1、食品微生物學(xué)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,第十章 微生物在食品制造中的作用,第一節(jié) 細(xì)菌在食品制造中的作用 第二節(jié) 酵母菌在食品制造中的作用 第三節(jié) 霉菌在食品制造中的作用 第四節(jié) 微生物酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用,第一節(jié) 細(xì)菌在食品制造中的作用,發(fā)酵乳制品 食醋 蔬菜和水果的乳酸發(fā)酵食品 氨基酸,第一節(jié) 細(xì)菌在食品制造中的作用,一、乳酸菌在食品工業(yè)中的應(yīng)用,發(fā)酵乳制品 泡菜 榨菜 乳酸,（一） 什么是乳酸菌,乳酸菌（Lactic Acid Bacteria, LAB）: 指一群能發(fā)酵碳水化合物（糖）以獲取能量，并能生成大量乳酸的一類(lèi)細(xì)菌的總稱。,（二） LAB的共性,形態(tài)多變、無(wú)芽孢、無(wú)鞭毛 2.以乳

2、酸發(fā)酵途徑獲取能量 同型發(fā)酵： C6H12O6 2CH3CHOHCOOH + 2ATP 異型發(fā)酵： C6H12O6 1CH3CHOHCOOH +1CH3CH2OH +CO2 + 1ATP 雙歧途徑： C6H12O6 2CH3CHOHCOOH + 3CH3COOH + 2.5ATP 3.過(guò)氧化氫酶陰性,乳桿菌屬（Lactobacillus） 鏈球菌屬（Sterptococcus） 雙歧桿菌屬（Bifidobacterium） 乳球菌屬（Lactococcus） 明串珠菌屬（Leuconostoc） 片球菌屬（Pediococcus）,(三)應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)的主要乳酸菌,(三)應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)的主要乳

3、酸菌,Lactococcus lactis subsp. lactis,(三)應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)的主要乳酸菌,Leuconostoc sp.,(三)應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)的主要乳酸菌,Bifidobacterium longum,(三)應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)的主要乳酸菌,Streptococcus thermophilus,(三)應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)的主要乳酸菌,Lactobacillus casei,(三)應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)的主要乳酸菌,Lactobacillus helveticus,（四）乳酸菌特征比較,酸奶 LAB發(fā)酵 干酪 乳酸菌飲料 馬奶酒 LAB+yeast發(fā)酵 kefir,（五）發(fā)酵乳制品,（五）發(fā)酵乳制品

4、,1.酸奶（Yoghurt）,普通酸奶：保加利亞乳桿菌+嗜熱鏈球菌 嗜酸乳菌：嗜酸乳桿菌 生物酸奶：嗜酸乳桿菌+保加利亞乳桿菌+嗜熱鏈球菌 雙歧菌乳：雙歧桿菌,（2） 發(fā)酵菌種,2. 干酪（cheese）,干酪是在乳中加入適量的LAB發(fā)酵劑和凝乳酶，使蛋白質(zhì) 凝固后，排除乳清，將凝塊壓成塊狀（經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)酵） 而制成的產(chǎn)品,（1） 種類(lèi),（2） 工藝,前發(fā)酵菌種,（3）干酪發(fā)酵劑的主要菌種,后發(fā)酵菌種,（3）干酪發(fā)酵劑的主要菌種,乳酸菌 其它微生物,（4） 后熟微生物對(duì)干酪風(fēng)味的影響,開(kāi)菲爾（Kefir ）： 又稱牛奶酒，是以牛奶或羊奶為原料，在開(kāi)菲爾?；蜷_(kāi)菲爾發(fā)酵劑的作用下，經(jīng)發(fā)酵而成的發(fā)酵

5、乳。,3.開(kāi)菲爾,(1)開(kāi)菲爾的生產(chǎn)工藝,乳酸菌,（2）開(kāi)菲爾發(fā)酵劑的主要菌種,開(kāi)菲爾圓酵母、釀酒酵母、假絲酵母和乳酸酵母 醋酸細(xì)菌、枯草桿菌、開(kāi)菲爾桿菌,乳酸鏈球菌、乳酸桿菌、乳鏈球菌二乙酰亞種、腸膜明串珠菌、嗜熱乳桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌等,其他微生物,開(kāi)菲爾發(fā)酵劑（Kefirgrains）,（2）開(kāi)菲爾發(fā)酵劑的主要菌種,（2）開(kāi)菲爾發(fā)酵劑的主要菌種,開(kāi)菲爾發(fā)酵劑中的乳酸菌和酵母菌,4.其他發(fā)酵乳制品,其他發(fā)酵乳制品的種類(lèi)：酸制奶油、嗜酸菌乳、馬奶酒等。 常用的乳酸菌：干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、瑞士乳桿菌、乳酸乳桿菌、乳酸乳球菌、乳脂乳球菌、嗜熱鏈球菌等。 反

6、應(yīng)過(guò)程：乳酸菌分解乳糖進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵或異型乳酸發(fā)酵。 注意事項(xiàng)：在整個(gè)加工過(guò)程中，對(duì)原料滅菌處理采用的溫度較低，所以接種劑量要大，以防止污染。,（六） 發(fā)酵蔬菜和水果,(2)泡菜發(fā)酵中微生物的類(lèi)群,(3)發(fā)酵菌群之變化,菌群演替： 在一個(gè)生態(tài)區(qū)域中，原有的微生物菌群經(jīng)過(guò)一般的發(fā)展時(shí)期后，由于某種內(nèi)外環(huán)境因素的改變，原有的微生物菌群被另一種新的微生物菌群所取代。這種現(xiàn)象稱之為菌群演替。,泡菜中的菌群演替,2.其他發(fā)酵蔬菜和水果,主要的乳酸發(fā)酵果蔬品種：酸菜、榨菜、冬菜、酸藏蘑菇、橄欖等 發(fā)酵方法：自然發(fā)酵、純種發(fā)酵 常用菌種：植物乳桿菌、黃瓜乳桿菌、短乳桿菌、腸膜明串珠菌、小片球菌、發(fā)酵乳桿菌

7、等 亞硝酸問(wèn)題,二、醋酸菌在食品制造中的作用,食醋生產(chǎn)中的細(xì)菌醋酸菌,醋酸細(xì)菌(Acetic Acid Bacteria)是指一類(lèi)能氧化酒精生成醋酸 的 革蘭氏陰性、無(wú)芽孢細(xì)菌的總稱。,（1）液化、糖化淀粉的微生物 （2）酒精發(fā)酵的微生物 （3）醋酸發(fā)酵的微生物,1.食醋生產(chǎn)中的主要微生物,（1）液化、糖化淀粉的微生物,甘薯曲霉3.324、宇佐美曲霉3.758、黑曲霉3.4309。 黃曲霉3.800，米曲霉3.042等也可用于糖化。,（2）酒精發(fā)酵的微生物,酵母菌:北方地區(qū)用1300，上海香醋用黃酒酵母工農(nóng)501，普通醋用K字酵母，AS 2.109、 AS 2.399 適用于淀粉原料，AS 2

8、.1189、 AS 2.1190適用于糖蜜原料。,醋酸醋桿菌、許氏醋桿菌、惡臭醋桿菌、 巴式醋酸桿菌、奧爾蘭醋桿菌 CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH,（3）醋酸發(fā)酵的微生物,2.食醋釀造原理,3.食醋生產(chǎn)的原料,高粱、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、棗等含糖或含淀粉的果實(shí)等,4.食醋釀造工藝,4.食醋釀造工藝,食醋的生產(chǎn)工藝-傳統(tǒng)的制曲,制曲的進(jìn)步,各種醋產(chǎn)品,三、谷氨酸,（一）谷氨酸的生產(chǎn)用菌種主要種類(lèi) 北京棒狀桿菌AS.1.299 鈍齒棒狀桿菌AS.1.542 （二）谷氨酸的生產(chǎn)常用原料 小麥、玉米、甘薯、大米等淀粉質(zhì)物質(zhì)； 糖蜜等含糖豐富的物質(zhì)。,（三）谷氨酸的合成途徑,第

9、二節(jié) 酵母菌在食品制造中的作用,面包：酵母將面粉中的糖類(lèi)化合物分解形成CO2、醇、醛、有機(jī)酸等產(chǎn)物。 釀酒：葡萄酒酵母、啤酒酵母、紹興酵母等將糖類(lèi)化合物分解形成乙醇等化合物。 酵母細(xì)胞的利用單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn) 廢酵母,1、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae) 釀造果酒和發(fā)酵生產(chǎn)面包、酒精發(fā)酵； 釀造葡萄酒，也可用于釀造啤酒、蒸餾酒； 臺(tái)灣396號(hào)酵母為代表。我國(guó)南方常常用于以糖蜜原料生產(chǎn)酒精。它的特點(diǎn)是耐高滲透壓，可忍受高濃度的鹽。,一、食品工業(yè)上常用的酵母菌,2、卡爾斯伯酵母（S.carlsbergensis） 卡爾斯伯（Carsberg)是丹麥的一個(gè)啤酒廠的名字，卡爾

10、斯伯酵母是該廠分離的，細(xì)胞形態(tài)為圓形或卵圓形，部分細(xì)胞的細(xì)胞壁有一平端 ； 啤酒釀造中是典型的下面酵母； 高溫時(shí)，釀酒酵母比卡氏酵母生長(zhǎng)得更快；低溫下，卡氏酵母生長(zhǎng)得較快。,一、食品工業(yè)上常用的酵母菌,一、食品工業(yè)上常用的酵母菌,3、異常漢遜氏酵母異常變種（Hansenula anomala) 細(xì)胞呈圓形，橢圓形或臘腸形，甚至有長(zhǎng)達(dá)30m， 繁殖方式：多邊芽殖 作用：異常漢遜氏酵母能產(chǎn)生乙酸乙酯，因此它在發(fā)酵生產(chǎn)食品中賦予食品特殊的風(fēng)味。 也可用于生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白利用烴類(lèi)、甲醇、乙醇和甘油作為碳源。,一、食品工業(yè)上常用的酵母菌,4、假絲酵母 (Candida Berkhout) 在液體培養(yǎng)基中生

11、長(zhǎng)，細(xì)胞為球形、橢圓形或圓柱形。 在馬鈴薯或玉米瓊脂培養(yǎng)基上生長(zhǎng)容易形成豐富的假菌絲，多極出芽。 熱帶假絲酵母氧化烴類(lèi)的能力很強(qiáng)，可以利用煤油形成大量的菌絲體。,一、食品工業(yè)上常用的酵母菌,5、產(chǎn)朊假絲酵母 研究較多的微生物單細(xì)胞蛋白之一就是產(chǎn)朊假絲酵母； 產(chǎn)朊假絲酵母的蛋白質(zhì)和維生素B含量均比啤酒酵母高。,一、食品工業(yè)上常用的酵母菌,6、球擬酵母 細(xì)胞球形、卵形或稍帶長(zhǎng)形 無(wú)假菌絲。多邊芽殖，不生子囊孢子及其它孢子。作用：生產(chǎn)甘油等多元醇。,一、食品工業(yè)上常用的酵母菌,7、解脂假絲酵母 石油發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的優(yōu)良菌種 8、紅酵母 紅酵母的細(xì)胞形態(tài)圓形、卵形或長(zhǎng)形，多邊芽殖，多數(shù)不形成假菌絲

12、，不生子囊孢子 ； 細(xì)胞產(chǎn)生色素，紅色或橙紅色色素 作用：生產(chǎn)-胡蘿卜素。,二、單細(xì)胞蛋白（Single Cell Protein）,概念：利用微生物（酵母菌、細(xì)菌、霉菌等）發(fā)酵生產(chǎn)出的微生物菌體細(xì)胞。 蛋白質(zhì)含量高。以酵母菌為主。 1.生產(chǎn)用原料：糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液、谷氨酸發(fā)酵廢液、稻草、稻殼、玉米芯、木榍等的水解液；天然氣、乙醇、乙烷等；乳制品和啤酒生產(chǎn)的廢棄物。 2.發(fā)酵方法：深層通氣發(fā)酵和固體通風(fēng)發(fā)酵。,二、單細(xì)胞蛋白（Single Cell Protein）,3.主要用途：作為單細(xì)胞食品；提取核苷酸、輔酶A、 乳糖酶等醫(yī)藥及生物試劑 4.主要菌種： 酵母：產(chǎn)元假絲酵母、解脂假絲酵

13、母、嗜石油假絲 酵母等 其他微生物：細(xì)菌、霉菌、擔(dān)子菌、藻類(lèi),三、面包及面制品制作,（一）白酒 淀粉質(zhì)原料經(jīng)過(guò)蒸煮、糖化、酒精發(fā)酵和蒸餾而得的含高酒精濃度的無(wú)色透明飲料酒。 1. 基本釀造工藝： 原料粉碎配料蒸煮加曲、加酒母入池發(fā)酵蒸餾勾兌陳釀成品。,四、釀酒,(1)大曲 純小麥或部分大麥等原料對(duì)釀酒用微生物進(jìn)行富集和擴(kuò)大培養(yǎng)制成的自然糖化發(fā)酵劑。包含：霉菌（糖化菌）、細(xì)菌（芽孢桿菌）、酵母菌、生酸菌（乳酸菌）。 (2)小曲 米粉、米糠加或不加中草藥、接種陳曲或純根霉、酵母菌制成的糖化發(fā)酵劑。微生物種群較單一、用曲量小、出酒率高、發(fā)酵周期短。產(chǎn)品風(fēng)味稍差。 (3)麩曲 以麩皮、酒糟、谷殼等制成

14、曲料，殺菌后接入糖化菌和酒母制成。,2. 曲種,淀粉質(zhì)原料經(jīng)過(guò)蒸煮、加入小曲和酒母經(jīng)糖化、酒精發(fā)酵和壓濾而成。 生產(chǎn)特點(diǎn)： 含多種菌共同發(fā)酵而成，香味充分復(fù)雜。 糖化發(fā)酵直接進(jìn)行，酒精濃度高（15-20%） 低溫長(zhǎng)時(shí)間釀造 陳釀,(二)黃酒,以麥芽為主要原料，輔以啤酒花發(fā)酵出的低酒度釀造酒。 原輔料： 原料：大麥芽 輔料：大米、玉米、酒花、淀粉酶,（三）啤酒,2. 啤酒釀造的工藝,啤酒酵母 1540,啤酒酵母的菌落形態(tài),以果汁為原料進(jìn)行酵母菌酒精發(fā)酵，經(jīng)陳釀、澄清而成的含9-13%的酒。 以下以葡萄酒為例,（四）果酒,（四）果酒,釀造葡萄酒的橡木桶,葡萄酒的發(fā)酵和罐裝機(jī)械設(shè)備,第三節(jié) 霉菌在食

15、品制造中的應(yīng)用,淀粉的糖化 醬油的釀造 醬類(lèi)（大豆醬、面醬、豆瓣醬等）的制作 豆腐乳 有機(jī)酸 (檸檬酸、乳酸、醋酸等的發(fā)酵生產(chǎn)),1. 菌種：根霉、毛霉。 根霉： 耐高溫，37可生長(zhǎng)繁殖，在2528 4048小時(shí)生長(zhǎng)較好，夏天用。如米根霉、溶膠根霉等。 毛霉： 20 為最適生長(zhǎng)溫度，冬天用。如總狀毛霉、腐乳毛霉、高大毛霉、五通橋毛霉、魯氏毛霉等。霉菌有豐富的蛋白酶以及脂肪酶和肽酶，使蛋白質(zhì)降解為具有鮮味的氨基酸，形成有特殊風(fēng)味的發(fā)酵食品。,一、豆腐乳,2. 生產(chǎn)工藝流程,一些常見(jiàn)腐乳制品,二、 醬油,1. 醬油生產(chǎn)原料與輔料原料 基本原料： 蛋白質(zhì)原料、淀粉質(zhì)原料、食鹽和水等 輔助原料： 增色

16、劑、助鮮劑、防腐劑等,2. 醬油釀造中的主要微生物,（1）米曲霉(Aspergillus oryzae) 醬油曲霉(Aspergillus sojeo) （2）酵母菌 （3）乳酸菌,中科院菌種米曲霉3.951，滬釀米曲霉 3.042，在18%的鹽中不生長(zhǎng)，含糖化酶、蛋白酶豐富。 酸性蛋白酶 pH3.5 對(duì)醬油的鮮味也 起重要作用 1）蛋白酶 中性蛋白酶 pH7.2 對(duì)醬油的鮮味起 主要作用 堿性蛋白酶 pH9.5,（1）米曲霉,2）淀粉酶： 使原料糖化，供給米曲霉的碳源，還供給酵母菌、乳酸菌的糖原產(chǎn)生乳酸乙酯、乙酸乙酯等特殊香味物質(zhì)。,（1）米曲霉,3）肽酶、谷氨酰胺酶： 米曲霉中可分離到三種

17、氨基肽酶，四種酸性羧基肽酶，與醬油鮮味有密切的關(guān)系。 蛋白酶 氨基肽酶、羧基肽酶 蛋白質(zhì) 肽 氨基酸 谷氨酰胺酶 谷胺酰胺 谷氨酸 維持醬油鮮味 其它還有果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶降解原料中的多糖，使醬渣少、醬油的粘度低、澄清度好，過(guò)濾速度快。,（1）米曲霉,主要是耐鹽力強(qiáng)的魯氏酵母、球擬酵母在18%的食鹽中可生長(zhǎng)，低鹽固態(tài)發(fā)酵的醬油鹽分在1215%。 魯氏酵母：可分解脂肪、蛋白質(zhì)是發(fā)酵型的。 酵母菌 球擬酵母：產(chǎn)生酯香型風(fēng)味，如烷基苯酚、4-乙基苯酚、 4-乙基愈創(chuàng)苯酚 結(jié)合酵母：乙醇發(fā)酵，賦予醬油的醇香味。,（2）酵母菌,作用是使醬醪pH值降在5以下，適于魯氏酵母生長(zhǎng)，同時(shí)可提高醬油的顏

18、色、香氣。,（3） 乳酸菌,原料 加水蒸煮 冷卻 接種米曲霉 通風(fēng)制曲 曲料拌鹽水糖漿 入池（保溫）發(fā)酵 醬醅淋油 調(diào)配 包裝殺菌 成品,3.醬油發(fā)酵的工藝流程,第四節(jié) 微生物酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用,一、微生物生產(chǎn)酶制劑的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：種類(lèi)多、便于工業(yè)化生產(chǎn)、產(chǎn)量大可保證供應(yīng)。 缺點(diǎn)：一種微生物可同時(shí)產(chǎn)生多種酶，因此工序較復(fù)雜。,二、產(chǎn)酶培養(yǎng),1. 固體培養(yǎng)法 固體培養(yǎng)是以皮麩或米糠為主要原料，另外添加谷糠、豆餅等為輔助原料。經(jīng)過(guò)對(duì)原料發(fā)酵前處理，在一定的培養(yǎng)條件下微生物進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖代謝產(chǎn)酶。 分批培養(yǎng) 2. 液體培養(yǎng)法 流加培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng) 3. 產(chǎn)酶條件的控制,三、 微生物酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用,1. 酶制劑在食品保鮮方面的應(yīng)用 葡萄糖氧化酶 溶菌酶,三、 微生物酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用,2. 酶制劑在淀粉類(lèi)食品生產(chǎn)中的應(yīng)用 -淀粉酶、-淀粉酶、糖化酶、支鏈淀粉酶、葡萄糖異構(gòu)酶等,三、 微生物酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用,3. 酶在蛋白質(zhì)食品生產(chǎn)中的應(yīng)用 在蛋白質(zhì)食品的生產(chǎn)過(guò)程中，主要使用的酶是各種蛋白酶。在蛋白質(zhì)水解酶的作用下，可水解生成蛋白胨、多肽、氨基酸等蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物。,三、 微生物酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用,4. 酶在果蔬食品生產(chǎn)中的應(yīng)用 果膠酯酶（PE）、內(nèi)切聚半乳糖醛酸酶（endo-PG）、外切聚半乳糖醛酸酶（exo-PG）