【食品課件】第五章 微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,,第五章,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.1,微生物與乳制品,,,5.2 微生物與發(fā)酵調(diào)味品,,,,5.3 微生物與釀造酒,,,5.4 微生物與單細(xì)胞蛋白,,,5.5 食品工業(yè)中微生物酶制劑,,,,,,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.1 微生物與乳制品,,5.1.1 乳制品中的乳酸細(xì)菌類群,,乳酸細(xì)菌是一類能使可發(fā)酵性碳水化合物轉(zhuǎn)化成乳酸的細(xì)菌的統(tǒng)稱。它并非是微生物分類學(xué)上的名詞，只是由于這類細(xì)菌在自然界分布廣泛，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥等與人類生活密切相關(guān)的重要領(lǐng)域應(yīng)用價

2、值高，且有些種、屬的細(xì)菌對人的健康帶來益處，也有些對人畜致病，而受到人們的極大重視。,,隨著人們對乳酸菌的研究不斷深入，乳酸菌群中出現(xiàn)了許多新的屬、種。幾乎每年都有乳酸細(xì)菌新種（屬）的報道。目前發(fā)現(xiàn)的乳酸菌，至少分布于19個屬的微生物中。下面介紹幾種在乳制品中的乳酸菌屬（種）。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.1.1.1 乳桿菌屬,,（1）形態(tài)特征 細(xì)胞多呈長或細(xì)長桿狀、彎曲形短桿狀及棒狀球桿狀，一般呈鏈排列。大多數(shù)革蘭氏染色陽性，有些菌株革蘭氏染色或甲基藍(lán)染色顯示兩極體，內(nèi)部有顆粒物條紋狀。通常不運動，有的具有周生鞭毛能夠運動。無芽孢。大多不產(chǎn)色素。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（2）生理

3、生化特點 化能異養(yǎng)型，對營養(yǎng)要求嚴(yán)格，生長繁殖需要多種氨基酸、維生素等。根據(jù)對碳水化合物的發(fā)酵類型，可將乳桿菌屬分為三個類群，即第一類是同型發(fā)酵群：發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生85%以上的乳酸，不能發(fā)酵戊糖和葡萄糖酸鹽；第二類是兼異性發(fā)酵群：即能發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生85%以上的乳酸，也以發(fā)酵某些戊糖和葡萄糖酸鹽；第三類是異型發(fā)酵群：發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生等量物質(zhì)的乳酸、乙酸、乙醇及,CO,2,。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（3）乳酸桿菌屬的代表種,,① 保加利亞乳桿菌。細(xì)胞形態(tài)長桿狀、兩端鈍圓。固體培養(yǎng)基生長的菌落呈棉花狀，極易與其他乳酸菌區(qū)別。能利用葡萄糖、果糖、乳糖進行同型乳酸發(fā)酵，不能利用蔗糖。是乳菌菌中產(chǎn)酸能

4、力最強的菌種，其產(chǎn)酸能力與菌體形態(tài)有關(guān)，菌形越大，產(chǎn)酸能力強，反之就弱。最適生長溫度37～45℃，溫度高于50℃或低于20℃不生長。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,② 嗜酸乳桿菌。細(xì)胞形態(tài)比保加利亞乳桿菌小，呈細(xì)長桿狀。能利用葡萄糖、果糖、乳糖及蔗糖進行同型乳酸發(fā)酵。生長繁殖需一定的維生素等生長因子。生長因子通常是指氨基酸、嘌呤、嘧啶和,B,族維生素的一種，又叫維生素,H,或輔酶,R。,最適生長溫度37℃，低于20℃不生長。耐熱性差，耐酸性強，能在其他乳酸菌不能生長的酸性環(huán)境中生長繁殖。,,嗜酸乳桿菌是能夠在人體腸道內(nèi)有益的微生物菌群之一，其代謝產(chǎn)物乳桿菌素（,lactocidin）、,嗜酸乳素

5、(,acidoph－ilin)、,酸菌素(,acidolin),可抑制病原菌和腐敗菌的生長。此外，該菌在改善乳糖不耐癥、治療便秘、痢疾及激活人體免疫系統(tǒng)，抗腫瘤等方面都具有一定的功效。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.1.1.2 鏈球菌屬,,（1）形態(tài)特征 細(xì)胞呈球形或卵園形，成對或成鏈排列。革蘭氏染色陽性，無芽孢，一般不運動，不產(chǎn)生色素。,,（2）生理生化特點 化能異養(yǎng)型，同型乳酸發(fā)酵產(chǎn)生右旋乳酸，兼性厭氧型，厭氧培養(yǎng)生長良好。,,（3）鏈球菌屬的代表種,,① 嗜熱鏈球菌。細(xì)胞呈長鏈球狀。能利用葡萄糖、果糖、乳糖和蔗糖進行同型乳酸發(fā)酵產(chǎn)生,L,型乳酸?？墒古Ｈ槟?。蛋白質(zhì)分解能力較弱。其

6、特征是：在高溫條件下產(chǎn)酸，低于20℃不產(chǎn)酸。最適生長溫度40～45℃，耐熱性強，能耐65～68℃，常作為發(fā)酵乳、干酪的生產(chǎn)菌。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,② 乳酸鏈球菌。細(xì)胞呈雙球、短鏈或長鏈狀。同型乳酸發(fā)酵。牛乳隨便放置時的凝固大部分由該菌所致。產(chǎn)酸能力弱。對溫度適應(yīng)范圍廣，最適生長溫度30℃。對熱抵抗力弱，60℃，30,min,全部死亡。常作為干酪、酸奶油及乳酒發(fā)酵菌種。,,③ 乳脂鏈球菌。細(xì)胞比乳酸鏈球菌大，長鏈狀，同型乳酸發(fā)酵。產(chǎn)酸和耐酸能力都較弱，產(chǎn)酸溫度低，約18～20℃，37℃以上不產(chǎn)酸、不生長。由于該菌耐酸能力差，菌種保保藏非常困難，需每周轉(zhuǎn)接菌種一次。此菌常作為干酪、酸奶油

7、的發(fā)酵菌種。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.1.1.3 雙歧桿菌屬,,（1）形態(tài)特征 細(xì)胞呈現(xiàn)多樣性：,Y,字形、,V,字形、彎曲狀，典型的形態(tài)為分叉桿菌，故取名,bifidum（,拉丁文指分開、裂開之意）。革蘭氏染色陽性，無芽孢和鞭毛，不運動。,,（2）生理生化特點 化能異養(yǎng)型，有特殊的營養(yǎng)要求，生長繁殖需要多種雙歧因子（一種能促進雙歧桿菌生長，不被人體吸收利用的天然或人工合成的物質(zhì)），能利用葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖，通過6-磷酸支路生成乳酸和乙酸及少量的甲酸和琥珀酸，不產(chǎn)生,CO,2,。,,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,蛋白質(zhì)分解力微弱，能利用銨鹽作為氮源，不能還原硝酸鹽，不液化明膠

8、。專性厭氧，對氧的敏感性不同的菌種有差異，多次傳代后，菌株的耐氧性增強，接觸酶反應(yīng)陰性。最適生長溫度37℃。不耐酸，酸性環(huán)境（,）,對菌體存活不利。,,目前已知的雙歧桿菌共有24種，其中9種存在于人體腸道內(nèi)，它們是兩歧雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、鏈狀雙歧桿菌、假鏈狀雙歧桿菌和牙雙歧桿菌等。應(yīng)用于發(fā)酵乳制品生產(chǎn)的僅為前面5種。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.1.2 乳酸菌與發(fā)酵乳制品,,發(fā)酵乳制品是指良好的原料乳經(jīng)過殺菌作用接種特定的微生物（主要是乳酸菌）進行發(fā)酵，產(chǎn)生具有特殊風(fēng)味的食品，稱為發(fā)酵乳制品。它們通常不僅有良好的風(fēng)味、較高的營養(yǎng)價值、還具有一定的保健作用。并深受

9、消費者的普遍歡迎。近些年來，由于確認(rèn)了乳酸菌尤其是雙歧桿菌、嗜熱乳桿菌等腸道有益菌具有許多重要的生理功能，各種乳酸菌發(fā)酵乳制品開始風(fēng)靡世界，被譽為“21世紀(jì)的功能性食品”。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,發(fā)酵乳制品是一綜合性的名稱，包括酸奶，酸奶酒、酸奶油及干酪等。目前根據(jù)發(fā)酵乳制品的生產(chǎn)過程、發(fā)酵劑的種類、產(chǎn)品的特征及其他特性的不同大致將發(fā)酵乳制品分為四大類：發(fā)酵乳、干酪、酸乳菌制劑和酸乳粉。其中發(fā)酵乳和干酪生產(chǎn)量最大。有些發(fā)酵乳制品如干酪、酸奶油等，除乳酸菌細(xì)菌外、酵母菌、霉菌也參與發(fā)酵。這些微生物不僅會引起產(chǎn)品外觀和理化特性的改善，而且可以豐富發(fā)酵產(chǎn)品的風(fēng)味。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,

10、,（1）乳糖的乳酸發(fā)酵 這是所有發(fā)酵乳制品所共有的最為重要的乳糖代謝方式。由乳酸菌產(chǎn)生的乳酸是乳制品中最基本的風(fēng)味化合物。一般乳液中含4.7%～4.9%的乳糖，它是乳液中微生物生長的主要能源和碳源。因此，。那些具有乳糖酶的乳鏈球菌、嗜熱鏈球菌和乳桿菌等才能在乳液中正常生長，并在與其他菌的竟?fàn)幧L中成為優(yōu)勢菌群。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（2）檸檬酸轉(zhuǎn)變?yōu)殡p乙酰 乳脂明串珠菌、乳鏈球菌丁二酮亞種等將發(fā)酵牛乳中產(chǎn)生的另一種代謝物質(zhì)檸檬酸轉(zhuǎn)變?yōu)殡p乙酰，它是乳制品中極其重要的風(fēng)味物質(zhì)，它使發(fā)酵乳制品具有奶油特征，還有一種類似堅果仁的香味和風(fēng)味。但乳脂明串球菌在牛乳中生長很慢，利用乳糖產(chǎn)酸的的能

11、力弱，因而在生產(chǎn)上常加葡萄糖和酵母膏的辦法促進其生長，這樣只有當(dāng)乳液中有足夠的酸時，乳脂明串珠菌才能發(fā)酵牛乳中的檸檬酸生成雙乙酰。研究還表明，風(fēng)味細(xì)菌的檸檬酸酶只有在,pH,低于6.0以下時才有活性，而牛乳的,pH,一般為 6.6～6.7，這就要求它與乳酸菌共同生長。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（3）乙醛的產(chǎn)生 嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌在乳酸的代謝過程中，產(chǎn)生的乙醛也是一種重要的風(fēng)味物質(zhì)，以增進酸牛乳的美味。但發(fā)酵酸性奶油時，乙醛的存在會有害，會帶來一種不良的風(fēng)味，故酸性奶油的生產(chǎn)中禁用這些菌株。而乙醇脫氫酶活性較強的乳脂明串珠菌則能將乙醛轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖肌?,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（4）

12、乙醇的產(chǎn)生 乳脂明串珠菌在異型乳酸發(fā)酵中可形成少量的乙醇，它也是發(fā)酵乳制品中重要的風(fēng)味物質(zhì)之一，而乳脂明串珠菌有較強的乙醇脫氫酶活性，能將乙醛轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖肌９室卜Q風(fēng)味菌、香氣菌或產(chǎn)香菌。在酸奶酒中的乙醇則是由酵母菌產(chǎn)生的，不同乳制成的酸奶酒由不同的酵母菌產(chǎn)生乙醇。如牛奶酒由克菲爾酵母和克菲爾圓酵母產(chǎn)生，而馬奶酒則是由乳酸酵母產(chǎn)生的。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（5）甲酸、乙酸和丙酸的產(chǎn)生 鏈球菌丁二酮亞種，利用酪蛋白水解物形成的揮發(fā)性脂肪酸中的甲酸、乙酸和丙酸也是構(gòu)成發(fā)酵乳制品風(fēng)味物質(zhì)的重要化合物。揮發(fā)性脂肪酸對成熟干酪的口味形成是有益的。,,（6）二氧化碳的產(chǎn)生 異型乳酸菌、酵母菌發(fā)酵

13、乳糖及乳脂明串珠菌發(fā)酵檸檬酸在乳液中產(chǎn)生的二氧化碳使酸乳酪和酸奶酒產(chǎn)品膨脹或起泡。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.1.2.1 酸乳,,酸乳是新鮮牛乳經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵后制成的發(fā)酵乳飲料。根據(jù)其發(fā)酵方式可分為凝固型、攪拌型和飲料型三種。,,（1）乳酸菌種選擇及生產(chǎn)工藝 菌種的選擇對發(fā)酵劑的質(zhì)量起著重要的作用，應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)目的選擇適當(dāng)?shù)木N，要以產(chǎn)品的主要技術(shù)特性，如產(chǎn)香、產(chǎn)酸、產(chǎn)生黏性物質(zhì)及蛋白水解能力等作為發(fā)酵劑菌種的選擇依據(jù)。通常使用兩種或兩種以上菌種的混合使用，相互產(chǎn)生共生作用。大量的研究證明，混合使用的效果比單一使用的效果好。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,① 共同發(fā)酵法生產(chǎn)工藝,,共

14、同發(fā)酵法雙歧桿菌酸奶的生產(chǎn)工藝流程如下：,原料乳,,↓,,標(biāo)準(zhǔn)化,,↓  調(diào)配←(蔗糖10%+葡萄糖2%),,↓  均質(zhì)(15～20,MPa),,↓,殺菌(115℃，8,min)  ↓,冷卻(38～40℃)  ↓ 適量維生素,C→,接種←(雙歧桿菌6%、嗜熱鏈球菌（保加利亞乳桿菌）3%),,,↓,,灌裝　←　消毒瓶 ????????????? ?↓ ?　　　 發(fā)酵(,38,～,39,℃，,6,h,) ????????????? ?↓,冷卻(,10,℃左

15、右) ????????????? ↓ ??????????? ??冷藏(,1,～,5,℃) ???????????? ??↓ ??　　　　　　 成品,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,雙岐桿菌酸奶的工藝要求：雙歧桿菌產(chǎn)酸能力低，凝乳時間長，最終產(chǎn)品的口味和風(fēng)味欠佳，因而，生產(chǎn)上常選擇一些對雙歧桿菌生長無太大影響，但產(chǎn)酸快的乳酸菌，如嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、乳脂明串珠菌等與雙歧桿菌共同發(fā)酵。這樣既可以使制品中含有足夠量的雙歧桿菌，又可以提高產(chǎn)酸能力，大大縮短凝乳時間，縮短生長周期，并改善制品的口感和風(fēng)味。,,微生物在食品工業(yè)中的

16、應(yīng)用,②?共生發(fā)酵法生產(chǎn)工藝,,雙歧桿菌、酵母共生發(fā)酵乳的生產(chǎn)工藝流程如下：,原料乳 ????????????????????????????? ??↓  標(biāo)準(zhǔn)化≥9.5%,,↓,,蔗糖10%＋葡萄糖2%→調(diào)配,,↓ 　　 均質(zhì)(15～20,MPa)  ↓,殺菌(115℃，8,min),,↓,冷卻(26～28℃),,↓  兩歧雙歧桿菌6%→接種←乳酸酵母3%,↓  發(fā)酵(26～28℃，2,h) ???????????????????????????????↓,升溫

17、(37℃) ???????????????????????????????↓ ?????????????????????????發(fā)酵(37℃，5,h) ???????????????????????????????↓,冷卻(10℃左右) ???????????????????????????????↓ ??????????????????????????????罐裝 ???????????????????????????????↓  ?冷藏(,l～5℃) ???????????????????????????????↓,成品,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用

18、,雙歧桿菌、酵母共生發(fā)酵乳的生產(chǎn)工藝要求：共生發(fā)酵法常用的菌種搭配為雙歧桿菌和用于馬奶酒制造的乳酸酵母，接種量分別為6%和3%。在調(diào)配發(fā)酵培養(yǎng)用原料乳時，用適量脫脂乳粉加入到新鮮脫脂乳中，以強化乳中固形物含量(固形物大于等于9.5%)，并加入10%蔗糖和2%的葡萄糖，接種時還可加入適量維生素,C，,以利于雙歧桿菌生長。酵母菌的最適生長溫度為26～28℃。為了有利于酵母先發(fā)酵，為雙歧桿菌生長營造一個適宜的厭氧環(huán)境，因而接種后，首先在溫度26～28℃下培養(yǎng)，以促進酵母的大量繁殖和基質(zhì)乳中氧的消耗，然后將溫度提高到30℃左右，以促進雙歧桿菌的生長。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,由于采用了共生混合的發(fā)

19、酵方式，雙歧桿菌生長遲緩的狀況大為改觀，總體產(chǎn)酸能力提高，加快了凝乳速度，所得產(chǎn)品酸甜適中，富有純正的乳酸口味和淡淡的酵母香氣。,,此工藝生產(chǎn)的酸奶最好在生產(chǎn)7,d,內(nèi)銷售出去，而且在生產(chǎn)與銷售之間必須形成冷凍鏈，因為即使在5～10℃以下，存放7,d,后，雙歧桿菌活菌的死亡率高達(dá)96%，20℃下存放7,d,后，死亡率達(dá)99%以上。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,,干酪的主要成分是蛋白質(zhì)和脂肪。它是一種營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特、較易消化的食品。干酪是在乳中（也可用脫脂或稀奶油）加入適量的乳酸菌發(fā)酵劑和凝乳酶，使蛋白質(zhì)（主要是酪蛋白）凝固后，排除乳清，將凝塊壓成塊狀而制成的產(chǎn)品。制成后未經(jīng)發(fā)酵的產(chǎn)品稱新鮮

20、干酪，經(jīng)長時間發(fā)酵而成熟而制成的產(chǎn)品稱為成熟干酪，這兩種干酪稱為天然干酪。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,干酪是一大類發(fā)酵乳制品，占世界發(fā)酵食品產(chǎn)量的1/4，是目前消費量僅次于酒類的一種發(fā)酵產(chǎn)品。目前世界干酪中，用牛乳生產(chǎn)的約占94%，羊奶及馬奶等制品約占6%左右。,,根據(jù)干酪的質(zhì)地特性和成熟的基本方式，可將干酪分為硬干酪、半硬干酪、和軟干酪三類。它們可用細(xì)菌或霉菌成熟，或不經(jīng)成熟。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（1）干酪生產(chǎn)工藝,,不同的品種干酪的風(fēng)味、顏色、質(zhì)地等特性不同，其生產(chǎn)工藝也不盡相同，但都有共同之處。一般工藝流程：,原料乳檢驗→凈化→標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)制→殺菌→冷卻添加發(fā)酵劑→調(diào)整酸度→,C

21、aCl,2,→,加色素→加乳凝酶→靜置凝乳→凝塊切割→攪拌→加熱升溫→排乳清→壓榨成型→鹽漬→生干酪→發(fā)酵成熟→上色掛蠟→成熟干酪,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（2）菌種 用于干酪發(fā)酵的菌種大多數(shù)為乳酸菌，但有些干酪使用丙酸菌和霉菌。乳酸菌發(fā)酵劑大多是多菌的混合發(fā)酵劑，根據(jù)最適生長溫度不同，可將干酪生產(chǎn)的乳酸菌發(fā)酵劑菌種分為二大類：一類是適溫型乳酸菌，包括乳酸鏈球菌、乳脂鏈球菌、乳脂明串珠菌等，主要作用是將乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸和將檸檬酸轉(zhuǎn)化成雙乙酰。另一類是具有脂肪分解酶和蛋白質(zhì)分解酶的嗜熱型乳酸菌，包括嗜熱鏈球菌、乳酸乳桿菌、干酪乳桿菌、短桿菌、嗜酸乳桿菌等。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（3）

22、干酪微生物的次生菌群,,①霉菌。霉菌是成熟干酪的主要菌種，如白地霉和沙門氏柏干酪青霉，在實際生產(chǎn)過程中，一般是將這兩種菌混合使用，使干酪表面形成灰白色的外皮。,,②酵母菌。酵母菌是許多表面成熟干酪的微生物群的重要組成部分，酵母可水解蛋白質(zhì)，又可水解脂類，產(chǎn)生多種揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,③細(xì)菌。在干酪次生菌群中特別重要的是微球菌、乳桿菌、片球菌、棒狀桿菌和丙酸桿菌，它們是干酪表面涂抹菌種的重要組成部分，在干酪成熟過程中發(fā)揮著重要的作用。,,總之，次生菌群的生長、代謝活動及蛋白質(zhì)水解酶與脂肪水解酶的分泌可以改變干酪的結(jié)構(gòu)和風(fēng)味。但由于成熟干酪的次生菌群相當(dāng)復(fù)雜，因此各個單獨

23、的菌種的作用機制并未完全了解。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,乳菌素在食品工業(yè)中的應(yīng)用,,乳酸鏈球菌肽,Nisin，,又稱乳酸鏈球菌素，是從乳酸鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)物中提取的一類多肽化合物，食入胃腸道易被蛋白酶所分解，因而是一種安全的天然食品防腐劑。,FAO（,世界糧農(nóng)組織）和,WHO（,世界衛(wèi)生組織）已于1969年給予認(rèn)可，是目前唯一允許作為防腐劑在食品中使用的細(xì)菌素。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,Nisin,是一種僅有34個氨基酸殘基的短肽，分子量約為3500,Da，,正常情況下，以二聚體狀態(tài)存在，在分子組成中,Nisin,含有羊硫氨酸（,lanthlonine）β-,甲基羊硫氨酸（,β-methy

24、?llanthionine）、,脫氫丙氨酸（,dehy?droalanine）、β-,甲基脫氫丙氨酸（,β-metly?ldehydroa?lanine）,四種不常見的氨基酸殘基。,,Nisin,的抑菌機制是作用于細(xì)菌細(xì)胞的細(xì)胞膜，可以抑制細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的生物合成，使細(xì)胞膜和磷脂化合物的合成受阻，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的外泄，甚至引起細(xì)胞裂解。也有的學(xué)者認(rèn)為,Nisin,是一個疏水帶正電荷的小肽，能與細(xì)胞膜結(jié)合形成管道結(jié)構(gòu)，使小分子和離子通過管道流失，造成細(xì)胞膜滲漏。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,Nisin,的作用范圍相對較窄，僅對大多數(shù)革蘭氏陽性菌（,G,+,）,具有抑制作用，如金黃色葡萄球

25、菌，鏈球菌、乳酸桿菌、微球菌、單核細(xì)胞增生利斯特菌、丁酸梭菌等，且對芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌孢子的萌發(fā)抑制作用比對營養(yǎng)細(xì)胞的作用更大。但,Nisin,對真菌和革蘭氏陰性菌（,G,-,）,沒有作用，因而只適用于,G,+,,引起的食品腐敗的防腐。最近報道，,Nisin,與螯合劑,EDTA,二鈉連接可以抑制一些,G,-,，,如抑制沙門氏菌、志賀氏菌和大腸桿菌等細(xì)菌生長。,,,Nisin,在中性或堿性條件下溶解度較小，因此添加,Nisin,防腐食品必須是酸性，在加工和貯存中室溫、酸性條件是穩(wěn)定的。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.1.3.1 在罐頭食品中的應(yīng)用,,目前,Nisin,已成功地應(yīng)用于高酸性食

26、品（,pH<4.5）,的防腐；對于非酸性罐頭食品，添加,Nisin,可減緩罐頭熱處理溫度和時間，更好地保持產(chǎn)品的營養(yǎng)和風(fēng)味。,,5.1.3.2 在肉制品中的應(yīng)用,,Nisin,用于魚、肉類制品中，不影響肉的色澤和防腐效果，還可明顯降低硝酸鹽的使用量，達(dá)到有效防止肉毒梭狀芽孢桿菌毒素形成目的。,,5.1.3.3 在酒精飲料生產(chǎn)中的應(yīng)用,,在酒精飲料中，,Nisin,對,G,-,菌和霉菌幾乎沒有作用，因此在生產(chǎn)啤酒、果酒和烈性乙醇飲料時，加入100,μg/mL,的,Nisin,對乳桿菌、片球菌等酸敗革蘭氏陽性細(xì)菌均有抑制作用。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.1.3.4 在乳品工業(yè)的應(yīng)用,,在德國

27、和瑞士的硬干酪或半硬干酪發(fā)酵生產(chǎn)中，向原料乳加入,Nisin,等乳酸菌素，可以有效地防止芽孢桿菌生長過盛而形成“氣泡”現(xiàn)象。,,未經(jīng)巴氏殺菌的牛奶加入,Nisin，,可以有效地控制鮮乳的質(zhì)量，而且乳酸鏈球菌可以正常地生長并產(chǎn)酸，使干酪具有更好的質(zhì)量與風(fēng)味。,,2000年10月，國家“九五”攻關(guān)項目——乳鏈球菌肽（,Nisin）,的工業(yè)化生產(chǎn)通過專家鑒定，其產(chǎn)品也終于從實驗室走向國內(nèi)外市場,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.2 微生物與發(fā)酵調(diào)味品,,5.2.1 微生物與食醋,,食醋是中國勞動人民在長期的生產(chǎn)實踐中制造出來的一種酸性調(diào)味品。它能增進食欲，幫助消化，在人們飲食生活中不可缺少。在中國的中

28、醫(yī)藥學(xué)中醋也有一定的用途。全國各地生產(chǎn)的食醋品種較多。著名的山西陳醋、鎮(zhèn)江香醋、四川麩醋、東北白醋、江浙玫瑰米醋、福建紅曲醋等是食醋的代表品種。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,食醋按加工方法可分為合成醋、釀造醋、再制醋三大類。其中產(chǎn)量最大且與我們關(guān)系最為密切的是釀造醋，它是用糧食等淀粉質(zhì)為原料，經(jīng)微生物制曲、糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等階段釀制而成。其主要成分除醋酸(3%～5%)外，還含有各種氨基酸、有機酸、糖類、維生素、醇和酯等營養(yǎng)成分及風(fēng)味成分，具有獨特的色、香、味。它不僅是調(diào)味佳品，長期食用對身體健康也十分有益。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.2.1.1 醋酸細(xì)菌,,（1）形態(tài)特征 醋酸

29、細(xì)菌兩端鈍園和桿狀，單生或呈鏈排列，無芽孢，屬革蘭氏陰性菌。周生鞭毛或極生鞭毛。在高溫或高鹽濃度或營養(yǎng)不足等培養(yǎng)條件下，菌體會伸長，變成線形、棒形或管狀膨大等。,,（2）生理生化特性 醋酸菌為化能異養(yǎng)型，合適的碳源是葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖，不能直接利用淀粉等多糖。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,酒精也是很適宜的碳源，生長繁殖最適溫度為28～33℃。醋酸細(xì)菌不耐熱，在60℃下經(jīng)10,min,即死亡。醋酸細(xì)菌生長最適,pH,為～。醋酸細(xì)菌為好氧菌，必須供給充足的氧氣才能進行正常發(fā)酵。醋酸細(xì)菌具有相當(dāng)強的醇脫氫酶、醛脫氫酶等氧化酶系活性，因此，除氧化酒精生成醋酸外，也有氧化其他醇類和糖類的能力，

30、生成相應(yīng)的酸、酮等物質(zhì)。醋酸菌還有生成酯的能力，如接入產(chǎn)生芳香酯的醋酸菌種，可以使食醋的香味倍增。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（3）醋酸細(xì)菌分類,,① 醋酸桿菌屬。能在比較高的溫度下（39～40℃）可以發(fā)育；增殖最適溫度高于30℃；主要作用是將酒精氧化為醋酸，也能氧化葡萄糖生成少時的葡萄糖酸，并可將醋酸進上步氧化成二氧化碳和水。,,② 葡萄糖氧化桿菌屬。 能在比較低的溫度下（7～9℃）可以發(fā)育；,,醋酸菌又分成兩類，一類是不產(chǎn)生鞭毛的細(xì)菌，另一類是產(chǎn)生極生鞭毛的細(xì)菌，它們不能進一步氧化醋酸。增殖最適溫度低于30℃；主要作用是將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，將酒精氧化為醋酸的能力較弱，不能將醋酸氧化為

31、,CO,2,和,H,2,O。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.2.1.2 釀醋工業(yè)常用和常見的醋酸菌,,（1）許氏醋酸桿菌 是國外的速釀醋菌種，也是目前制醋工業(yè)較重要的菌種之一，產(chǎn)酸量可高達(dá)11.5%。最適生長溫度為28～30℃，達(dá)到37℃即不再產(chǎn)醋酸。它對醋酸沒有進一步的氧化作用。,,（2）惡臭醋酸桿菌 是中國醋廠使用的菌種之一。該菌種在液面形成菌膜，并沿容器壁上升，菌膜下液體不渾濁。一般能產(chǎn)酸6%～8%，有的菌株的副產(chǎn)品為2%葡萄糖酸，能把醋酸進一步氧化為,CO,2,和,H,2,O。,,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（3）攀膜醋酸桿菌 它是葡萄酒釀造過程中的有害菌。在醋醅中常能分離出

32、來。最適生長溫度為31℃，最高生長溫度44℃。在液面形成易破碎的膜，菌膜沿容器壁上升很高，菌膜下液體很渾濁。,,（4）奧爾蘭醋酸桿菌 它是法國奧爾蘭地區(qū)用葡萄酒生產(chǎn)醋的主要菌株。生長最適溫度為30℃。該菌產(chǎn)生少量的酯，產(chǎn)醋酸的能力弱，能由葡萄糖產(chǎn)5.3%的葡萄糖酸，耐酸能力較強。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（5）醋酸菌 它屬于惡臭醋酸桿菌，是中國釀醋工業(yè)長遠(yuǎn)的菌株之一。該菌細(xì)胞桿狀，常呈鏈狀排列。液體培養(yǎng)時形成菌膜。生長最適溫度為28～30℃，生成醋酸的最適溫度為28～33℃，耐酒精濃度為8%（體積分?jǐn)?shù)）。最高產(chǎn)醋酸7%～9%，產(chǎn)葡萄酸能力弱。能進一步將醋酸氧化為,CO,2,和,H,2,

33、O。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（6）,膠膜醋酸桿菌 它是一種特殊的醋酸菌，若在釀酒醪液中繁殖，會引起酒酸敗，變黏。該菌生成醋酸的能力弱，又會氧化分解醋酸，因此是釀醋的有害菌。在液面會形成一層皮革狀類似纖維樣的厚膜。,,（7）滬釀1.01醋酸菌 它是從丹東速釀醋中分離得到的，是中國食醋工廠長遠(yuǎn)菌種之一。在含酒精的培養(yǎng)液中形成淡青色的薄層膜。該菌由酒精產(chǎn)醋酸的轉(zhuǎn)化率為93%～95%。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.2.1.3 中國傳統(tǒng)食醋生產(chǎn)的工藝,碎米→浸泡→磨漿→調(diào)漿→液化→糖化→酒精發(fā)酵→酒醪→醋酸發(fā)酵→醋醪→壓濾→配兌→滅菌→陳醋→成品,麩曲?? ?酒母? 醋酸

34、菌 ??????????? ↓??????↓??????????????↓,,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,中國釀造醋的生產(chǎn)工藝經(jīng)過了幾次重大的變革，以前發(fā)酵用的微生物是利用自然界中的野生菌，設(shè)備落后，衛(wèi)生條件差，原料利用率低，成本高。20世紀(jì)50年代開始采用人工選育優(yōu)良菌種，使原料利用率提高，釀造周期縮短；60年代上海醋廠采用酶法液化自然通風(fēng)回流制醋，把釀醋機械化程度提高了一大步；進入70年代，石家莊、天津、上海等廠試驗成功液態(tài)深層發(fā)酵制醋，這無疑是對傳統(tǒng)制醋觀念的更新。此后，生料制醋、固定化細(xì)胞連續(xù)發(fā)酵等新工藝成功地運用于生產(chǎn)，使中國制醋工業(yè)水平上了一個

35、又一個的新臺階。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.2.1.4 食醋釀造用微生物類群及其作用,,傳統(tǒng)工藝制醋是利用自然界中的野生菌制曲、發(fā)酵。因此，涉及的微生物種類多而復(fù)雜。在眾多的微生物中，有對釀醋有益的菌種，也有對釀醋有害的菌種。新法釀醋，均采用人工選育的菌種，進行制曲、酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵。,,（1）曲霉菌 曲霉菌有豐富的淀粉酶、糖化酶等酶系。因此，常用曲霉菌制糖化曲，其主要作用是將制醋原料中的淀粉水解糊精及葡萄糖；蛋白質(zhì)被水解為肽、氨基酸。常用的有黑曲霉和黃曲霉類群。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（2）酵母菌 在食醋釀造過程中，淀粉質(zhì)原料經(jīng)曲的糖化作用產(chǎn)生葡萄糖，酵母菌則通過其酒化酶系

36、將葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，完成釀醋過程中的酒精發(fā)酵階段。除此之外，酵母菌還有麥芽糖酶、蔗糖酶、乳糖分解酶等，在酵母酒精發(fā)酵中，除生產(chǎn)酒精外，還有少量的有機酸、雜醇油、酯類等物質(zhì)，這些對形成醋的風(fēng)味有一定的作用。因而，有的廠還添加產(chǎn)酯能力強的產(chǎn)酯酵母進行混合發(fā)酵。釀制食醋用酵母菌與生產(chǎn)酒類使用的酵母菌相同。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（3）醋酸菌 醋酸菌可將酵母菌產(chǎn)生的酒精進一步氧化成醋酸，是食醋生產(chǎn)的關(guān)鍵菌種。釀醋用的醋酸菌最好是氧化酒精速度快、產(chǎn)醋酸產(chǎn)率高、不再分解醋酸、耐酸性強、制品風(fēng)味好的菌種。在目前發(fā)現(xiàn)和使用的醋酸菌種中，有些醋酸菌雖然不會分解醋酸；但產(chǎn)醋酸能力弱；有些醋酸菌醋

37、酸產(chǎn)率高，但具有將醋酸氧化成二氧化碳和水的能力。因而目前國內(nèi)外有些工廠用混合醋酸菌生產(chǎn)食醋，除能快速完成醋酸發(fā)酵，提高醋酸產(chǎn)率外，還能形成其他有機酸和酯類等成分，能增加成品的香氣和固形物含量。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,微生物與醬油,,醬油是一種常用的咸味調(diào)味品，它是以蛋白質(zhì)原料和淀粉質(zhì)原料為主的經(jīng)微生物發(fā)酵釀制而成。醬油中含有多種調(diào)味成分，有醬油的特殊的香味、食鹽的咸味、氮基酸鈉鹽的鮮味、糖及其醇甜物質(zhì)的甜味、有機酸的酸味等，還有天然的紅褐色色素。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,醬油釀造中的微生物,,醬油釀造是半開放式的生產(chǎn)過程，環(huán)境和原料中的微生物都可以參與到醬油的釀造中來。但在醬油的特定

38、的工藝條件下，只有人工接種或適合醬油生態(tài)環(huán)境的微生物才能生長繁殖，并發(fā)揮其作用。主要有米曲霉、酵母菌、乳酸菌和其他細(xì)菌。,,（1）米曲霉 米曲霉是曲霉屬的一個種，它的變種很多，由于它與黃曲霉十分相似，所以同屬于黃曲霉群。但米曲霉不產(chǎn)黃曲霉毒素。成熟后的米曲霉菌叢呈黃褐色或綠褐色，分生孢子呈放射狀，為球形或近球形。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,米曲霉是好氣微生物，最適合生長的培養(yǎng)基水分為45%，,pH,為。但是米曲霉的最適生長條件與酶的產(chǎn)生和積累條件往往不一致。,,米曲霉能分泌復(fù)雜的酶系，可分泌胞外酶如（蛋白酶、,α-,淀粉酶、糖化酶、谷氨酰酶、果膠酶、纖維素酶等）和胞內(nèi)酶（如氧化還原酶等）。

39、這些酶類和醬油品質(zhì)和原料利用率關(guān)系最密切的是蛋白酶、淀粉酶和谷氨酰胺酶。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,米曲霉可以利用的碳源：單糖、雙糖、淀粉、有機酸等。可利用的氮源：銨鹽、硝酸鹽、蛋白質(zhì)和酰胺等。米曲霉生長需要磷、鉀、硫鈣等。因為米曲霉分泌的蛋白酶和淀粉酶是誘導(dǎo)酶，在制醬油曲時要求原料中有較高的蛋白質(zhì)和淀粉含量，而大豆或脫脂大豆富含蛋白質(zhì)，小麥含有淀粉，這些農(nóng)副產(chǎn)品具有較豐富的維生素、無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)，以適當(dāng)?shù)谋壤旌献髦魄?，能滿足米曲霉生長需要。,,釀造醬油對米曲霉的要求：不產(chǎn)黃曲霉毒素、蛋白酶和淀粉酶活力高、有谷氨酰酶活力、生長快速、培養(yǎng)條件粗廣；抗雜菌能力強、不產(chǎn)異味、釀造醬油香氣好

40、。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,魯氏酶母是醬油釀造中的主要酵母菌。最適生長溫度為28～30℃，在38～40℃生長緩慢，42℃不生長，最適,pH 4～5。,生長在醬醅這一特殊環(huán)境中的魯氏酵母是一種耐鹽性強的酵母，抗高滲透壓，在含食鹽5%～8%的培養(yǎng)基中生長良好，在18%食鹽濃度下仍能生長，維生素、泛酸、肌醇等能促進它在高食鹽濃度下生長。,,（4）乳酸菌 醬油乳酸菌也是生長在醬醅這一特定環(huán)境中的耐鹽乳酸菌，其代表菌有嗜鹽片球菌、醬油微球菌等。這些乳酸菌耐乳酸能力弱，因此，不會因產(chǎn)過量的乳酸使醬醅中的,pH,過低而造成醬醅質(zhì)量變壞。適量的乳酸是構(gòu)成醬油風(fēng)味的因素之一。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（

41、5）其他微生物 在醬油釀造中除上述優(yōu)勢微生物外，從醬油曲和醬醅中還分離出他一些微生物的存在。如毛霉、青霉、產(chǎn)膜酵母、枯草芽孢桿菌、小球菌等。當(dāng)制曲條件控制不當(dāng)或種曲質(zhì)量差時，這些菌會過量生長，不僅消耗曲料的營養(yǎng)成分，原料利用率下降，而且使成曲酶活力降低，產(chǎn)生異臭，造成醬油渾濁，風(fēng)味不好。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,醬油生產(chǎn)工藝,,在醬油的釀造過程中，除了利用物理因素來處理原料外，主要地利用多種微生物的酶的作用，把、原料中的復(fù)雜有機物質(zhì)分解為簡單的物質(zhì)。同時經(jīng)復(fù)雜的生物化學(xué)作用，形成獨特的色、味、體。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,固態(tài)低鹽發(fā)酵法工藝流程：,原料混合→潤料→蒸料→冷卻→接種曲→深

42、層通風(fēng)培養(yǎng)→成曲→粉碎,,↓,,成熟醬 ← 醬醅保溫發(fā)酵 ← 入發(fā)酵容器 ← 拌和制醅,,↑,,稀鹽水糖,,↑,,糖漿,,↑,,鹽水,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,工藝要求：制曲過程通常是采用人工接種米曲霉或混合霉菌的方法來獲得高品質(zhì)的醬曲。米曲霉生長的最適溫度為32～35℃，低于28℃和高于40℃生長緩慢，42℃以上停止生長。酶的積累與培養(yǎng)溫度與培養(yǎng)時間有關(guān)。在一定溫度下，隨著米曲霉培養(yǎng)時間的延長，酶活力提高，到某一時間達(dá)到高峰，隨后活力下降。當(dāng)溫度高于28℃時，溫度越高，蛋白酶生成越少，淀粉酶生成越多。所以，制曲時應(yīng)控制前期溫度32～35℃，有利于菌體生長；后期溫度控制28～30℃，有利于

43、蛋白酶的生成。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,米曲霉是好氧微生物，當(dāng)氧氣不足時，生長受到抑制。菌體呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳如過多積聚于曲料中，對米曲霉的生長和產(chǎn)酶都不利。,,米曲霉生長需要一定的水分。當(dāng)曲料中水分少于40%時會影響菌絲的生長，而曲料水分過高時雜菌容易繁殖。一般在曲霉生長期水分控制在48%左右為宜，在曲霉產(chǎn)酶期，水分可適降低，有利提高蛋白酶的活力。,,醬醅的發(fā)酵階段，由于食鹽的加入和氧氣量的減少，米曲霉生長幾乎完全停止，而鹽性的乳酸菌、和耐鹽酵母菌等大量生長，而成為優(yōu)勢菌群。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,當(dāng)發(fā)酵初始階段，乳酸細(xì)菌大量繁殖，菌體濃度增高，醬醅,pH,開始下降，同時發(fā)酵產(chǎn)

44、生乳酸，乳酸是形成醬油芳香和風(fēng)味物質(zhì)的重要成分之一。當(dāng),pH,下降到左右，耐鹽魯氏酵母菌生長旺盛，醬醅中的酒精濃度含量達(dá)到2.0%以上，同時生成少量的甘油等，是醬油風(fēng)味物質(zhì)重要的來源。在發(fā)酵后期，隨著糖濃度降低和醬醅的,pH,下降，魯氏酵母自溶，而球似酵母繁殖和發(fā)酵活躍。而球似酵母是酯香型酵母，能生成醬油重芳香物質(zhì)。但在采用人工培養(yǎng)酵母工藝時，球擬酵母添加過量，會使醬醅香味惡化，因球似酵母生成過量的醋酸、烷基苯酚等刺激性強的香味物質(zhì)引起的。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.2.3 微生物與其他發(fā)酵食品,,5.2.3.1 泡菜,,泡菜咸酸適度，味美嫩脆，具有增進食欲、助消化的作用，是中國民間的大

45、眾食品。泡菜是鮮蔬菜經(jīng)微生物發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸及其他風(fēng)味物質(zhì)的食品。,,（1）工藝流程：,菜鹵（鹽水、黃酒、花椒、生姜等）,,↓,,鮮菜洗凈（控干水分）→入缸→封缸（隔絕空氣）,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（2）在腌制泡菜的過程中，微生物的類群的變化,,① 微酸階段。蔬菜入缸后，其表面的有乳酸細(xì)菌和其他腐敗微生物同時發(fā)育，在嫌氣條件下乳酸菌活動占優(yōu)勢，尤其腸膜明串珠菌利用菜鹵中的可溶性養(yǎng)分大量增殖，并進行乳酸發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸和二氧化碳，使,p,Ｈ迅速下降，從而抑制了其他腐敗菌的生長。同時二氧化碳取代了菜鹵中的空氣，提供了乳酸菌良好的厭氧環(huán)境。這階段的優(yōu)勢菌除了腸膜明串珠菌外，還有鏈球菌、假單孢菌、產(chǎn)

46、氣腸桿菌、芽孢桿菌等。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,② 酸化成熟階段。因腐敗微生物的活動受到抑制，更有利乳酸細(xì)菌的大量繁殖和乳酸發(fā)酵進行，乳酸濃度越來越高，達(dá)到酸化成熟階段。這一階段的優(yōu)勢菌有腸膜明串株菌、植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌和短乳桿菌等。,,③ 過酸階段。乳酸濃度繼續(xù)增高，乳酸細(xì)菌的活動也受到抑制，此時的微生物活動幾乎全部停止，蔬菜得以長期保存不變壞。這一階段的優(yōu)勢菌有植物乳桿菌和短乳桿菌。,,判斷泡菜質(zhì)量的好與壞與發(fā)酵初期微酸階段的乳酸積累有關(guān)。如乳酸積累快，可以盡早地抑制各種有害雜菌的活動，從而保證乳酸發(fā)酵正常進行。反之，若乳酸積累速度慢，微酸階段過長，各種雜菌生長旺盛，在腐敗菌的作用

47、下，倒致泡菜發(fā)臭。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.2.3.2 榨菜,,榨菜是一種工藝簡單、成本又低、風(fēng)味獨特的大眾化食品，它屬于發(fā)酵腌制品，是利用鹽腌制與微生物發(fā)酵的共同作用而制成的。在屬于醬腌食品。在中國，醬腌菜的制作已有2000多年的歷史，榨菜是其中的品種之一。,,鹽腌不僅能殺死植物細(xì)胞，并將水分和可溶性物質(zhì)抽出，使蔬菜組織變緊，食之有脆感覺，而且可以起到防腐作用。腌菜的發(fā)酵以乳酸發(fā)酵為主，是乳酸細(xì)菌厭氧發(fā)酵（裝壇后）過程。發(fā)酵初期，以腸膜串明珠菌異型乳酸發(fā)酵產(chǎn)生乳酸、乙酸、乙醇和少量的葡聚糖等口感和風(fēng)味物質(zhì)。之后同型乳酸發(fā)酵的乳酸菌類發(fā)酵產(chǎn)生大量的乳酸增進腌制品的風(fēng)味和增加保藏性。,,

48、微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,微生物帶來的有害發(fā)酵：如榨菜或鹵水表面出現(xiàn)一層由產(chǎn)膜酵母產(chǎn)生的灰白色有皺紋的膜。產(chǎn)膜酵母是氧化型酵母，它和霉菌一樣只在有氧的情況下才能利用鹽水中的有機酸。增殖的結(jié)果使,pH,增高，有利于其他腐敗菌生長。此外，丁酸菌利用蔬菜中的糖、淀粉、果膠等進行丁酸發(fā)酵，生成一種非常強烈的令人不愉快的臭味。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.2.3.3 豆腐乳,,豆腐乳是中國傳統(tǒng)的發(fā)酵調(diào)味品之一，迄今已有1000多年的生產(chǎn)歷史。它風(fēng)味獨特]滋味鮮美，是一種富有營養(yǎng)的蛋白質(zhì)發(fā)酵食，不僅倍受國內(nèi)外廣大消費者的喜愛，而且在國外也有很大的消費市場。腐乳在世界發(fā)酵食品中獨樹一幟，西方人稱之為“東

49、方的植物奶酪”。,,腐乳是以大豆為原料，將大豆洗凈、浸泡、磨漿、煮沸、加入適量凝固劑，除去水分制成豆腐，將豆腐切成小方塊，接種微生物進行發(fā)酵，然后經(jīng)過腌制，配料裝壇后發(fā)酵即成。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,豆腐乳不僅保留了大豆的營養(yǎng)成分，而且除去了大豆對人體極不利的溶血素和胰蛋白酶抑制物質(zhì)。另外，通過微生物發(fā)酵，水溶性蛋白質(zhì)及氨基酸含量增多，提高人體對大豆蛋白的利用率。此外，由于微生物作用，產(chǎn)生了大量的核黃素和維生素,B,12,。,因此，腐乳不僅是一種很好的調(diào)味品，而且是人體營養(yǎng)物質(zhì)的來源。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（1）釀造腐乳微生物 目前的豆腐乳生產(chǎn)大多采用純菌種接在豆腐坯上，然后置

50、于敞口的自然條件下培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中不可避免地有外界微生物的入侵，而且發(fā)酵的配料可能帶入其他菌類，因而豆腐乳的發(fā)酵過程中的微生物種類十分復(fù)雜。,,中國釀造的微生物大多為絲狀真菌，如毛霉屬、根霉屬等，其中以毛霉菌釀造的腐乳占多數(shù)。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,① 五通橋毛霉。該菌種為目前中國推廣應(yīng)用的優(yōu)良菌株之一。菌絲白色，老后銷黃，孢子梗不分支，孢子囊呈圓形，色淡，厚垣孢子很多。最適生長溫度10～25℃，低于4℃下勉強能 生長，高于37,0,C,不能生長。,,② 腐乳毛霉。該菌種的菌絲初期為白色，后期為灰黃色；孢子囊呈球形，灰黃色；孢子軸為圓形；孢子橢圓形，表面光滑。它的最適生長溫度為29℃。

51、,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,③ 總狀毛霉。該菌種菌絲初期為白色，后期為黃褐色；孢子梗不分枝；孢子囊為球形，褐色；孢子較短，為卵形。厚垣孢子數(shù)量很多，大小均勻，為無色或黃色。該菌種的最適生長溫度為23℃，在低于4℃和高于37℃環(huán)境下都不能生長。,,④ 根霉。根霉生長溫度比毛霉高，在夏季高溫情況下也能生長，而且生長速度又快，因此利用根霉釀造腐乳，不僅打破季節(jié)對生產(chǎn)的限制，而且縮短了發(fā)酵周期。,,⑤ 細(xì)菌和酵母菌。它們都具有產(chǎn)蛋白酶的能力，某些代謝產(chǎn)物在豆腐乳的特色鳳味的形成過程中起作用。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,⑥ 米曲霉。米曲霉能分泌產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、氧化酶、轉(zhuǎn)化酶及果膠酶等，不

52、僅能使原料中的淀粉轉(zhuǎn)化為糖、蛋白質(zhì)分解為氨基酸，還可形成具有芳香氣味的酯類。最適培養(yǎng)溫度37℃。,,⑦ 羊肚菌。該菌是世界著名的食藥兩用真菌，它的營養(yǎng)豐富，菌絲體內(nèi)有17種氨基酸，其中有8種是人體必須氨基酸，另外有特殊風(fēng)味的氨基酸，因此用該菌釀制的腐乳香味獨特。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（,2,）毛霉型腐乳工藝流程：,選料→浸泡→磨漿→甩漿→煮漿→點漿→壓榨→豆腐坯→接種→培養(yǎng)→搓毛→腌坯,,↓ ↓,,豆渣 成品 ← 后發(fā)酵 ← 裝壇,,↑

53、,,配料,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.3 微生物與釀造酒,,5.3.1 微生物釀造蒸餾酒,,蒸餾酒是用高梁、小麥、玉米、薯類等淀粉質(zhì)原料經(jīng)蒸煮、糖化、發(fā)酵和蒸餾而制成。中國蒸餾白酒釀造歷史悠久，技術(shù)精湛，種類繁多，風(fēng)格獨特。如享有國內(nèi)外的茅臺酒、汾酒、五糧液白酒等。根據(jù)發(fā)酵劑與工藝的不同，一般按曲種可將蒸餾酒分為大曲酒、小曲酒和麩曲白酒。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.3.1.1 大曲,,大曲作為釀制大曲酒的糖化劑、發(fā)酵劑，在制造過程中依靠自然界帶入的各種野生菌（包括細(xì)菌、霉菌和酵母菌），在以大麥為主的淀粉質(zhì)原料上生長繁殖，保證了各種釀酒用的有益微生物，再經(jīng)風(fēng)干、貯藏即為成品大曲。大曲有

54、高溫曲（制曲溫度60℃以上和中溫曲（制曲溫度不超過50℃）兩種類型，目前中國大多數(shù)著名的大曲白酒均采用高溫制曲生產(chǎn)，如貴州的茅臺酒、五糧液酒、山西汾酒等。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（,1,）高溫型大曲制作工藝流程：,小麥 → 調(diào)料→磨碎→添加曲母和水→拌料→踩曲→堆積培養(yǎng)→成品曲貯藏,,大曲中含有豐富的微生物，提供了釀酒所需要的多種微生物混合菌群。特別是大曲中含有霉菌，這是世界上最早把霉菌應(yīng)用于釀酒的實例。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,微生物在曲塊上生長繁殖時，分泌出各種水解酶類，使大曲具有淀粉的液化力、糖化力和蛋白分解能力等。大曲中含有多種酵母菌，具有發(fā)酵能力、產(chǎn)酯能力。在制曲中，一些微

55、生物分解原料產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，如氨基酸、乳酸等形成大曲酒中特有的香味的前體物質(zhì)。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（2）大曲中微生物類群 霉菌有黑曲霉群、灰綠曲霉群、毛霉、根霉及紅曲霉等。細(xì)菌中主要以芽孢桿菌類較多，其中包括巨大芽孢桿菌、嗜熱芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等。酵母菌類則以酒精酵母、漢遜氏酵母和假絲酵母較為常見，生酸細(xì)菌以乳球菌和乳酸桿菌為主。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,在大曲培菌過程中，微生物數(shù)量與溫度有關(guān)，低溫期出現(xiàn)一個高峰，高溫期顯著低落；微生物的數(shù)量變化與通氣狀況有一定的相關(guān)性，在新踩的大曲中，曲皮部分好氣菌和嫌氣菌都能生長，而在曲心對好氣菌不利。,,從大曲微生物優(yōu)勢類群變化情況來

56、看，低溫期以細(xì)菌占優(yōu)勢；其次為酵母菌，再次為霉菌；曲皮部分的酵母菌與霉菌數(shù)量高于曲心，細(xì)菌數(shù)量相差不大。,,以大曲釀造的蒸餾酒香味濃、口味悠長，風(fēng)格突出，但缺點是用曲量大，耗糧多，出酒率低，生產(chǎn)周期長。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.3.1.2 小曲及微生物類群,,小曲酒在中國具有悠久的歷史，是中國南方人民樂于飲用的酒類。小曲又名藥曲，是以米粉、米糠和中草藥接入純種根霉和酵母菌或二者混合菌種曲，再經(jīng)制坯、入室培養(yǎng)、干燥等工藝制成。近年來不少廠家已采用純種根霉代替?zhèn)鹘y(tǒng)小曲。小曲中加入中草藥是為了促進曲中的有益微生物的繁殖和抑制雜菌生長,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,小曲中優(yōu)勢微生物種類：根霉和少

57、量毛霉、酵母等，此外，還有乳酸菌類，醋酸菌類及污染的雜菌。,,小曲在小曲釀酒中起接種劑的作用，它為酒醅接入糖化菌種（根霉和毛霉）和發(fā)酵菌種（酵母菌），這是小曲釀酒用曲量小的原因，且釀造的酒一般香味淡，出酒率高，屬于米香型白酒，如桂林的三花酒、廣西全州的湘山酒等。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,,中國麩曲白灑生產(chǎn)是1949年以后才發(fā)展起來的，麩曲又名糖化曲，是固態(tài)發(fā)酵法釀造白酒的糖化劑。采用麩曲加酵母替代傳統(tǒng)的大曲，所釀制的白酒稱麩曲白酒。麩曲用麩皮、酒糟及谷殼等材料加水制成的曲料，經(jīng)高壓殺菌后，接入純菌種培養(yǎng)制得，不用糧食，生產(chǎn)周期短，又稱快曲。曲中常用的的糖化菌種以黑曲霉、米曲霉及甘薯霉等為主

58、。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.3.2 微生物與啤酒,,啤酒是以麥芽為主要原料的釀造酒，是各種酒類中酒精含量最低的飲料酒，人們在適量的飲用時，對人體的毒害相對較小，加之營養(yǎng)豐富，深受消費者喜愛。,,啤酒的生產(chǎn)歷史悠久，大約起源于9000年前的中東和古埃及地區(qū)，后跨越地中海，傳入歐州，美州及亞州等地。啤酒是世界性飲料，除伊斯蘭國家因宗教原因不生產(chǎn)和飲酒外，幾乎遍及世界各國，也是世界上產(chǎn)量最大的飲料酒。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.3.2.1 啤酒工藝,,啤酒釀造工藝是大麥、水為主要原料，以大米或其他未發(fā)芽谷物、啤酒花為輔助原料。大麥經(jīng)過發(fā)芽產(chǎn)生多種水解酶類將淀粉及蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)分解為

59、可溶性糖、糊精以及氨基酸等制成麥芽汁，麥芽汁通過酵母菌作用生產(chǎn)酒精和二氧化碳以及多種營養(yǎng)物質(zhì)，還有未發(fā)酵的糖、蛋白質(zhì)和芳香物質(zhì)，如酒花、雜醇油等。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,酵母是決定啤酒質(zhì)量的最熏要的因素之一。它與原料一起決定了啤酒的,pH、,香味和最終質(zhì)量。,,冷卻麥汁接種酵母后，酵母在有氧條件下，以麥汁中氨基酸為氮源，可發(fā)酵糖為碳源，進行有氧呼吸和大量增殖。當(dāng)醪中的氧耗盡時，酵母菌便在無氧條件下，進行酒精發(fā)酵，產(chǎn)生二氧化碳和水。此外，還產(chǎn)生一系列的副產(chǎn)物，如甘油、雜醇油等。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.3.2.2 釀造啤酒的微生物,,（1）啤酒酵母 細(xì)胞呈圓形、卵圓形或臘腸形，根

60、據(jù)細(xì)胞的長寬比例不同分為三組類型：第一類細(xì)胞長寬比小于2，主要用于酒精和白酒等蒸餾酒的生產(chǎn)；第二類細(xì)胞長寬比為2，細(xì)胞出芽長大后不脫落，繼續(xù)出芽，易形成芽簇，主要用于啤酒和果酒的釀以及面包發(fā)酵。在啤酒釀造中，酵母易浮在泡沫層中，可在液面發(fā)酵和收集，所以這類酵母又稱“上面發(fā)酵酵母（,top fermentation yeast）”；,第三類細(xì)胞長寬比大于2，此類酵母能夠耐高滲透壓，用于糖蜜酒精和老姆酒的生產(chǎn)。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,培養(yǎng)特征：麥芽汁固體培養(yǎng)， 菌落呈白色，不透明，有光澤，表面光滑濕潤，邊緣略呈鋸齒狀。隨著培養(yǎng)時間延長，菌落顏色變暗，麥芽汁液體培養(yǎng)，表面產(chǎn)生泡沫，液體變混，培

61、養(yǎng)后期菌體浮在液面上形成酵母泡蓋。因此而稱上面酵母。,,啤酒酵母化能異養(yǎng)型，能發(fā)酵葡萄糖、麥芽糖及蔗糖，不能發(fā)酵乳糖和蜜二糖，只能發(fā)酵1/3棉子糖。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,（2）葡萄汁酵母也叫卡爾酵母 細(xì)胞呈橢圓形或長橢圓形，細(xì)胞以出芽方式進行無性繁殖，形成有規(guī)則的假菌絲。,,培養(yǎng)特征：葡萄汁固體培養(yǎng)， 菌落呈乳黃色，不透明，有光澤，表面光滑濕潤，邊緣整齊。隨著培養(yǎng)時間延長，菌落顏色變暗，液體培養(yǎng)變濁，表面形成泡沫，凝聚性較強，培養(yǎng)后期菌沉于容器底部。因此而稱下面酵母（,bottom fermentation yeast）。,,葡萄汁酵母能發(fā)酵葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麥芽糖及全部發(fā)

62、酵棉子糖。,,（3）常見的雜菌 最重要的是乳桿菌、啤酒片球菌和某些野生酵母。變形黃桿菌在啤酒中留下邪雜味，產(chǎn)氣氣桿菌是污染麥芽汁的雜菌。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.4 微生物與單細(xì)胞蛋白,,單細(xì)胞蛋白（,single cell protein,,簡稱,SCP）,主要是指酵母、細(xì)菌、真菌等微生物蛋白質(zhì)資源，即用發(fā)酵法培養(yǎng)微生物而獲得的菌體蛋白，又叫微生物蛋白、菌體蛋白。按產(chǎn)生菌的種類不同，又可以分為細(xì)菌蛋白、真菌蛋白等。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,用于生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的微生物種類很多，包括細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。這些微生物通常要具備下列條件：所生產(chǎn)的蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)含

63、量高，對人體無致病作用，味道好并且易消化吸收，對培養(yǎng)條件要求簡單，生長繁殖迅速等。單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)過程也比較簡單：在培養(yǎng)液配制及滅菌完成以后，將它們和菌種投放到發(fā)酵罐中，控制好發(fā)酵條件，菌種就會迅速繁殖；發(fā)酵完畢，用離心、沉淀等方法收集菌體，最后經(jīng)過干燥處理，就制成單細(xì)胞蛋白成品。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,單細(xì)胞蛋白具有以下優(yōu)點：第一，生產(chǎn)效率高，比動植物高成千上萬倍，這主要是因為微生物的生長繁殖速率快。如500,kg,的酵母在24,h,內(nèi)可產(chǎn)生80,t,蛋白質(zhì)（占總生物量的40％～50％），而一頭同樣重量的公牛在相同時間內(nèi)僅產(chǎn)生 400～500,g,蛋白質(zhì)；一只雞在兩個月中只能產(chǎn)生2,k

64、g,肉，卻要消耗,kg,植物蛋白，由此可見家畜和家禽合成蛋白質(zhì)的本領(lǐng)比微生物要小得。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,第二，生產(chǎn)原料來源廣，一般有以下幾類：①農(nóng)業(yè)廢物、廢水，如秸稈、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纖維素的廢料及農(nóng)林產(chǎn)品的加工廢水；②工業(yè)廢物、廢水，如食品、發(fā)酵工業(yè)中排出的含糖有機廢水、亞硫酸紙漿廢液等；③石油、天然氣及相關(guān)產(chǎn)品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；④,H,2,、CO,2,等廢氣。第三，可以工業(yè)化生產(chǎn)，它不僅需要的勞動力少，不受地區(qū)、季節(jié)和氣候的限制，而且產(chǎn)量高，質(zhì)量好。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,單細(xì)胞蛋白的作用,,5.4.1.1 作為食用蛋白質(zhì),,單細(xì)胞蛋白所含的營養(yǎng)物質(zhì)極為豐

65、富。其中，蛋白質(zhì)含量高達(dá)40%～80%，比大豆高10%～20%，比肉、魚、奶酪高20%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般動植物食品，而且氨基酸的組成較為齊全，含有人體必需的8種氨基酸，尤其是谷物中含量較少的賴氨酸。一般成年人每天食用10～15,g,干酵母，就能滿足對氨基酸的需要量。單細(xì)胞蛋白中還含有多種維生素、碳水化合物、脂類、礦物質(zhì)，以及豐富的酶類。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,單細(xì)胞蛋白不僅能制成,“,人造肉,”,，供人們直接食用，還常作為食品添加劑，用以補充蛋白質(zhì)或維生素、礦物質(zhì)等。由于某些單細(xì)胞蛋白具有抗氧化能力，使食物不容易變質(zhì)，因而常用于嬰兒米粉及湯料、作料中。由于酵母的含熱量低，也常作為減肥食

66、品的添加劑。此外，單細(xì)胞蛋白還能提高食品的某些物理性能，如意大利烘餅中加入活性酵母，可以提高餅的延薄性能。酵母的濃縮蛋白具有顯著的鮮味，已廣泛用作食品的增鮮劑。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.4.1.2 作為畜禽飼料添加劑,,中國是蛋白原料缺乏的國家，隨著飼料工業(yè)的迅速發(fā)展和生產(chǎn)的高度集約化，對優(yōu)質(zhì)飼料蛋白原料的需求日趨增大，目前飼料優(yōu)質(zhì)蛋白原料的主要來源是魚粉，而作為一種亞稀缺資源，魚粉已經(jīng)在各主要產(chǎn)地如秘魯?shù)葒艿絿?yán)格限產(chǎn)保護。需求的膨脹和來源的快速減少，正是目前飼料優(yōu)質(zhì)蛋白原料面臨的尷尬處境。一些西方發(fā)達(dá)國家先行一步，將解決優(yōu)質(zhì)飼料蛋白來源的目光投向了生物技術(shù)產(chǎn)品—單細(xì)胞蛋白。,,微生物在食品工業(yè)中的應(yīng)用,5.4.2 生產(chǎn),SCP,的微生物,,在工業(yè)生產(chǎn)中，作為蛋白質(zhì)資源的微生物菌體，特別的酵母菌和細(xì)菌，它們都能利用糖類原料生產(chǎn)菌體蛋白，究竟采用酵母菌和細(xì)菌哪種更好呢？這在很大程度上取決于生產(chǎn),SCP,的原料。在20世紀(jì)60年代末和70年代初期，開發(fā)了多種由烷烴類物質(zhì)產(chǎn)生的,SCP,工藝，能夠利用烷烴的微生物主要有細(xì)菌和放線菌，如產(chǎn)堿桿菌、假單孢菌、節(jié)桿菌、短桿菌等，其次為酵母