食品微生物学---第七章_食品制造中的主要微生物及其应用.ppt

第七章 食品制造中的主要微生物及其应用,调味品：,饮料：,酒类：,面点类：,微生物在食品制造中的应用,酶制剂：淀粉酶、果胶酶、纤维素酶、蛋白酶等 食品工业原料：黄原胶、柠檬酸、氨基酸、苹果酸 菌体蛋白：SCP 食用菌：蘑菇、木耳、银耳、灵芝,微生物在食品制造中的应用,细菌在食品制造中的作用 酵母菌在食品制造中的作用 霉菌在食品制造中的作用 微生物酶制剂在食品工业中的应用 食用菌,本章主要内容,第一节 食品制造中的主要细菌 及其应用,一.食醋 成分：醋酸（35）、氨基酸、有机酸、糖、 维生素、醇、酯等。 合成醋 分类 酿造醋 再制醋,生产原料：甘薯、马铃薯、粮谷类、粮谷加工下脚 料、果蔬、野生植物等。 辅料：麸皮、谷糠、玉米芯(色、香、味） 添加剂：食盐、砂糖、芝麻、茴香等 生产菌种：曲霉菌、酵母菌、醋酸细菌,工艺过程： 淀粉液化、糖化 酒精发酵 醋酸发酵 A: 液化、糖化：曲霉菌，甘薯曲霉、黑曲霉、 米曲霉等 B: 酒精发酵：EMP途径产生酒精，少量杂醇油、 酯类等，酵母菌 C: 醋酸发酵：氧化酒精，产生醋酸 ，醋酸杆菌 CH3CHOH + O2 CH3COOH + H2O,醋酸杆菌：奥尔兰醋杆菌、许氏醋杆菌、恶臭醋 杆菌等。 醋酸杆菌的选用标准：氧化酒精速度快，耐酸性 强，不分解醋酸。 醋酸杆菌的培养和保藏：培养基中加入中和剂（碳酸钙），04低温保藏。 适宜生长温度：28-32，最适pH3.5-6.5,(一)固态发酵法 菌种制备：菌种的扩大培养 工艺流程：薯干（或碎米、高梁等） 粉碎 加入麸皮、谷糠 润水 蒸料 冷却 接种（曲霉、酵母） 糖化、酒精发酵 接种（醋酸菌） 醋酸发酵 加盐后熟 淋醋 陈酿 配兑、灭菌,工艺要点,1、醋母制备 斜面原种斜面菌种（30-32，48h）三角瓶液体菌种（一级种子，30-32，震荡24h）种子罐液体菌种（二级种子，30-32，通气培养24h）醋酸菌种子,2、原料配比及处理 淀粉料100kg，细谷糠80kg，麸皮120kg，水400kg，麸曲40kg，砻糠50kg，醋酸菌种子40kg，食盐3.75-7.5kg（夏多冬少） 粉碎润湿后，蒸煮1h，冷却至30-40。,3、发酵 加入麸曲和酒母，入缸品温24-28，第二天品温38-40时，倒缸，此后控制醅温30-34，5-7d酒精发酵结束。然后拌入砻糠和醋酸菌种子，37-39 12d，醋酸含量7.0%-7.5%时，发酵结束。加入食盐，后熟。,4、淋醋（三套循环法） 二醋浸泡成熟醋醅20-24h头醋和头渣 头渣用三醋浸泡二醋和二渣 二渣用清水浸泡三醋,5、陈酿及熏醋 陈酿：醋醅陈酿和醋液陈酿 熏醋：醋醅加热至70-80，24h后淋醋。,6、配对与灭菌 澄清，调整浓度。一级含酸量5.0%，二级3.5%。,（二）酶法液化通风回流 特点： A:先用淀粉酶将原料液化后再加麸曲糖化， 提高了原料的利用率； B:采用液体酒精发酵、固态醋酸发酵的工艺； C:发酵池设假底，开通风洞，使醋酸菌得到足够 的氧，醋醅充分发酵； D:利用假底积存的醋汁喷淋醋醅，保证发酵温度。,（三）液体深层发酵 机械化程度高、操作卫生条件好、原料利用率高、生产周期短、产品质量稳定等优点 但风味较差 酒精发酵前工艺与酶法液化同，醋酸发酵采用发酵罐进行液体深层发酵，并通气搅拌，醋酸种子为液态。 发酵温度32-35，通风量前期为1：0.13/min，中期为1：0.17/min，后期为1：0.13/min，罐压0.03MPa，65-70h。,二.发酵乳制品 主要是酸奶和奶酪 菌种：保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳链球 菌、嗜酸乳杆菌、双歧乳杆菌等。 双歧乳酸杆菌：无芽孢革兰氏阳性菌，专性厌氧，不抗酸，不运动。最适生长温度37-41，初始生长最适pH 6.5-7.0。 除对乳营养成分“预消化”，使鲜乳中乳糖、蛋白质水解成为易为人体吸收的小分子外，主要产生双岐杆菌素。其能杀灭沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌等，分解肠胃中致癌物N-亚硝基胺，并能诱导产生细胞干扰素和促细胞分裂剂，提高人体免疫力。,双歧杆菌酸奶有两种工艺 两歧双歧杆菌与嗜热链球菌或保加利亚杆菌的共同发酵法 两歧双歧杆菌与兼性厌氧的酵母混合培养，利用酵母的呼吸作用，创造一个适合于双歧杆菌生长繁殖、产酸代谢的厌氧环境，为共生发酵法。,双歧杆菌酸奶共同发酵法生产工艺： 蔗糖10%、葡萄糖2% 原料乳标准化调配均质灭菌冷却40 接种发酵（38-39，6h） 冷却 适量Vc、双歧杆菌6%、嗜热链球菌3%,第二节 酵母菌在食品制造中的作用,一. 面包 菌种：啤酒酵母，兼性厌氧； 最适生长与发酵温度2630。 作用： （1）利用原料中的糖进行发酵，产生 CO2，使面团疏松多孔； （2）产生风味物质，改善面包风味。,面包是以小麦面分为主要原料，以酵母、鸡蛋、油脂、果仁等为辅料，加水调制成面团，经过发酵、整型、成型、烘烤、冷却等加工而成的焙烤食品。,面包生产的基本工艺流程,原辅材料处 第一次调制面团第一次发酵 第二次调制面团 第二次发酵 成品 整形 包装 冷却 烘烤 成型,面包的配方原料,基本原料：面粉、酵母、水,辅助材料：油脂、砂糖、蛋品、乳品、食盐等,面包的配方一般是以小麦粉的用量100作基准，其余的各种原料，用相对小麦粉用量的质量百分数来表示。,面粉的处理,原辅材料的预处理,调温 冬季于投产前置于车间或暖和地方；夏天置于低温干燥，通风良好的地方。,过筛出杂质 除去杂质，打碎团块，冲入空气。,酵母处理,鲜酵母 使用前45h必须从冷风库中取出，待其逐渐升温软化，使酵母逐步恢复活力。然后用5倍以上的2528温水搅拌溶化成悬浊液， 5min后可投料生产。,活性干酵母 生产前可用适量的温水、糖搅拌溶化成悬浊液，待其完全活化后即可用于面包生产。,面团的调制,加水量与水质,面团加水量要根据面粉的吸水率而定，一般在面粉量的45%55%的范围内(其中包括液体辅料中的水分)。,水的pH和矿物质含量对面团调制有密切关系。最适pH为56。,打 蛋 机,水的温度,发酵面团一般要求在2830之间，这个温度不仅适于酵母的生长繁殖，而且也有利于面团中面筋的形成。为了得到适宜的温度，一般采用提高和降低水的温度来调节面团的温度。,搅拌要均匀、适度,为了使酵母能均匀的分布在面团中，需先将酵母与所有水充分搅匀，然后加入面粉，以保证酵母均匀分布在面团中，促进发酵，及防止发生粉粒现象。,面团发酵的目的,(1)在面团发酵过程中，通过一系列的生物化学变化，积累了足够的生成物，使最终的制品具有优良的风味和芳香感。,(2)使面团发生一系列的物理的、化学的变化后变得柔软，容易延展，便于机械切割和整形等加工。,(3)在发酵过程中进一步促进面团的氧化，增强面团的气体保持能力。,面团发酵的基本原理,第一步是部分淀粉在-淀粉酶作用下生成麦芽糖，其反应式如下： 淀粉酶 2(C6H10O5)n nH2O n(C12H22O11) 淀粉 麦芽糖,第二步是麦芽糖在麦芽糖转化酶作用下生成葡萄糖，其反应式如下： 麦芽糖转化酶 C12H22O11 H2O 2C6H12O6 麦芽糖 葡萄糖,C6H1206 602 6C02 6H20 2821.4kJ,第三步是酵母菌能迅速将糖分解成C02与H20,影响面团发酵的因素,(1)温度 (2)酵母的发酵力及用量 (3)酸度 (4)面粉的质量 (5)面团中的含水量 (6)原辅料,面团成熟度的判断,用手指轻轻插入面团内部，待手指拿出后，如四周的面团不再向凹处塌陷，被压凹的面团也不立即复原，仅在凹处周围略微下落，表示面团成熟；如果被压凹的面团很快恢复原状，表示面团嫩；如果凹下的面团随手指离开而很快跌落，表示面团成熟过度。,用手将面团撕开，如内部呈丝瓜瓤状并有酒 香，说明面团已经成熟。,用手将面团握成团，如手感发硬或粘手是面团嫩；如手感柔软且不粘手就是成熟适度；如面团表面有裂纹或很多气孔，说明面团已经老了。,揿粉,揿粉可使面团内的温度均匀，发酵均匀，增加气泡核心数，增加面筋的延伸性和持气性。,揿粉的作用,揿粉的方法,将已起发的面团中部压下去，除去面团内部的大部分CO2，再把发酵槽四周及上部的面团拉向中心，并翻压下去，再把发酵槽底部的面团翻到槽的上面来。,揿粉的时间,采用判断面团发酵成熟的程度来决定揿粉的时间；发酵成熟，是揿粉的最好时间；如发酵过度，则说明揿粉时间已晚，应该立即进行揿粉。,整型和成型,整型,面团分块称量：按照成品规格的要求，将面团分块称量。,搓圆和静置：搓圆是将不规则的面块搓成圆球形状，使其芯子结实，表面光滑。,中间醒发：中间醒发亦称静置。,整型：按照不同的品种及设计的形状采用不同的方法整型。,成型,成型室要求的条件如下:,温度:一般成型室采用的温度范围为3638，最高不超过40。,湿度:成型室的相对湿度应控制在8090，以85为最佳，不能低于80。,时间:成型时间一般都掌握在4590min。,成型适宜程度的判断,观察体积：根据经验膨胀到面包体积的80，另20在烤炉中膨胀。,观察膨胀倍数：成型后的面包坯体积是整形时的34倍为宜。,观察形状、透明度和手感：这是从本质上观察的方法。,面包的烘烤,烘烤时需要根据面包的品种来确定烘烤的温度及时间。烘烤过程一般可分为三个阶段：,第一阶段：炉内要保持6070的湿度，面火一般控制在120左右，底火一般控制在200220，不要超过260，,第二阶段：面火可达270，持续时间为25min。底火可控在270300，使面包定型成熟。,第三阶段：是面包上色和增加香气，提高风味的阶段。面火一般在180200，底火可降到140160。,面包表皮在烘烤中的褐变,美拉德反应:面包坯中的还原糖，如葡萄糖和果糖，与氨基酸产生羰氨反应，产生有色物质。,焦糖化反应:糖在高温下发生的变色作用称为焦糖化反应。,立式烤炉,旋转烤炉,面包的腐败及预防,瓤心发粘,原因：面包瓤心发粘，是由普通马铃薯杆菌和黑色马铃薯杆菌引起的。 检测方法：取面包瓤2g，放入装有10ml 3的过氧化氢水溶液的试管中，过氧化氢被分解而产生02，计算2h产生的02量，从而确定被污染的程度。 预防方法：检查原材料；工具应经常进行清洗消毒 ；厂房定期采消毒；适当提高面包的pH。,面包皮霉变,原因：面包皮发生霉变是由霉菌作用引起的 。 预防方法：工具应经常进行清洗消毒 ；厂房定期采消毒，定期使用紫外线灯照射和通风换气；使用防腐剂，用0.050.15醋酸或0.10.2乳酸，在防霉上有良好效果。,二、 啤酒 菌种：啤酒酵母 原料：大麦芽 辅料：大米、玉米、啤酒花 途径：糖 EMP 丙酮酸 脱羧成乙醛 还原成乙醇,（1）制麦芽：大麦 粗选 精选 分级 洗麦 浸渍 绿麦芽 干燥 除根 成品麦芽 （2）制麦芽汁 麦芽 大米 粉碎 加水 糊化 糖化 过滤 煮沸 加入啤酒花 澄清 冷却 麦芽汁 （3）发酵： 菌种扩大培养 通入无菌空气 麦芽汁 菌体繁殖（24h） 主发酵（67天） 后发酵,工艺过程,啤酒酵母扩大培养是指从斜面种子到生产所用的种子的培养过程，这一过程又分为实验室扩大培养阶段和生产现场扩大培养阶段。,啤酒酵母扩大培养,啤酒酵母实验室扩大培养阶段,（1）斜面试管 一般为工厂自己保藏的纯粹原菌或由科研机构和菌种保藏单位提供。 （2）富氏瓶（或试管）培养 富氏瓶或试管装入10mL优级麦汁，灭菌、冷却备用。接入纯种酵母在2527保温箱中培养23天，每天定时摇动。平行培养24瓶，供扩大时选择。,（3）巴氏瓶培养 取5001000mL的巴氏瓶（也可用大三角瓶或平底烧瓶），加入250500mL优级麦汁，加热煮沸30min，冷却备用。在无菌室中将富氏瓶中的酵母液接入，在20保温箱中培养23天。 （4）卡氏罐培养 卡氏罐容量一般为1020L，放入约半量的优级麦汁，加热灭菌30min后，在麦汁中加入1L无菌水，补充水分的蒸发，冷却备用。再在卡氏罐中接入12个巴氏瓶的酵母液，摇动均匀后，置于1520下保温35天，即可进行扩大培养，或可供1000L麦汁发酵用。10-12最后到2-3（生产现场）,啤酒酵母实验室扩大培养阶段,三、 酵母细胞的综合利用 (1)SCP ：single cell protein (2)新型鲜味剂：氨基酸、核苷酸、肌苷酸、鸟苷酸、生物肽等,第三节 食品制造中的霉菌及其应用,食品制造中的霉菌： 根霉：日本根霉、米根霉、华根霉 曲霉：黑曲霉、米曲霉 毛霉：鲁氏毛霉 红曲霉：紫红曲霉、安氏曲霉、变红曲霉,第三节 食品制造中的霉菌及其应用,应用霉菌酿造发酵的食品及食品原料： 酱油、酱、豆豉、腐乳、柠檬酸、酶制剂,霉菌在食品酿造中的主要作用： 产生各种酶，将原料中的淀粉和蛋白质降解成糖、 糊精、氨基酸、短肽等水解产物。,成分：氨基酸、糖、有机酸、酯类、醇类、维生素类、 黄酮类、天然棕红色素等。,一、酱油,原料： 蛋白质原料：豆粕 淀粉质原料：面粉 辅料：麸皮,菌种选择条件： 不产生黄曲霉毒素； 蛋白酶、淀粉酶活力高，有谷氨酰氨酶活力； 生长快速、培养条件粗放、抗杂菌能力强； 不产生异味。,菌种：米曲霉、黄曲霉、黑曲霉,工艺流程 （1）种曲制备 菌种扩大培养 麸皮面粉 润水 蒸料 过筛 冷却 接种 装匾 培养 种曲 培养：装料厚度，温度，通风性，补水,种曲培养过程：接种后铺料（2cm）室温28-30培养16h长出白色菌丝（品温38）翻曲补水、过筛铺料（1cm），上盖纱布室温28-30，4-6h，勿使品温超过38经10h，曲料黄绿色，降品温至32-35室温28-30