白酒生产中的微生物.ppt

第四单元 前篇 酿酒微生物 深海火山口忍耐高温的细菌 格陵兰冰川下沉睡12万年细菌 沙漠中发现地球最强悍细菌 红海盐滩上的耐盐细菌 地球上抗辐射能力最强的生物 美国加州金矿毒液中的耐酸细菌 第一节酿酒微生物的概况第二节酿酒微生物主要种类第三节制曲微生物第四节窖泥微生物第五节环境微生物第六节大曲中的主要微生物及其作用 白酒酿造中涉及四类微生物 酵母菌 霉菌 细菌 放线菌这是怎么分类的呢 为什么要分类 当你面对大量的事物或者信息的时候 你就需要对它们进行分类 使它们呈现出一定的条理性和规律性 这样便于查找 并且当有新事物出现的时候 可以把它放到合适的位置 分类的必要性 利于新发现的物种的归类和命名 统一名称 便于交流 系统分类 便于查找 界 kingdom 门 phylumordivision 纲 class 目 order 科 family 属 genus 种 species 分类学名称 属名 种名加词 俗名 红薯 分类地位 植物界 被子植物门 双子叶植物纲 茄目 旋花科 番薯属 番薯学名 番薯属 番薯 第一节酿酒微生物的概况 微生物是指那些个体微小 构造简单的一群微小生物 微生物的特点 考点 体积小 面积大 吸收多 转化快 生长旺 繁殖快 易变异 适应强 种类多 分布广 在自然界 上至天空下至深海 到处都有微生物存在 特别是土壤是各种微生物的大本营 考点 体积小 可以通过显微镜观察 微生物细胞的化学组成 微生物生长营养 微生物生存所需的营养为水分 碳源 氮源 无机盐类和生长素 考点 1 水 水在微生物体内一部分以游离状态存在 另一部分以结合状态出现 水是微生物细胞的主要组分 微生物生长必须有水 一切营养物质要先溶解于水 才能扩散到细胞内被吸收利用细胞内的各种生理生化反应也必须在水溶液中进行 微生物没有水就不能进行生命活动 2 碳源 碳素化合物是构成微生物细胞成分的主要元素 也是产生各种代谢产物和细胞内储存物质物质的主要原料 凡是能够供给微生物碳素营养的物质叫做碳源 白酒生产中常用作碳源的物质有糖类 淀粉 例如高粱主要含淀粉 3 氮源 氮源是构成微生物细胞蛋白和核酸的主要元素 而蛋白质和核酸是微生物原生质的主要成分 也可为微生物有机体提供能量 氮源分有机氮 蛋白质和各种氨基酸 和无机氮 含氮盐 在酒精工业中 用来糖化淀粉的黑曲霉能利用硝酸盐和铵盐作为氮源 而产生酒精的酵母却只能用铵盐作为氮源 和农田施肥一样的道理 4 无机盐 人要每天吃盐一样主要功能是 1 构成菌体的成分 2 作为酶的组成部分 3 调节培养基的渗透压 酸碱度 氧化还原电位和酶的作用 5 生长素 生长素是指维持生命的要素 狭义说是指维生素 它是维持微生物正常生活必不可少 但需要量又极少的特殊营养物质 比如 各种微生素A B C 组成核酸辅酶的嘌呤 嘧啶碱 微生物按温度适应范围分类 嗜冷微生物 是一种最低生长温度0 以下 嗜冷微生物最适温度在5 10 以下的微生物 考点 最高生长温度20 左右的细菌 一般生长在地球两极 海洋深处 还有种兼性嗜冷菌 能在0 生长 但最适生长温度20 40 常见于冷水 土壤 冰箱变质腐败的食物中 是影响冰箱中食物变质的的主要微生物类群 嗜温微生物 是一种最低生长温度10 左右 最适生长温度25 37 考点 最高生长温度45 左右的微生物 大多数微生物 人类病原菌 嗜热微生物 最适应温度在55 左右的微生物 考点 微生物分类按是否需要氧气分 好氧性微生物 霉菌 厌氧性微生物 考点 生长和代谢不需要氧气 浓香型白酒生产中需要的己酸菌属于此类微生物 兼性厌氧性 考点 白酒生产中的酵母菌属于此类微生物 白酒整个生产都采用传统的自然发酵过程 在长期的酿造过程中形成了特定的微生物区系 酿酒微生物是指生产过程和环境中微生物的总称 在这些微生物中 有益菌和有害菌良莠斑杂 在酿酒过程中有众多的微生物先后交替 共同作用 关系极其复杂 且在不同的生产环节 不同的季节 不同的窖池 各微生物盛衰不定 很难确定谁在起主导作用 工业生产中有害微生物的防治 考点 1 在实验室和发酵工业中最常用的灭菌方法是蒸汽加压灭菌法2 对要保持风味的食品采用的灭菌方法是低温消毒法 互生关系 父母与子女 两种可单独生长的微生物 当共同生活在一起时 可以相互有利或一种微生物生命活动的结果 为另一种微生物创造有利的生活条件 共生关系 配偶 两种微生物共居于一环境中 彼此依赖 创造互利条件和营养 形成相互依存的关系 拮抗关系 仇人之间 一种微生物在生命活动过程中 产生某种代谢产物或改变其它条件 从而使其他微生物的生长繁殖受到影响 甚至杀死其它微生物 白酒酿造过程中酒曲 酒醅中微生物之间的关系 曲药 窖泥 窖外环境中都存在酿酒所必需的各种类群微生物 这些微生物均直接或间接的影响酒的产量和质量 为了保证白酒的产量 我们必须保证有益微生物的繁殖 有害微生物被抵制而淘汰 考点 在大曲酱香型白酒生产工艺中 堆积的作用是网络空气中的微生物 主要是酵母菌 第二节酿酒微生物主要种类 白酒生产中物质转化与微生物关系 大曲生香作用的重点是酸醇酯化 而得到大曲酒的主体香 考点 酿酒微生物主要来源 1 曲药微生物2 窖泥微生物 糟醅微生物 千年窖 万年糟 3 环境微生物 空气 水 器具等 酿酒微生物在酿酒中是一个动态的变化过程 种类和数量都会不断发生变化 影响的有环境 温度 湿度 时间 通风状况等等因素 第三节曲药微生物 曲药中存在大量的有益的微生物 是乙醇发酵和产酯生香的重要微生物 霉菌是其中数量最多的菌种 其次是酵母菌 在曲药中还存在着一定量的细菌 放线菌 微生物以三种状态存在于成熟大曲 一是固定化死细胞 失去功能的死亡细胞 二是固定化静息细胞 只生存不再繁殖的休眠状态 三是固定化增殖细胞 当条件适合时 可恢复其功能的状态 3 1曲药中的霉菌 1 毛霉属 毛霉的分布 土壤 空气中 也常见于水果 蔬菜 各类淀粉食物 谷物上 特征 低等真菌 菌丝发达 繁密 为白色 无隔多核菌丝 为单细胞菌丝 代表种类 高大毛霉 总状毛霉和犁型毛霉 毛霉对甾醇化合物具有转化作用 能糖化淀粉产生少量乙醇 能分解蛋白质 糖化能力强 一般用于生产酒精 有机酸 乙酸 草酸 琥珀酸等 等和豆腐乳等制品 也可被用于制作酶制剂 少量存在有利 2 根霉属 分布 土壤 空气中 常见于淀粉食品上 可引起食品腐烂 变质 特征 菌丝为白色 无隔多核的单细胞真菌 多呈絮状 用途 是酿酒工业用的糖化菌种 糖化能力强 能转化甾醇族化合物 产乳酸 根霉形态结构 根霉形态结构 3 曲霉属 分布 谷物 空气 土壤和各种有机物品上 特征 菌丝是有隔多细胞菌丝 营养菌丝匍匐生长 无假根有足细胞等 用途 有较强的蛋白分解能力 糖化能力 多用于制酱 酿酒 制醋曲 已被利用的近60种 曲霉形态结构 曲霉形态结构 4 犁头霉属 分布 分布比较广以及适应性较强 所以几乎无处不有 是无法避免的 特征 有匍匐枝和假根 但孢子囊梗在匍匐枝中间 不与假根对生 用途 大曲中如这种菌类太多 则对曲质不利 因其糖化力 液化力均不高 犁头霉形态结构 3 2曲药中的酵母菌 1 酿酒酵母 酿酒酵母形态 酿酒酵母形态 细胞呈圆型 卵圆型或椭圆型 能发酵葡萄糖 蔗糖 麦芽糖及半乳糖 不能发酵乳糖及蜜二糖 对棉子糖只能发酵1 3左右 在氮源中能利用硫酸铵 不能利用硝酸钾 常用于传统发酵行业 如啤酒 白酒 果酒 酒精等 酵母生长最适宜的温度为28 30 考点 一 酵母菌的形态和构造 形态卵圆状 也有球状 柠檬状 香肠状 假菌丝 大小细胞直径一般比细菌粗10倍 其直径一般为2 5 m 长度为5 30 m 最长可达100 m 酵母的大小 形态与菌龄 环境 遗传性有关 一般成熟的细胞大于幼龄的细胞 液体培养的细胞大于固体培养的细胞 一定条件下 形态一定 可用于菌种鉴别 酵母细胞构造 基本结构细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核 内含物 细胞壁 cellwall 壁厚25nm 占细胞干重25 化学成分组成三明治状的 酵母纤维素 外层 甘露聚糖 mannan 内层 葡聚糖 glucan 赋予细胞壁机械强度中间 蛋白质 有些是酶如葡聚糖酶 甘露聚糖酶等 少量类脂 几丁质 蜗牛消化酶内含有甘露聚糖酶 纤维素酶 葡糖酸酶 几丁质酶 脂酶等30多种酶 对酵母菌细胞壁有良好的水解作用 可以用来制备酵母菌的原生质体或者酵母菌的子囊壁以释放单倍体子囊孢子 细胞膜 cellmembrane 酵母细胞膜的功能 细胞壁等大分子的生物合成和装配基地部分酶的合成和作用场所调节细胞外溶质运送到细胞内的渗透屏障 2 葡萄汁酵母 在麦芽汁中细胞呈圆形 卵形 椭圆形或长形 能发酵除乳糖外的其它糖 全发酵棉子糖 供啤酒底层发酵 或做饲料或者药用 也可作为维生素的测定菌 3 假丝酵母 细胞呈圆形 卵形或长形 多边出芽繁殖 能形成假菌丝 厚垣孢子 能发酵葡萄糖 蔗糖 棉子糖 不能发酵麦芽糖 半乳糖 乳糖 蜜二糖 不分解脂肪 能同化硝酸盐 潮火 前期最多 大火阶段 经高温多数被淘汰 汉逊酵母细胞为球形 卵形 圆柱形 常形成假菌丝 孢子为帽子形或球形 对糖有强的发酵作用 主要产物为乙酯乙酯 在液体中繁殖 产生浮膜 异常汉逊酵母是酒和饮料的污染菌 常在酒的表面生成白色干燥的菌醭 4 汉逊酵母 5 毕赤酵母 毕赤酵母细胞为筒形 可形成假菌丝 孢子为球形或帽子形 分解糖的能力弱 不产生酒精 能氧化酒精 能耐高浓度的酒精 常使酒类和酱油产生变质并形成浮膜 如粉状毕赤酵母菌 3 3曲药中的细菌 1 乳酸菌 考点 乳酸菌是发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢 革兰氏染色阳性细菌的总称 乳酸含量的多少是反映曲质量的一个方面 由于乳酸呈现的味是馊 酸 涩等 特别是在含量大时又呈青草味 所以在生产中应该注意 一般说来大曲酒中乳酸酯都偏多 所以酒界提出了 增已降乳 论 但在实际做法中疏忽了大曲的乳酸含量或乳酸含量的控制 从而在以后的研究中应考虑 降乳 问题 2 醋酸菌 醋酸菌是一种有鞭毛的革兰氏阴性菌 属于醋酸单胞菌属 细胞从椭圆到杆状 单生 成对或成链 醋酸菌的形态各异 但在曲药中以杆菌居多 而且是典型的好气性菌 醋酸菌主要是在大曲发酵前 中期生长繁殖 尤其是在新曲中含量最多 醋酸菌有一个致命的弱点是干燥低温的环境下芽孢会失去发芽能力 所以 在制备大曲时 要求新曲贮存三个月或者半年以上 这就是为了使醋酸菌以最少的数量进入窖内发酵 3 枯草芽孢杆菌 枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属的一种 革兰氏阳性菌 属需氧菌 初时 大曲中芽孢杆菌不多 但其繁殖速度较快 特别是在大曲的高温 高水分 曲块软的区域繁殖较快 此时枯草芽孢杆菌得以大量生长 可利用蛋白质 多种糖及淀粉 分解色氨酸形成吲哚 它是生成酒体的芳香类物质如双乙酰等的菌源 所以是大曲中不可少得的细菌 可以说枯草芽孢杆菌于曲于酒都是有益菌 第四节窖泥微生物 窖泥是微生物生长 繁殖和积累代谢产物的特殊环境 主要微生物是嫌气芽孢菌和其他厌氧功能菌 因窖泥是用黄泥搭成 呈微酸性 质地黏重 透气性能差 缺乏磷和有机质 厌气条件好 适于厌氧微生物的生长 繁殖 但在不同窖龄的窖泥中或在同一窖池的窖泥不同部位上 微生物分布的多少和种类有差异 浓香型白酒的生产是以窖池和酒醅为基础 通过发酵过程中产生的黄水为介质 酒醅与窖泥之间不断进行微生物和物质 能量的交换 既为酒醅的发酵提供了丰富的微生物种群 又实现了窖泥自身的新陈代谢 窖泥微生物经过长期的驯化和发展 慢慢形成了自身独特的微生物群落 其代谢产生的呈香物质是浓香型白酒窖香的基础 从数量上看 老窖泥中细菌总数 嫌气性细菌数都多于新窖和中龄窖 随着窖龄的增加 嫌气菌数量多于好气菌 嫌气芽孢菌数明显多于好气芽孢菌 另外 窖壁中微生物多于窖底 黑色内层的细菌数多于黄色外层 厌氧异养菌 老窖泥中的厌氧异养菌数量明显多于新窖 一般随窖池上 中 下层顺序而递增 甲烷菌 老窖泥中的甲烷菌数量随窖池上 中 下层顺序而递增 而新窖泥中未测出甲烷菌己酸菌 老窖泥中的己酸菌明显多于新窖 并随窖池上 中 下层顺序而递增 乳酸菌 新 老窖泥中的乳酸菌数量分布无明显规律性 硫酸盐还原菌 除个别窖外 老窖泥中硫酸盐还原菌数量多于新窖泥硝酸盐还原菌 新老窖泥中菌存在一定数量的硝酸盐还原菌 1 已酸菌 已酸菌属于革兰式阴性菌 成对或成串生长 芽孢端生 兼性厌氧 与甲烷菌共栖于窖泥中发酵乙醇和乙酸盐 产生已酸 丁酸及少量乙酸 发酵葡萄糖产生乙酸 丁酸和少量已酸 它以乙酸乙酯为承受体 合成已酸乙酯 是合成型的发酵 发酵期较长 由于具有土壤细菌的特性 栖息于窖泥多而糟醅少的环境中 是产生浓香型大曲酒香味的主要菌种 浓香型白酒生产中需要的己酸菌属于厌氧性微生物 2 丁酸菌 丁酸菌是窖泥中常见的细菌 其绝大多数种类可以归入一个土壤特殊类群 嫌气固氮细菌群 它是梭状芽孢杆菌 各类很多 属专性厌氧微生物 耐高温 耐酸能力差 它能利用简单的有机质或复杂的多糖产生丁酸和乙酸等有机酸 窖泥中的丁酸菌代谢产生丁酸和乙醇发生酯化反应 产生酒中香味成分丁酸乙酯 使酒体协调丰满 典型代表为巴斯德杆菌 3 甲烷菌 沼气产生的主要菌 甲烷菌专性严格厌氧菌 甲烷菌和硝酸盐还原菌在窖泥中均有解除产酸菌的氢抑制现象 它们是酿酒生化反应的重要的载体 甲烷菌数是判断窖泥老熟的重要标志 4 硫酸盐还原菌 硫酸盐还原菌是专性嫌气菌 硫酸盐还原菌能减少窖泥中微生物产生的乳酸以及黄水中的乳酸 防止窖泥中乳酸的积累 减缓乳酸亚铁及乳酸钙的产生