微生物在食品工业中的应用

第八章在食品制造中的主要微生物及其应用

西昌学院食品科学系当前第1页\共有57页\编于星期四\17点1．以细菌为主体的发酵食品食醋乳酸发酵食品氨基酸当前第2页\共有57页\编于星期四\17点1.1食醋生产原料淀粉质原料糖质原料乙醇原料冰醋酸原料当前第3页\共有57页\编于星期四\17点1.1食醋菌种：主要是醋酸杆菌属，例如膜醋酸杆菌、许氏醋酸杆菌、巴氏醋酸杆菌等。当前第4页\共有57页\编于星期四\17点发酵机理a.淀粉糖化（曲霉菌）

（C6H10O5）n+nH2O→n

C6H12O6b.酒精发酵（酵母菌）C6H12O6+2ADP+2Pi→2CH3CH2OH2+CO2+6H2O+38ATPc.醋酸发酵（醋酸菌）当前第5页\共有57页\编于星期四\17点食醋的色、香、味

a.色素——美拉德反应和酶促褐变b.香气——酯类(乙酸乙酯)c.味——醋酸、糖、氨基酸、食盐当前第6页\共有57页\编于星期四\17点食醋生产工艺原料混合加水拌匀、蒸煮、糊化冷凉后加麸曲和酒母糖化发酵（固态或液态发酵）拌糠加盐陈酿接入醋酸菌种子醋酸发酵淋醋陈酿配兑灭菌包装成品

当前第7页\共有57页\编于星期四\17点主要工艺要点：(1)

原料：粮食(南方为大米、糯米；北方为高梁、玉米)；薯类(甘薯、马铃薯、木薯)；农副产品下脚料、水果等残果、次果等。(2)发酵：固态和液态发酵。(3)拌糠：加辅料、疏松料(起吸收水分、疏松醋醅、贮存空气的作用)。(4)灭菌：杀死醋中的微生物和残留的酶，使醋的成分基本固定下来。其次是经过加热使香气更浓，味道更和谐。(5)加盐陈酿：抑制醋酸菌的活动，调节风味。有醋醅陈酿和醋液陈酿。当前第8页\共有57页\编于星期四\17点1.2发酵乳制品1.2.1发酵乳制品食品中把以乳液作为主要原料，经微生物发酵而制成的乳制品均称为发酵乳制品。当然在发酵乳制品生产中，除了利用细菌作为发酵剂外，还可以与其它微生物联合，作为一个混合发酵剂来使用。当前第9页\共有57页\编于星期四\17点1.2.2发酵乳制品中的乳酸细菌及发酵类型用于生产发酵乳制品的细菌主要是乳酸菌。

乳酸菌是一群能利用可发酵性碳水化合物产生乳酸的G+细菌的通称。乳酸菌的种类较多，目前已发现有23个属。在发酵乳制品中涉及有乳杆菌属、乳球菌属、链球菌属、明串珠菌属和双歧杆菌属。

最常用的是干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸乳球菌、嗜热链球菌、丁二酮链球菌、乳脂链球菌、噬柠檬酸链球菌、双歧杆菌等。

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1.2.2发酵乳制品中的乳酸细菌及发酵类型

通常根据乳酸菌对糖的发酵特性可以分为二种类型，同型发酵LAB和异型发酵LAB。

⑴同型发酵乳酸菌指的是在发酵过程中，能使发酵液中80-90%的糖转化为乳酸，仅产生很少量的其它产物。如干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌等。⑵异型发酵乳酸菌指的是在发酵过程中，能使发酵液中50%的糖转化为乳酸，另外50%糖转变为其它有机酸、醇、CO2、H2等。如明串珠菌、短乳杆菌等。当前第11页\共有57页\编于星期四\17点1.2发酵乳制品1.2.3．几种常见发酵乳制品

⑴酸性奶油酸性奶油：就是把从合格鲜乳中分离出来的稀奶油，经过杀菌、冷却后，接种乳酸菌发酵剂于合适温度下进行发酵，然后再经物理成熟而制成的一种发酵乳制品。

制造酸性奶油最重要的是要有优良的纯发酵剂，即乳酸菌具有较强的化学活力并有生香的作用。

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⑴酸性奶油

常用作酸性奶油生产的乳酸菌菌种多为两种以上菌种混合发酵，主要有：乳酸乳球菌、乳脂链球菌、副噬柠檬酸链球菌、噬柠檬酸链球菌、丁二酮乳链球菌。

其中乳酸乳球菌和乳脂链球菌主要是把稀奶油中的乳糖发酵生成乳酸，后二种是将稀奶油中的柠檬酸代谢成丁二酮增加香味。当前第13页\共有57页\编于星期四\17点

生产工艺流程(整个过程12hr左右)稀奶油加热灭菌冷却至18-20℃加入5%发酵剂18-20℃发酵每隔1hr搅拌5min发酵结束迅速冷却至5℃以下物理成熟搅拌洗涤加色压炼成品包装值得注意的是酸奶油生产过程中还需要防止噬菌体和杂菌的污染。

当前第14页\共有57页\编于星期四\17点1.2发酵乳制品生产中的细菌几种常见发酵乳制品⑵干酪干酪是由优质鲜乳经过消毒后，加入凝乳酶或乳酸菌菌种，首先使乳液凝块，再脱去乳清，压成块状，然后在乳酸菌作用下逐渐成熟而制成的一种发酵乳制品。干酪的主要成分是酪蛋白和乳脂（脂肪），还含有Ca、P、S及较多的B族维生素和维生素A，故是一种比较容易消化的营养价值较高的食品。

当前第15页\共有57页\编于星期四\17点⑵干酪

制造干酪常用的发酵剂是乳酸菌（用丙酸菌和丝状真菌），常用的乳酸菌有：乳球菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌、噬柠檬酸链球菌。常用的凝乳酶为皱胃酶，也有用木瓜蛋白酶和微生物产生的凝乳酶，也可以用乳酸菌发酵作用凝乳的。当前第16页\共有57页\编于星期四\17点⑵干酪干酪生产用发酵剂与酸性奶油相似，常采用多菌种混合发酵，再添加一些乳杆菌。乳酸菌除了发酵乳糖产生乳酸促使乳液凝块外，有些乳酸菌还能分解蛋白质并产生香味。干酪特有的风味物质主要是蛋白质分解产生的氨基酸，乳糖、柠檬酸发酵，脂肪水解产生的挥发性酸及其盐类或酯类以及丁二酮等形成的。

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干酪生产工艺流程原料乳加热杀菌加入凝乳酶、发酵剂及色素形成凝块切割凝块、搅拌、加热排除乳清粉碎凝块入模压榨加盐发酵成熟

当然不同品种的干酪加工工艺不尽相同(硬质、软质、干、半干等)，所用的发酵剂的组成也不一样。干酪在发酵成熟过程中，最初含菌量较多，乳酸菌占优势，数量增加较快，但随着干酪的成熟，乳糖被消耗，乳酸菌逐渐死亡，最先死亡的是乳球菌，最后是乳杆菌。当前第18页\共有57页\编于星期四\17点左图：法国Brire布尔干酪

右图：法国Roquefort罗奎福特干酪当前第19页\共有57页\编于星期四\17点左图：法国Camembert卡门培尔干酪

右图：意大利parmesan帕尔梅散干酪当前第20页\共有57页\编于星期四\17点左图：美国Brick砖状干酪

右图：意大利ascarpone莫斯卡普干酪

当前第21页\共有57页\编于星期四\17点左图：西班牙Cabrales卡普勒斯干酪

右图：瑞士Emmental埃门塔尔干酪

当前第22页\共有57页\编于星期四\17点左图：英国Cheddar契达干酪

右图：丰富多彩的干酪

当前第23页\共有57页\编于星期四\17点干酪生产过程中的凝乳当前第24页\共有57页\编于星期四\17点干酪生产过程中的排乳清当前第25页\共有57页\编于星期四\17点干酪生产过程中的排乳清当前第26页\共有57页\编于星期四\17点干酪的成熟与评比当前第27页\共有57页\编于星期四\17点利用干酪生产的食品当前第28页\共有57页\编于星期四\17点利用干酪生产的食品当前第29页\共有57页\编于星期四\17点

干酪生产中要注意防止杂菌污染，特别是噬菌体对干酪生产威胁较大。干酪腐败变质常出现2种变质现象。①产气。内部形成多孔状结构，原因是污染了一些产气细菌,如大肠菌群细菌、乳糖发酵的酵母菌、部分芽孢杆菌（多粘芽孢杆菌、浸麻芽孢杆菌），在干酪成熟初期，使乳糖发酵产气，造成内部不规则的气孔并使干酪膨胀。在成熟中期以后，发生产气的细菌主要是一些厌氧的梭状芽孢杆菌，如巴氏固氮梭菌、生孢梭菌、酪酸菌（是干酪中有害的酪酸发酵代表菌）等。当前第30页\共有57页\编于星期四\17点②干酪变色、变味、发粘和发臭。干酪的表面常因有酵母菌、霉菌和一些分解蛋白质的细菌生长而使干酪软化、褪色和产生臭味；其次由于假单孢菌、产碱杆菌和变形杆菌等属中的一些细菌污染可引起干酪表面发粘，另外由于液化链球菌、圆酵母等分解蛋白质的菌污染，还会使干酪变味（出现苦味）；而一些霉菌和球菌的污染还可以在干酪的表面形成色斑。所以为了保证质量，干酪在生产过程中必须注意卫生管理。当前第31页\共有57页\编于星期四\17点

⑶酸乳及乳酸菌活性乳饮料

酸乳是一种由加热处理后的标准化乳,经嗜热链球菌和德氏保加利亚乳杆菌混合发酵而成的一种半固体乳制品。

酸乳制作历史也非常悠久，在古希腊、印度、埃及，人们早已知道酸牛奶的制作方法。当然最早的酸奶可能是游牧民族偶然做成的，那就是牛奶在某些微生物作用下变酸凝结，经尝试发现味道变得更好而逐渐被人们所接受。

当前第32页\共有57页\编于星期四\17点酸乳的保健效果⑴营养作用⑵缓解乳糖不耐症⑶整肠作用⑷抑菌作用⑸改善便秘作用⑹降低胆固醇⑺抗癌作用

当前第33页\共有57页\编于星期四\17点1.3谷氨酸发酵菌种：谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、黄色短杆菌。当前第34页\共有57页\编于星期四\17点发酵机理：淀粉质原料经糖化处理后转化成可供味精生产菌利用的单糖。单糖经糖酵解(EMP）和单磷酸己糖支路（HMP）生成丙酮酸，然后加入三羧酸循环（TCA）生产α－戊二酮，在谷氨酸脱氢酶的作用下α－戊二酮被氨基化形成谷氨酸。

当前第35页\共有57页\编于星期四\17点2．以酵母菌为主体的发酵食品面包酿酒酵母细胞的利用—单细胞蛋白当前第36页\共有57页\编于星期四\17点2.1面包生产原料

面粉盐糖油脂添加剂水当前第37页\共有57页\编于星期四\17点2.1面包菌种：目前最常用的菌种是啤酒酵母。

压榨鲜酵母活性干酵母当前第38页\共有57页\编于星期四\17点发酵机理:a.2（C6H10O5）+2nH2O→n(C12H22O11)淀粉麦芽糖b.C12H22O11+H2O→2C6H10O6麦芽糖葡萄糖C12H22O11+H2O→C6H10O6+C6H10O6麦芽糖葡萄糖果糖

β－淀粉酶蔗糖转化酶麦芽糖酶当前第39页\共有57页\编于星期四\17点c.进行有氧呼吸和无氧呼吸C6H10O6+6O2→6CO2+6H2O+2817.3kjC6H10O6→C2H5OH+2CO2+100.3kj无氧呼吸有氧呼吸当前第40页\共有57页\编于星期四\17点酵母菌在面包生产中的作用：体积大、组织松软;改善面包的风味;增加面包的营养价值.当前第41页\共有57页\编于星期四\17点2.2啤酒生产原料大麦酒花水辅料当前第42页\共有57页\编于星期四\17点2.2啤酒菌种：酿造啤酒的酵母主要有两种,啤酒酵母和卡尔酵母。发酵机理：麦芽经过糖化后，制成含麦芽糖、葡萄糖的麦芽汁。麦芽汁再经过啤酒酵母进行发酵，其主要生化反应仍是葡萄糖通过EMP途径，形成CO2和乙醇。当前第43页\共有57页\编于星期四\17点啤酒生产用酵母菌及生产工艺流程啤酒生产用菌种为啤酒酵母菌。

啤酒生产工艺流程大麦浸泡发芽麦芽粉碎糖化（麦芽汁制备）过滤麦芽汁煮沸冷却、澄清初发酵后发酵啤酒过滤（分离）啤酒包装成品啤酒当前第44页\共有57页\编于星期四\17点2.3单细胞蛋白单细胞蛋白的优点：不受外界环境条件的影响，能实现工业化生产；微生物的生长速度远动植物快微生物菌体内含量较多的蛋白质和较多种类的氨基酸，有的还富含维生素当前第45页\共有57页\编于星期四\17点生产单细胞蛋白的原料：糖质原料——酿酒酵母和假丝酵母石油原料——细菌石油化工产品——能利用甲醇主要为细菌，放线菌、酵母菌和霉菌次之；能利用乙醇的主要是酵母菌，其次为细菌和霉菌；氢气和碳酸气——氢细菌当前第46页\共有57页\编于星期四\17点3.以霉菌为主体的发酵食品淀粉的糖化酱油的酿造酱类（大豆酱、面酱、豆瓣酱等）的制作豆腐乳有机酸(柠檬酸、乳酸、醋酸等的发酵生产)当前第47页\共有57页\编于星期四\17点3.1酱油酱油是一种由蛋白质原料和淀粉质原料经多种微生物酿制而成的一种咸味调味品，是咸、甜、鲜、苦、酸五味的调和。酱油不仅含有人体生理需要的各种营养物质，还含有多种调味成分，如食盐的咸味、氨基酸钠盐的鲜味，糖及其它的糖醇物质的甜味、有机酸类物质的酸味，酪氨酸等爽口的苦味，所以是咸、甜、鲜、苦、酸五味的调和，此外还含有特殊的香味及天然瑰丽的棕红色素，因而是一种色、香、味俱佳的调味品。

当前第48页\共有57页\编于星期四\17点2)类型：（目前世界上普遍食用的酱油有三类）⑴一种是欧洲型的蛋白质水解液，即用无机酸来水解蛋白质，然后用碱中和，再经过滤加入酱色和调味料而制成，这种方法生产酱油速度快，产量高，但产品质量差。⑵亚洲型的鱼露，即用小鱼小虾酿制而成，尤以日本的鱼露较为出名，我国江浙一带也生产此类酱油。⑶中国型的以豆、麦为原料酿制而成的酱油，且均以我国的酱油质量最优，风味最佳。当前第49页\共有57页\编于星期四\17点3.1酱油3)菌种和发酵机理菌种：酱油是多种微生物混合作用的结果，霉菌（米曲霉）、酵母菌和细菌都参与了复杂的物质转化过程。当前第50页\共有57页\编于星期四\17点发酵机理：a.蛋白质的分解（米曲霉）b.淀粉的分解（米曲霉）c.乳酸发酵（乳酸菌）d.酒精发酵（酵母）当前第51页\共有57页\编于星期四\17点酱油色素的形成美拉德反应酶促褐变酱油的五味：鲜味——氨基酸和核酸类物质的钠盐甜味——糖类、醇类和某些氨基酸酸味——有机酸苦味——酪氨酸咸味——食盐当前第52页\共有57页\编于星期四\17点3）酱油酿造用微生物

酱油酿造是多种微生物发酵的结果。包括有霉菌、酵母、细菌。其中最主要的是霉菌中的米曲霉。常见的米曲霉有沪酿3.042、沪酿UV-336、渝3.811和渝10B。

4）生产工艺