发酵食品工艺学

1、绪论 1、发酵食品：通过微生物的作用而制得的食品或者食品配料都可以 称为发酵食品（食品原料或农副产品经微生物产生的一系列酶所催化 的生物化学反应及微生物细胞代谢产物的总和） 2、在微生物的发现史上做出重大贡献的是17世纪后叶的列文虎克， 他用自制的手磨镜，首次观测到了单细胞生命体微生物。 巴斯德，“微生物学之父”，彻底否定了“自然发生论”，证实了发 酵是由微生物引起的，提出了巴氏消毒法。“曲颈瓶实验” 科赫建立了单种微生物分离和纯种培养技术，利用这些技术研究炭 疽病时，发现动物传染病是由特定的细菌引起的。由此得知，微生物 和高等植物一样，可以根据它们的种属关系加以明确区分。 布赫纳阐明了微生物

2、的化学反应本质。发现任何生物又具有引起发 酵的物质酶。 3、四个转折点 单种微生物分离和纯培养技术的建立，是食品发酵与酿造技术的 第一个重要转折点。 好气性发酵工程技术成为发酵与酿造技术发展的第二个转折点。 人工诱变育种和代谢控制发酵技术是发酵与酿造技术发展的第三 个转折点。 化学合成与微生物发酵结合是发酵与酿造技术发展的第四个转折 点。 4、发酵食品分类 : a、按照产业部门分类：酿酒；传统酿造（酱、食醋、腐乳等）；有机 酸（柠檬酸、 苹果酸等）；酶制剂；氨基酸；功能性食品（低聚糖、 b、按照产品性质分类：代谢产物发酵；酶制剂发酵；生物转化发酵; 菌体制造 5、什么是发酵 广义：通过微生物的

3、培养， 使某种特定代谢产物或者菌体本生大量累 积的过程。 狭义：厌氧微生物或者兼性厌氧微生物在无氧条件下进行能量代谢的 一种方式。 第一章 1、发酵食品常用微生物：细菌，酵母菌，霉菌 A发酵食品工业常用的细菌: a， 革兰氏阴性无芽孢杆菌：大肠杆菌，醋酸杆菌 b， c， 革兰氏阳性芽孢杆菌：枯草芽孢杆菌 d， 革兰氏阳性球菌：明串珠菌 革兰氏阳性无芽孢杆菌：乳酸杆菌，双歧杆菌，丙酸杆菌 B 、发酵食品工业常用的酵母菌 ：酿酒酵母（用于发酵白酒、 葡萄酒等），卡尔斯伯酵母（主要用于发酵啤酒） C 、发酵食品工业常用的霉菌：根霉，毛霉（发酵豆制品） ，曲 霉（可生产多种酶制剂） 2、 尸诱变选育：

4、利用物理.化学的方法处理细胞，促使 其发牛突变、然后采用简便实用的筛选方法tt选出 口的突变菌株。 诱变剂：物理法（紫外线.低能离子注入等）、化 学法（亚硝基9L硫酸二乙酣等）、复合法（多种 诱变剂同时使用） 诱变育种影响因索：诱变剂种类，微主物状态，诱 变剂剂量.出发菌株等 高产菌株筛选：表观法+产S检测 3、复壮定义: 狭义：从已经衰退的菌种中分离尚未退化的个体 广义：在菌种未衰退前，分离正突变个体。 菌种保臧 方法 KiJfe 适ft菌种 保藏期 讦价 冰箱保藏法斜新） 低温 3-6H 冰箱保藏法（半固体） 低温 细Wt酵母 2月 简便 石蜡対藏丛 低温，缺氧 齐人类 1-2 砂土管保顽

5、法 十燥，无苕斥 产砲了 1-10r 简便仃效 真住冷徐燥法 r爍.缺低 齐大类 5-15 年 繁而高效 ffli -冇保护劍 4、微生物基础代谢调节 代谢流 调节方式 -酶活力的激活 繭活力的调节 酶活力调节（调节已有酶分子的活力）, 激活/抑制,酶水平 匚酶合成调节（调节酶分子的合成量）, 诱导/阻遏,基因水平 分解代谢途径，前体激活 酶活力的调节 -酶活力的抑制：1）直线代谢途径 苏氨酸 O 8酮丁酸 =u二异亮氨酸 个: 反馈抑制 酶活力的调节 酶活力的抑制=P20 工护 厂协同r 调节/ 1 2）分支代谢途径 5、 微生物发酵中的代谢调控 2, 3, 发酵条件的控制：pH饥溶轧固定化

6、等 改变细胞膜通透性：生物素，表面活性剂 改变微生物的遗传特性： 营养缺|1旨型菌株筛选案例 天冬r * 天冬ffl 酸激酶f . V A I fl HNU * J ft 抗反馈调节的突变株选育 酸轉 ;I 高丝! UH吋 * Fl Xi e隅B昱基则 6、淀粉分解(P25): (1) a -淀粉酶: (2) p -淀粉酶: (3) 葡萄糖苷酶: （4）糖化酶: （5）异淀粉酶: 纤维素分解（P26）:内切型纤维素酶（Q酶）；外切型纤维素酶（Q 酶）；P -葡萄糖苷酶; 7、单糖形成目的产物 醋酸杆菌： CH3CH2OH + 2 CHjCOOH + 出0 + 493 kJ 乙ffl乙酸 短乳杆

7、菌或双歧杆菌: ZCjHq + 5ADP 葡荀糖 乳酸 2CH3CHOHCOOH + SCHgCOOH + 5ATP 乙酸 乳酸 正型乳酸发酵:（EIVIP途径号80%以上转化率） QHg + 2AD P 葡萄糖 2CH3CHOHCOOH + 2ATP 乳酸 乳酸 QHg + 2ADP 2CHHOHCOOH 葡萄糖+ CH3CH2OH +2AT P 乙酸 异型乳酸发酵：CHIMP途径，磷酸木酗糖* 50%转化 率） CHCOCOOH 乙醛 CHjCHO 脱氢I 乙醇 CHgCHOH 1、培养基的配制，用途（P35-36） 合成培养基：由已知化学成分的有机物和无机物配制而成。成 分精确，重复性强

8、。但营养局限，微生物生长缓慢。适用于菌种 分离、选育、遗传分析及生物测定等。（只适用于做一些科学研究） 半合成培养基：由某些天然物质与少量已知成分的化学物质配 制而成。营养全面，能有效的满足微生物对营养的需求。广泛用 于微生物的培养。 天然培养基：由化学成分不清楚或不恒定的天然有机物配制而 成。成分复杂，但营养丰富全面，常用于实验研究和生产。（主要 原料：牛肉膏、蛋白胨等） 液体培养基：琼脂为0 固体培养基：1.5%-2%勺琼脂 半固体培养基：0.2%-0.5%的琼脂 选择培养基：根据某一类或某种微生物的特殊营养要求而设计 的培养基，在培养基中加入某种物质以杀死或抑制不需要的菌种 生长的培养基

9、，称之为选择培养基。 鉴别培养基：根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指 示剂，通过显色反应以鉴别不同的微生物。 基本培养基：基本培养基是含有一般微生物生长繁殖所需的基 本营养物质的培养基。牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的基本培养 基。 加富培养基（完全培养基）：也称营养培养基，即在基本培养基 中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基，这些特 殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。 HNU 第一节.培养基及其配制 -配制的适合微牛物牛一长或累积代谢产物的营养基质， 称为培养基. r按材料来源： 合成.半合成.天然培养基 按物质状态：液体.固体.半固体培养基 L按用途: 选

10、择.鉴别.基本.加富培养基 2、灭菌：采用物理、化学方法，杀死所有微生物体，包括病原微 生物和非病原微生物 消毒：杀死、抑制或者清除病原微生物，消毒剂不能杀死芽孢 和某些微生物，不能用于灭菌。 3、 第二节.培养基的灭菌 r物理法 匸化学法 a化制 表面活住和 加热灭菌 4、 过珀热法比干热法好，原因？水分子蛋白质变性 ,蒸汽潜热.穿透力） -方法 盍沸法 置于沸水中.15minti上 家用 巴氏消毒法 65T* 30min-?t7l-75ir. 15s 牛奶、呷酒等爪能 高温灭ffi的液体 间戢灭蘭块 S0-100r., 15-60min.韦温保温24h垢， 第二天以栩同条件探濡.连线欠 不

11、能高压蒸汽灭 的恰养基 常规加压灭菌 121弋* 15-20min 常用灭福方i去 连续加IK天 135-140C. 5-15s 大规猊发酵工厂 5、 叫 HNi 高温高压灭菌对培养基的影响 -沉淀物：有机沉淀（蛋白多肽类）与无机沉淀（磷 酸盐沉淀） 7、 -颜色加深: -pH值降低; 防止方法: HNU 糖液+氨基酸（美拉德反应） 含糖量 分开灭菌，冷却混合 -在一定温度下、导致蛋白质凝固变性和酶失活，致便 微生物细胞死亡的过程.可以认为是一个一级化学反 应口 -它遵循分子反应速度方程，即在一定温度下微生物减 小的速率与任一瞬间残存的微生物数0成正比，该规 律称为微生物热致死对数残留定律：

12、dN 二-KN dt 式中N：培养基中残留的活菌数，个 t :灭菌时间r min K:死亡速度常数” mi n 微生物对数残留定律（热致死定律） dN =-KN dt r J N。N Jo In Nt In No= K(t- 0) O In牛=-Kt 2.303. No No 喘或者翠 -K值是微生物耐热的一种指标，相同温度下，K值越 小，则此微生物越耐热。 -灭菌温度t与死亡速度常数K之间，符合Arrhenius方 程： K = A e w/RT 式中，E:杀死细菌所需的活化能（4J8J/mol） R:气体常数，1,987*4.18 J/（mol K） T:绝对温度，K 迪 微生物对数残留定

13、律（热致死定律） A: Arrhenius常数，不同菌种有不同的A r In*- =-KtM No匚In 也=AteRT -K = Ae-E/RTNo In （ No/Nj成为灭菌效果的设计指标，称为Del系数（用 V表示）,通常规定叫为讪3,即每干批次灭菌允许有一次 存在一个活菌的概率。 采用低温长时间灭菌或者高温短时间灭菌,灭菌效果是 相同的（V）。 培养基灭菌时间计算 -通常微生物细胞的死亡速率常数远大J:培养基成分破 坏速率常数，则同一温度卜微生物被杀死而培养基成 分尚未完全破坏，因此，选择合适的火菌温度和时间 ，十分重要。 间歇火菌时间计算：教材卩48 间歇灭菌时，升温、冷却和维持3

14、个阶段的灭菌作用， 分别占据总灭菌作用的20%, 5%和75%。故灭菌时间 可适当缩减。 第三节、空气净化及溶氧技术 陶瓷膜 -空气过滤器：膜过滤器（纤维膜、金属膜、 和聚矶膜过滤器） -空气过滤除菌工艺： 新鲜空气u 粗过滤= 空气压缩机二 Z* Q去除油和水 加热至适当温度，相 对湿度50-60% Ky 厂U、 空气总 过滤器 J丿 溶氧控制技术 5-9 1 -4 液膜 / 细胞团 參与反应 细胞 细巒 氧从气泡到细胞的传递过程 （氧传质双膜理论） 影响氧传递的主要因素 通风暈：通风竝合-氧分压合-氧传递合 -2,搅扌半：小气泡、接触时间和面积和运动路线、菌体分 散f氧传递合 -3,发酵液

15、粘度：粘度合T氧传递0 4,罐容大，氧利用率髙；发酵罐高径比H/D大，氧 传递好 -5,空气分启管：喷口直径小，气泡玄径小，溶氧系 数大 -6,罐压：增大罐压、使用含氧量较髙的空气或者纯 氧，可提高溶氧。 7,温度；提高温度，氧传递速率增人，但是超过一 定温度溶氧会下降。 发酵工艺类型 照培养基状态分类: 液体发酵：原料溶解于水中进行发酵,现代发酵 工业广泛采用 8.什么是分批发酵，连续发酵，补料分批发酵（P60） 511 Q 发酵工艺类型 按照投料方式: 分批发酵 连续发酵 补料分批发酵 微生物 分批发酵过程 分批发酵细胞生长曲线 9、会选择一些参数考 发酵过程参数 爲）理参数： 温度、压力

16、.搅拌转速、空气流量、表观黏度 化学参数： pH值.基质浓度（碳源.氮源等八溶氧、二氧 化碳 -生物参数： 菌体浓度、菌丝形态 上述参数的测定意义：P67.68 第三章 1、糖化及糖化机制（P93） 糖化：用于细胞生长、繁殖和代谢产生酒精，将大分子碳水化合物（如 淀粉和纤维素）转化成可发酵性糖（如葡萄糖）的过程 2、酵母菌酒精发酵机制（P95） 酒精合成途径 ! 葡萄糖 5 磷酸 木酮糖 ! II 6攔酸葡萄糖 I丄 I丄 TCA循环J | 3扇f酸日油酸I ! I+- 、乙醞辅SSA 4丙酮酸I聖丿 j t 乙酸* 乳酸 F JP !） F萄糖发酵生成乙醇: 酒精发酵得率 * 2C2H5OH

17、 + 2CO2 + Q 理论得率：2*46/180 = 0,51 由于酵母生长繁殖和副产物的生成,实际得率为 0.47左右 3、 r不挥发性物质（4-6%） 酒粹成熟 发酵鸩组成 挥发性 L杂质 乙醇（770%） 其他挥发性杂质（100多种，总量 L 2C2H5OH + 2CO2 + Q 理论得率：2*46/180 = 0,51 ,由于酵母生长繁殖和副产物的生成. 实际得率为047左右书P95 ) 3根据得率 78.55g酒精/L w 0.47= 167g葡萄糖化 因此葡萄汁中糖含量必须达167gZL 仃 第五章 1、“酒醋同源，先酒后醋” 2、醋酸菌将酒精氧化为醋酸。该菌属分为醋酸杆菌属和葡

18、萄糖氧化 杆菌属，前者在39C下可以生长，增殖最适温度 30C以上，主要作 用是将乙醇氧化为醋酸，缺少乙醇的醋醅中，继续将醋酸氧化为CO 和H2Q能微弱氧化葡萄糖为葡萄糖酸；后者低温生长，增殖最适温 度30C以下，主要作用是氧化葡萄糖为葡萄糖酸，微弱将乙醇氧化 为醋酸，不能继续将醋酸氧化为CO和HO酿醋用多属于醋酸杆菌属。 3、糖化作用：霉菌 (C6H0O)n + n H2O 淀粉酶nQHhO） CHOq + 2H3 PO 斗+ 2ADP 酒化解系、2C2H5OIH + 2ATP+ 2CO2 4、 C2H5OH + 6 氧化酶系、CH3COOH + HQ -I艺流程: 谷壳 高粱（碎米）或甘薯

19、干粉碎T渥合上润水，煮熟，摊晾过筛 彎，嗣醋酸菌,粗谷壳 拌匀入缸T糖化,酒精发酵土酯酸发酵加食盐.后熟*淋醋 陈酿F灭菌配制，检验包装f成品 5、 淋醋=三套循坏 %. 二醋I I 加热 头醋 三醋 八、 加热 I 第二次 浸泡 I 二醋 f言A I =醋 HH 热水 I 第三次 浸泡 淋醋：采用三套循环法，循环萃取 液态发酵增香措施：a.多菌发酵；b.熏醅; C.勾兑；d.陈酿 6、山西陈醋 熏醅技术（独特技艺）：熏香味，色泽 红醅白醅结合（P213）: 分为二，互相之间的关系 7、镇江陈醋，乙酸乙酯是主体香气 第六章 1、酱油酿造用曲霉菌：米曲霉。常用菌株：沪酿3.042米曲霉 酱油的主

20、要原料：以豆类和谷类为主要原料 2、酱油酿造要选用耐盐性强的酵母菌（球拟酵母是产生酱油香味成 分的主要菌株） 3、酱油五味的形成：五味调和 制作要点“一熟，二大，三低，四均匀” HNU 水 4、 酱油提取 三油r加热 70*80X 2h 三渣 残渣 一油f 加热, 20h8-12h 浸泡 k 一浸泡 浸泡 i 第一次滤油 第二次滤油 第三次滤油 1 头油 二油 m由 第次亠iL；* 第二次i- 头油十二油是产品,二油套头油,三油套二油.热水淋S由 酱油的配制 制的理化指标 （门氨基酸态氮；2）全氮；（3氨基酸生成率 （2）计算方法乂如果配兑的酱油氨基酸土成率均低于50%.按照 氨棊肖殳态氮讣算

21、：如果配兑的酱油氮堪酸牛成率均高于50%.按 K全氮il克；如果有高有低，按照低项计僚. 配制计算公式: 冋C - b bl 式中 a：高于等级标准的酱油质量,以氮含屛计 印:高于等级标准的酱油数量 b：低于等级标准的酱油质量,以氮含量计 低于等级标准的酱油数量, 5、 C：标准酱油的质託，以氮含量计 氨基酸生成率二氨基酸态氮/全氮 表征蛋白质分解程度 例题：甲批酱油，全氮1.35g/100mL，氨基酸态氮0.68g/100mL;乙 批酱油，全氮1.10g/100mL，氨基酸态氮0.56g/100mL，其数量为15t， 问需要多少吨甲批酱油，与乙批酱油配兑可以的生成国家二级酱油 （全氮 1.2

22、0g/100mL，氨基酸态氮 0.60g/100mL）？ 解：先求氨基酸生成率，氨基酸生成率 二氨基酸态氮/全氮 （高于标准）甲批酱油氨基酸生成率=0.68/1.35=50.37%， （低于标准）乙批酱油氨基酸生成率=0.56/1.10=50.91%， 配兑酱油的氨基酸生成率均高于 50%故按照全氮来计算配制 根据公式a1/b1=(c-b)/(a-c) a1/15 =(1.2-1.1)/(1.35-1.2) 得 a1 =10(t) 6、成品酱油的质量标准 理化分析：（1）全氮 2）氨基酸态氮 3）无盐固形物 7、发酵酱制品：液固； 酱油：液 8腐乳：a、毛霉腐乳; b、根霉腐乳；（霉菌）C、细

23、菌腐乳 9、腐乳发酵实际是多种菌种的混合发酵 10、搓毛：搓毛是将长在豆腐坯表面的菌丝用手搓倒，将块与块之间 粘连的菌丝搓断， 把豆腐坯一块块分开， 促使棉絮状的菌丝将豆腐坯 紧紧包住，为豆腐坯穿上“外衣” ，这一操作与成品腐乳的外形关系 十分密切，搓毛后的豆腐坯称为毛坯。须防止搓毛过早，影响腐乳的 鲜度及光泽，毛霉凉透后，才可以搓毛。 将搓完毛的毛坯整齐的码入特制的腌制盒内进行腌制。 要求毛坯六 个面都长好菌丝并包住豆腐坯，保证正常的、不黏、不臭毛坯。 11、腌制：毛胚经搓毛后，即可加盐进行腌制，制成盐坯。 腌坯的目的：a、降低豆腐坯中的水分；b、防腐；C、高浓度的 食盐对蛋白酶活力有抑制作

24、用；d提供咸味，起调味的作用。 12、点浆，卤水 13、干燥是细菌型腐乳的特殊工艺 红色斑点：染菌 腐乳“白点”：酪氨酸析出，沉淀出来了 腐乳“产气”：染菌 第七章 1、发酵肉制品，乳杆菌在肉的自然发酵过程中占主导地位 2、霉菌在肉制品发酵中的作用： a、分解蛋白质和脂肪; b消耗氧气，抑制其他好氧腐败菌的生长; C、形成表面菌落，在肉制品表面形成“保护膜” 3、亚硝酸盐的一些知识点： a、以亚硝酸钠为主，是国家允许使用的肉制品添加剂。 b天然蔬菜中也含有亚硝酸盐：途径和剂量问题。 C、肉制品中亚硝酸盐作用：发色；抑制肉毒梭状芽孢杆菌。 d致癌作用：亚硝胺。 4、发酵肉制品的风味，包括滋味和香

25、味两个方面。 滋味来源于肉中的无机盐、游离氨基酸、小肽、肌苷酸等。 香味来自于肌肉在受热过程中产生的挥发性风味物质如不饱和醛酮、 含硫化合物等。 5、脂肪分解和氧化 在脂肪酶作用下脂肪水解生成游离脂肪酸， 短链脂肪酸有刺激烟熏味， 中链脂肪酸有肥皂味， 对风味影响不大， 长链脂肪酸对食品香味无明 显影响。 脂肪氧化形成大量挥发性化合物，如醇、酮、醛等，脂肪氧化占总风 味物质的 60%。 6、美拉德反应 氨基酸和还原糖之间的反应，还有氨基酸与醛之间的反应。糖与甘氨 酸反应产生牛肉味，与谷氨酸反应产生鸡肉味，与赖氨酸反应产生油 炸土豆味，与蛋氨酸反应产生豆汤味，与苯丙氨酸反应产生焦糖味。 7、碳水

26、化合物分解 般情况下，发酵过程中大约 50%勺葡萄糖发生代谢，其中大约 74% 生成有机酸，主要是乳酸，还有少量乙酸和丙酮酸。 8含氮化合物分解 蛋白质水解产生多肽、游离氨基酸等。 9、I型发酵乳，优势菌种：嗜温性的乳酸链球菌和明串珠菌（P283） 10、发酵乳生产中常用的微生物两大类：嗜温菌，嗜热菌 11、发酵乳常用菌种: T HlU I 名称 邮甫形状 菌落形状 发育诵适羯废 适ffl乳制品 乳酸3球 碳球 光滑做口 3075 酸乳，痕嵯刪汕， 牛乳酒* 1酸杵幼沖. 干嶠 乳油缸球苗 紙状 比滑敝白 30 酸乳*减帳机）油. 牛乳,酸性油， 干酪 柑檬明串珠曲、 戊糖開串珠茵、 二S乳酸

27、链 球螢 单球试 球装 长包不同的细 比滑 口 有光洋 30 醜乳.権酸奶油. 牛乳衲.酸性如汕* 喑黒红球苗 a状 有光洋 37-42 联乳.酪 喑热乳験7菌 Kff-U 有时駛粒状 无色的小菌落 42-45 醱牛？L马畀酒， 干酪，乳酸菌制剂 12、（一）化学变化 1）乳糖代谢：发酵剂以乳糖为能量来源，使碳水化合物转变为有机 TH；厶 酸。 2）酒精发酵：牛乳酒、马乳酒等采用酵母菌发酵剂，将乳酸发酵后 分解产生酒精。 3）蛋白和脂肪分解：孚L杆菌代谢过程中产生蛋白酶，蛋白质被轻度 水解为肽、游离氨基酸和氨，生成乙醛；乳酸链球菌和干酪乳杆菌可 以分解脂肪，产生游离脂肪酸。 4）风味产生：柠檬酸代谢，柠檬酸被分解为丁二酮，丁二酮是对风 味起最大作用的物质 5）微生物变化：微生物的消耗和产生 6）矿物质变化：可溶