食微第五章.课件

1、第五章 微生物与发酵食品 Microbe and fermentation food 发酵食品（Fermentation Foods）: 是指经过微生物（细菌，酵母和霉菌等）酶的作用使加工原料发生许多理想的十分重要的生物化学变化及物理变化后制成的食品。主要内容： 细菌发酵食品 真菌发酵食品 微生物菌体食品 微生物多糖 食品风味物质 酱油生产菌与酱油的生产 醋酸细菌与食醋酿造 微生物与酿造酒一 、细菌发酵食品乳酸细菌及其发酵制品乳酸细菌与发酵乳制品纳豆菌与纳豆发酵1. 乳酸细菌及其发酵制品1）乳酸细菌乳酸细菌是一类能使可发酵性碳水化合物转化为乳酸的细菌的通称。乳酸细菌并非微生物分类学上的名词。2

2、）乳酸发酵类型根据乳酸细菌对糖发酵的特征不同，乳酸发酵可分为：同型乳酸发酵异型乳酸发酵双歧途径同型乳酸发酵（Homolactic fermentation） 是指发酵终产物中90以上为乳酸的乳酸发酵过程。乳酸链球菌等链球菌和多数乳酸杆菌异型乳酸发酵（Heterolactic fermentation） 是指发酵终产物中除乳酸外还有乙醇，二氧化碳等成分的乳酸发酵过程。明串珠菌属的乳酸菌以及某些乳酸杆菌异型乳糖发酵途径 葡萄糖 葡萄糖6磷酸 6磷酸葡萄糖酸 CO2 HMP途径3磷酸甘油酸 乙酰磷酸 EMP途径 丙酮酸 乙酸 乳酸 乙醛 乙醇双歧途径（Bifidum pathway） 是双歧杆菌的产

3、能模式。双歧杆菌是一类特殊的严格厌氧菌，对营养要求高，它们对葡萄糖的代谢归入异型乳酸发酵，但与其他乳酸菌的异型发酵不同。3）泡菜制作与微生物泡菜咸酸适度，味美嫩脆，具有增进食欲，有助于消化的作用。泡菜制作 配制菜卤：100kg水中加盐16kg，煮沸后备用，可加入辅料。 鲜菜洗净晾干泡菜腌制过程中微生物的消长变化：微酸阶段：在嫌气条件下乳酸细菌的活动占优势，产生的乳酸使环境逐渐变为微酸性，从而抑制了腐败微生物的生长。酸化成熟阶段：腐败微生物的活动受到抑制，更有利于乳酸细菌的大量繁殖和乳酸发酵的继续进行，乳酸浓度愈来愈高，达到酸化成熟阶段。过酸阶段：当乳酸浓度继续增高，乳酸细菌的活动也受到抑制，微

4、生物活动几乎完全停止，因此蔬菜得以长期保存不坏。乳酸双乙酰乙醛乙醇甲酸，乙酸和丙酸（1）发酵乳制品中风味化合物（2）酸奶（yoghurt）酸奶主要是用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的混和菌种，使高固形物全脂奶进行有控制的发酵所制得的一种产品。菌种比例： 1:12:1接种量： 2%3嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus) G+，微需氧，最适生长温度40-45 C，能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖，在85 C 能耐受20-30min，蛋白质分解能力微弱，对抗生素敏感，细胞呈卵圆形，成对或形成长链。同型乳酸发酵，产生 L（+）-乳酸。保加利亚乳杆菌（Lactobacillus

5、bulgaricus） G+，微厌氧，最适生长温度40-43 C，能发酵葡萄糖、果糖、乳糖、但不能利用蔗糖，对热的耐受性差，少数在75 C 能耐受20min，蛋白质分解能力弱，对抗生素不如嗜热链球菌敏感，细胞两端钝圆，成细杆状，单个或成链。 同型乳酸发酵，产生 D（-）-乳酸。基本工艺： 原料乳 质检及标准化 杀菌（9095， 30min）配料均质接种（4445 ，加入3%发酵剂） 发酵（ 42 ，3-5h ）冷藏质检 出厂（3）干酪（ cheese）干酪的主要成分是蛋白质和脂肪（此外，Ca 、P、S 、VB、 VA ），它是一种营养丰富，风味独特，较易消化的食品。根据干酪的质地和成熟的基本方

6、式，分为 硬干酪 半硬干酪 软干酪原乳加热杀菌（巴氏法 72 15min） 发酵剂（3032 12% v/v） 凝乳酶 凝块 切割凝块、搅拌、加热 排除乳清 粉碎凝块 入膜压榨 加热 发酵成熟干酪制造工艺：3.纳豆菌与纳豆发酵纳豆是日本的传统发酵大豆制品。纳豆营养丰富，具有抑菌，解酒，恢复疲劳，改善肝功能，预防口腔炎，肺结核和心脑血管疾病等功能。纳豆基本生产工艺 精选大豆浸泡、沥干蒸煮冷却、接种纳豆菌发酵4放置一天纳豆二、 真菌发酵食品霉菌与腐乳发酵霉菌与豆酱，豆豉生产根霉与丹贝发酵1.霉菌与腐乳发酵豆腐乳是一种营养丰富的蛋白质发酵食品。以大豆为原料，制成豆腐，将豆腐切成小方块，喷雾接种毛霉或

7、根霉菌种进行发酵。在春秋季或冬季于室温2026 培养23d，夏天一般室温为3032培养32h，长满菌丝成为腐乳毛坯，然后经过腌坯，配料装坛进入后发酵，经26个月即成为风味良好的豆腐乳。前期发酵主要是在豆腐坯上培养毛霉，令其充分生长并形成蛋白酶。后期发酵中的腌坯，其主要作用是给豆腐乳以必要的咸味和形成具有鲜味的氨基酸钠盐，使水析出，利用食盐的防腐能力，防止豆腐乳腐败。随后添加配料进行长期嫌气发酵直至成熟。豆腐乳的后熟，特别是氨基酸的生成，与细菌的嫌气发酵密切相关，此外酯类及总酸的增加也与细菌的活动有关。2.霉菌与豆酱，豆豉生产酱类制品是由成熟酱醅直接配制或经研磨制得的半固态产品，呈红褐色或黄褐色

8、，味鲜香浓，咸淡相宜。过去采用传统的自然制曲与晒露制酱工艺，先多改为纯种制曲，保温发酵制酱。豆豉生产原理与酱油，酱类制品基本相同，主要是利用毛霉，曲霉或细菌产生的，以蛋白质，淀粉酶为主体的复杂酶系，降解原理中的蛋白质，生成各种氨基酸，有机酸为主要成分的多种多样的相应产物，再加上由降解产物相互间反应形成的物质，从而构成了豆豉所特具有的色香味。3.根霉与丹贝发酵丹贝又称天培（Tempeh），是印度尼西亚的传统的大豆发酵制品，它是大豆经浸泡，脱皮，蒸煮后，接入霉菌，在37下于袋中发酵而成的产品。丹贝的生产属一步发酵，所用的霉菌一般是少孢根霉。少孢根霉在PDA培养基上，初期菌丝为无色，后转为灰黑色，孢

9、囊梗短而粗壮，假根不发达，不分枝，最适生长温度为3035，最高生长温度为46，有较广的碳、氮源谱。在丹贝的生产过程中一定要控制好空气平衡，处于严格厌氧条件下霉菌生长不良，甚至不生长，但在氧气过多的条件下霉菌产生孢子，形成有一种难闻气味的黑色产品。氧气平衡时霉菌形成紧密的白色乳状菌丝，缚在豆瓣上，形成坚硬的糕状物，煮后带有柔和的坚果味。三、 微生物菌体食品螺旋藻单细胞蛋白食用菌螺旋藻形态特征：属于蓝藻门，与细菌一样细胞核外无核膜，无有丝分裂器，细胞壁也与细菌相似，由多粘复合物构成，并含有二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性。外观为青绿色，显微镜观察为螺旋状，能利用阳光，二氧化碳核其他矿物质合成有机物，同

10、时放出氧气，光合效率高；最适生长温度为2536，最适pH值为911生化组成特点：螺旋藻蛋白质含量在60左右，由18种氨基酸组成，含有人体和动物所必须的8种氨基酸，主要是拟生长因子（GFL）超氧化物歧化酶（SOD）荧光分子探针（FMP）单细胞蛋白单细胞蛋白（Single Cell Protein）指用于食品和饲料添加剂的微生物菌体，不论是分离的细胞蛋白还是全部细胞物质都称为SCP。在SCP中可考虑利用的原料很多，包括糖质，淀粉质，纤维质以及工农业废弃物等再生资源，也可利用甲烷，石油及甲醇，乙醇等石油制品，甚至二氧化碳也可以作为微生物的主要原料。适宜于SCP的微生物种类也多种多样。用于生产SCP的

11、原料于主要微生物原料微生物糖蜜食用酵母，压榨酵母，高核酸酵母，啤酒酵母，假丝酵母造纸厂废水酵母，圆酵母，假丝酵母，拟青霉，禾本科镰刀霉木质纤维素支链淀粉金担子菌，木霉，纤维单孢菌，类产碱杆菌，毛壳霉，溜曲霉，拟青霉，酵母耐热放线菌淀粉扣囊拟内胞霉，产朊假丝酵母链烃细菌：假单孢菌，小球菌，棒杆菌，短杆菌 酵母：假丝酵母，毕赤酵母霉菌：曲霉，头孢霉，镰刀霉甲醇或乙醇细菌：嗜甲醇细菌，甲酵假单孢菌，甲醇链球菌，酵母：毕赤酵母，假丝酵母，汉逊氏酵母，酿酒酵母生产SCP的原料 多种多样 纤维资源： 秸杆、木屑 糖类资源： 薯干、糖蜜 矿物资源： 石油、甲烷 废液、废渣、甘蔗渣等 环保SCP的优点代时（g

12、eneration time)短（1h），生长速度快。微生物易进行基因修饰，是 理想的菌种蛋白质含量高原材料易获得SCP生产可连续培养，不受外界影响。 SCP的来源菌 藻类： 绿藻属 、 栅列藻属 酵母： 季也蒙氏假丝酵母、产蛋白 假丝酵母、解丝假丝酵母 丝状真菌： 蘑菇、曲霉、青霉 细菌：醋酸钙不动杆菌、纤维单胞菌SCP的营养和安全性 营养 氨基酸组成、类型与动植物蛋白质相似，含氮量较高 碳水化合物 脂质 矿物质 VB 核酸含量高 16% 安全性 肠胃失调 核酸含量高，导致中风、肾结石食用菌食用菌（edible fungi）： 一类可以食用 （或药用）的大型丝状真菌（高等真菌） 担子菌（ba

13、sidiomycete）子囊菌（ascomycete）四 微生物多糖主要生产多糖的微生物食用菌多糖黄原胶右旋糖酐1.主要生产多糖的微生物（1）革兰氏阳性细菌：明串珠菌，变异链球菌（2）革兰氏阴性菌：木醋杆菌，无色杆菌，土壤杆菌，固氮菌，假单孢菌等（3）酵母菌：出芽短梗霉，隐球酵母，毕赤酵母，红酵母等（4）丝状真菌：青霉，银耳，冬虫夏草，灵芝，香菇等2.食用菌多糖灵芝多糖银耳多糖猴头菇多糖金针菇多糖香菇多糖灰树花多糖3.黄原胶微生物来源：黄单孢菌 甘蓝黑腐病黄单孢菌是工业生产黄原胶的优良菌种。4.右旋糖酐右旋糖酐在临床上是一种优良的血浆代用品，可抗血栓，改善微循环，对弹性蛋白酶，尿激酶，SOD，

14、胰岛素有稳定作用。工业上所使用的种属：肠膜明串珠属 右旋链杆菌。五 食品风味物质 食品风味物质的工业化产品，主要包括香味剂，甜味剂，酸味剂，鲜味剂等。 （1）微生物香味剂 利用微生物次生代谢产物和酶促转化风味前体物质等，由微生物产生的有代表性的香味物质有：萜类化合物，内酯类化合物，酯类化合物，吡嗪类化合物，双乙酰，蘑菇香味剂，酶转化风味物质等（2）微生物鲜味剂 酵母浸膏又称酵母提取物，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，属新型氨基酸调味剂。六.酱油生产菌与酱油酿造酱油及其起源参与酱油酿造的微生物酱油酿造中的微生物酶系酱油发酵过程中的生物化学酱油发酵过程

15、中的微生态酱油酿造过程中的质量控制酱油（soy sauce）： 咸味调味品 成分： 糖份 多肽 氨基酸 维生素 食盐 水起源: 最早起源于我国，是由酱演变而来，已有3000多年历史。后传入日本、东南亚及世界各地。酱油及其起源酿造方法： 稀酪发酵法 固态发酵法 高盐发酵法 低盐发酵法 无盐发酵法 保温速酿法参与酱油酿造的微生物在酱油酿造过程中，有曲霉、酵母和乳酸菌参与，它们分泌的酶引起一系列生化反应，完成发酵过程。在酿造过程中，起主要作用的是米曲霉和酱油曲霉，它们与原料发酵的快馒，酱油的颜色和适口性有直接关系。 (一) 米曲霉和酱油曲霉 米曲霉(Aspergillus oryzae)是曲霉的一种

16、，它的变种很多。米曲霉生长较快，10d菌落可达5-6cm。菌落质地琉松，初为白色、黄绿色，成熟后为黄褐色乃至淡绿褐色，但不呈绿色，反面无色。 A.oryzae on Potato Dextrose Agar medium, 30-degree Centigrade, 3days.A.oryzae conidium head. 酱油曲霉(Aspergillus sojae)是日本学者坂田从酱油中分离出来的。酱油曲霉分生孢子表面有小突起、孢子柄表面光滑。 米曲霉：-淀粉酶较多 酱油曲霉：内-多聚半乳糖醛酸酶较多两者在酿造性质上也有不同。日本 混合菌种 米曲霉 79% 酱油曲霉 21%我国 纯米曲霉

17、菌种 制曲AS3.951：（沪酿 3.042），通过紫外诱变 AS3.863而来，蛋白酶活力提高国内常用的菌株：AS3.863：蛋白酶、糖化酶活力强，生长快， 酱油香气好UE328： 通过诱变AS3.951而来，活力提 高 170-180%，适合液体培养UE329： 同上，适合固体培养渝3.811： 分离及紫外诱变三次而来，生长 快，孢子多，酶活力高选择菌种的依据： 不产黄曲霉毒素 蛋白酶、淀粉酶活力强 生长繁殖快，培养条件粗放 抗杂菌能力强 不产生异味，香气好(二)酱油酵母 酱油中盐含量高，能在其中生长的酱油酵母，为耐盐性酵母。现已分离出几十种酵母。其中与酱油质量关系密切的是鲁氏酵母(Sac

18、charomyces rouxii)。Saccharomyces rouxii (三)酱油的乳酸菌 比较重要的乳酸菌有： 酱油片球菌(Pediococcus soyae) 酱油四联球菌(Tetracoccus soyae)Tetracoccus soyae3.酱油酿造中的微生物酶系（1）蛋白酶酸性蛋白酶（最适pH3）中性蛋白酶（最适pH7.0）碱性蛋白酶（最适pH9.010.0） （2）淀粉酶 曲中存在的淀粉酶主要有：淀粉酶淀粉1，4葡萄糖苷酶淀粉酶淀粉1，6糊精酶麦芽糖酶（3）氨基转移酶和谷氨酸脱氢酶（4）脂肪酶（5）纤维素酶（6）酚氧化酶（7）果胶酶（8）谷氨酰氨酶4.酱油发酵过程中的生物

19、化学（1）蛋白质，淀粉的水解（2）乙醇和有机酸发酵5.酱油发酵过程中的微生态传统酿造酱油生产的基本工艺：原料清洗过滤酱油调制灭菌包装质检出厂制曲和酱醅发酵是酱油生产的2个重要阶段，微生物的消涨变化对于酶的积累，酱醅发酵的快慢，色素和鲜味成分的生成以及原料的利用率的高低有直接关系6.酱油酿造过程中的质量控制实施新颁的酱油国家标准，提高酱油生产企业的技术水平提高企业的管理水平，推行GMP和HACCP质控体系七.醋酸细菌与食醋酿造酸性调味品 微生物产品主要成分： 乙酸（醋酸）名优产品： 山西陈醋 镇江香醋 四川麸醋 玫瑰醋 1.食醋(vinegar)食醋种类： 酿制醋 合成醋 再制醋2.醋酸细菌（

20、acetobacter） 氧化乙醇生成醋酸 醋酸杆菌属（多数）葡萄糖氧化杆菌属（传统醋醅）醋酸杆菌：39可生长，最适30 以上主要将酒精氧化为醋酸，无乙醇时，继续将醋酸氧化为二氧化碳和水也能微弱氧化葡萄糖为葡萄糖酸葡萄糖氧化杆菌：低温下可生长，最适30 以下主要将葡萄糖氧化为葡萄糖酸也能微弱将酒精氧化为醋酸，但不能继续将醋酸氧化为二氧化碳和水两端钝圆的杆状菌，单个呈链状排列，有鞭毛，无芽孢，革兰氏阴性。醋酸细菌的基本特征：好氧菌，需要充足的氧气最适温度2833，不耐热， 60 10min 死亡 最适pH为3.5-6.5，在1.5%-2.5%醋酸环境中停止生长对酒精的耐受力高，5%-12%对盐的

21、耐受力很差，1%-1.5%停止活动最适碳源为葡萄糖、果糖等六碳糖，其次是蔗糖和麦芽糖，不能直接利用淀粉氮源为蛋白质水解产物、尿素、硫酸铵等醋酸细菌有相当强的醇脱氢酶，醛脱氢酶等氧化酶系活性，还氧化其他醇类和糖类生成相应的酸和酮 谷物 可发酵单糖、二糖 乙醇 醋酸 自然发酵 纯种发酵3.食醋生产中的主要生物化学变化4、食醋酿造中的微生物1）淀粉糖化微生物 糖化作用： 淀粉在酸或酶的作用下分解为单糖或寡糖的过程。（C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 曲霉淀粉酶 -淀粉酶 -淀粉酶 葡萄糖淀粉酶 异淀粉酶（脱枝酶）米曲霉（Aspergillus oryzae) 沪酿3.042 3.0

22、40 AS.3683 一般情况 黄绿色 酸度大、碳源丰富 绿色 酸度小、氮源多 黄色 老化 褐色 最适温度 37 pH5.56.0 液化力、蛋白质分解力强黄曲霉（Asp.flavus） AS. 3800 能生成曲酸 曲酸在水中与氯化高铁反应生成特有的红色 菌落 黄色 绿色 褐色 甘薯曲霉（Asp.batatae） AS.3.324 菌丝暗黑色、孢子头球形、 孢子圆球状 37 单宁酶 宇佐美曲（Asp.usamii） AS.3758 日本 糖化力强 单宁酶泡盛曲霉（Asp. Awamori ) 菌丝白色 分生孢子头褐色 曲酸 柠檬酸 糖化、液化力强2）乙醇发酵微生物乙醇发酵(Alcoholic

23、fermentation)过程 酵母菌 无氧 EMPC6H12O6+2ADP+2Pi 2CH3CH2OH+2CO2+2ATP 微生物（酵母菌） A. 拉斯2号（Rasse II）酵母 德国2号酵母 Lindner 1889年分离 细胞长形 难形成子囊孢子 营养丰富 肝糖多 ； 营养缺乏 空泡 发酵：葡萄糖、 蔗糖、 麦芽糖 不发酵： 乳糖 适合 淀粉质原料生产酒、醋B.拉斯12号（Rasse XII）酵母德国12号酵母 Matthes 1902年分离细胞圆形、近卵原形、 易形成子囊孢子富含肝糖、无空泡C. k字酵母 日本引进 ，酿制普通食醋 细胞圆形 、 细胞较小、 生长迅速 适合：高粱、大米

24、、甘薯等原料D. 南阳五号酵母（1300） 菌落白色、表面光滑、质地湿润、边缘整齐， 细胞卵原形 发酵：麦芽糖、葡萄糖、蔗糖 不发酵：乳糖、菊糖、密二糖 耐13%以下浓度酒精3）醋酸发酵微生物醋酸发酵过程： 乙醇在醋酸菌的作用下氧化成乙酸，称醋酸发酵。 C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O 乙醇氧化可分二个阶段：CH3CH2OH + NAD CH3CHO + NADH2CH3CHO + NAD + H2O CH3COOH + NADH2 CH3COOH + O2 CO2 + H2O发酵微生物- 醋酸菌（Acetobacter）食醋生产中常用的醋酸菌有：奥尔兰醋酸杆菌（A.orle

25、anense）许氏醋酸杆菌（A.schutzenbachii）恶臭醋酸杆菌属（A.rancens）攀膜醋酸杆菌（A.scendens）胶膜醋酸杆菌（A.xylinus）AS1.41醋酸菌沪酿1.01醋酸菌奥尔兰醋杆菌（A. orleanense) 生长最适温度30 ，能产少量的酯，产醋酸能力弱，由葡萄糖产5.3%葡萄糖酸，耐酸能力强许氏醋杆菌 (A.schutzenbachii) 生长最适温度为28-30 ，最高为37 ，此温度下不产醋 产酸11.5% ，对醋酸无进一步氧化作用恶臭醋杆菌（A.rancens) 形成菌膜 产酸68%，有的产2%的葡萄糖酸，将醋酸进一步分解5、食醋酿造工艺： 原料

26、处理 糖化与酒精发酵 醋酸发酵 加盐后熟与陈酿 配制 灭菌 成品酿造固态酿造液态酿造 八、微生物与酿造酒 定义：凡含有乙醇成分的饮料都称为酒酒的种类：4 类 啤酒 黄酒 果酒 白酒 定义：麦芽 酒花 35%酒精 CO2 液态面包1. 啤酒（beer） 种类： 浅色啤酒 黑啤酒 下面发酵的啤酒 上面发酵的啤酒原料大麦:大麦是酿造啤酒的主要原料,大麦的种类和质量对啤酒的质量影响较大。辅助原料:大米、玉米和小麦等作为辅助原料也用来酿造啤酒。使用他们的目的是补充淀粉,以代替部分麦芽。酒花:酒花可使啤酒富有香味,爽口的苦味,增进啤酒的泡沫和稳定性。2、菌种： 啤酒酵母(Saccharomyces cer

27、evisiae) 细胞形态 圆形或卵圆形 幼龄较小 成熟较大 固体较小 液体较大 菌落：光滑、湿润、 乳白色、边缘整齐上面啤酒酵母： 醭 英国 新西兰下面啤酒酵母：凝聚状 欧洲 中国液体培养时呈混浊状态3、发酵（fermentation）机理麦芽 麦芽糖、葡萄糖 啤酒主要生化反应 ： 麦芽糖 2葡萄糖 葡萄糖 乙醇 + CO24、工艺流程： 大麦 浸泡 发芽 烘焙 去根、贮存 粉碎 糖化 加酒花煮沸过滤 麦芽汁 接种酵母 主发酵 后发酵 过滤或离心 灌装 成品5、啤酒生产中的有害微生物： 野生酵母 细菌污染 浑浊 发粘 变酸 乳酸杆菌 醋酸菌 足球菌 九、氨基酸(amino acid)必需氨基酸： 8种调味料：