的數(shù)量指標(biāo)當(dāng)pH值范圍在～之間時(shí),產(chǎn)品色、香、味俱佳,為產(chǎn)品形成期。此時(shí)乳酸含量為1%左右。（成品泡菜，如果密封不嚴(yán)，白地霉和野生的酵母得以生長(zhǎng)，利用乳酸，造成腐敗。）C過(guò)酸階段：第7章微生物與食品發(fā)酵

酸度：乳酸菌具有很強(qiáng)的抗酸性,這也是它在競(jìng)爭(zhēng)中的一個(gè)有利條件。

鹽濃度：鹽濃度在2%～4%時(shí),對(duì)腐敗菌已有明顯抑制作用,但對(duì)乳酸菌影響不大,且發(fā)酵產(chǎn)品評(píng)價(jià)最佳。當(dāng)鹽含量達(dá)到10%時(shí),乳酸發(fā)酵大大降低,產(chǎn)酸量明顯減少,乳酸菌受到抑制。（3）影響泡菜質(zhì)量的因素第7章微生物與食品發(fā)酵

溫度：

溫度范圍必然對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味、質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。在生產(chǎn)中合理使用發(fā)酵溫度顯得十分重要日均溫25℃,由原料到成品需一周,而日均溫11℃,需兩周左右能完成發(fā)酵。

在發(fā)酵前期如果發(fā)酵溫度較低,腸膜明串珠菌和小片球菌在乳酸菌區(qū)系中占優(yōu)勢(shì),進(jìn)行異型乳酸發(fā)酵,對(duì)乳酸發(fā)酵過(guò)程的啟動(dòng)與產(chǎn)品風(fēng)味的形成起重要作用。

后期,進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵的植物乳桿菌、短乳桿菌等,所要求的發(fā)酵溫度要高一些。第7章微生物與食品發(fā)酵２榨菜的生產(chǎn)與微生物（1）榨菜生產(chǎn)工藝榨菜鮮頭→整形修剪→初腌（防腐和抽水）→上囤圍壓→復(fù)腌→分等整形→漂洗脫鹽→拌料→裝袋→真空包裝→巴氏殺菌→冷卻干燥→打包→抽檢出廠。第7章微生物與食品發(fā)酵（2）

發(fā)酵過(guò)程：發(fā)酵的過(guò)程以腸膜明串珠菌為代表的異型乳酸發(fā)酵產(chǎn)生乳酸、乙酸、乙醇、甘露醇、葡聚糖。乳酸發(fā)酵程度，一般通過(guò)加鹽水或添加有抑菌作用的香辛料來(lái)調(diào)節(jié)。（傳統(tǒng)通過(guò)壓榨、晾曬、風(fēng)干等脫水作用調(diào)節(jié)）第7章微生物與食品發(fā)酵（3）腌制過(guò)程中的有害微生物：大腸桿菌等：發(fā)酵初期的有害菌，產(chǎn)生腐敗和亞硝酸。丁酸菌等腐敗菌：產(chǎn)生的丁酸具有強(qiáng)烈臭味。腐敗性細(xì)菌如枯草芽孢桿菌、莢膜桿菌、莢膜粘化菌和腐臭桿菌等,消耗腌制榨菜中的營(yíng)養(yǎng)成分,使產(chǎn)品變質(zhì)、產(chǎn)生惡臭味,同時(shí)產(chǎn)生一些有害物質(zhì)如亞硝胺。

第7章微生物與食品發(fā)酵產(chǎn)膜酵母：

在榨菜和鹵水表面常出現(xiàn)一層由產(chǎn)膜酵母為主的灰白色有皺紋的薄膜。其在有氧條件下利用有機(jī)酸，使pH升高，導(dǎo)致腐敗菌生長(zhǎng)。霉菌：

白地霉等在有氧條件下生長(zhǎng)，使pH升高，導(dǎo)致腐敗菌生長(zhǎng)。第7章微生物與食品發(fā)酵二、乳酸菌與發(fā)酵乳制品新鮮原乳經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵作用，成為具有特殊風(fēng)味的食品，這些食品稱(chēng)之為發(fā)酵乳制品。該制品具有良好風(fēng)味，較高營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)具有一定的保健作用。其產(chǎn)品主要有干酪、酸奶油、酸乳、馬奶酒等。第7章微生物與食品發(fā)酵1、發(fā)酵乳制品的風(fēng)味物質(zhì)與微生物（1）乳酸

乳糖的乳酸發(fā)酵是乳制品所共有的最為重要的乳糖代謝方式。

一般乳液中含有～%的乳糖，乳酸最高可達(dá)1.5%（消耗30％的乳糖）。

常見(jiàn)的微生物:

乳鏈球菌、嗜熱鏈球菌、乳桿菌。第7章微生物與食品發(fā)酵（2）雙乙酰，又稱(chēng)丁二酮

：

可使發(fā)酵乳制品具有奶油的特征，有一種類(lèi)似堅(jiān)果仁的香味。主要微生物：乳脂串珠菌、乳鏈球菌丁二酮亞種。（3）乙醛：

在酸奶中重要的風(fēng)味。

由嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌產(chǎn)生。第7章微生物與食品發(fā)酵（5）乙醇：

是某些發(fā)酵乳制品的風(fēng)味化合物之一。如酸奶中明串株菌和一些酵母可產(chǎn)生。

在馬奶酒中由圓酵母產(chǎn)生，其酒精含量一般為%～1%。（6）揮發(fā)性脂肪酸：甲酸、乙酸和丙酸等。第7章微生物與食品發(fā)酵(1)生產(chǎn)過(guò)程:消毒牛乳接種37～38℃培養(yǎng)(2)微生物菌種：

嗜熱鏈球菌保加利亞乳桿菌嗜酸乳桿菌雙歧乳桿菌2、

酸奶是乳汁乳酸發(fā)酵形成的凝乳狀食品。第7章微生物與食品發(fā)酵(1)嗜熱鏈球菌G+；微需氧；最適生長(zhǎng)溫度為40-45℃；能發(fā)酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖；蛋白質(zhì)分解能力微弱；對(duì)抗生素極敏感；細(xì)胞呈卵圓形，成對(duì)或形成長(zhǎng)鏈。嗜熱鏈球菌為同型乳酸發(fā)酵菌，產(chǎn)生L（＋）-乳酸；代謝過(guò)程中有風(fēng)味物質(zhì)雙乙酰產(chǎn)生。第7章微生物與食品發(fā)酵（2）保加利亞乳桿菌G+；微厭氧；最適生長(zhǎng)溫度為40～43℃；能發(fā)酵葡萄糖、果糖、乳糖，但不能利用蔗糖；細(xì)胞兩端鈍圓，呈細(xì)桿狀，單個(gè)或成鏈，頻繁傳代會(huì)變形。屬同型乳酸發(fā)酵菌，產(chǎn)生D（一）-乳酸；將嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌混合培養(yǎng)，兩者的生長(zhǎng)情況都比各自單獨(dú)培養(yǎng)時(shí)好。第7章微生物與食品發(fā)酵（3）嗜酸乳桿菌G+，微厭氧菌。最適培養(yǎng)溫度為35—38℃；能發(fā)酵多種糖類(lèi)。蛋白質(zhì)分解力弱，細(xì)胞兩端鈍圓，呈桿狀，單個(gè)、成雙或成短鏈。屬同型乳酸發(fā)酵，產(chǎn)D，L-乳酸。營(yíng)養(yǎng)要求高，嗜酸乳桿菌的最適生長(zhǎng)PH為5.5-6.0，能耐胃酸和膽汁，在腸道中可存活。第7章微生物與食品發(fā)酵（4）雙歧桿菌G+，專(zhuān)性厭氧菌。但目前應(yīng)用于生產(chǎn)的菌株有不同程度的耐氧性；經(jīng)多次傳代后有，革蘭氏染色反應(yīng)轉(zhuǎn)為陰性；最適培養(yǎng)溫度約為37℃。屬異型乳酸發(fā)酵，除產(chǎn)生L（+）-乳酸外，還有乙酸、乙醇和二氧化碳等生成。第7章微生物與食品發(fā)酵用上述乳酸菌作為酸奶發(fā)酵劑時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)發(fā)酵劑進(jìn)行調(diào)制。用來(lái)制作酸奶的工作發(fā)酵劑有兩種：一是從市場(chǎng)上選購(gòu)的利用冷凍于燥技術(shù)制成的顆粒狀發(fā)酵劑。二是經(jīng)逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)制得的發(fā)酵劑。所使用的牛乳或由脫脂奶粉配制成的調(diào)制乳中不得含有抗生素等阻礙乳酸菌生長(zhǎng)的物質(zhì)。為避免嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的快速生長(zhǎng)，應(yīng)在較溫和的條件下對(duì)牛乳進(jìn)行加熱滅菌。注意事項(xiàng)第7章微生物與食品發(fā)酵3、干酪（1）制作工藝凝乳：牛奶加乳酸菌或酶等凝固成型：加熱加壓加鹽成型存放老熟：各種次生微生物發(fā)酵主要成分是酪蛋白和乳脂第7章微生物與食品發(fā)酵（2）干酪的分類(lèi)：根據(jù)奶酪的質(zhì)地和成熟方式，可將干酪區(qū)分為：硬干酪、半硬干酪、軟干酪第7章微生物與食品發(fā)酵主要干酪發(fā)酵劑組成和次級(jí)微生物干酪種類(lèi)品種舉例水分（%）發(fā)酵劑組成發(fā)酵劑作用次級(jí)微生物菌群軟質(zhì)干酪酪農(nóng)干酪≥80乳鏈球菌酸、雙乙酰無(wú)卡門(mén)塔爾干酪48乳脂鏈球菌酸酪生青霉和酵母半硬質(zhì)干酪林堡干酪45乳脂鏈球菌、乳鏈球菌酸酵母、擴(kuò)展短桿菌硬質(zhì)干酪埃曼塔爾干酪38多種乳酸菌乳酸、丙酸，CO2丙酸桿菌、鏈球菌切達(dá)干酪＜40多種乳酸菌酸乳桿菌、足桿菌青紋干酪羅奎福特干酪40~45乳鏈球菌酸，CO2婁地青霉、酵母、小球菌第7章微生物與食品發(fā)酵（3）干酪微生物菌群在干酪成熟過(guò)程中有大量的微生物繁殖，它們隨干酪種類(lèi)和制作工藝的不同而異。大多數(shù)是形成復(fù)雜的多種微生物混合體。霉菌：沙門(mén)柏干酪青霉、絹白色青霉、白地霉、婁地青霉酵母：克魯維酵母、假絲酵母、德巴利氏酵母、糖酵母。細(xì)菌：微球菌、乳桿菌、片球菌、棒桿菌、丙酸桿菌等。第7章微生物與食品發(fā)酵干酪微生物次生菌群的功能一般地講，次生菌群的生長(zhǎng)、代謝括性及蛋白質(zhì)水解沒(méi)與脂類(lèi)水解酶的分泌可以改變干酪的結(jié)構(gòu)和風(fēng)味。但由于成熟干酪的次生菌群是相當(dāng)復(fù)雜的，因此單獨(dú)菌種的作用很難講清楚。第7章微生物與食品發(fā)酵

4、開(kāi)菲爾（Kefir）

Kefir是由數(shù)種乳酸菌和酵母菌組成的混合菌塊。菌塊內(nèi)的乳酸菌和菌體外蓄積黏性多糖作為菌塊的支撐體。是一個(gè)小型生態(tài)系統(tǒng)。微生物種類(lèi)因地區(qū)和時(shí)間不同。第7章微生物與食品發(fā)酵乳酸菌：

乳酸鏈球菌、乳酸桿菌、乳鏈球菌二乙酰亞種、腸膜明串珠菌、嗜熱乳桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌酵母類(lèi)：開(kāi)菲爾圓酵母、釀酒膠木、假絲酵母、乳酸酵母其它：醋酸細(xì)菌、枯草桿菌、開(kāi)菲爾桿菌開(kāi)菲爾主要微生物群落第7章微生物與食品發(fā)酵三、納豆細(xì)菌與納豆發(fā)酵第7章微生物與食品發(fā)酵1、傳統(tǒng)納豆發(fā)酵過(guò)程稻草包裹老熟的大豆自然發(fā)酵（40～42℃）第7章微生物與食品發(fā)酵第7章微生物與食品發(fā)酵2、納豆細(xì)菌Bacillussubtilis（natto)屬于枯草芽孢桿菌納豆亞種。最適生長(zhǎng)溫度為40~42℃低于10℃不能生長(zhǎng)，50℃生長(zhǎng)不好。繁殖要求相對(duì)濕度85%。第7章微生物與食品發(fā)酵3、納豆的生理功能（1）溶解血栓的生理功能。（2）抗菌及降解毒素、助消化，

維持胃腸道健康。（3）防止骨質(zhì)疏松癥。（4）抗腫瘤、抗氧化。（5）降血壓。（6）清除體內(nèi)放射性元素以及抗衰老。（7）美容等功效。（8）產(chǎn)生的黏性物質(zhì)γ-谷氨酸（γPGA)成為新型外科手術(shù)材料。第7章微生物與食品發(fā)酵4、納豆生物活性物質(zhì)的研究進(jìn)展（1）納豆激酶：

具有很強(qiáng)的溶血栓作用，天然、無(wú)毒、無(wú)副作用，口服與注射同樣有效?？赏蔀閲?guó)內(nèi)外第一流的防治血栓病的藥物和食品保健品。（2）異黃酮（SI）：

納豆中含有的游離異黃酮類(lèi)物質(zhì)，可抗氧化、抗癌防衰老。

實(shí)驗(yàn)顯示，添加異黃酮喂食動(dòng)物，異黃酮能顯著改善高脂食料所致動(dòng)物血凝系統(tǒng)異常，能抑制脂質(zhì)吸收，降低膽固醇，預(yù)防心血管病和糖尿病。第7章微生物與食品發(fā)酵（3）皂苷素

納豆中含有大量皂苷素，不僅能改善便秘，降低血脂和膽固醇，而且還能軟化血管，預(yù)防高血壓、動(dòng)脈硬化以及大腸癌癥。（4）維生素K2

骨折的人血液中促進(jìn)骨質(zhì)形成的維生素K2很少，僅為正常人的1/2，而服用維生素K2后，則能使骨骼的重量增加，以及緩解腰痛等癥狀。納豆中含有大量的維生素K2。第7章微生物與食品發(fā)酵第二節(jié)真菌與食品釀造腐乳為我國(guó)著名的傳統(tǒng)食品，有1000多年的歷史，它味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富，價(jià)格便宜，深受人們喜愛(ài)。一、霉菌與腐乳的發(fā)酵第7章微生物與食品發(fā)酵釀造機(jī)理毛霉特殊色、香、味的腐乳成品食鹽、紅曲、黃油等輔料厭氧后發(fā)酵豆乳胚眎、胨、多肽和氨基酸等有機(jī)酸、醇類(lèi)、酯類(lèi)淀粉蛋白質(zhì)毛霉、細(xì)菌、酵母第7章微生物與食品發(fā)酵二、曲霉與茶葉發(fā)酵（一）黑茶發(fā)酵微生物參與微生物主要有：假絲酵母、黑曲霉、青霉、芽枝霉、無(wú)芽孢桿菌、芽孢細(xì)菌和球菌。大致過(guò)程是：細(xì)菌：30小時(shí)達(dá)到高峰，后下降。真菌：逐步增加。優(yōu)勢(shì)種群為曲霉。第7章微生物與食品發(fā)酵黑茶的生產(chǎn)工藝第7章微生物與食品發(fā)酵人工渥堆發(fā)酵，是指在有水分和氧氣的條件下，通過(guò)熱催化和酶促催化，使渥堆葉內(nèi)產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)和生物化學(xué)反應(yīng)，綜合形成了黑茶的各種品質(zhì)成分，即形成特定的色、香、味。渥堆發(fā)酵第7章微生物與食品發(fā)酵

茯磚茶是以三級(jí)或四級(jí)黑毛茶和改制茶為原料，經(jīng)過(guò)毛茶篩分，半成品拼配，汽蒸漚堆，壓制成型，發(fā)花干燥，成品包裝等工藝制成。（二）茯磚茶發(fā)酵微生物第7章微生物與食品發(fā)酵是茯磚茶制造的獨(dú)特工序，其目的是通過(guò)控制一定的溫、濕度環(huán)境條件，促使微生物優(yōu)勢(shì)菌種的生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生大量金黃色的閉囊殼。發(fā)花中的優(yōu)勢(shì)菌主要是散囊菌屬中的冠突散囊菌，它的無(wú)性世代是針刺曲霉。發(fā)花第7章微生物與食品發(fā)酵發(fā)花中有害菌的產(chǎn)生和控制

如果渥堆堆體過(guò)小，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，堆內(nèi)會(huì)