第五章-第二节-发酵保藏PPT课件

-,1,第二节食品的发酵保藏,概述环境中存在各种微生物，与人类生活、生产密切相关；不利的一面（腐败），有利的一面（发酵食品），如酿酒、面包、奶酪、豆腐乳等就是和微生物发酵作用有关；这种发酵不但可以抑制食品腐败变质，而且改善食品风味、色泽、口感等；这种保藏作用相对与干藏、罐藏、冻藏而言，是一种相对较弱的保藏方法，通常需结合冷藏、巴氏杀菌等才能更加延长食品货架期；但很独特；是在较低温度下完成，可以更好地保持食品的新鲜或天然状态，或是一种有活力的状态；,-,2,一、发酵的概念,发酵的概念最早来源于酿酒的过程。“发酵”原来指的是轻度发泡或沸腾状态。从生理学和生物化学的角度来看，化学反应并按分子水平研究时，发酵应正确理解为在缺氧状态下糖类的分解。在发酵工业上发酵是利用微生物的代谢（包括直接或次级）活动，通过生物催化剂（微生物细胞或酶）将有机物质转化为产品的过程。实际上发酵食品本质上常是糖类、蛋白质和脂肪等同时变化后的复杂混合物，或在各种微生物和酶依照某种顺序作用下形成的复杂混合物。所以食品发酵过程事实上是包括了发酵、阮解、脂解等多种变化的综合作用。,-,3,二、食品发酵的基本理论,（一）微生物对食品的作用1、食品中微生物作用的类型可分为蛋白质分解（阮解）、脂肪分解、碳水化合物分解三种类型；少数微生物在各种酶的相互协作下可同时进行三类分解活动；,-,4,（1）蛋白质分解,蛋白质+微生物（蛋白酶）蛋白胨、多肽、氨基酸胺、NH3（腐败）、硫化氢等常见微生物：黄色杆菌属、变形杆菌属、芽孢杆菌属、假单胞菌属和毛霉等蛋白质分解有时也是需要被利用的，比如酱和酱油的生产、腐乳的生产等,-,5,脂肪+微生物（脂肪酶）脂肪酸、甘油醛类、酮类等（酸败变质）常见微生物：假单胞菌属、无色杆菌属、芽孢杆菌属和一些霉菌脂肪降解也有好的一面，在腐乳、肉制品生产中，部分降解形成香味。,（2）脂类分解,-,6,碳水化合物+微生物（碳水化合物酶）糖类及其衍生物各类糊精、低聚糖、二糖、单糖、酒精等常见微生物：大部分的乳酸菌类、棒状杆菌、气杆菌、部分酵母、霉菌中的根霉和毛霉等碳水化合物降解很多时候并不是造成食品变质，而是形成风味物质或者会有利于延长食品保藏期,（3）碳水化合物分解,糖类的部分解氧化是最常见的发酵类型,-,7,乳酸发酵糖+乳酸菌乳酸酸奶、酱腌菜、酸菜、泡菜酒精发酵糖+酵母酒精+CO2葡萄酒、果酒、啤酒醋酸发酵酒精+醋酸菌+O2醋酸+H2O食醋，但如果在酒类和果蔬罐头中出现有醋酸发酵则说明有变质现象。,（4）重要的发酵类型,-,8,丁酸发酵乳酸或糖+酪酸梭状芽孢杆菌丁酸+副产物丁酸无防腐作用，给腌制品带来不良风味，不受欢迎。只有在缺氧和低酸度条件下易出现，食品腌制初期以及温度较高时比较容易发生；产气发酵糖+大肠杆菌等CO2+H20常导致食品腐败变质，如大肠杆菌、产气杆菌是蔬菜、肉类、乳品产气的微生物；肠膜明串珠菌、短乳杆菌是蔬菜腌制品常见的产气菌。,-,9,（1）微生物的种类：酵母菌类啤酒、葡萄酒等各种酒类以及面包等都是利用酵母发酵制作的。一般酵母均可利用其特性而用于食品工业发酵。常见的是葡萄酒酵母和啤酒酵母。所有酵母都能利用葡萄糖、果糖和甘露糖，生成酒精和甘油；有些也能利用半乳糖；一般不能利用戊糖；双糖、三糖，如蔗糖、乳糖、棉子糖等能被一些酵母全部或者部分发酵。,2.食品发酵用微生物的种类,-,10,霉菌类霉菌在食品加工工业中用途十分广泛，许多酿造发酵食品、食品原料的制造，都是在霉菌的参与下生产加工出来的。如豆腐乳、火腿、豆豉、酱、酱油、柠檬酸等。霉菌能把加工所用原料中的碳水化合物、蛋白质和其他食品中的组分进行转化，制造出多种多样的食品、调味品及食品添加剂。在许多食品制造中，除了利用霉菌以外，还要在细菌、酵母的共同作用下来完成。,-,11,在食品生产中利用的霉菌很多，主要有根霉、毛霉和曲霉。根霉属通常具有较强的淀粉酶活性，如在我国酒药和酒曲中常用的是米根霉；曲霉属霉菌如黑曲霉具有多种活性强大的酶系，如淀粉酶、糖化酶、耐酸性蛋白酶、果胶酶、柚苷酶和橙皮苷酶、葡萄糖氧化酶、纤维素酶等，广泛用于酿造调味品的制造上；毛霉属中常用的有鲁氏毛霉，常用于腐乳。,-,12,细菌类用于食品发酵工业的细菌主要有醋酸菌、乳酸菌及部分芽孢杆菌等。各种发酵细菌广泛应用于酿酒、酱制品发酵、提取酶制剂等。醋酸菌分成两个菌群：只将乙醇氧化成醋酸，醋酸是最终产品。同时它能将葡萄糖氧化成葡萄糖酸，这类菌为醋单胞菌或葡萄糖杆菌(Gluconobacter)；将乙醇氧化为醋酸，而且能将产生的醋酸进一步氧化成CO2和水，这类菌就叫醋酸杆菌。,-,13,乳酸菌是利用糖类生成乳酸的一类细菌。其中在食品中以链球菌，四联球菌、明串珠菌和乳杆菌等属比较重要。乳酸菌广泛用于发酵乳制品、泡菜、可可、咖啡等的生产上。,-,14,在食品发酵工业中，由于生产工艺的需要，可单选用一种微生物进行发酵，也可选用两种或两种以上不同类的微生物进行发酵。常见的微生物发酵制品有以下几类：单用酵母菌进行发酵的制品如啤酒、葡萄酒、蒸馏酒如威士忌、白兰地、甘油、食用酵母及B族维生素等品种。单用霉菌进行发酵的制品如米酒、饴糖、腐乳等品种。,2.食品发酵用微生物的种类,-,15,单用细菌进行发酵的制品如食醋、氨基酸产品，奶油、酸乳及乳酪等发酵乳制品。其他如葡萄糖酸、蛋白酶、淀粉酶等酶制剂品种。酵母与霉菌混合使用的发酵制品如绍兴酒、日本清酒等。酵母与细菌混合使用的发酵制品如腌菜、奶酒等品种。酵母、霉菌、细菌混合使用的发酵制品如食醋、大曲酒、小曲酒、酱油及酱类发酵制品等。,-,16,（二）、发酵保藏的原理,发酵食品中控制微生物生长的主要因素:营养物供应；底物pH；培养温度水分含量氧化还原电位微生物的生长阶段是否存在竞争性微生物。,-,17,发酵保藏的原理,就是利用能形成酒精和酸的微生物的生长和新陈代谢活动，抑制腐败菌和致病菌的生长繁殖。发酵菌的生长代谢产物如酒精、酸可以对其他或有害菌产生抑制作用，当这些产物浓度较大时，就造成使不利于有害菌生长的环境；有益菌能够耐受这样的环境；有益菌大量繁殖成为优势菌，可竞争消费营养成分使有害菌生长代谢受抑制。,-,18,三、影响食品发酵的因素及控制,食品发酵类型众多，若不加控制就会导致食品腐败；控制食品发酵的主要因素有：酸度；酒精含量；菌种使用；温度；通气量；加盐量。这些因素还决定了发酵后期贮藏中微生物的生长类型。,-,19,酸度酸度不管是外加或发酵的均可抑制微生物生长。除了橘子、柠檬那样的高酸食品外，一般需要在发酵前加酸或促进发酵产酸，否则有害微生物将大量繁殖。含酸食品有一定的防腐能力，但有氧存在时表面也会有霉菌生长将酸消耗掉将失去防腐能力。食品中酸度也会因蛋白质分解产生氨类物质而下降。,-,20,控制酸度的例子-鲜乳自然发酵,-,21,刚挤出的鲜乳存在一极短时的无菌期，在此期间细菌无法生长；乳酸链球菌的发酵突出并产乳酸，该菌的生长也会受到自己产生的酸的抑制，开始形成凝乳；牛乳中常见的乳杆菌类细菌因其耐酸性比乳酸链球菌更强，连续地进行发酵并产生更多的酸，直到新的酸度能进一步抑制其生长为止；凝乳变硬；高酸度的环境中乳杆菌就逐渐死亡，于是耐酸酵母和霉菌接着开始活动，酸度下降；凝乳消失；蛋白质分解菌和脂肪分解菌生长，产生气体和腐败变质；,-,22,酒精含量,与酸一样，同样具有防腐作用，主要取决于其浓度,按容积计12-15%发酵酒精能抑制酵母的生长。一般发酵饮料酒的酒精含量9-13%，缺少防腐能力，还需巴氏杀菌或添加防腐剂；饮料酒中，如添加酒精使含量达到20%，就不需杀菌处理，有防腐抑菌作用；,-,23,发酵开始时预期菌种迅速繁殖可抑制其它杂菌生长。如馒头、酿酒、酸乳生产。目前发展已改使用预先培养的菌种称为发酵剂或酵种。可以是纯菌种，也可以是混合菌种。如制造红腐乳，一般用单纯的霉菌；制造酸奶、干酪，多为混合菌,菌种的使用,-,24,温度,发酵所需的温度依微生物的种类而异，温度起伏会影响发酵效果。不同的微生物发酵所得到的产品酸度和风味各有不同，多种微生物发酵的产物有更好的品质。在混合发酵时可以调节发酵温度使不同类型的微生物的生长速度得以控制，借以达到有目的的发酵效果。温度对发酵影响重要；,-,25,初期适当控制温度，让肠膜状明串珠菌（21C）发酵产生醋酸、酒精和其他预期的产物；然后适当升高发酵温度黄瓜发酵乳杆菌继续增添乳酸；黄瓜发酵乳杆菌消失后,则由短乳杆菌继续增添乳酸。,温度对包心菜腌制过程产酸的影响,-,26,-,27,温度对发酵香肠的影响,-,28,在香肠发酵过程中，温度对香肠品质的影响也很大，温度对Belgian和Scandinav香肠中物质变化的影响如表。一般干香肠和霉菌成熟的香肠，发酵温度都比较低，通常低于22；不干香肠和半干香肠的发酵温度通常在2226之间；美式半干香肠的发酵温度却高达40。高温下发酵速度较快，但如果没有严格的控制，很容易引起腐败菌的滋生。,-,29,氧气供应量,适当地提供或切断氧气可以促进或抑制（发酵）菌的生长，同时可以导致生产向产生预期的代谢产物方向发展。乳酸菌是兼性厌氧菌，只有在缺氧的条件下才能将糖转化成乳酸；酵母氧气充足时繁殖超过发酵，缺氧时进行酒精发酵；霉菌是完全需氧性的菌，故缺氧是控制霉菌生长的重要途径，这就是为什么腌制蔬菜时要进行密风，民间有防止“走风”的说法。,-,30,食盐用量,各种微生物的耐盐性并不完全相同，细菌鉴定中就常利用它们的耐盐性作为选择和分类的一种手段。在其他因素相同的条件下，加盐量不同即可控制微生物生长及它们在食品中的发酵活动，在不同食盐含量下包心菜的盐制发酵与产酸量见表5-8。因此，食品发酵时可用盐作为选择适宜的微生物进行生长活动的手段。不同浓度的盐溶液对微生物有不同的影响，各种微生物对不同盐液浓度的耐受性并不相同蔬菜腌制中出现的朊解菌和其他类型的腐败菌都不能忍受.以上的盐液浓度,-,31,-,32,一般腐败菌在2.5以上食盐浓度即不能生长，酸和盐结合时其影响力更大。10%15%的食盐溶液可抑制腐败性杆菌、副伤寒菌属及肉毒梭状芽孢杆菌的生长，同时可抑制蛔虫卵发育成有感染性的虫卵。有些发酵食品在发酵初期常用2.0%2.5或5%6，甚至更高浓度抑制腐败菌。酱油及豆酱中食盐浓度应不低于15及12，夏季气温高时，可适当地增加到18%20%。甜面酱含盐量为7，是为了照顾产品风味特点。,-,33,一般在蔬菜腌制品中常见的乳酸菌都能忍受浓度为10%18%的食盐溶液，因此蔬菜腌制时加盐将有利于促进乳酸菌的生长，即使有杂菌存在，发酵也不至于会受到影响。另外乳酸菌一旦生长并产生乳酸后，在酸和盐的共同作用下，对腐败菌和其他杂菌的抑制作用更强。比如，腌制包心菜使用盐量为2.0%2.5%，低盐量有利于迅速产酸(表5-8)，而它的防腐作用主要依靠酸的影响，不过也有使用5%6%的盐量的。黄瓜腌制时需要的盐浓度一般高达15%18%。,-,34,在发酵香肠中的食盐添加量通常为2.5%3.0%（超过3%时将延长发酵时间，口味太咸。某些意大利萨拉米肠中食盐添加量更大些，干燥后含量可达8%以上。氯化钠会影响蛋白质和脂肪等物质的变化。Demeyer等研究了氯化钠的含量对Belgian和Scandinav香肠中蛋白质和脂肪等的影响见表5-9。,-,35,-,36,四、发酵对食品品质的影响,1.改变食品的风味和香气（1）蔬菜（2）牛乳（3）制酒（4）肉类蛋白质水解产生多肽和氨基酸，非蛋白质氮含量增加；脂肪水解产生香味醛类等，如多脂鱼腌制后的风味胜过少脂鱼；分解物就成为成熟腌制品风味的来源甜味下降、酸味上升，咸味、鲜味、香味等,-,37,2.提高营养价值,纤维素被降解为低聚糖类；蛋白质水解为多肽,易吸收和有活性功能。不饱和脂肪酸含量增加产生多糖类产生维生素12,-,38,-,39,3.改变组织质构,(1)蔬菜脆性的变化(2)发软:豆腐乳、干酪(3)疏松：面包,-,40,肉的发色酶对色素物质的影响叶绿素的降解、酶促褐变蛋白质降解导致的褐变微生物产生的色素红曲红色素,4色泽的变化,-,41,五、主要发酵食品的保藏作用,（一）乳酸发酵发酵过程中乳酸菌的生长顺序由它们对乳酸的耐受程度决定；比如，在牛乳中，链球菌、乳酸链球菌和相近的乳酪链球菌在乳酸浓度0.7%1.0时被抑制，它们将被更耐酸的干酪乳杆菌(耐1.5%2.0酸浓度)和保加利亚乳杆菌(耐2.5%3.0酸浓度)所替代。发酵剂的作用快速产生大量的所需要的微生物数量以缩短发酵时间及抑制致病菌和腐败菌的生长。快速产酸并降低pH以抑制杂菌生长。,-,42,-,43,发酵香肠(如萨拉米香肠)通常按照以下工艺生产：肉细切，混合肉、调味料、腌制盐(硝酸盐与亚硝酸盐)，充填，发酵，巴氏杀菌(6568，48h），干燥和冷藏(47)。发酵香肠的保藏效果主要来源于：亚硝酸盐香料的混合抑菌效果以及外加盐的部分抑菌效果；发酵产生的0.8%1.2%的乳酸；加热效果，如果采用烟熏工艺的话，熏烟中部分抗菌物质也起到抑菌效果；由于加盐和干燥导致的水分活度的下降；低的贮藏温度。将小鱼、小虾和鱼加工下脚料采用腌制和发酵手段制作调味料。我国一些传统的酸鱼、糟鱼。,1.肉与鱼制品发酵,-,44,蔬菜发酵通常是将蔬菜浸渍在2.5%6.0%的盐水中，进行厌氧发酵。在厌氧条件下占主导地位的自然接种的乳酸菌能产生1左右的乳酸。发酵过程中主导菌取决于蔬菜本身所含菌的起始数量、盐浓度和pH。在一些国家，采用发酵剂来控制腌菜的生产，此时蔬菜首先采用乳酸进行调酸以控制杂菌生长，然后接种。腌制蔬菜的保藏效果取决于酸和盐的浓度以及是否采用热加工工艺。,2.蔬菜的发酵,-,45,在热带国家，人们采用发酵方法将谷物和根类作物制作成饮料和主食。发酵玉米是非洲一些国家的主食。玉米浸渍在水中13d，磨粉，然后做成面团。开始阶段，棒杆菌属水解淀粉并初步产生一些乳酸，气杆菌属接着产酸，酵母形成一些风味成分；随着酸度的提高，乳杆菌属占主导地位并继续产酸；最后，酵母生长并形成发酵面团的风味。食用时将面团煮成稠厚糊状。在这种食品中，发酵只是产生风味，保藏效应较微弱。,3.淀粉发酵,-,46,乳制品中有大量的发酵品种如酸乳、乳酪和酸奶油等风味的差别是由于乳酸、风味醛、酮、有机酸