第11章-微生物资源的开发与利用

1、第十一章 微生物资源的开发与利用 第一节 微生物酶酶是活细胞产生的一种生物催化剂，是一类具有催化功能的蛋白质。有计划和仔细地筛选微生物菌株，常可获得能够生产几乎任何一种酶的适当菌株。一、用于酶发酵生产的细胞具备的条件1、酶的产量高：可通过筛选、诱变或采用基因 工程、细胞工程等技术而获得。2、容易培养和管理：易生长、适应性较强，易于控制，便于管理。3、遗传稳定性好：能够稳定地用于生产。4、安全可靠：不能使用产毒素的菌株和它们的 近缘种。二、极端微生物酶的开发栖息在地球上最恶劣环境中，有一套特殊的代谢类型，产生特殊的酶；常从难培养或不能培养的特殊菌体中获得；开发这些酶主要还得依靠分子生物学手段，如

2、运用异源基因表达技术 ；目前主要解释是怎样的酶结构导致这些酶具有如此独特的性质。三、酶制剂在食品工业中的应用1、蛋白酶：广泛应用于皮革、毛皮、毛纺、丝绸、医药、食品、酿造等行业 ； 广泛存在于动在食品方面的应用：在乳酪制造业中使用毛霉蛋白酶；健康食品的开发方面，如Nutra Sweet公司利用微生物蛋白酶的催化合成的高甜二肽Aspartame，其甜度为蔗糖的150多倍；20世纪80年代日本学者须见洋行首次在纳豆(Natto)发酵食品中发现具有溶栓作用的纳豆激酶。 2、淀粉酶先民就利用淀粉酶的作用，从事酿酒、制饴糖等 ；常见生产菌：枯草杆菌、淀粉液化芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌、产气气杆菌、软化芽孢杆

3、菌、德氏根霉、黑曲霉、拟内孢霉等。第二节 微生物风味物质 由于食品原料中内源风味、芳香物质或因含量少、或因加工而挥发，常需要外援增补强化。 食品风味物质的工业化产品，主要包括香味剂、酸味剂、甜味剂、鲜味剂等。传统的化学合成调味剂受到消费者的抵制和许多国家的限制 。一、微生物香味剂1、萜烯类化合物具有香精油的特殊香味，以五碳异戊二烯为基本单位，具有开链、闭链、环式、饱和或不饱和结构。大多是真菌，多见于腐烂的松木上，属子囊菌和担子菌，如长喙壳属已成为广泛研究的对象。另外还生香酵母菌等。2、内酯类化合物具有果味、椰子味、奶油味、可可味、甜味或坚果味，是食品香气的主要成分，目前主要通过化学法生产；土壤

4、真菌绿色木霉在简单生长培养基上可产具有浓郁椰子味的物质，显示其主体特征的化合物是6-戊烷基-2-吡喃酮，其产物浓度可达170mgL；香气拥抱酵母可通过从头合成生产4-癸内脂达16mgL，该物质具有强烈的桃香味。3、酯类化合物是果香的主要成分。白酒香味成分中酯的含量最多，其中形成香味特征的关键成分是已酸乙酯。窖泥中的梭状芽孢杆菌将酒醅中的乙酸乙醇进行合成发酵，产生丁酸、已酸，进而经酯化成丁酸乙酯，已酸乙酯等。4、吡嗪类化合物是热加工食品的典型香味成分，有咖啡味、巧克力味、爆米花味、坚果味、香蕉味等；在正常情况下，是通过美拉德反应形成的。谷氨酸棒杆菌是四甲基吡嗪的产生菌。经过5d发酵，可产3gL的

5、四甲基吡嗪；牛肚菌中含有吡嗪、枯草杆菌发酵能产生4-甲基吡嗪、假单胞菌属可产生烷基吡嗪等。5、双乙酰是发酵乳制品中奶油香味的重要成分；产双乙酰的微生物有葡聚糖明串珠菌、噬柠檬酸明串珠菌、乳酸链球菌亚种等。6、蘑菇香味剂主要成分是不挥发的谷氨酸、5-鸟苷酸及挥发性的C8化合物等；野生蘑菇中含有3-羟基辛烯的特有香味；二孢蘑菇中含有3-羟基辛烯的前体物亚油酸等等。7、酶转化风味物质应用酶促风味前体物转化为风味物质或直接合成、提取风味物质，用于增强食品风味或除去、掩盖食品杂味、异味，是食品风味生物技术的研究热点。食品原料中的蛋白质、脂肪、碳水化合物和核酸等成分，均可通过相应的酶促反应，转化或生成特定

6、的风味物质。二、微生物鲜味剂又称酵母抽提物，是酵母自溶和酶解及发酵过程中产生的氨基酸、核苷酸、生物肽等混合物提纯精制而成，属新型氨基酸调味料。肌苷酸、鸟苷酸含量为5，高的可达20，特别鲜美，能提升肉味，协调动物、植物蛋白水解物的鲜味。主要用作复合调味液、鲜酱油、调味粉、罐头食品、肉制品、蔬菜制品、水产品等的增鲜剂，可掩盖杂味；酵母提取物有膏状和粉状两种产品；因含有全部的必需氨基酸、维生素及核糖核酸、烟酸、味酸、谷胱苷肽等，矿物质元素品种和含量也很丰富，是常用的营养物。具有助消化、降血压、治贫血等功能。也可用作食品营养强化剂和保健食品素材；发展酵母浸膏生产，前景广阔。 三、微生物风味物质的工业化

7、产品及生产中的问题一是大部分风味物质的产率很低；二是由于终产物对微生物本身具有抑制和毒害作用，常使发酵液中的终产物浓度维持在较低水平；三是法规方面问题，新产品必须经这些立法机构验证后方可裁决为天然产品。这一过程可能耗时数年，这也致使生物技术产品的价格偏高。第三节 微生物与保健食品的筛选 保健食品具有一般食品的共性，还具有能调节人体的某些机能，适于特定人群食用，但不以治疗疾病为目的。按调节人体机能的作用分：调节免疫功能食品、延缓衰老食品、改善记忆食品、促进生长发育食品、抗疲劳食品、减肥食品、耐缺氧食品、抗辐照食品、抗突变食品、抑制肿瘤食品、调节血脂食品、改善性功能食品、调节血糖食品等。一、微生物

8、保健食品糖类：如香菇多糖等；活性菌类：如乳酸菌、双歧杆菌等；功能性甜味料（剂）类：如单糖、低聚糖、多元糖醇等；功能性油脂（脂肪酸）类：如多不饱和脂肪酸、磷脂、胆碱等；自由基清除剂类：如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化酶等；肽与蛋白质类：如谷胱甘肽、免疫球蛋白等。灵芝孢子、孢子粉、孢子油等灵芝制品。二、微生物保健食品基本原则1、应保证对人体不产生任何急性、亚急性或慢性危害。2、应通过科学实验（功效成分定性、定量分析；动物或人群功能试验），证实确有有效的功效成分和有明显、稳定的调节人体机能的作用。3、配方、生产工艺应有科学依据。4、应符合GBl488l一94的规定，并应逐步健全质量保证体系

9、。三、筛选目的菌株四、微生物多糖 由于它具有可使水成胶或改变其液流特征，常显出非牛顿型性质，如假塑性或触变性等本身所固有的特殊性能，使得它在食品工业、医药工业、石油工业、化学工业和其他工业上具有很大的应用潜力。（一）产生多糖的微生物存在于土壤中的、附生于植物体上或者寄生在动物体内的许多微生物也产生多糖。微生物黄单胞菌(Xanthomonas)能产生一种多糖，称黄原胶(Xanthan gum)。 一种链霉菌(Streptomyces mutans)亦能产生一种由a-1，3葡萄糖苷键和a-1，6-键连接而成多糖(mutan)。其他像根瘤菌(Rhizobium)、根癌土壤杆菌。(Agrobacterium tumefaciens)也能产生胞外多糖。(P452-453表11-9、10) (二) 微生物多糖的种类 按其存在的位置分：细胞内多糖:糖原，起着储藏能源的作用。细胞壁多糖:包含在荚膜或被膜中。细胞外多糖:是微生物大量产生的，多半是真菌和细菌。按照微生物多糖的特性和功能分增稠多糖：有黄单胞菌多糖、核盘菌多糖、小核菌多糖、裂褶菌多糖，PS-10、PS-2l、PS-53胶，S-130，S-194，S-198多糖，PS-7。形成凝胶的多糖:凝胶多糖、热凝多糖、海藻酸。特殊用途的多糖有右旋糖苷、短梗霉多糖、含6脱氧己糖的多糖类、细菌纤维素。（三）重要的微生物多糖1、黄单胞菌多