第八章食品制造中的主要微生物及其应用

第八章食品制造中的主要微生物及其应用

第一节食品中细菌的利用

一食醋生产中的细菌二发酵乳制品生产中的细菌三细菌用于味精的生产

第二节食品中酵母菌的利用一酵母菌用于面包的制造二酵母菌用于酒类的生产三酵母菌用于SCP的生产

1第三节食品中霉菌的利用一霉菌用于淀粉的糖化二霉菌用于腐乳的制造三霉菌用于酱油的生产四霉菌用于柠檬酸的生产第四节微生物酶制剂及其在食品工业上的应用一微生物生产酶制剂的优缺点二微生物产生的酶及其在食品工业上的应用2微生物在食品中应用的三种方式微生物菌体的应用，如食用菌、酸奶、酸泡菜，单细胞蛋白质等。微生物代谢产物的应用，如酒类、食醋、氨基酸、有机酸、维生素等。微生物酶的应用，如豆腐乳、酱油等。3第八章食品制造中的主要微生物及其应用一方面，微生物可以引起食品的腐败变质，造成食品工业生产的大量损失，可以引起人和动植物的病害，给人类带来巨大灾难；另一方面，它们又可以造福人类，对人类的生活、生产极为有利，如利用微生物可以制造肥料、饲料、食品、医药及化工原料，也可以利用微生物用于冶金、制革、纺织、污水处理等方面。4

微生物用于食品制造是人类利用微生物最早、最重要的一方面，这在我国已有了数千年的历史。人类在长期的实践中积累了丰富的经验，利用微生物已经制造了种类繁多、营养丰富、风味独特的许多食品。第八章食品制造中的主要微生物及其应用5

第一节食品制造中的细菌及其应用

一食醋生产中的细菌

食醋是细菌的发酵制品。食醋生产历史非常悠久，起源于我国，距今已有2500多年历史。如山西陈醋、镇江香醋、四川保宁醋，福建红曲醋、浙江玫瑰醋、上海米醋、东北白醋、广东糖醋等产品风味各异，行销国内外市场，颇受欢迎。食醋是以淀粉质、糖质、酒质等为原料，经过醋酸菌发酵而酿制成的富含醋酸、氨基酸、糖分、酯类等物质的一种营养丰富、价廉物美的酸味调味品，是酸、咸、甜、鲜四味的调和。6

一食醋生产中的细菌

用于食醋生产的细菌有纹膜醋酸杆菌、许氏醋酸杆菌、恶臭醋酸杆菌混浊变种（AS1.41）、巴氏醋酸杆菌巴氏亚种（沪酿1.01）等。

醋酸菌属G-好氧杆菌，适宜生长于30℃左右，最适pH值为弱酸性，故在充分供氧条件下，可以大量生长繁殖使原料中乙醇转化为乙醋和少量其它有机酸和有香味的酯类（乙酸乙酯）等物质（选择优良菌种非常重要）。(C6H12O5)n+nH2OnC6H12O6(单糖)C6H12O62C2H5OH（乙醇）+2CO2

C2H5OH

+O2CH3COOH（醋酸）+

H2O

7酿造微生物：（1）淀粉液化、糖化微生物

使淀粉液化、糖化的微生物很多，而适合酿醋的主要是黑曲霉AS3.4309米曲霉AS3.863黄曲霉AS3.384等。（2）酒精发酵微生物生产上一般采用囊菌亚门酵母属中的酵母，但不同的酵母菌株，其发酵能力也不同，产生的滋味和香气也不同。（3）醋酸发酵微生物醋酸菌是醋酸发酵的主要菌种。纹膜醋酸杆菌、许氏醋酸杆菌、恶臭醋酸杆菌混浊变种（AS1.41）、巴氏醋酸杆菌巴氏亚种（沪酿1.01）等。8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、酒化发酵（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

9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。10发酵工程11发酵工程12发酵工程13二发酵乳制品生产中的细菌已经知道，微生物可以引起乳制品腐败变质，造成乳品工业生产的极大损失和对人体健康带来极大危害。但许多乳制品如酸奶油、干酪、酸乳、酸乳酒等，均为经微生物发酵后而生产的具有营养价值，风味优良并具有某些保健和疗效作用的发酵乳制品。

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。142．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。

15嗜热链球菌（Sc.thermoplilus）16保加利亚乳杆菌17嗜酸乳杆菌18双歧杆菌形态图19

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。203．几种常见发酵乳制品乳酸菌用于制造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。

21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。

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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。23左图：法国Brire布尔干酪

右图：法国Roquefort罗奎福特干酪24左图：美国Brick砖状干酪

右图：意大利ascarpone莫斯卡普干酪

25左图：西班牙Cabrales卡普勒斯干酪

右图：瑞士Emmental埃门塔尔干酪

26左图：英国Cheddar契达干酪

右图：丰富多彩的干酪

27干酪生产过程中的凝乳28干酪生产过程中的排乳清29干酪生产过程中的排乳清30利用干酪生产的食品31利用干酪生产的食品32

双歧杆菌酸奶的生产有两种不同的工艺。一种是两歧双歧杆菌与嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵的生产工艺，称共同发酵法。另一种是将两歧双歧杆菌与兼性厌氧的酵母菌同时在脱脂牛乳中混合培养，利用酵母在生长过程中的呼吸作用，以生物法耗氧，创造一个适合于双歧杆菌生长繁殖、产酸代谢的厌氧环境，称为共生发酵法。

33三细菌用于味精的生产味精即为L—谷氨酸钠盐，是食品中的鲜味剂。过去是利用粮食中的蛋白质作原料，用化学加酸水解方法来制取。这种方法生产氨基酸需要耗费大量粮食，劳动强度大，成本高。至1957年利用微生物直接发酵糖类生产谷氨酸成功以后，氨基酸工业得到了飞速发展。我国是1963年开始用微生物发酵来生产各种氨基酸的。1.味精生产常用菌种黄色短杆菌、棒状杆菌、节杆菌和二歧短杆菌等。我国多采用棒状杆菌，如北京棒状杆菌AS1.299、钝齿棒状杆菌AS1.542。342.味精生产的工艺流程原料：玉米、小麦、大米、甘薯、糖等（尿素、氨水）淀粉质糖化冷却过滤加入促生长物质（玉米浆及其它营养物配成的合适的培养基）接种发酵发酵液提取（等电点、离子交换等）谷AA结晶Na2CO3中和谷AA钠。

最后经过脱色、过滤、浓缩、结晶、干燥而得到味精。

35发酵工程我国工业生产味精使用的菌种主要是经过诱变育种得到的营养缺陷型的北京谷氨酸棒状杆菌

36第二节食品中酵母菌的利用

酵母菌可用于制造多种食品。如馒头、面包、酒类及食用蛋白等，都是利用酵母菌的发酵作用或酵母菌发酵后形成的菌体细胞来制造的，下面我们就酵母菌在面包、酒类及单细胞蛋白（SCP）的生产三个方面来给大家作一个简单的介绍。

一酵母菌用于面包的制造面包是以面粉为主要原料，加水和加入一定量的酵母菌混合成菌团，经发酵后造型，最后经烘烤而制成的一种食品。

1．面包生产用酵母菌及要求啤酒酵母菌（30℃左右），对菌种的要求是：发酵力强，并能产生香味。372．面包生产工艺面粉加水加酵母菌发酵面团揉搓成型烘烤（220℃以上）成品发酵过程中，面团中的酵母菌首先利用面粉中原有的少量葡萄糖、果糖和蔗糖进行发酵，在发酵同时，面粉中的淀粉酶促使面粉中的淀粉转化成麦芽糖，麦芽糖的存在，提供了酵母菌可利用的营养物质，从而使发酵得已连续，酵母菌分解糖产生CO2、醇、醛和一些有机酸产物。CO2由于被包在面筋周围，不易跑出，因而使的面团逐渐胀大，发酵后的面团再经揉搓，造型后，放在220℃以上高温炉中烘烤，由于面团内的CO2受热而膨胀，即造成了面包多孔海绵状结构，而发酵过程中产生的其它发酵产物构成了面包特有的香味。38二酵母菌用于酒类的生产酿造酒的种类很多，有蒸溜酒（白酒）、发酵酒（黄酒、啤酒、葡萄酒）酵母菌用于啤酒的生产啤酒是以麦芽、酒花为原料，其它非麦芽谷物为辅料，经糖化发酵形成的澄清透明，富含丰富CO2的一种液体饮料。由定义可以知道啤酒中包括有麦芽、水、酒花和酵母菌。

由于啤酒中含有丰富的营养成分和低的乙醇含量深受广大消费者的喜爱，因此早在1972年的第九届“国际营养食品会议”上就被列为营养食品，被誉为人造牛奶、“液体面包”。39啤酒的发展历史与现状：

我国是一个酿造历史非常悠久的国家，但我国是以独具风格的芳香白酒闻名于世，啤酒是中国的外来酒种，生产历史虽为近百年的历史，但发展速度很快，上个世纪80年代，我国的啤酒生产就达到了黄金时

代，工厂遍及30多个省、市、自治区，生产技术和科研工作也日益得到改善。90年代新工艺、新设备不断投入生产使用，啤酒的生产规模日益扩大，生产效率稳步提高。目前啤酒工业已经发展成为国际酿造业上发展最快，产量最大，销售最畅，生产工艺最科学，新技术和新设备利用最快，生产机械化、自动化程度最高的一个行业。40

啤酒的类型及世界上著名的的啤酒：

按颜色分：淡色啤酒、浓色啤酒、黑色啤酒（北京五星、大连渤海黑啤酒）。

按生产方法分：鲜（生）啤酒、熟啤酒和纯鲜啤酒。鲜（生）啤酒：啤酒包装后不经过巴氏杀菌的啤酒，适合当地销售，未杀菌，不能长期存放。熟啤酒：啤酒包装后经过巴氏灭菌的啤酒。可长期贮存，不发生污染，但不如鲜啤酒新鲜。纯鲜啤酒：利用无菌过滤，不经巴氏杀菌而生产的瓶装或罐装啤酒。特点是能保持啤酒固有的风味。41

纯鲜啤酒是先用硅藻过滤，除去凝固的Pr和大量酵母菌，然后再经过超微孔过滤板，把啤酒中剩余的酵母菌和其它的微生物去掉，这种啤酒不仅保持了啤酒固有的风味，而且在较高温度下贮存，也不会发生再发酵现象，目前这种啤酒正在世界范围逐步扩大。当然还有其他的分类，如按发酵方式（上面啤酒和下面啤酒）、包装方式（桶啤酒、瓶装啤酒和罐状啤酒）、销售方式（内销啤酒和外销啤酒）、麦芽汁浓度、啤酒的功能等。

国际著名啤酒有：捷克斯洛伐克比尔森啤酒厂生产的比尔森啤酒、西德慕尼黑罗纹啤酒厂生产的慕尼黑啤酒、英国的巴登爱尔啤酒、我国的青岛啤酒。42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43发酵工程啤酒制造工艺流程44三酵母菌用于SCP的生产

1．SCP（signalcellprotion）SCP主要是指酵母菌、细菌等微生物蛋白资源。利用酵母菌可生产SCP，目前SCP是公认的最具有应用前景的蛋白质新资源之一，对于解决世界蛋白质资源不足问题将会发挥重要的作用。

⑴微生物生长速度比高等动、植物快得多。细菌约20-30min繁殖一代，酵母菌约2hr一代，故利用微生物合成同等数量的蛋白质比利用植物快500倍，比动物快2000倍。⑵微生物的Pr含量和营养价值都很好，如酵母菌平均含50%蛋白质（干）。45

⑶可以利用廉价的材料生产，如农副产品的下脚料。⑷不受季节耕地限制，可以在工厂中进行大量生产。

目前我国生产SCP有几十家，产量数万吨，大部分用于医药和面包生产，饲料蛋白质仅占很小一部分。因此开发饲料蛋白质在我国很有市场。2．SCP生产用菌种

一般工业生产SCP的微生物是酵母菌，主要是酿酒酵母菌，产朊假丝酵母，脆壁克鲁维酵母菌（乳清酵母），此外，解脂假丝酵母和热带假丝酵母也得到了有效的应用。46

第三节霉菌在食品中的利用霉菌也可用于许多食品的制造，如腐乳、酱油及酱类、豆豉、有机酸等（在前面讲述的酿酒、制醋中，也常用霉菌作糖化剂使用）。下面我们就腐乳、酱油、柠檬酸、糖化淀粉等四个方面加以介绍。一