发酵食品学-第一章-绪论

发酵食品学,主讲：杜娟电话子邮箱：82471638,课程内容,第一章绪论第二章谷物发酵制品酿酒第三章谷物发酵制品食醋第四章发酵果蔬制品第五章发酵豆制品,第六章发酵乳制品第七章发酵肉制品第八章发酵水产品第九章微生物源的功能性食品及食品添加剂第十章发酵食品的安全问题,课程内容,发酵（Fermentation）,“沸腾”（fervere）它描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象。,酵母菌的厌氧呼吸，其中氢受体和氢供体都是有机物。,通过对微生物的培养，使某种特定产物（菌体或代谢产物）大量积累的过程。,传统意义上,生理生化意义上,工业意义上,第一章绪论,广义：微生物进行的一切活动都可以称为发酵。狭义：厌氧条件下有机化合物进行不彻底的分解代谢释放能量的过程。,一、发酵（Fermentation）定义：,食品发酵,食品原料在微生物（包括本身的酶）的作用下，经过一系列生物、化学反应后转化为新的食品类型或饮料的过程。这种类型的食品总称为“发酵食品”。利用微生物的作用而制得的食品都可称之为发酵食品。,二、发酵食品的分类,根据所利用原料的种类分类根据所利用的主要微生物的种类分类按照传统发酵食品和现代发酵食品的概念分类,部分常见的发酵食品,食用特点,部分发酵食品中的微生物,抑制腐败菌和一般病原菌的生长发酵食品能提高食品的营养价值在食品发酵后，赋予色香味型的改变提高产品的附加值,三、发酵食品的特点,抑制腐败菌和一般病原菌的生长:低pH,高酒精度，高盐，菌体抑制,能保健养生的发酵食品,使食物更容易消化发酵食品一般低热能食品。分解食物中对人体不利的因子，产生有利的代谢物。含有益生菌，能保持肠道健康，改善肠胃道功能。,发酵赋予食品风味,大分子物质的降解产生氨基酸，多糖，代谢产生酒精，乳酸，双乙酰、酯类等风味物质色素：红曲红多种作用导致质构改变软，韧，膨松,发酵技术提高产品的附加值,直接销售：0.5元附加值：加水蒸成米饭：1.0元附加值：包成粽子：5.0元附加值：发酵制成一瓶酒：10元100元。附加值：,一碗米的价值？,发酵食品的工艺特色：,1、采用多种原料，且多以淀粉质原料为主。2、多菌种混合发酵，国内多以霉菌为主要的微生物群，国外多以细菌为主。3、工艺复杂、多用曲：董酒生产制的曲用72味中药。4、多为固态发酵：醅、醪,四、食品发酵的历史,发酵是一门古老而又现代的技术，结合了神秘的传统、古老的文化和变化无穷的生物技术。文化底蕴深厚、产品形态多种多样、技术手段推陈出新、理论研究和技术创新永无止境。,古代,最早的发酵产品据记载起源于5000BC。据记载最早的发酵食品应是酒类，通常认为是wine（果酒）,因为大自然中具备了野生果类和酵母菌，条件适宜情况下自行发酵。在神话传说中亦有猿猴酿酒之说。由于自然界中资源的多样性，便有了多种多样的发酵食品。50006000BCwine、黄酒、Cheese4000BCBeer，古埃及已出现了麦芽糖化。酱油、醋及各种调味品白酒：农业社会粮食节余，生霉、发酵、蒸馏而得,古代,古老的发酵食品自产生以来，长时间内停留在自然酿造阶段。即知其然而不知其所以然，通常以经验掌握。由于节气、环境的变化即决定了产品的成败，因此食品酿造甚至被赋予很多神秘色彩，甚至出现了对曲的顶礼膜拜，一些祭祀活动也与之联系起来。,发酵食品与许多民族文化融为一体。英国的威士忌荷兰的干酪俄罗斯的大咧巴面包德国的啤酒中国的白酒日本的清酒法国的香槟,近代,由于各种食品的发酵的机理一直未能充分揭示，因此发酵技术也迟迟未能进一步发扬光大和合理调控。这种情况直到巴斯德、科赫等人对微生物的研究发现才有所改观，他们的工作成果推动了微生物发酵及工艺调控的推陈出新。,现代生物技术：应用生物体（微生物、动植物细胞）或其组成部分（细胞器、酶）在最适宜条件下生产有价值的产物或进行有益过程的技术。,生物技术五大技术体系关系图,基因工程,细胞工程,微生物或细胞,产品,改良或创建生物新品种,细胞工程,发酵工程,酶工程,生化工程,产品,基因工程是主导发酵工程是基础和必要条件生化工程是重要环节,现代发酵食品,味精肌苷酸钠、鸟苷酸钠柠檬酸、苹果酸黄原胶、功能性低聚糖保健品：发酵灵芝液、冬虫夏草,五、国内的食品发酵工业概况,我国的发酵行业虽然历史悠久，但是数千年来由于科学技术进步缓慢，未能得到充分发展。直到20世纪中期才建立了一系列新的微生物工业。近几年来，由于生物新技术的应用，发酵工业开始进入新的发展时期。,白酒,中国的酿酒业，距今已有数千年的历史渊源。白酒是我国特有的、具有悠久历史的传统酒种。1949年新中国成立时，我国白酒的产量只有108万t。1996年，我国白酒产量达到历史高峰，总量达到80130万t。之后开始回落，至2004年产值达到311万吨的最低值，自2005年之后才又恢复增长。2011年达到1025万吨的产量。2013年达到1226万吨。规模较大的有茅台、五粮液、剑南春、泸州老窖、汾酒、古井。,全国白酒产量（单位：万吨）,黄酒,黄酒是我国最古老的酒种，早在夏、商、周三代就已经大量生产了，并流传至今，据史料记载已有6000年左右了。目前年产量为150万吨左右。现有塔牌、古越龙山、会稽山等品牌。,啤酒,1900年我国最早的啤酒厂于哈尔滨建成1949年啤酒产量仅七千余吨1981年啤酒产量增至91万吨2005年产量达到3000万吨左右2011年中国啤酒产量比上年增加10.7，达到4890万吨，保持世界第一位，占世界总产量的四分之一。2013年产量5062万吨。,葡萄酒,1892年华侨张弼士在烟台建立酿酒公司，这是我国第一个新型的葡萄酒酿造厂目前我国葡萄酒工厂已有近百家2013年葡萄酒年产量约117万吨。年产万吨以上的有张裕、王朝、华夏、长城、新天、威龙、中粮。几家公司占据约60的市场份额，销售收入占整个行业的78.4。,酱油和食醋,早在三千年前便已掌握了酱油和醋发酵的技法，数千年来一直沿用自然发酵法，直到20世纪后才开始采用纯种培养培养技术生产，目前设备及酿造方法逐步实现了现代化酱油年产量约为757.95万吨，已居世界首位食醋年产量约为350万吨.,酒精,二十世纪初期，外商在东北设立哈尔滨和阿城两个酒精厂1922年山东溥益酒精厂成立，为第一个由国人设立的酒精厂1934年华侨投资在上海浦东设立中国酒精厂，当时号称远东第一大型酒精厂酒精年产量解放前仅1万吨左右。2011年发酵酒精产量约为911.5万吨左右。,酶制剂,1964年才在无锡建立了第一个酶制剂工厂目前有酶制剂生产厂家100多家2010年产量为77万吨左右,柠檬酸,1953年我国曾进行浅盘发酵制柠檬酸的中型生产。1965年前后由上海酵母厂首先采用深层发酵法，由薯干直接发酵生产柠檬酸。2010年产量达98万吨左右，出口量居世界第一位。,味精,1964年我国谷氨酸发酵研究成功，首先在上海投入生产。味精生产万吨以上产量的工厂有17家。最大规模是周口莲花味精集团公司，年产12万吨。2010年产量为215万吨。,基因工程产品,我国已经开发成功了21种基因工程药物和疫苗，世界上销售额排名前10位的基因工程药物和疫苗，我国已能生产8种。在食品上有转基因动物、转基因蔬菜等,细胞工程产品,紫草、三七等等植物细胞已可在发酵罐种大规模培养。我国的传统中药涉及5000种左右植物，细胞培养是中药资源开发的一个重要方面。还可用于植物育种、脱毒蔬菜、及菌种筛选,“十一五”时期发酵工业现状与成就,发酵工业是以含淀粉（或糖类）的农副产品为原料，利用现代生物技术对农产品进行深加工、生产高附加值产品的产业，主要包括氨基酸、有机酸、淀粉糖、酶制剂、酵母、多元醇以及功能发酵制品等行业。,产品产量不断提高产品结构调整取得新进展,2006-2010年，我国发酵工业主要产品的总产量保持稳定增长，平均年增长率为15.3%，显示出强大的活力，2010年发酵工业产品总产量达1683万吨，同比增长9.3%；工业总产值达1850亿元，同比增长15.6%，其中柠檬酸、酶制剂、淀粉糖、酵母、赖氨酸增幅均超过14%。,自主创新能力显著增强生产技术工艺装备水平快速提高,据调查，发酵行业企业研发投入约占销售收入的4.5%，有的可高达10%以上，获得的专利成果数量也逐年递增。从而带动行业的技术水平不断提高、技术装备日益先进、产品质量大幅提高。,出口稳定增长，国际竞争力大幅提升,“十一五”期间，我国发酵行业出口量持续增长，国际竞争力显著提高。2006-2010年，发酵工业主要产品出口呈现稳定增长的态势，主要产品出口总量年均增长率为19.1%，出口总额年均增长率为20.7%。2010年，我国发酵行业主要产品出口总量约为250万吨，出口总额约25亿美元。,企业规模扩大，产业集中度增强,“十一五”时期，在国家相关产业政策的指引下，我国发酵行业企业布局发生了变化，已经从中小企业为主体转变为大企业、大集团为主导地位的格局。目前，我国已经拥有玉米综合加工能力亚洲第一、世界第三的大企业。,产品质量及安全水平不断上升产品标准有序规范,“十一五”时期，发酵行业的企业管理体系建设已走上了科学、高效、健康的发展轨道，先进的管理理念和管理方法已在行业中广泛应用。行业中大中型企业均通过了ISO9000系列认证，有不少企业通过了ISO14000和HACCP、GMP认证，还有部分企业通过了OHSAS18001、IP、kosher及HALAL认证，建立了严格的产品质量管理体系，规范了企业的生产条件和生产经营行为，有力地保证了食品的安全可靠。,产业集群发展，形成以原料主产区为主的区域布局,受原料供应、环境保护和生产成本等因素的影响，发酵工业的产业布局由沿海港口等经济发达地区向原料产地转移的趋势明显。山东、东北三省、内蒙古、河北、河南和安徽等8个玉米产区深加工消耗玉米量占全国深加工玉米消耗总量的80%以上，味精、柠檬酸、赖氨酸、乳酸、淀粉糖（醇）行业主要分布在这些地区；同时以禹城-功能糖城、昌乐-柠檬酸特色区域为代表的产业集群正在逐步兴起，成为新的增长点。目前，我国酵母行业主要分布在湖北、广东、广西、安徽等地区；酶制剂行业主要分布在江苏、湖南、湖北、山东等地区；此外，宁夏、甘肃等西北地区也有发酵行业企业的分布。,大力发展循环经济节能减排初见成效,在国家产业政策的正确引导下，发酵工业企业已经越来越认识到发展循环经济和节能减排的重要性和必要性，努力提高原料转化率、副产品的综合利用率，加大对生产过程中产生的废水、废渣和废气的治理和回收利用。,六、食品发酵方式的转变,传统少量食品发酵向规模化、科学化转变；浅层培养向厚层通气或深层液体培养；主流培养方式从固态培养转向液态培养为主；天然菌种发酵转向纯菌混合多菌种发酵；,低密度发展到高密度培养；人工控制的反应器转向传感器、计算机在线控制的反应器；工业化连续生产的程度大幅提高。,七、发酵工业的发展趋势,（一）利用基因工程技术，人工选育和改良菌种（二）结合细胞工程技术，用发酵技术进行动植物细胞培养,（三）应用酶工程技术，将固定化酶或细胞广泛应用于发酵与酿造工业酶或细胞固定于一定的物质上，优点：省去提纯工艺，损失低，可以催化多个反