食品微生物研究进展

食品微生物研究进展汇报人：赵琳食品微生物——定义foodmicroorganism

与食品有关的微生物。研究食品微生物的性状及其与食品相互关系的科学称为食品微生物学。它是一门由医学、农业、工业的微生物学中与食品生产有关的部分相互融合而成的一门学科。

食品微生物学——发展大事记1680列文虎克发现了酵母细胞1780Scheele发现酸乳中主要酸是乳酸1880德国开始对牛乳进行巴斯德杀菌1908美国官方批准苯甲酸钠作为某些食品的防腐剂1926Linden，Turner和Thom提出了首例链球菌引起的食物中毒1943美国的B.E.Proctor首次采用离子辐射保存汉堡1960首次报告黄曲霉产生黄曲霉毒素——摘自《食品微生物学》食品微生物学——发展大事记1971美国马里兰州首次爆发食品介导的副溶血弧菌性胃肠炎，第一次爆发食物传播的大肠杆菌性胃肠炎1985英国发现第一例疯牛病1990美国对海鲜食品强调实施HACCP体系1990第一个超高压果酱食品在日本问世1997第一个真核生物酵母菌基因组测序完成，埃希氏大肠杆菌基因组测序完成1999美国“超高压技术”在肉制品商业化的应用——摘自《食品微生物学》HazardAnalysisandCriticalControlPoint食品立法1890美国通过了第一部关于肉品检验的国家法会，但只要求检验出口的肉制品1958美国通过了食品药物和化妆品有关的添加剂条例1995全国人民代表大会常务委员会通过《中华人民共和国食品卫生法》1996颁布中华人民共和国国家标准GB2760-1996《食品添加剂食用卫生标准》2009颁布《中华人民共和国食品安全法》——摘自《食品微生物学》食品微生物——分类食品微生物包括3大类：①：发酵食品微生物②：食品腐败微生物③：食源性病原微生物发酵食品微生物发酵食品微生物食品工业中常用的细菌及其应用食品工业中酵母菌及其应用食品工业中霉菌及其应用微生物酶制剂及其在食品工业中的应用食品工业中常用的细菌乳酸菌及其在食品工业上的应用醋酸菌及其应用谷氨酸产生菌及其在味精等调味品中的应用酸奶（yoghurt/yogurt）

联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO/WHO)将酸奶定义为：鲜乳或乳制品（杀菌乳/浓缩乳）在保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的作用下，经乳酸发酵而得到的凝固型乳制品。双歧杆Bifidobacterium嗜热链球菌Streptococcustermophilus保加利亚乳酸杆菌Lactobacillusbulgaricus乳酸菌的概念和分类乳酸菌一词并非生物分类学名词，而是指能够利用发酵性糖类产生大量乳酸的一类微生物的统称。虽然有些霉菌也能产生大量乳酸，但以乳酸细菌为主要类群，因而通常将乳酸细菌之为乳酸菌。乳酸菌主要分类：乳杆菌属（Lactobacillus）链球菌属（Streptococcus）明串珠菌属（Leuconostoc）片球菌属（Pediococcus）双歧杆菌属（Bifidobacterium）乳杆菌属（Lactobacillus）形态特征：细胞呈杆状，一般成短链排列。革兰氏阳性，通常不运动，无芽孢生理生化特点：化能异养型厌氧、耐氧性厌氧或兼性厌氧生长最适pH为5.5～6.2生长温度范围2～53℃，最适生长温度30～40℃可还原硝酸盐，不液化明胶，不分解酪素，联苯胺反应阴性，不产生吲哚和H2S，多数菌株可产生少量的可溶性氮乳酸菌属的代表种保加利亚乳杆菌（L.bulgaricus）能利用葡萄糖、果糖、乳糖进行同型乳酸发酵产生D型乳酸（有酸涩味，适口性差），不能利用蔗糖。

乳酸菌中产酸能力最强的菌种，其产酸能力与菌体形态有关，菌形越大，产酸越多，最高产酸量2%。

蛋白质分解力较弱，发酵乳中可产生香味物质乙醛。最适生长温度37～45℃，温度高于50℃或低于20℃不生长。常作为发酵酸奶的生产菌。乳酸菌属的代表种嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）能利用葡萄糖、果糖、乳糖、蔗糖进行同型乳酸发酵产生DL型乳酸；最适生长温度37℃，20℃以下不生长，耐热性差；最适生长pH5.5～6.0，耐酸性强，能在其它乳酸菌不能生长的酸性环境中生长繁殖；

代谢产物有机酸和抗菌物质；双歧杆菌属（Bifidobacterium）1．双歧杆菌属的形态特征:细胞呈多样形态：Y字型、V字型、弯曲状、勺型，典型形态为分叉杆菌，因而取名bifidus(拉丁语源是分开、裂开之意)。革兰氏染色阳性，亚甲基兰染色菌体着色不规则。无芽孢和鞭毛，不运动。

2．双歧杆菌属的生理生化特点及其功能性:化能异养型专性厌氧生长温度范围25～45℃，最适生长温度37℃。酸性环境（pH≤5.5）对菌体存活不利。能利用葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖，通过果糖-6-磷酸支路生成乳酸和乙酸及少量的甲酸和琥珀酸。蛋白质分解力微弱，能利用铵盐作为氮源，不还原硝酸盐，不水解精氨酸，不液化明胶，不产生吲哚，联苯胺反应阴性。3.代表种：人体肠道中数量最多的5种为：两歧双歧杆菌（B.bifidum）婴儿双歧杆菌（B.infantis）青春双歧杆菌（B.adolescentis）长双歧杆菌（B.longum）短双歧杆菌(B.breve)

双歧杆菌是人体肠道有益菌群，它可定殖在宿主的肠粘膜上形成生物学屏障，具有拮抗致病菌、改善微生态平衡、提供营养、抗肿瘤、降低内毒素、提高免疫力、保护造血器官等重要生理功能，其促进人体健康的有益作用，远远超过其它乳酸菌。

益生菌食品（probiotics）Probiotics一词源于希腊语，意思是“forlife”（为了生命）。目前，在世界范围内，学者对益生菌的定义存在争议。益生菌是活的微生物，通过摄入充足的数量，对宿主产生一种或多种特殊且经论证的功能性健康益处。

——欧洲食品与饲料菌种协会现代人摄入高脂肪、高蛋白食物过多，膳食纤维摄入过少，很容易导致体内菌群失衡，从而导致亚健康的状态甚至是疾病。通过益生菌来调节人体的微生态平衡，在有效防治各种疾病的同时使人远离药物的副作用。益生菌会帮助你保持健康的身体状态，消除健康隐患。

益生菌的作用（1）预防或改善腹泻（2）缓解不耐乳糖症状（3）预防阴道感染（4）增强人体免疫力（5）促进肠道消化系统健康（6）降低血清胆固醇。益生菌在食品工业中的应用菌株来源鼠李糖乳杆菌GG芬兰维利奥公司(ValioLD）长双歧杆菌SBT2928日本雪印乳品有限公司干酪乳杆菌TT9018法国罗地亚公司短双歧乳杆菌R-011加拿大罗素公司嗜酸乳杆菌PIM703丹麦汉森公司保加利亚乳杆菌2038丹麦汉森公司醋酸杆菌Acetobacter醋酸菌生物学特性细胞呈椭圆形杆状，革兰氏染色阳性。化能异养型，能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、酒精作为碳源，可利用蛋白质水解物、尿素、硫酸铵作为氮源，生长繁殖需要的无机元素有P、K、Mg。最适生长温度30～35℃，不耐热。最适生长pH值为3.5～6.5。不耐食盐。主要醋酸菌种纹膜醋酸杆菌（A.aceti）奥尔兰醋酸杆菌（A.orleanense）许氏醋杆菌（A.Schutzenbachii）醋酸杆菌AS1.41：培养时液面形成乳白色、皱褶状的粘性菌膜。摇动时，液体变混。能产生葡萄糖酸，最高产醋酸量8.75%。最适生长温度30℃，能耐14%～15%的酒精。属纹膜醋酸杆菌的亚种，也是法国奥尔兰地区用葡萄酒生产食醋的菌种。最高产醋酸量2.9%，耐酸能力强，能产生少量的酯。最适生长温度30℃。它是法国著名的速酿食醋菌种，也是目前酿醋工业重要的菌种之一。最高产醋酸量达11.5%。对醋酸没有进一步的氧化作用，耐酸能力较弱。最高生长温度37℃。是我国酿醋工业常用菌种之一。产醋酸量6%～8%，可将醋酸进一步氧化为CO2和H2O。最适生长温度28～30℃，耐酒精浓度8%。食品微生物的应用——味精味精中的主要成分是谷氨酸钠，俗称味素。味精对人体没有直接的营养价值，但它能增加食品的鲜味，引起人们食欲，有助于提高人体对食物的消化率。尽管味精广泛存在于日常食品中，但谷氨酸以及其它胺基酸对于增强食物鲜味的作用，在20世纪早期，才被人们科学地认识到。谷氨酸钠食品微生物的应用——味精味精的诞生距今只有103年。1907年，日本东京帝国大学的池田菊苗发现了一种，海带汤蒸发后留下的棕色晶体（谷氨酸），尝起来有一种难以描述但很不错的味道。池田教授将这种味道称为“鲜味”。继而，他为大规模生产谷氨酸晶体的方法申请了专利。鲜味，是怎么产生的？我要吃肉！食品微生物的应用——味精一阶段：池田菊苗从海带中分离到L-谷氨酸结晶体。二阶段：在1965年以前，以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精。这个方法消耗大，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需耐酸设备。

三阶段：以粮食为原料（玉米淀粉、大米、小麦淀粉、甘薯淀粉）通过微生物发酵、提取、精制而得到符合国家标准的谷氨酸钠，为市场上增加了一种安全又富有营养的调味品。

味精生产工艺淀粉质原料（玉米、甘薯、小麦等）糖化冷却过滤加入玉米浆及其他营养物配成的培养基接种菌种（谷氨酸棒状杆菌）发酵发酵液提取（等电点法、离子交换法等）谷氨酸结晶NA2CO3中和谷氨酸钠盐去铁、脱色、浓缩结晶味精的生产过程

淀粉经糖化，产生葡萄糖，葡萄糖经糖酵解途径产生丙酮酸，丙酮酸进入三羧酸循环，经过三羧酸循环中乌头酸酶的作用先生成异柠檬酸，再经异柠檬酸脱氢酶的作用变为α-酮戊二酸，最后经谷氨酸脱氢酶的作用，由还原的氨基化反应生成L-谷氨酸。食品微生物的应用——味精谷氨酸谷氨酸钠食品微生物的应用——味精要注意的是：

100℃以上的高温加热半小时，只有0.3％的谷氨酸钠生成焦谷氨酸钠（致癌性），对人体影响甚微。在碱性环境中，味精会起化学反应产生谷氨酸二钠。所以味精要适当地使用和存放。

食品微生物的应用——鸡精鸡精是一种复合调味品，它的基本成分是在含有90％的味精基础上，加入助鲜剂、盐、糖、鸡肉粉、辛香料、鸡味香精等成分加工而成，更含有多种氨基酸。鸡精主要由谷氨酸钠、呈味核苷酸二钠、食用盐、鸡肉、鸡骨粉或浓缩抽取物为基本原料，添加香精（或不添加）、赋型剂，经混合、制粒、干燥而成的一种复合调味料品。鸡精按形态又可分为粉状、颗粒状、块状，但以颗粒状为主。

食品微生物的应用——鸡精5'-肌苷酸二钠(IMP)5'-鸟苷酸二钠(GMP)食品微生物的应用——鸡精5’-肌苷酸和5’-鸟苷酸都属于核苷酸，是一种强烈的调味助鲜剂，肌苷酸、鸟苷酸与谷氨酸适当混合后，能使助鲜剂作用强大十倍，其中以鸟苷酸为最鲜。目前核苷酸在食品、农业、医疗等方面具有重要用途。食品微生物的应用——鸡精5’-呈味核苷酸的制造方法有直接发酵法及酶法降解等。直接发酵法生产与谷氨酸发酵基本相似，主要菌种是谷氨酸棒杆菌腺嘌呤缺陷型或者鸟嘌呤缺陷型。酶法降解有两种：（1）酶解法（2）自溶法食品微生物的应用——鸡精酶解法一般指专门培养的菌种（如桔青酶）所产生的5’-磷酸二酯酶来降解核糖核酸（自酵母或白地霉中提取）。核糖核酸5’-磷酸二酯酶橘青霉pH5~65’-核苷酸pH5~6，温度66°C，维持2h后，即可完成降解。食品微生物的应用——鸡精自溶法

利用菌体细胞内的5’磷酸二酯酶专一地作用于本身的核糖核酸，使降解成5’核苷酸，然后从细胞内渗出来，可进行自溶的有酵母和细菌。一般酵母在酸性条件下自溶成3’-核苷酸；在碱性条件下才生成5’-核苷酸。只有5’-核苷酸具有极强烈的鲜味，因此必须控制在碱性条件下自溶。食品微生物的应用——鸡精鸡精具有以下特性：取料上是鸡肉与鸡蛋复合生产的，既有鸡的鲜味又有其香味；化学成分是将核甘酸与谷氨酸钠复合，且鲜度上乘，实现了增鲜调味的二合一；鲜度与味精相比是味精的1.5～2倍，是营养成分更高的健康食品；啤酒酵母Saccharomycescerevisia啤酒酵母的生物特性细胞呈圆形或短卵圆形，大小为3～7×5～10μm，通常聚集在一起，不运动。单倍体细胞或双倍体细胞都能以多边出芽方式进行无性繁殖，能形成有规则的假菌丝（芽簇），但无真菌丝。有性繁殖为2个单倍体细胞同宗或异宗接合或双倍体细胞直接进行减数分裂形成1～4个子囊