大学课件之食品微生物学第二章(11)

食品中最耐热的微生物？冷藏食品--辐射杀菌以杀灭芽孢？如何控制芽孢菌对食品腐败的影响？杀菌工艺一般杀菌工艺多采取4-5D或5-6D，但低酸罐头为杀灭最危险的A、B型肉毒梭菌，主张用12D。高温工艺指示菌：嗜热脂肪芽孢杆菌B.stearothermophilus–最适温度50-65℃，最高生长温度70-77℃。–杀灭热解糖梭菌C.thermosaccharolyticum、嗜热脂肪芽孢杆菌和致黑梭状芽孢杆菌（Desulfotomaculumnigrificans）的5D方式（Dr为3-4min）121℃/20min。“平酸”菌是一种能使某些罐头酸败而又能形成芽孢的厌氧菌。常见的种类有嗜热脂肪芽胞杆菌和凝结芽胞杆菌。嗜热脂肪芽胞杆菌，嗜热、兼性厌氧。最低、最适和最高生长温度分别为28℃，50－65℃和70℃～77℃，在pH6.8－7.2生长良好，当pH值接近5时就不能生长。凝结芽胞杆菌，兼性厌氧，最低、最适和最高生长温度分别为18℃，55－60℃和55℃－60℃，能适应较高的酸度，能在pH值4.5以下的酸性罐头食品中生长，所以又称为嗜热酸性芽胞杆菌。肉毒梭菌：严格厌氧枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌：中温、需氧菌第七节微生物腐败和发酵一.食品腐败变质是指食品受到各种内外因素的影响，造成其原有化学性质或物理性质发生变化，降低或失去其营养价值和商品价值的过程。食品腐败变质的过程实质上是食品中碳水化合物、蛋白质、脂肪在污染微生物的作用下分解变化、产生有害物质的过程。食品腐败变质的鉴定感官鉴定–色泽、气味、口味、组织状态化学鉴定–挥发性盐基总氮、三甲胺、组胺、pH的变化物理鉴定–食品浸出物量、浸出液电导率、折光率、冰点下降、粘度上升微生物鉴定–细菌总数和大肠菌群，活菌数达到108个/g时，则可认为处于初期腐败阶段。二.食品发酵广义的发酵是指利用微生物生产有用代谢产物的一种生产方式。狭义的发酵是指微生物在厌氧条件下，以体内的某些有机物作为最终氢（电子）受体的产能过程。发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。1.微生物的代谢微生物的代谢产物–初级代谢产物：指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。–次级代谢产物：指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能、或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。微生物代谢的调节–酶合成的调节–酶活性的调节内容初级代谢产物次级代谢产物不同点生长繁殖是否必需是否产生阶段一直产生生长到一定阶段产生是否有种的特异性否是分布细胞内细胞内或外举例氨基酸、核苷酸多糖、维生素等抗生素、毒素色素、激素等相同均在微生物细胞的调节下，有步骤地产生微生物的代谢产物氨基酸生物合成途径谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌中Lys生物合成途径AspASAHseThrDDPDAPLysMetIle反馈抑制ASA-天冬氨酸--半缩醛；Hse-高丝氨酸；DDP-二氢吡啶二羧酸；DAP-二氨基庚二酸协同反馈抑制乳糖发酵短杆菌中赖氨酸生物合成途径AspASAHseThrDDPDAPLysMetIle反馈抑制反馈阻遏LeuLys单独过剩时AK活性也被抑制45%E.coliL-赖氨酸生物合成途径AspASAHseThrDDPDAPLysMetIle反馈抑制反馈阻遏天冬氨酸激酶是由三个同功酶组成。AK-I受Thr的反馈抑制和Thr+Ile的反馈阻遏；AK-II受Met反馈阻遏；AK-III受Lys的反馈抑制和阻遏。Lys对天冬氨酸--半醛脱氢酶也有阻遏作用。DAP脱羧酶2.发酵过程的范围以菌体为产品以微生物的酶为产品以微生物的代谢产物为产品将一个化合物经过发酵改造其化学结构—转化过程生物工程细胞的发酵生物转化发酵利用微生物细胞的一种或多种酶，作用于一些化合物的特定部位(基团)，使它转变成结构相似但具有更大经济价值的化合物的生化反应过程。不是微生物的代谢产物–玉米芯→低聚木糖–豆甾醇、薯芋皂苷配基、胆碱→甾体激素BiotransformationofFreeIsoflavonesbyBacillusSpeciesIsolatedfromTraditionalCheonggukjang3.发酵食品的分类及发酵微生物ClassificationoffermentedfoodsFermentationsproducingtexturedvegetableproteinmeatsubstitutesfromlegume/cerealmixtures—Tempe.Highsalt/meat-flavoredaminoacid/peptidesauceandpastefermentations--Chinesesoysauce,JapaneseshoyuandJapanesemiso,fishsauces.Lacticacidfermentationsincludesauerkraut,Koreankimchi;cmumberandothervegetablepickles,olives,lacticacid-fermentedmilks,yoghurtsandRussiankefirandcheeses;Alcoholicfermentationsincludegrapewines,honeywines,andbeers.Foodcontrol,8(5/6),3II-317.1997AceticacidfermentationsincludeappleciderandwinevinegarsintheWest,palmwinevinegarsinAfricaandtheFarEast;AlkalinefermentationsincludeIndiankenima,JapanesenattoandThaithua-nao;LeavenedbreadsincludeWesternyeastandsourdoughbreads;Severalproductsofmicrobialfermentationarealsoincorporatedintofoodasadditivesandsupplements(antioxidants,flavours,colourants,preservatives,sweeteners,....)Foodcontrol,8(5/6),311-317.1997ClassificationoffermentedfoodsBio-enrichmentbyfermentationEnrichmentwithproteinBio-enrichmentwithessentialaminoacidsBio-enrichmentwithvitaminsReductionofcookingtimesFermentedFoodsandtheRequiredIngredientsHandbookofFoodandBeverageFermentationTechnologyYeastandMoldSpeciesCommonlyUsedinFoodFermentationsHandbookofFoodandBeverageFermentationTechnologyBacterialSpeciesCommonlyUsedinFoodFermentations4.物质转化与发酵食品的品质1、碳水化合物的分解纤维素–很多微生物，例如木霉、青霉、某些放线菌和细菌均能分解利用纤维素淀粉–液化型淀粉酶（又称α-淀粉酶）–糖化型淀粉酶β-淀粉酶（淀粉1,4-麦芽糖苷酶）糖化酶（淀粉1,4、1,6-葡萄糖苷酶，根霉、曲霉异淀粉酶（淀粉1,6-糊精酶）发酵的目的是什么？1)碳水化合物的分解果胶酶果胶酯酶聚半乳糖醛酸酶–果胶甲醇+果胶酸半乳糖醛酸糖代谢途径–EMP途径，HMP途径，ED途径，PK途径–酸(乳酸、乙酸和琥珀酸等)+醇酯2)蛋白质的分解产生蛋白酶的菌种很多，细菌、放线菌、霉菌等中均有。分解为大小不等的多肽或氨基酸等小分子化合物后再进入细胞。苦、甜、鲜味等。微生物对氨基酸的分解，主要是脱氨作用和脱羧基作用。Strainimprovementbymetabolicengineering:lysineproductionasacasestudyforsystemsbiologyMorethan600000metrictonsoflysineareproducedannuallyand,owingtotheexploitationofnewusesinpharmaceuticals,cosmeticsandpolymermaterials,themarketshowsagrowthpotentialof7–10%peryear.Corynebacteriumglutamicum--producinglargeamountsofglutamicacid.Bothglutamicacidandlysinearederivedfromtricarboxylicacid(TCA)cyclemetabolites.CurrentOpinioninBiotechnology2005,16:361–3663)脂肪的分解能产生脂肪酶的微生物很多，有根霉、圆柱形假丝酵母、小放线菌、白地霉等。水解生成甘油和脂肪酸。微生物分解脂肪酸主要是通过β-氧化途径，产生低分子酸、醛、酮等。圆红冬孢酵母生产微生物油脂油脂合成--菌体油脂含量超过自身干重的55％；油脂中脂肪酸成分以含16和18个碳原子的长链脂肪酸为主，可作为制备生物柴油的新型原料。4)发酵对食品品质的影响改变食品的风味和香气提高营养价值改变组织结构–蔬菜脆性的变化–其它：豆腐乳、干酪、面包色素的形成–深红棕色–氨基糖、焦糖和黑色素等酱制品的香气主要是醇类、醛类、酚类和有机酸等。醇类：糖类物质在酵母菌作用下产生乙醇为主，其次是戊醇和异戊醇(氨基酸分解)醛类：乙醛、丙醛、异戊醛等，由醇氧化而得。脂类：丁酯、乙酯和戊酯等，由相应的酸、脂在酯酶作用下形成的。酚类：甲氨基苯酚等，麸皮中木质素降解而得。酒类的香气酒类的香气成分经测定有200多种化合物。其中以羧酸的酯为主体香气成分，其次是羰基化合物。茅台酒和泸洲大曲以乙酸乙酯和乳酸乙酯为主体香气成分；黄酒的主要香气成分是酯类、酸类、缩醛、羰基化合物和酚类等物质。三.发酵工程发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程FERMENTATIONProcessControl上游工程UPSTREAMPROCESSES下游工程DOWNSTREAMPROCESSESA.上游工程UPSTREAMPROCESSES-genetics,cell…-inoculumdevelopment-mediaformulation-sterilization-inoculationFERMENTATIONProcessControl1)基因工程BiotechnologyAdvances25(2007)425–441GeneticimprovementofSaccharomycescerevisiaeforxylosefermentationBackgroundCurrently,inNorthAmerica,mostbioethanolproducedfrombiomassforgasolineblendsisbasedontheconversionofstarchfromgrainssuchascorn.“Foodversusfuel”debateLignocellulosicresiduesaremuchmoreabundantthanfoodcrops,havefewercompetinguses,andcanbeharvestedwi