第二章微生物发酵.

1第二章微生物发酵制品-食品类目的要求1、了解掌握发酵食品微生物及发酵方式2、了解发酵食品微生物的应用现状3、了解存在问题及发展方向2一、微生物发酵食品及发酵方式利用微生物的作用而制得的食品都可称之为发酵食品。白酒、啤酒、葡萄酒、酸奶等产品的工业化生产发展迅速，其它产品如腐乳、豆豉、酱油、发酵肠等，工业化程度相对较低。341发酵食品生产中使用的微生物，酵母菌、霉菌、细菌等。如中国的著名大曲酒一茅台酒，曲中的微生物由曲霉、红曲霉、根霉等霉菌，假丝酵母、汉逊酵母等酵母菌，以及乳酸菌、丁酸菌、耐高温芽抱杆菌等细菌组成；酸奶及发酵乳饮料是由乳酸杆菌、乳酸球菌、双歧杆菌等发酵制得；56啤酒发酵是利用酵母菌；发酵肉制品主要的微生物有乳酸菌、片球菌、霉菌等。黄酒发酵利用毛霉、根霉、酵母；酱油生产则利用米曲霉、酵母菌、乳酸菌；醋的生产主要是醋酸菌的作用。7，应用现代生物技术选育优良菌株进行纯种发酵。如英国采用转基因啤酒酵母进行啤酒的生产，可直接利用淀粉和糊精，提高了发酵产率。目前国内外酸奶生产大多使用直投式乳酸菌粉，发酵剂产品质量均一，接种量可精确控制，同时省去了菌种车间，减少投资，简化了生产工艺。82发酵食品的发酵形式发酵食品的发酵形式主要有液态或固态发酵和自然或纯种发酵。固态发酵广义上讲是指一类使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程，既包括将固态悬浮在液体中的深层发酵，也包括在没有(或几乎没有)游离水的湿固体材料上培养微生物的工艺过程。9多数情况下是指在没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水不溶性固态基质中，用一种或多种微生物发酵的一个生物反应过程。陈洪章，李佐虎等研制出的压力脉动固态发酵新技术在严格意义上达到了纯种培养与大规模产业化要求。10优点：培养基简单且来源广泛，多为便宜的天然基质或工业生产的下脚料；投资少，能耗低，技术较简单；产物的产率较高；基质含水量低，可大大减少生物反应器的体积，不需要废水处理,环境污染较少，后处理加工方便；发酵过程一般不需要严格的无菌操作；通气一般可由气体扩散或间歇通风完成，不需要连续通风，空气一般也不需严格的无菌空气，，11目前固态发酵在传质、传热等方面还缺乏全面的详细研究，因而对工业化大规模的最优化生产仍有一定的影响。采用现代固态发酵技术则不仅可提高产品本身的质量,还可提高其生产的可操作性,并达到提高产品产量和质量的目的。12纯种发酵和自然发酵相比较，生产周期短，生产易于机械化，干扰因素少，发酵产品质量高。，如日本开发的先进的纯种制曲技术，欧美等国已制成的用于酸奶和发酵肠的纯种发酵剂，目前我国的腐乳生产也改革了传统的豆腐毛坯的制造方法，使用优良菌株进行纯种培养，使菌种保持原有优点的同时更加适宜高温条件。13二、发酵食品微生物的应用现状发酵食品历史悠久，利用微生物生产食品，繁殖过程快，在一定条件下可大规模生产，要求营养物质简单。发酵食品可以提高原产品的经济价值，改善质地、风味、营养价值，增加稳定性。141酵母菌，酵母菌在食品工业中占有极其重要的地位。15161.1面包面包:面粉，酵母菌，糖，油脂，鸡蛋。面包酵母是一种单细胞生物，属真菌类，学名为啤酒酵母。面包酵母有圆形、椭圆形等多种形态。以椭圆形的用于生产较好。酵母为兼性厌氧性微生物，在有氧及无氧条件下都可以进行发酵。171.2酒精及酒，我国酒类产品种类繁多，如：黄酒、白酒、啤酒、果酒等品种。而且形成了各种类型的名酒，如绍兴黄酒、贵州茅台酒、青岛啤酒、烟台葡萄酒等。，18发酵酒精：执行食用酒精国家标准。玉米原料占60%以上，薯干原料占30%，糖蜜原料占10%以下。酒精工业的发展方向质:筛选优高效酵母菌，提高酒精转化率，提高酒精发酵工艺技术水平，向低温蒸煮和无蒸煮快速发酵方面发展，并结合玉米原料湿法前加工技术发展清液发酵的新工艺新技术。19白酒生产：落实优质、低酒度、低粮耗、高效益的发展方针。液态法白酒较固态法白酒更能提高出酒率，降低原料消耗。葡萄酒行业在酵母菌使用上也有了更新，部分生产厂家采用优质、香型、固体酵母菌种进行葡萄酒发酵，省去了扩培、复壮、菌种制备等环节，避免了传代、菌种生产过程中的污染造成的损失及影响产品质量，减少了投资和空间，简化了生产工艺。20啤酒是以优质大麦芽为主要原料，大米、酒花等为辅料，经过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等工序酿制而成的一种含有C02、低酒精浓度和多种营养成分的饮料酒。它是世界上产量最大的酒种之一。，由浓醇型向清爽型转化，低度干啤，低醇、无醇啤酒，全麦、果味、健康啤酒。在工艺上运用了室外发酵大罐、高浓度糖化、箱式深层制麦芽、自动化控制等新技术新工艺，加速了啤酒产业发展。211.3酵母工业干酵母半干酵母鲜酵母22活性干酵母产业近年发展迅速，如努力开发硒酵母、酵母为基料的营养性新型鲜味剂。在发酵酒工业中，活性干酵母将作为性能稳定、使用方便的发酵剂，有着不可估量的发展前景。酵母是常用的营养药物,可以助消化,改善营养状况,酵母提取物中含有丰富的氨基酸、维生素、矿物质及核糖核酸,而这些成分为谷胱甘肽的合成提供了条件,谷胱甘肽是一种抗衰老因子,也是肝脏解毒的重要物质。，232醋酸菌,如山西老陈醋、镇江香醋、福建红曲老醋、保宁麸醋、江浙玫瑰醋、喀左陈醋、北京熏醋、上海米醋、四川麸醋、丹东白醋等著名食醋。24食醋按加工方法可分为合成醋、酿造醋、再制醋三大类。它是用粮食等淀粉质为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。其主要成分除醋酸(3%～5%)外，还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等营养成分及风味成分，具有独特的色、香、味。25目前酿醋生产用的主要原料有：薯类如甘薯、马铃薯等；粮谷类如玉米、大米等；粮食加工下脚料如碎米、麸皮、谷糠等；果蔬类如黑醋栗、葡萄、胡萝卜等；野生植物如橡子、菊芋等；其他如酸果酒、酸啤酒、糖蜜等。固态法生产食醋除了上述主要原料外，还需要疏松材料如谷壳、玉米芯等，使发酵料通透性好，好氧微生物能良好生长。，2627菌种优化选育：20世纪60年代中期，上海科研工作者率先选育出沪酿1.01醋酸菌，将其用于液体深层发酵,提高了液态制醋的生产能力。1984年又分离和筛选到沪酿1.079，其醇酸转化率达96.97%，食醋风味好。同期,山东大学选育出糖化菌“乾氏曲霉78B2”，使食醋产量提高6%。20世纪90年代,河北调味食品研究所以泡盛曲霉为出发菌株,通过复合诱变处理，获得突变株泡盛曲霉ULE，其分解生淀粉的能力有显著提高,可用于生料制醋。28我国酿醋微生物的育种中多采用诱变育种方法如山东酒精总厂采用物理化学复合诱变处理的方法得到了黑曲霉UV11-UJ5突变株，使糖化酶活力最高达到21000单位/克曲。湛江海洋大学用亚硝基胍处理黑曲霉，使其纤维素酶活力达到6600单位/克以上。上海酿造科学研究所筛选到乳酸菌沪酿1.04，使之与酵母共酵，提高了不挥发酸含量，改善了液体醋风味。29国外已应用原生质体融合和基因工程技术培育出适应高温发酵、高酸度发酵以及快速发酵的新菌株。例如，日本食醋专家通过细胞融合培育出了可酿造20%以上高酸度醋的优质菌种。此外还培育出一株热醋酸梭菌，在厌氧条件下，不经乙醇发酵，直接可将1mol己糖直接转化成3mol的醋酸。303乳酸菌及双歧杆菌3.1发酵乳制品及发酵剂发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定的微生物进行发酵作用，产生具有特殊风味的食品，称为发酵乳制品。发酵乳制品有酸奶、发酵乳饮料、奶酪、酸奶油等。31干酪乳杆菌嗜热链球菌嗜酸乳杆菌32生产菌种主要是乳酸菌。乳酸菌的种类较多，常用的有干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸乳球菌、嗜热链球菌等。干酪乳杆菌嗜酸乳杆菌嗜热链球菌33双歧杆菌（Bifidobacterium）：传统的单株发酵，变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础上，又具备了防癌、抗癌的保健作用。应用于发酵乳制品生产的是两歧双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、链状双歧杆菌。341、维护肠道正常细菌菌群平衡，抑制病原菌的生长，防止便秘，下痢和胃肠障碍等2、抗肿瘤；3、在肠道内合成维生素、氨基酸和提高机体对钙离子的吸收；4、降低血液中胆固醇水平，防治高血压；5、改善乳制品的耐乳糖性，提高消化率；6、增强人体免疫机能，预防抗生素的副作用，抗衰老，延年益寿。7、增强机体的非特异和特异性免疫反应8、增强机体的非特异和特异性免疫反应9、控制内毒素血症的作用10、提高宿主对放射线的耐受性35双歧杆菌酸奶的生产有两种不同的工艺。一种是两歧双歧杆菌与嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵的生产工艺，称共同发酵法。另一种是将两歧双歧杆菌与兼性厌氧的酵母菌同时在脱脂牛乳中混合培养，利用酵母在生长过程中的呼吸作用，以生物法耗氧，创造一个适合于双歧杆菌生长繁殖、产酸代谢的厌氧环境，称为共生发酵法。36酸奶，酸奶发酵剂如含有嗜热链球菌、双歧杆菌和保加利亚乳杆菌的发酵剂，含有嗜热链球菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和保加利亚乳杆菌的发酵剂等。37酸奶发酵剂的种类酸奶发酵剂按照物理形态的不同可分为液体酸奶发酵剂、冷冻酸奶发酵剂和直投式酸奶发酵剂这3种。直投式酸奶发酵剂(DirectedVatSet,DVS)是指一系列高度浓缩和标准化的冷冻干燥发酵剂菌种，可直接加入到热处理的原料乳中进行发酵，而无需对其进行活化、扩培等其它预处理工作。383.2发酵蔬菜中国泡菜是一种乳酸菌发酵食品。原料为各种应季的蔬菜，如白菜、甘蓝、萝卜、辣椒、芹菜、黄瓜、菜豆、莴笋等质地坚硬的根、茎、叶、果均可做为制作泡菜的原料。泡菜中有丰富的活性乳酸菌，它可抑制肠道中腐败菌的生长，减弱腐败菌在肠道的产毒作用，并有帮助消化、防止便秘、防止细胞老化、降低胆固醇、抗肿瘤等作用。3940酸菜辽宁省微生物科学研究院在自然发酵的酸菜中筛选出生产性能优良的多株乳酸菌，使用纯种发酵、规模化生产酸菜成为现实，产品口味纯正，保质期长，目前朝阳绿春园等两家企业已应用此技术进行规模生产。沈阳的榆园酸菜也使用纯种发酵。414霉菌4.1酱油酱油，它是用蛋白质原料(如豆饼、豆粕等)和淀粉质原料(如麸皮、面粉、小麦等)，利用曲霉及其他微生物的共同发酵作用酿制而成的。酱油生产中常用的霉菌有米曲霉、黄曲霉和黑曲霉等，应用于酱油生产的曲霉菌株应符合如下条件：不产黄曲霉毒素；蛋白酶、淀粉酶活力高，有谷氨酰胺酶活力；生长快速、培养条件粗放、抗杂菌能力强；不产生异味，制品风味好。42目前，北京市场的畅销品牌为海天、致美斋、金狮、淘大、和田宽、美味鲜等，上海市场为海天、佛手宴会、淘大、老蔡、致美斋、海鸥等；广州市场为海天、致美斋、美味源、美味鲜、美极、李锦记等。，434.2酱类，酱类包括大豆酱、蚕豆酱、面酱、豆瓣酱、豆豉及其加工制品，都是由一些粮食和油料作物为主要原料，利用以米曲霉为主的微生物经发酵酿制的。黄曲霉Cr-1菌株,黑曲霉444.3腐乳腐乳，，根据腐乳坯中是否含有微生物可将腐乳分为腌制型和发霉型两大类。发霉型腐乳:利用特定有益菌种,在适宜条件下于豆腐坯表面形成菌体,再利用这些菌体分泌的蛋白酶等，使豆腐经发酵后内部化学成分发生变化,从而赋予产品独特的色、香、味、形。发酵期短,受季节影响小,蛋白酶源充足,氨基酸含量高。，45白腐乳红腐乳464.4红曲红曲菌是目前世界上唯一生产食用色素的微生物。生产上用的代表菌种有紫红曲霉、赤红曲霉、巴克红曲霉。红曲在肉制品的生产中作为着色剂使用。中国将红曲作为药用历史悠久，而功能性药用红曲的研究却主要在近二十年开展。它能降低胆固醇，其功能成分是莫纳可林；另外还有降血压、降血糖、防癌等生理功能。475其它几种发酵食品及生产用微生物的现状5.1发酵肉制品发酵肉制品是以畜禽肉为原料，在自然或人工控制的低温条件下进行