发酵食品工艺学

1绪论食品发酵与酿造的特点→发酵：对不同的领域有不同的含义,对微生物学家来说,是个较广义的概念,微生物进行的一切活动都可以称为发酵;而对生物学家来说,发酵仅仅是指厌氧条件下有机化合物进行不彻底的分解代谢释放能量的过程。→酿造：是我国人民对一些特定产品进行发酵生产的一种叫法，通常把成分复杂、风味要求较高，诸如黄酒、白酒、啤酒、葡萄酒等酒类以及酱油、酱、食醋、腐乳、豆鼓、酱腌菜等副食佐餐调味品的生产成为酿造；而将成分单一、风味要求不高的产品，如酒精、柠檬酸、谷氨酸、单细胞蛋白等的生产称为发酵。→发酵与酿造工业和化学工业最大的区别：在于它是利用生物体或生物体产生的酶进行的化学反应。1、安全简单，2、原料广泛，3、反应专一，4、代谢多样，5、易受污染6、菌种选育第二章果酒的酿造第一节果酒的生产概况一、果酒的分类1．依酿制方法分可分四类：（1）发酵酒（2）蒸馏酒（3）露酒（4）汽酒→2．依果酒中的含糖量来分：（1）干酒：含糖0.4g/100ml（2）半干酒：含糖0.4～1.2g/100ml（3）半甜酒：含糖1.2～5g/100ml（4）甜酒：含糖5g/100ml→3．依果酒中的酒精度来分：（1）低度酒：酒精度17°（2）高度酒：酒精度18°二、果酒的酿造（一）果酒的制作方法：1.发酵法：适用于含汁较多的水果2.浸泡法：适用于含汁较少的山楂、枣等3、发酵—浸泡配合法：对含汁较少的水果（二）果酒酿制的特性：1、需添加人工培养的酵母.2、需降去果胶：果胶的存在，令使发酵醪较粘稠，难分离出酒，一般用果胶酶除去。3、需调配：为了保证产品质量的一致性，方法有勾兑和调味。（三）发酵法酿制果酒的工艺流程：果实→预处理→果汁制备→果汁成分调整→发酵→澄清→陈酿、调制→装瓶、杀菌。果实的酿制一般采用液态发酵法：连渣发酵—利用色素，生产有色酒。除渣发酵—除去色素，生产浅色酒→1、果汁成分调整目的：使各种果汁糖酸数量、比例达到理想要求，有利于发酵正常进行。2、果汁的发酵（1）自然发酵：果汁不加酵母，利用果皮上的微生物（2）半自然发酵：果汁不灭菌，但加入培养酵母。（3）人工发酵：即灭菌又加入酵母。2→3、果酒的澄清：（1）目的：除去杂质、不溶性蛋白质、果胶物质、金属盐。色素+单宁→沉淀微生物孢子果胶微粒（2）新酒混浊的原因：刚结束发酵的酒就称为新酒，新酒在较长时间里是混浊的，因为新酒里含有悬浮状态的酵母、细菌、凝聚的蛋白质、单宁、黏液以及浆果组织的破片等。（3）方法：1.过滤（离心）2.加胶体（明胶）3.酶法：各种果胶酶。→4、果酒的陈酿及调制A、陈酿：把酒放在密闭的容器中，储放一段时间，以改善酒的风味、色泽的一种方法。（1）酒在陈酿过程中，可发生一系列物理化学变化。①物理变化：1.酒中蛋白质、色素、单宁、铁、酒石酸盐等陈酿后析出2.使果酒透明；3.陈酿中的芳香物质溶出；4.酒精与水缔合成大分子。②化学变化：醇＋【O】→醛醛＋【O】→酸醇、酸＋【O】→酯醇＋醛→缩醛（2）人工加速陈酿的方法：热冷交替法：间接热（40～70℃、10～15min）、冷（－4～－5℃、10～15d）处理，这种交替方法不仅能改善果酒的风味、质量，而且能保持澄清、透明的程度。B、酒的调制：目的：进行酒精、总酸、糖份等成分的调整使酒的风味更典型、更协调。（1）调整的方法有：勾兑、调味等。（2）要求：干酒：酒精14%，糖份1.2%，酸0.5%甜酒：酒精≤16%，糖份10～18%，酸0.5～0.7%第二节果酒的病害及防治→果酒的病害微生物病害非微生物病害(一)微生物病害1、一般征兆：（1）外观失去正常颜色，酒体混浊。（2）果香、酒香减弱，产生异味。（3）出现辛辣、平淡或霉味。（4）镜检出现大量微生物，挥发酸含量升高。→2、酒中主要微生物病害种类：→（1）酒花病（白膜病）外观：白点→成膜→黄色→褐色→裂成小块→沉淀→混浊。风味：淡而无味。醭酵母致病微生物分解糖、有机酸广膜酵母致病微生物的生长特点：属好气性微生物，对温度适应性强，酒度14%时，不能繁殖。→抑制措施：隔氧，提高酒度，陈酿时容器尽量装满。补救：已经产生白膜病的酒的处理：应将好酒缓慢注入桶的底面，使上面的膜溢出。若已经有菌分3散到酒中时，应将酒进行除菌、过滤或巴氏杀菌。→（2）醋化病：症状：酒的表面有灰斑→灰色膜→增厚→粘稠状沉淀→酒体变浑浊；香气减弱：有醋酸味、有刺喉感。致病微生物：醋酸菌：分解醋酸成CO2和水。微生物的生长特点：温度30～35℃，能耐酒精10°左右、酸度0.5％以上。预防措施：与酒花病同，还要注意低温发酵；有菌时要用加热的方法（75～80℃、20min）除菌。（3）乳酸病：症状：外观生成白色的脂状膜，有酸菜味。致病微生物：乳酸杆菌。（4）野生酵母的危害：尖端酵母巴氏酵母对发酵不利，消耗较多的糖。可通过添加圆酵母适量SO2来控制。→（二）非微生物病害1、产生原因；果汁中含有非还原性物质被氧化后（单宁、酪氨酸、花青素、金属元素、酚类），使酒产生混浊、沉淀、褪色。2、酒的棕色破败病（褐变）症状：混浊→褐变→苦味原因：在酿酒过程中，由于氧化酶的作用，使酒中的酚类化合物氧化，特别是黑色素的氧化。氧化酶主要来源于霉烂葡萄上生长的霉菌所分泌。酪氨酸＋酪氨酸酶→黑色素单宁＋氧化酶→黑褐色物质花青素＋【O】→变褐（在光照条件下）工业上防治措施：除去霉烂水果，添加一定量的SO2，也可加热破坏果汁中的氧化酶；提高酒度，酸度；隔氧。→3、果酒的兰色、白色破败病：由于土壤、肥料、农药等因素，使果实含有一定量的金属元素，另外，设备中的金属也会溶解。症状：正常色→灰色→灰白色→色素沉淀产生原因：酒中铁的含量10mg/l，若含铁量过大，Fe2＋逐渐氧化成Fe3＋。防止措施：①不能让酒接触铁质容器，容器的涂层要完好；②加入少量柠檬酸：可隐蔽Fe2＋和Fe3＋形成可溶性络合物。4③加Vc还原氧化处理法：用量5～10g/100ml与SO2合用效果更佳。→4、混浊：产生原因：主发酵后未及时换容器，沉淀自溶产生混浊。预防措施：要严格防氧，酒液保持澄清状态。第三节葡萄酒的酿造一、概况（一）生产概况：葡萄酒营养丰富，含有25种氨基酸及人体所必需的8种氨基酸。葡萄酒是果酒中的主要产品，因其产量大，种类多，工艺典型，故作为果酒的代表产品。（二）葡萄酒的品种1、干白葡萄酒：含糖量4g/l2、干红葡萄酒：含糖量4g/l3、甜葡萄酒：含糖5%4、加香葡萄酒5、起泡葡萄酒二、葡萄酒生产的基本原理（一）葡萄酒的化学成分葡萄酒营养丰富，是以新鲜葡萄汁为原料经酵母菌的发酵作用而形成（制得）。其化学成分1、乙醇2、甲醇3、高级醇4、甘油5、2、3－丁二醇6、乙醛7、乙缩醛8、羟甲基糖醛9、酯类10、挥发酸11、不挥发酸12、糖类13、果胶物质14、含氮化合物15、色素16、单宁17、矿物质（二）葡萄酒酵母特性：可发酵葡萄糖、果糖、蔗糖，广泛用于酿酒、酒精、面包酵母等生产中，是单细胞微生物，其种类可分为天然葡萄酒酵母和人工培养纯种葡萄酒酵母。1、纯种葡萄酒酵母来源：（1）由专门单位研究、分离、选育、保藏，如中科院微生物所。（2）从旺盛发酵的葡萄酒中分离、选育出来。（3）活性干酵母，有专门工厂生产，如宜昌食用酵母基地。2、葡萄酒的发酵机理：葡萄内糖分经过酵母细胞内酒化酶系的一系列酶促反应，最后生成酒精和CO2。如果外加蔗糖，首先由酵母菌转化酶水解成葡萄糖和果糖，再由酵母菌进行酒精发酵，其反应式为：1.7g葡萄糖发酵产生1°酒精。（三）影响葡萄酒酵母繁殖和发酵的因素（1）温度：10℃以下很难繁殖，85℃受到抑制，40℃停止繁殖，最适生长温度为28～30℃。（2）O2：属兼性厌气菌，发酵前期，酵母生长繁殖旺盛，需氧。当酵母细胞数增至30～60×106个/ml时，此时不能再通氧，否则会形成较多的乙醛、高级醇、挥发酸等有害物质，使酒的风味变坏。（3）酒精：发酵时产生的酒精对酵母自身有明显的毒害作用，酵母对酒精抵抗力随酵母品种、强壮度、发酵温度和其他有害物质（如SO2）的浓度增加而变化。（4）糖和渗透压：可耐50～60%的蔗糖溶液，但实际上由于糖发酵形成酒精，酒精对酵母既造成渗透压较大又有毒害作用，因此当糖浓度超过20%就会减慢或抑制发酵。在酿造高酒精度甜酒时，为了防止渗透压太高而抑制酵母发酵，不能在葡萄汁或浆中一次加入糖份，应分次添加，才能保证发酵顺利进行。（5）总酸和PH：葡萄中总酸一般在0.4～1.0%（以酒石酸计），理想发酵PH值为3.2～3.5。5（6）SO2：当SO2含量在100mg/l时，大多数微生物就可被抑制。SO2的杀菌作用受温度与效果的影响。温度较高时，要达到同样杀菌效果则需增加SO2的用量，PH愈小，杀菌能力愈强，为达到杀菌目的，SO2应一次全量加入。→（四）SO2在葡萄酒酿造中的应用→（1）SO2的作用：a．杀菌作用：防腐。b．抗氧化作用：是一种良好的还原剂，抑制酒中多酚氧化酶的氧化作用。c．增酸作用：可阻止分解苹果酸与酒石酸细菌的生长繁殖，又能置换出苹果酸与酒石酸盐的钾、钙等。使氢离子游离，增加了酒的有效酸度。d．澄清作用：适量的SO2可在短期内抑制酵母的活动，使葡萄汁保持一定时间的静止状态，使汁中泥土、杂质及一些物质很快沉淀下来。e.溶解作用：增加酒的酸度，有利于色素、无机盐类，酒石酸盐溶解，增加酒的总酸和浸出物，加深了色泽。（1）SO2的各种不同用法：a．燃烧硫磺生成SO2气体，适用于器皿的杀菌。b．纯粹液体，此法最普遍。c．偏重亚硫酸K2S2O5，用量20g/100kg（2）纯粹液体SO2的各种使用方法：a．直接通入SO2气体。b．浓SO2溶液。（3）SO2的用量：a．完全杀菌：指停止一切发酵，使醪能长期保存。用量：12～20g/100kg计。b．发酵醪的杀菌：一般按照下列情况决定的用量。Ⅰ葡萄极其健康，根据含糖多少用15～30g/100kg。Ⅱ．葡萄略有霉烂，根据含糖多少用30～40g/100kg。Ⅲ．葡萄已很霉烂，根据含糖多少用50～60g/100kg，加过SO2之后，进行一次捣池，然后用发酵旺盛的酒母接种。（4）什么时候添加二氧化硫？在任何情况下，SO2应一次添加到醪中，在溃碎葡萄醪液下池时应一同加入，不可在发酵过程中分次添加，这是保证酵母选育的有效方法。→（五）葡萄汁的改良→一、改良的目的：（ⅰ）使酿成的酒成分接近，便于管理。由于气候条件、栽培管理等因素，会使葡萄汁的成分不一；（ⅱ）防止发酵不正常；（ⅲ）酿成的酒质量较好。葡萄汁的改良常指糖度、酸度的调整。→a、糖分的调整:以每1.7g糖发酵后可生成1%（即1ml）酒精，按此计算，一般干酒的酒精度在11%左右，甜酒在15%左右。若葡萄汁中含糖量低于应生成的酒精含量时，必须提高糖度，发酵后才能达到所需的酒精含量。（1）添加白砂糖用于提高潜在酒精含量的糖必须是蔗糖，常用98.0%～99.5%的结晶白砂糖。6①加糖量的计算例：欲利用潜在酒精含量为9.5%的5000L葡萄汁发酵成酒精含量为12%的干白葡萄酒，问要加入多少千克糖？需增加的酒精含量为:12%－9.5%=2.5%需加糖量为：2.5×17.0×5000=212.5（㎏）。（2）添加浓缩葡萄汁①浓缩汁可采用真空浓缩法制得，使果汁保持原来的风味，有利于提高葡萄酒的质量。加浓缩葡萄汁的计算；首先对浓缩汁的含糖量进行分析，然后用交叉法求出浓缩汁的添加量例：已知浓缩汁的潜在酒精含量为50%，5000L发酵葡萄汁的潜在酒精含量为10%，欲发酵后得到酒精含量为11.5%的葡萄酒，计算需添加的浓缩葡萄汁是多少？可用交叉法求出。浓缩汁50%1.5要求酒精含量11.5%发酵用葡萄汁10%38.5%即在38.5L的发酵液中加入1.5L浓缩汁，才能使葡萄酒达到11.5%的酒精含量。根据上述比例求得浓缩汁添加量为：1.5×5000∕38.5=194.8L②添加方法：采用浓缩汁来提高糖分，一般不在主发酵前期加入。因为如果葡萄汁含糖太高，易造成发酵困难。一般都采用在主酵后期加入。添加时还要注意浓缩汁的酸度。因葡萄汁浓缩后酸度也同时提高，如加入量