微生物在食品生产中的应用

第一节微生物在发酵食品中的应用一、微生物与酿醋二、微生物与酿酒三、发酵乳制品四、酱油五、豆腐乳类一、微生物与酿醋1、食醋种类合成醋（醋精）：食用冰醋酸稀释而成。添加酸味剂、调味料、香辛料、食用色素勾兑而成。酿造醋（米醋+糖醋）：通过微生物作用而成。再制醋：经过二次加工的醋。1.生产原料（1）淀粉质：大米、玉米等，生产米醋。（2）糖质：糖蜜、葡萄等，生产糖醋。（3）乙醇类：酸果酒、酸啤酒。2.酿造微生物（1）乙醇类：醋酸菌（乙醇-乙酸）。（2）糖质：酵母菌（葡萄糖-乙醇）+醋酸菌。（3）淀粉质：霉菌（多糖-葡萄糖）+酵母菌+醋酸菌。醋酸菌：奥尔兰醋杆菌等。酵母菌：AS2.109等(淀粉质)、AS2.1189等（糖质)。霉菌：甘薯曲霉AS3.324等。3.酿造工艺（1）固体法：粮食原料-糖化-酒精发酵-醋酸发酵。（2）液体深层发酵法：粮食原料-液化-糖化（菌）-酒精发酵-醋酸发酵（液态）。（3）酶法液化通风回流法：粮食原料-液化-糖化（酶）-酒精发酵-醋酸发酵（固态）。食醋菌种：纹膜醋酸菌(Acetobacteraceti)、许氏醋酸菌(A.schutzenbachii)、恶臭醋酸菌(A.rances)混浊变种、巴氏醋酸菌(A.pasteurianus)巴氏亚种。反应过程：醋酸菌在充分供氧的情况下生长繁殖，将乙醇氧化为醋酸。依据菌种的不同，还可产生其它有机酸及有香味的酯类等。食醋生产的原料：高粱、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、枣等含糖或含淀粉的果实等蔬菜和水果的乳酸发酵食品•主要的乳酸发酵果蔬品种：泡菜、酸菜榨菜、冬菜、酸藏蘑菇、橄榄等。•发酵方法：自然发酵、纯种发酵•常用菌种：植物乳杆菌、黄瓜乳杆菌、短乳杆菌、肠膜明串珠菌、小片球菌、发酵乳杆菌等。•亚硝酸问题氨基酸•食品添加剂中常见的氨基酸种类：谷氨酸钠为鲜味剂、色氨酸和甘氨酸为甜味剂、赖氨酸为营养增强剂等•生产用菌种：谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等用于生产谷氨酸；北京棒杆菌的营养缺陷型菌株用于生产赖氨酸。•常用原料：小麦、玉米、甘薯、大米等淀粉质物质；糖蜜等含糖丰富的物质。酵母菌在食品制造中的作用•面包：酵母将面粉中的糖类化合物分解形成CO2、醇、醛、有机酸等产物。•酿酒：葡萄酒酵母、啤酒酵母、绍兴酵母等将糖类化合物分解形成乙醇等化合物。•酵母细胞的利用—单细胞蛋白的生产•废酵母单细胞蛋白的生产•生产用原料：糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液、谷氨酸发酵废液、稻草、稻壳、玉米芯、木榍等的水解液；天然气、乙醇、乙烷等；乳制品和啤酒生产的废弃物。•发酵方法：深层通气发酵和固体通风发酵。•主要用途：作为单细胞食品；提取核苷酸、辅酶A、乳糖酶等医药及生物试剂•主要菌种：产元假丝酵母、解脂假丝酵母、嗜石油假丝酵母等二、微生物与酿酒1.蒸馏白酒生产过程：淀粉质原料-蒸煮-糖化-发酵-蒸馏。产品分类：大曲酒、小曲酒、麸曲酒。（1）大曲：大麦+杂菌群；高、中温。（2）小曲（米曲）：米粉+纯菌；药小曲、无药小曲。（3）麸曲（糖化曲）：麸皮+糖化纯菌；使用时外加酵母菌。二、微生物与酿酒2.啤酒（1）原料：大麦芽。（2）菌种：啤酒酵母（酒精酵母、上面酵母、葡萄汁酵母）（3）工艺：大麦-发芽-糖化-麦汁-接种-发酵-杀菌。二、微生物与酿酒3.葡萄酒（1）原料：葡萄。（2）菌种：葡萄酒酵母。（3）干红葡萄酒生产工艺：葡萄汁-发酵-分离-后发酵-干红葡萄酒原酒-各类葡萄酒。三、发酵乳制品1.种类：发酵乳、干酪、酸乳菌制品、酸乳粉。2.原料：原料乳。3.菌种：乳酸菌（乳酸、二氧化碳）乳脂明串珠菌（双乙酰、乙醇）、嗜热链球菌（乙醛）、链球菌丁二酮亚种（挥发酸）4.工艺（1）酸乳：共同发酵（双歧杆菌+嗜热链球菌）+共生发酵（双歧杆菌+乳酸酵母）（2）干酪：乳酸菌（适温+嗜热）+霉菌+酵母菌。四、酱油1.原料：蛋白质和淀粉质（大豆）2.酿造原理：蛋白酶水解蛋白质以及代谢产物间的相互作用。3.菌种：米曲霉（蛋白酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶）、酱油曲霉、鲁氏酵母、乳酸菌。4.工艺：原料-蒸料-成曲-发酵-成品。好氧发酵，前期温度高，后期温度低。分阶段发酵。五、豆腐乳类1.原料：大豆。2.菌种：毛霉属（五通桥毛属）、根霉属（根霉）、羊肚菌。3.工艺：大豆-磨浆-豆腐-发酵-腌制。微生物生产酶制剂的特点优点：种类多、便于工业化生产、产量大可保证供应。缺点：一种微生物可同时产生多种酶，因此工序较复杂。微生物酶及其在食品中的应用（举例）第二节微生物酶制剂及其应用一、主要酶制剂及产酶微生物1.淀粉酶（1）α-淀粉酶（液化淀粉酶）只水解α-1，4-糖苷键；淀粉液化芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌等。（2）β-淀粉酶（外切酶）只水解α-1，4-糖苷键，从还原端切下麦芽糖单位。多黏芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌。（3）糖化酶（葡萄糖苷酶）：黑曲霉。从还原端切下葡萄糖单位。（4）葡萄糖异构酶（普鲁兰酶）：可水解α-1，6-糖苷键，生产直链淀粉。产气气杆菌。第二节微生物酶制剂及其应用第二节微生物酶制剂及其应用2.果胶酶（1）概念：能分解果胶质的多种酶的总称。（2）种类：PG,PGL,PMGL,PE。（3）菌种：真菌。3.纤维素酶（1）种类：酸性纤维素酶、碱性纤维素酶（2）菌种：细菌（胞内）、真菌（胞外）、放线菌第二节微生物酶制剂及其应用4.蛋白酶（1）概念：水解蛋白质肽键酶类的总称。（2）种类：内肽酶+端肽酶（羧肽酶、氨肽酶）。前者胞外酶，生成的产物为朊和胨；后者为胞内酶，生成的产物为氨基酸。按pH分:酸性蛋白酶+碱性蛋白酶+中性蛋白酶（丝氨酸蛋白酶）。（3）菌种：酸性蛋白酶（黑曲霉）；中性蛋白酶（枯草芽孢杆菌）；碱性蛋白酶（地衣芽孢杆菌）第二节微生物酶制剂及其应用5.其他微生物酶类酵母菌、霉菌-脂肪酶；霉菌-半纤维素酶、葡萄糖氧化酶、蔗糖酶、橙皮苷酶、柚柑酶；细菌、放线菌-葡萄糖异构酶第二节微生物酶制剂及其应用二、微生物酶制剂的生产1.菌种选择（1）酶产率高、稳定性好、容易分离（2）易培养、控制（3）安全无毒第二节微生物酶制剂及其应用2.酶制剂的生产（1）共同的工艺流程原料-灭菌-接种-发酵（固体/液体）-分离-粗酶制剂（2）固体发酵要点：淀粉质为碳源，麸皮为氮源。无菌要求比较低，操作简便，加入酶活稳定剂。（3）液体发酵要点：单糖为碳源，无菌要求高，严格控制发酵过程的参数。•酶制剂化和稳定化处理浓缩的酶液可制成液体或固体酶制剂。酶制剂的出售是以一定体积或重量的酶活计价，所以生产出的酶制剂在出售前往往需要稀释至一定的标准酶活。同时为改进和提高酶制剂的储藏稳定性，一般都要在酶制剂中加入一种以上的物质，它们既可作酶活稳定剂，又可作抗菌剂及助滤剂，它们若制成干粉，则可起到填料、稀释剂和抗结块剂的作用。可用作酶活稳定剂的物质很多，如辅基、辅酶、金属离子、底物、整合剂、蛋白质等，最常用的有多元醇(如甘油、乙二醇、山梨醇、聚乙二醇等)、糖类、食盐、乙醇及有机钙。有时用一种稳定剂效果不明显，则需要几种物质合用，如明胶对细菌淀粉酶及蛋白酶有稳定作用，但效果不明显，若同时加人些乙醇和甘油，稳定效果就显著了第三节微生物发酵生产有机酸一、柠檬酸1.原料：淀粉质，多用糖蜜和薯干。2.菌种：黑曲霉。3.工艺：好氧的液体深层发酵。第三节微生物发酵生产有机酸二、乳酸1.原料：低聚糖类、淀粉质。2.菌种：乳杆菌、乳球菌等同型发酵菌（经EMP途径只产生乳酸）。3.工艺：厌氧的液体深层发酵。原料-接种-发酵-长菌期-产菌期-提取-精制。第三节微生物发酵生产有机酸三、氨基酸1.谷氨酸（1）原料：淀粉质，甘薯淀粉最常用。（2）菌种：谷氨酸棒杆菌。（3）工艺：原料-培养基-发酵-提取-精制。2.赖氨酸（1）原料：淀粉质。（2）菌种：谷氨酸棒杆菌营养缺陷型。（3）工艺：原料-培养基-发酵-提取-精制。第四节微生物食品添加剂一、微生物多糖1.特性由醛基和酮基通过苷键形成的高分子化合物。2.种类（1）黄原胶（汉生胶）：有增稠、乳化、稳定的作用。多由细菌产生。（2）结冷胶：有增稠、稳定作用。由假单胞杆菌产生的胞外多糖，葡萄糖为碳源，有氧发酵。第四节微生物食品添加剂（3）短梗霉多糖：由出牙短梗霉产生。有耐热性、可塑性，用作食品改良剂。（4）热凝胶（凝胶多糖）：由变异的产碱杆菌产生。加热能够凝固，稳定性好。用作凝胶剂、稳定剂。第四节微生物食品添加剂二、葡萄糖酸-δ-内酯1.性能：容易水解产生质子。2.应用：稳定剂、凝固剂、酸味剂。3.制法：由黑曲霉产生。第一步使葡萄糖氧化；第二步是葡萄糖酸内酯化。三、食品色素（红曲色素为主，由红曲霉产生）（1）特性：耐热、光、酸。（2）应用：肉制品、腌制蔬菜、面包。第五节微生物菌体一、食用菌（一）食用菌种类及营养价值1.种类：平菇、香菇等。2.价值：食用（氨基酸、维生素、矿物质、亚油酸）；药用（提高免疫力、降血脂、降血糖）。（二）食用菌的生产1.三级菌种的制作：母种-原种-栽培种。2.栽培管理：接种-栽培养料-培养-出菇。3.加工提纯：蜜饯、调味品、糖果、酒类。第五节微生物菌体二、单细胞蛋白优点：生产效率高、原料来源广、可工业化。1.生产单细胞蛋白的微生物啤酒酵母、产脘假丝酵母、螺旋藻2.营养价值及安全性产品中无病原菌、无活细胞、无原料和溶剂残留。提高食品的蛋白质、维生素、矿物质、人造肉。3.生产原料-培养液-接种-发酵-离心-干燥