微生物在食品制造中的应用

微生物在食品制造中的应用第一节食品中细菌的利用一食醋生产中的细菌二发酵乳制品生产中的细菌三细菌用于味精的生产第二节食品中酵母菌的利用一酵母菌用于面包的制造二酵母菌用于酒类的生产三酵母菌用于SCP的生产微生物在食品制造中的应用第三节霉菌在食品中的利用一霉菌用于淀粉的糖化二霉菌用于腐乳的制造三霉菌用于酱油的生产四霉菌用于柠檬酸的生产第四节微生物酶制剂及其在食品工业上的应用一微生物生产酶制剂的优缺点二微生物产生的酶及其在食品工业上的应用微生物在食品制造中的应用已经知道，在自然界存在着种类繁多的微生物，它们分布很广，繁殖快，在自然界物质转化过程中起着巨大作用。因此，它们和人类的生活、生产有着密切的关系。，一方面，它们可以引起食品的腐败变质，造成食品工业生产的大量损失，可以引起人和动植物的病害，给人类带来巨大灾难；另一方面，它们又可以造福人类，对人类的生活、生产极为有利，如利用微生物可以制造肥料、饲料、食品、医药及化工原料，也可以利用微生物用于冶金、制革、纺织、污水处理等方面。第七章微生物在食品制造中的应用微生物用于食品制造是人类利用微生物最早、最重要的一方面，这在我国已有了数千年的历史。人类在长期的实践中积累了丰富的经验，利用微生物已经制造了种类繁多、营养丰富、风味独特的许多食品。第一节食品中细菌的利用食品工业中利用细菌可制造各种食品，下面就几个主要的产品作一介绍。第一节食品中细菌的利用一食醋生产中的细菌食醋是细菌的发酵制品。食醋生产历史非常悠久，起源于我国，距今已有2500多年历史。大家都知道我国传统食醋的品种很多，生产工艺在世界上独树一帜。如山西陈醋、镇江香醋、四川保宁醋，福建红曲醋、浙江玫瑰醋、上海米醋、东北白醋、广东糖醋等产品风味各异，行销国内外市场，颇受欢迎。食醋是以淀粉质、糖质、酒质等为原料，经过醋酸菌发酵而酿制成的富含醋酸、氨基酸、糖分、酯类等物质的一种营养丰富、价廉物美的酸味调味品，是酸、咸、甜、鲜四味的调和。一食醋生产中的细菌用于食醋生产的细菌有纹膜醋酸杆菌、许氏醋酸杆菌、恶臭醋酸杆菌混浊变种（AS1.41）、巴氏醋酸杆菌巴氏亚种（沪酿1.01）等。醋酸菌属G-好氧杆菌，适宜生长于30℃左右，最适pH值为弱酸性，故在充分供氧条件下，可以大量生长繁殖使原料中乙醇转化为乙醋和少量其它有机酸和有香味的酯类（乙酸乙酯）等物质（选择优良菌种非常重要）。(C6H12O5)n+nH2OnC6H12O6(单糖)C6H12O62C2H5OH（乙醇）+2CO2C2H5OH+O2CH3COOH（醋酸）+H2O食醋生产工艺原料混合加水拌匀、蒸煮、糊化冷凉后加麸曲和酒母糖化发酵（固态或液态发酵）拌糠加盐陈酿接入醋酸菌种子醋酸发酵淋醋陈酿配兑灭菌包装成品主要工艺要点：(1)原料：粮食(南方为大米、糯米；北方为高梁、玉米)；薯类(甘薯、马铃薯、木薯)；农副产品下脚料、水果等残果、次果等。(2)发酵：固态和液态发酵。(3)拌糠：加辅料、疏松料(起吸收水分、疏松醋醅、贮存空气的作用)。(4)灭菌：杀死醋中的微生物和残留的酶，使醋的成分基本固定下来。其次是经过加热使香气更浓，味道更和谐。(5)加盐陈酿：抑制醋酸菌的活动，调节风味。有醋醅陈酿和醋液陈酿。二发酵乳制品生产中的细菌已经知道，微生物可以引起乳制品腐败变质，造成乳品工业生产的极大损失和对人体健康带来极大危害。但许多乳制品如酸奶油、干酪、酸乳、酸乳酒等，均为经微生物发酵后而生产的具有营养价值，风味优良并具有某些保健和疗效作用的发酵乳制品。1．发酵乳制品食品中把以乳液作为主要原料，经微生物发酵而制成的乳制品均称为发酵乳制品。当然在发酵乳制品生产中，除了利用细菌作为发酵剂外，还可以与其它微生物联合，作为一个混合发酵剂来使用。2．发酵乳制品中的乳酸细菌及发酵类型用于生产发酵乳制品的细菌主要是乳酸菌。乳酸菌是一群能利用可发酵性碳水化合物产生乳酸的G+细菌的通称。乳酸菌的种类较多，目前已发现有23个属。在发酵乳制品中涉及有乳杆菌属、乳球菌属、链球菌属、明串珠菌属和双歧杆菌属。最常用的是干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸乳球菌、嗜热链球菌、丁二酮链球菌、乳脂链球菌、噬柠檬酸链球菌、双歧杆菌等。2．发酵乳制品中的乳酸细菌及发酵类型通常根据乳酸菌对糖的发酵特性可以分为二种类型，同型发酵LAB和异型发酵LAB。⑴同型发酵乳酸菌指的是在发酵过程中，能使发酵液中80-90%的糖转化为乳酸，仅产生很少量的其它产物。如干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌等。⑵异型发酵乳酸菌指的是在发酵过程中，能使发酵液中50%的糖转化为乳酸，另外50%糖转变为其它有机酸、醇、CO2、H2等。如明串珠菌、短乳杆菌等。二发酵乳制品生产中的细菌3．几种常见发酵乳制品⑴乳酸菌用于酸性奶油制造酸性奶油：就是把从合格鲜乳中分离出来的稀奶油，经过杀菌、冷却后，接种乳酸菌发酵剂于合适温度下进行发酵，然后再经物理成熟而制成的一种发酵乳制品。制造酸性奶油最重要的是要有优良的纯发酵剂，即乳酸菌具有较强的化学活力并有生香的作用。二发酵乳制品生产中的细菌3．几种常见发酵乳制品⑴乳酸菌用于酸性奶油制造常用作酸性奶油生产的乳酸菌菌种多为两种以上菌种混合发酵，主要有：乳酸乳球菌、乳脂链球菌、噬柠檬酸链球菌、副噬柠檬酸链球菌、丁二酮链球菌。其中乳酸乳球菌和乳脂链球菌主要是把稀奶油中的乳糖发酵生成乳酸，后二种是将稀奶油中的柠檬酸代谢成丁二酮增加香味。生产工艺流程(整个过程12hr左右)稀奶油加热灭菌冷却至18-20℃加入5%发酵剂18-20℃发酵每隔1hr搅拌5min发酵结束迅速冷却至5℃以下物理成熟搅拌洗涤加色压炼成品包装值得注意的是酸奶油生产过程中还需要防止噬菌体和杂菌的污染。二发酵乳制品生产中的细菌3．几种常见发酵乳制品⑵乳酸菌用于制造干酪干酪是由优质鲜乳经过消毒后，加入凝乳酶或乳酸菌菌种，首先使乳液凝块，再脱去乳清，压成块状，然后在乳酸菌作用下逐渐成熟而制成的一种发酵乳制品。干酪的主要成分是酪蛋白和乳脂（脂肪），还含有Ca、P、S及较多的B族维生素和维生素A，故是一种比较容易消化的营养价值较高的食品。二发酵乳制品生产中的细菌3．几种常见发酵乳制品⑵乳酸菌用于制造干酪制造干酪常用的发酵剂是乳酸菌（用丙酸菌和丝状真菌），常用的乳酸菌有：乳球菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌、噬柠檬酸链球菌。常用的凝乳酶为皱胃酶，也有用木瓜蛋白酶和微生物产生的凝乳酶，也可以用乳酸菌发酵作用凝乳的。二发酵乳制品生产中的细菌3．几种常见发酵乳制品⑵乳酸菌用于制造干酪干酪生产用发酵剂与酸性奶油相似，常采用多菌种混合发酵，再添加一些乳杆菌。乳酸菌除了发酵乳糖产生乳酸促使乳液凝块外，有些乳酸菌还能分解蛋白质并产生香味。干酪特有的风味物质主要是蛋白质分解产生的氨基酸，乳糖、柠檬酸发酵，脂肪水解产生的挥发性酸及其盐类或酯类以及丁二酮等形成的。干酪生产工艺流程原料乳加热杀菌加入凝乳酶、发酵剂及色素形成凝块切割凝块、搅拌、加热排除乳清粉碎凝块入模压榨加盐发酵成熟当然不同品种的干酪加工工艺不尽相同(硬质、软质、干、半干等)，所用的发酵剂的组成也不一样。干酪在发酵成熟过程中，最初含菌量较多，乳酸菌占优势，数量增加较快，但随着干酪的成熟，乳糖被消耗，乳酸菌逐渐死亡，最先死亡的是乳球菌，最后是乳杆菌。左图：法国Camembert卡门培尔干酪右图：意大利parmesan帕尔梅散干酪左图：美国Brick砖状干酪右图：意大利ascarpone莫斯卡普干酪干酪生产过程中的凝乳干酪生产过程中的排乳清干酪生产过程中的排乳清利用干酪生产的食品3．几种常见发酵乳制品⑵乳酸菌用于制造干酪干酪生产中要注意防止杂菌污染，特别是噬菌体对干酪生产威胁较大。干酪腐败变质常出现2种变质现象。①产气。内部形成多孔状结构，原因是污染了一些产气细菌,如大肠菌群细菌、乳糖发酵的酵母菌等。3．几种常见发酵乳制品⑵乳酸菌用于制造干酪②干酪变色、变味、发粘和发臭。干酪的表面常因有酵母菌、霉菌和一些分解蛋白质的细菌生长而使干酪软化、褪色和产生臭味；其次由于假单孢菌、产碱杆菌和变形杆菌等属中的一些细菌污染可引起干酪表面发粘，另外由于液化链球菌、圆酵母等分解蛋白质的菌污染，还会使干酪变味（出现苦味）；而一些霉菌和球菌的污染还可以在干酪的表面形成色斑。所以为了保证质量，干酪在生产过程中必须注意卫生管理。3．几种常见发酵乳制品⑴乳酸菌用于酸性奶油制造⑵乳酸菌用于制造干酪⑶乳酸菌用于制造酸乳及乳酸菌活性乳饮料酸乳是一种由加热处理后的标准化乳,经嗜热链球菌和德氏保加利亚乳杆菌混合发酵而成的一种半固体乳制品。酸乳制作历史也非常悠久，在古希腊、印度、埃及，人们早已知道酸牛奶的制作方法。当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变酸凝结，经尝试发现味道变得更好而逐渐被人们所接受。二发酵乳制品生产中的细菌3．几种常见发酵乳制品⑶乳酸菌用于制造酸乳及乳酸菌活性乳饮料上个世纪二三十年代，美国的科学家们(Rettogor等)对嗜酸乳杆菌乳的作用及临床应用进行了大量研究，认为酸奶不仅可以对便泌、细菌性痢疾、结肠炎及湿疹患者等均有或多或少的缓解作用，还可以在肠道内定植，维持人体肠道内正常的微生态平衡。这一研究使人们对酸奶产生了更大兴趣，也推动了发酵乳制品发展。从此酸奶在欧、美、日等地开始盛行不衰，各国也相继生产出了具有不同特色的酸奶和其它类型发酵乳。3．几种常见发酵乳制品⑶乳酸菌用于制造酸乳及乳酸菌活性乳饮料A.酸乳的保健效果⑴营养作用⑵缓解乳糖不耐症⑶整肠作用⑷抑菌作用⑸改善便秘作用⑹降低胆固醇⑺抗癌作用A.酸乳的保健效果营养作用：牛奶中的乳糖经乳酸菌发酵，其中20-30％被分解成葡萄糖和半乳糖。前者进一步转化成为乳酸或其他有机酸，这些有机酸有利于身体健康；后者被人体吸收后，可参与幼儿脑苷脂和神经物质的合成，并有利于提高乳脂肪的利用率。牛奶中的蛋白质经发酵作用后，乳蛋白变成微细的凝乳粒，易于被人体消化吸收。酸奶中的磷、钙和铁易被吸收，有利于防治婴幼佝偻病和老人骨质疏松病。牛奶中的脂肪经乳酸菌作用后，发生解离或酯键受到破坏，易于被机体吸收。发酵过程中，乳酸菌还会产生人体所必需的的维生素B1、维生素B2、维生素B6，维生素B12、烟酸和叶酸等营养物质。A.酸乳的保健效果缓解乳糖不耐症：乳酸菌产生的乳糖分解酶能降解牛奶中的乳糖，使其转化为乳酸及其他物质，因此乳糖不耐症患者饮用酸奶，就不会出现饮用牛奶时发生的乳糖不耐症，如腹胀、腹痛、肠道痉挛、下泻等。整肠作用：人体肠道内存在有益菌群和有害菌群。在人体正常情况下，前者占优势，称为肠道菌群平衡状态；当人患病时，肠道内有害菌群占优势，称为肠道菌群失调。而饮用酸奶就可以维持有益菌群的优势。乳酸菌对HT-29细胞的黏附试验乳酸菌对Caco-2细胞的黏附试验双歧杆菌与Caco-2细胞的粘附保持健康促进老化自身感染共生性拟杆菌真杆菌消化球菌双歧杆菌乳杆菌大肠杆菌链球菌韦荣球菌魏氏梭菌葡萄球菌变形杆菌假单孢菌致病性维生素,蛋白质合成辅助消化,吸收防止外袭菌刺激免疫功能(有害性)肠内腐败(NH3,H2S,胺,酚)致癌物毒素(致病性)对皮肤，粘膜,脏器及血行的感染肠内菌构成肠内菌功能(有益性)对宿主作用调节肠道菌群平衡结果判断标准一般采用方差分析进行统计分析。根据给予受试物前后小鼠肠道菌群值的变化进行评价：（1）粪便中双歧杆菌和/或乳杆菌增加，产气荚膜梭菌减少或不增加，拟杆菌、肠杆菌和/或肠球菌减少或无明显变化。（2）粪便中双歧杆菌和/或乳杆菌增加，产气荚膜梭菌减少或不增加，拟杆菌、肠杆菌和或肠球菌明显增加，但增加幅度低于双歧杆菌和/或乳杆菌增加的幅度。符合以上两项要求之一的，经统计学处理有差异显著性，可判定受试物具有调节肠道菌群平衡的作用。A.酸乳的保健效果抑菌作用：嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、双歧杆菌等有一定的耐受胃液和胆汁的能力，可进入肠道存留一定时间。这些乳酸菌以及在这些乳酸菌影响下生长起来的肠道中的其他乳酸菌，可产生乳