微生物与食品酿造细菌

关于微生物与食品酿造细菌第一节酿造食品概述一、发酵和酿造都是通过对环境生态因子的控制,利用有益微生物改变原料的特性.1发酵:多是单一微生物在特定的容器内形成特定的产物.2酿造:是多种微生物的较为复杂的生态系统,产生的特定产品的过程.3发酵食品:经过酶或微生物处理后理化性质发生改变的食品.第2页,共67页，2024年2月25日，星期天二、食品酿造的历史1酿造食品文字记载2发酵食品的种类3发酵食品的优缺点4现代发酵食品的发展方向第3页,共67页，2024年2月25日，星期天

第二节细菌与食品的酿造乳酸细菌及其产品纳豆菌与纳豆发酵第4页,共67页，2024年2月25日，星期天一、乳酸细菌及其产品（一）乳酸细菌1.乳酸细菌的概念:为一类革兰氏染色阳性，能发酵碳水化合物转化成乳酸的细菌，发酵的唯一或主要产物为乳酸，目前发现的乳酸细菌有球菌、杆菌。第5页,共67页，2024年2月25日，星期天2.乳酸菌的种类：分属于19个属(也有认为4~9个属的)，而且，随着研究的深入，还不断有新种加入。主要分属球状:乳酸球菌属、链球菌属、明串珠菌属、迷走球菌属、片球菌属、杆状:乳酸杆菌属、双歧杆菌属、肉食杆菌属和孢子乳酸菌属。第6页,共67页，2024年2月25日，星期天第7页,共67页，2024年2月25日，星期天重要的乳酸菌举例：（1）乳酸杆菌属Lactobacillussp.

共有51个种,为细长、有弯曲的无芽孢杆菌。DNA的G＋C含量为32～53克分子％之间。兼性厌氧，在厌氧环境下生长更好。最适生长温度为30~40℃,最适生长pH为5.5~6.2,但在pH3.5仍然生长。同型乳酸发酵或异型乳酸发酵。第8页,共67页，2024年2月25日，星期天（2）双歧杆菌

Bifidobacteriumsp.

共有28个种,为直或弯曲的无芽孢杆菌,呈多形性,有Y型或Ⅴ型。营厌氧生长,最适生长温度为36～38℃。最适生长pH为6.5～7.0,在pH4.5～5.0或8.0～8.5时不生长。发酵1克分子葡萄糖生成1.5克分子醋酸和l克分子乳酸,还产生少量其它有机酸和CO2。第9页,共67页，2024年2月25日，星期天(3)嗜热链球菌Streptococcusthermophilus菌体呈卵圆形，成对或形成长链。微需氧，最适生长温度为４０～４５℃；能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖。第10页,共67页，2024年2月25日，星期天3乳酸菌的作用:

是非常重要的微生物,有很多利用价值.可产生特殊的细菌素，抑制杂菌的生长。少数也可致病。（1）维持肠道菌群的微生态平衡（2）增加机体免疫功能（3）预防和抑制肿瘤发生（4）提高营养利用率、促进营养吸收乳酸菌的营养作用，如：发酵后产生的乳酸,可提高钙、磷、铁的利用率,促进铁和维生素D的吸收（5）控制内毒素、降低胆固醇（6）延缓机体衰老第11页,共67页，2024年2月25日，星期天（二）乳酸发酵的类型1同型乳酸发酵Homofermentationoflacticacidpathyway是通过EMP,发酵终产物中90%以上为乳酸的发酵过程。多数乳酸细菌属于这类发酵，如乳酸链球菌。第12页,共67页，2024年2月25日，星期天同型乳酸发酵

葡萄糖----葡萄糖6磷酸---4个丙酮酸—4个乳酸乳糖葡萄糖-1-磷酸尿苷二磷酸葡萄糖半乳糖-------------半乳糖-1-磷酸

第13页,共67页，2024年2月25日，星期天2异型乳酸发酵Heterofermentationoflacticacidpathway是通过HMP,发酵终产物除乳酸外，还有乙醇等物质。如肠膜明串珠菌（Leuconostocmesenteroides)、短乳杆菌（Lactobacillusbrevis)，真菌中的根霉等。第14页,共67页，2024年2月25日，星期天异型乳酸发酵

乙酰磷酸乙酸乙醛乙醇葡萄糖6-磷酸葡萄糖

3-磷酸甘油醛丙酮酸乳酸

EMP第15页,共67页，2024年2月25日，星期天3双歧途径Bifidumpatheay是双歧杆菌的产能代谢模式。双歧杆菌是一类特殊的严格厌氧菌，对营养要求较高。在葡萄糖发酵中2个葡萄糖生成3个乙酸、2个乳酸和2.5个ATP。第16页,共67页，2024年2月25日，星期天双歧途径（1）2葡萄糖果糖-6-磷酸+果糖-6-磷酸赤藓糖-6-磷酸乙酰磷酸（2）乙酸

第17页,共67页，2024年2月25日，星期天双歧途径（2）甘油醛-3-磷酸景天庚酮糖-7-磷酸木酮糖-5-磷酸核糖-5-磷酸核酮糖-5-磷酸木酮糖-５-磷酸２甘油醛-３-磷酸2乙酰磷酸

2乳酸2乙酸第18页,共67页，2024年2月25日，星期天4乳酸菌发酵食品的研究经乳酸菌的发酵作用而制成的产品称为乳酸菌发酵食品。（1）乳酸菌发酵食品的特点1）提高食品的营养价值2）改善食品的风味3）增强食品的保健作用4）延长食品的保存期第19页,共67页，2024年2月25日，星期天（2）乳酸菌发酵食品的主要品种1）发酵酸乳制品以牛乳为原料,添加适量蔗糖,经巴氏杀菌后冷却,接种纯乳酸菌发酵剂,经保温发酵而制成的产品。主要品种有：传统的凝固型酸牛乳、搅拌型酸牛乳、果味型酸牛乳、浓缩或干燥型酸牛乳、发酵酸羊乳等。2）发酵干酪制品在乳中加入适量的乳酸菌发酵剂和凝乳酶，使酪蛋白质凝固，排除乳清，将凝乳压成块状而制成的产品。发酵干酪品种繁多，可分别按原料乳、脂肪含量、凝乳剂、成品处理和硬度等的不同进行分类。第20页,共67页，2024年2月25日，星期天3）其他乳酸发酵乳制品①酸乳饮料原料乳经乳酸菌发酵后所制成的饮料,有浓缩型、稀释型、活菌型、杀菌型等品种。②酸奶油把牛乳中的稀奶油分离出来,通过添加乳酸菌发酵剂而制成的酸性奶油。③酒精性发酵乳饮料乳饮料的发酵剂中除以乳酸菌为主外,还有酵母菌,产品中有少量酒精存在,如克菲尔(kefir)。第21页,共67页，2024年2月25日，星期天4）乳酸发酵肉制品肉制品经乳酸菌发酵后，使基质酸化,对改善其风味,延长保存期,提高卫生稳定性，提高质量等都有良好的作用。如乳酸发酵香肠、乳酸肉等。第22页,共67页，2024年2月25日，星期天5）果蔬乳酸发酵制品①乳酸发酵蔬菜：将蔬菜(如甘蓝、芥菜、黄瓜、油橄榄等)放于容器中并加入配料,使乳酸菌利用蔬菜中的可溶性养分进行乳酸发酵,既起防腐作用,又可提高蔬菜营养价值和改善风味。②果蔬汁乳酸饮料：以果汁(如苹果汁、西瓜汁等)和蔬菜汁(如番茄汁、胡萝卜汁等)为原料，经乳酸菌发酵并调制而成的新型饮料。该类饮料综合了乳酸发酵和果蔬汁的优点，使发酵风味与原料风味浑然一体，而且营养丰富。第23页,共67页，2024年2月25日，星期天6）豆类乳酸发酵制品综合了乳酸菌对人体的有益作用和豆类营养合理的优点,是较理想的保健食品。①大豆乳酸发酵制品如大豆乳酸发酵饮料、豆乳牛乳发酵饮料、果味乳酸发酵豆乳、豆芽酸乳等。②绿豆乳酸发酵制品主要有乳酸发酵绿豆乳、绿豆乳酸发酵饮料等。第24页,共67页，2024年2月25日，星期天7)乳酸发酵谷物制品经乳酸发酵的谷物(小麦、大麦、稻米、小米、玉米等),赖氨酸、色氨酸、硫胺素、核黄素、钙和铁等的含量增加,营养价值和消化率大大提高。主要制品有酸面包、谷物乳酸发酵饮料、乳酸发酵糕点等。第25页,共67页，2024年2月25日，星期天第26页,共67页，2024年2月25日，星期天（三）乳酸菌与蔬菜发酵乳酸发酵蔬菜的意义：（１）乳酸菌是参与调节人体肠道微生态平衡的主要菌群。抑制肠道中腐败细菌的生长和减弱腐败菌在肠道的产毒，防止细胞老化，降低胆固醇，抗肿瘤以及调节人体生理机能等保健和医疗作用。（２）乳酸菌菌体及其代谢产生的有机酸，可促进胃肠道蠕动，帮助消化，防止便秘，同时刺激肠道免疫细胞产生抗体，防治疾病。（３）改善食品的风味，丰富蔬菜制品的品种。（４）延长食品的保存期第27页,共67页，2024年2月25日，星期天１泡菜的制作与微生物（１）传统的泡菜发酵制作过程和方法将菜洗净晾干.配制菜卤:2公斤盐,溶入100公斤开水中(可添加其它左料),放凉.将菜装入容器中,加入菜卤(完全浸入),用凉开水封住.(厌氧条件).发酵。第28页,共67页，2024年2月25日，星期天(2)发酵过程的化学变化和微生物生态在几种酸泡菜的发酵过程中,分离、鉴定出：肠膜明串珠菌、葡聚糖明串珠菌、小片球菌、植物乳杆菌、短乳杆菌、发酵乳杆菌、棒状乳杆菌等乳酸菌种类。明串珠菌、片球菌一般在发酵前期出现。乳杆菌则在发酵的中后期占优势,其中以植物乳杆菌最常见。腌渍酸菜在自然发酵过程中,乳酸菌活动的顺序大致是：肠膜明串珠菌

短乳杆菌

啤酒片球菌

植物乳酸杆菌。第29页,共67页，2024年2月25日，星期天肠膜明串珠(球）菌短乳杆菌啤酒片球菌植物乳酸杆菌第30页,共67页，2024年2月25日，星期天A微酸阶段:刚开始表面附生的乳酸菌和腐败菌共同生长---(嫌气条件)乳酸菌占优势---(微酸)抑制杂菌生长微生物种类:乳酸菌、假单孢杆菌、产气肠杆菌、阴沟肠杆菌、短小芽孢菌等。肠膜明串珠菌是这一段时间增长最快的菌第31页,共67页，2024年2月25日，星期天B酸化成熟阶段：乳酸浓度越来越高，达到酸化成熟阶段。微生物的特点：杂菌（腐败菌）受到抑制。乳酸菌为主要特征乳酸菌的主要类群：肠膜明串珠菌、植物乳杆菌、短乳杆菌和发酵乳杆菌。第32页,共67页，2024年2月25日，星期天C过酸阶段：乳酸浓度过高，乳酸菌受到抑，此时微生物活动几乎停止。蔬菜得以保存。发酵过程中的pH值的变化是反映发酵程度的数量指标。当pH值范围在3.18～3.16之间时,产品色、香、味俱佳,为产品形成期。此时乳酸含量为1%左右。（成品泡菜，如果密封不严，白地霉和野生的酵母得以生长，利用乳酸，造成腐败。）第33页,共67页，2024年2月25日，星期天（3）影响泡菜质量的因素

A酸度：乳酸菌具有很强的抗酸性,这也是它在竞争中的一个有利条件。

B盐浓度：盐浓度在2%～4%时,对腐败菌已有明显抑制作用,但对乳酸菌影响不大,且发酵产品评价最佳。当盐含量达到10%时,乳酸发酵大大降低,产酸量明显减少,乳酸菌受到抑制。第34页,共67页，2024年2月25日，星期天

C温度：温度范围必然对产品风味、质量产生重要影响。在生产中合理使用发酵温度显得十分重要日均温25℃,由原料到成品需一周,而日。均温11℃,需两周左右能完成发酵。在发酵前期如果发酵温度较低,肠膜明串珠菌和小片球菌在乳酸菌区系中占优势,进行异型乳酸发酵,对乳酸发酵过程的启动与产品风味的形成起重要作用。后期,并进行同型乳酸发酵的植物乳杆菌、短乳杆菌等,所要求的发酵温度要高一些。第35页,共67页，2024年2月25日，星期天２榨菜的腌制（1）榨菜生产工艺榨菜鲜头→整形修剪→初腌（防腐和抽水）→上囤围压→复腌→分等整形→漂洗脱盐→拌料→装袋→真空包装→巴氏杀菌→冷却干燥→打包→抽检出厂。第36页,共67页，2024年2月25日，星期天操作要点(1)原料处理将青菜头的根茎和老皮剥去,撕去老筋后,切成380g大小的圆形或椭圆形菜块,再用线将菜块穿成串,搭于架上晾晒,晒至菜块回软后,下架入池腌制。(2)腌制将干菜块分层下池(坛),一层菜一层盐,每层必须压紧,压至菜块出汁为止。第1道腌制,大约需盐1.8kg,时间为3天;第2道腌制是利用原池盐水将第1道腌制菜块边淘洗边捞起,放在带漏水的架子上,挤压,沥去水分,1天后再入坛,仍按第1道腌制的方法撒盐,盐量为2kg,腌制时间为5天。菜块经盐浸透后,再用原池盐水边淘洗边出池,放在漏架上压,沥水时间大约1天。第37页,共67页，2024年2月25日，星期天(3)修整、沥水将菜块逐块修剪光滑,抽去未尽的老筋,再用澄清的盐水做第3道淘洗,去尽泥沙,经挤压沥去水分。(4)拌料入发酵罐大约24h后,将菜块、香料面、辣椒面和食盐等混合,搅拌均匀,一同装入罐中,边装边用力压紧,使菜块之间尽量减少空隙。装满后将盖盖严,调节温度为20℃左右,发酵6天左右即为成品。第38页,共67页，2024年2月25日，星期天2发酵过程：发酵的过程以肠膜明串珠菌为代表的异型乳酸发酵产生乳酸、乙酸、乙醇、甘露醇、葡聚糖。乳酸发酵程度，一般通过加盐水或添加有抑菌作用的香辛料来调节。（传统通过压榨、晾晒、风干等脱水作用调节）第39页,共67页，2024年2月25日，星期天3腌制过程中的有害微生物：（1）大肠杆菌等：发酵初期的有害菌，产生腐败和亚硝酸。（2）丁酸细菌等腐败菌：产生的丁酸具有强烈。（3）腐败性细菌如枯草芽孢杆菌、荚膜杆菌、荚膜粘化菌和腐臭杆菌等,消耗腌制榨菜中的营养成分,使产品变质、产生恶臭味,同时产生一些有害物质如亚硝胺。

第40页,共67页，2024年2月25日，星期天（5）产膜酵母：在榨菜和卤水表面常出现一层由产膜酵母为主的灰白色有皱纹的薄膜。其在有氧条件下利用有机酸，使pH升高，导致腐败菌生长。（6）霉菌：白地霉等在有氧条件下生长，使pH升高，导致腐败菌生长。第41页,共67页，2024年2月25日，星期天3乳酸发酵菜汁乳酸菌在蔬菜加工中应用的另一个新领域。乳酸发酵菜汁不仅保存了蔬菜本身的营养成分,而且增添了乳酸发酵具有的有益作用,是一种保健型饮料。第42页,共67页，2024年2月25日，星期天蔬菜汁饮料举例：（1）番茄汁乳酸发酵饮料:

以番茄为原料,综合番茄汁和乳酸菌发酵的双重特点,制成风味独特、营养丰富的饮料。乳酸菌发酵的番茄原汁内含有大量菌体,可以直接将此发酵液加工成成品,做为佐餐用的菜汁饮料。也可以加糖配制成营养饮料,发酵番茄的pH值为4.0～4.3,乳酸含量约0.7%,加蔗糖3%,在不添加防腐剂的情况下,经灭菌处理,保质期可达半年以上。第43页,共67页，2024年2月25日，星期天（2）甘蓝汁乳酸发酵饮料:甘蓝是一种适应性广、产量高,全年都可以生产的大众性蔬菜。将甘蓝发酵汁制成饮料,成本较低,甘蓝发酵汁酸度适宜,加糖调配后可制成酸甜适口的饮料。第44页,共67页，2024年2月25日，星期天（四）乳酸细菌与发酵乳制品1酸奶酸奶：是乳汁乳酸发酵形成的凝乳状食品。(1)生产过程:消毒牛乳接种37~38℃培养(2)微生物菌种冷冻干燥菌种和逐级扩大培养菌种：嗜热链球菌（40~45℃）、保加利亚乳杆菌（40~43℃）、嗜酸乳杆菌（35~38℃）、双歧乳杆菌（37℃，培养基中添加Vc和半胱氨酸有利该菌的生长。）。第45页,共67页，2024年2月25日，星期天发酵乳名称及特征菌比较

第46页,共67页，2024年2月25日，星期天2干酪（1）制作工艺凝乳：牛奶加乳酸菌或酶等凝固成型：加热加压加盐成型存放老熟：各种次生微生物发酵第47页,共67页，2024年2月25日，星期天2001年意大利奶制品生产比例

第48页,共67页，2024年2月25日，星期天（2）奶酪的分类：根据奶酪的质地和成熟方式，可奖干酪区分为：硬干酪、半硬干酪、软干酪第49页,共67页，2024年2月25日，星期天主要干酪发酵剂组成和次级微生物干酪种类品种举例水分（%）发酵剂组成发酵剂作用次级微生物菌群软质干酪酪农干酪80乳链球菌酸、双乙酰无卡门塔尔干酪48乳脂链球菌酸酪生青霉和酵母半硬质干酪林堡干酪45乳脂链球菌、乳链球菌酸酵母、扩展短杆菌硬质干酪埃曼塔尔干酪38多种乳酸菌乳酸、丙酸，CO2丙酸杆菌、链球菌切达干酪<40多种乳酸菌酸乳杆菌、足杆菌青纹干酪罗奎福特干酪40~45乳链球菌酸，CO2娄地青霉、酵母、小球菌第50页,共67页，2024年2月25日，星期天（3）干酪微生物菌群在干酪成熟过程中有大量的微生物繁殖，它们随干酪种类和制作工艺的不同而异。大多数是形成复杂的多种微生物混合体。霉菌：沙门柏干酪青霉、绢白色青霉、白地霉、娄地青霉酵母：克鲁维酵母、假丝酵母、德巴利氏胶木、糖酵母。细菌：微球菌、乳杆菌、片球菌、棒杆菌、柄酸杆菌等。第51页,共67页，2024年2月25日，星期天（4）干酪成熟过程中微生物种群变化霉菌成熟软酪中微生物菌群的变化：乳酸菌酵母菌生成200微米的壳白地霉生长1周后沙门柏青霉棒杆菌

第52页,共67页，2024年2月25日，星期天青纹干酪：乳酸菌发酵穿刺青霉（1~3个月成熟）

第53页,共67页，2024年2月25日，星期天

3开菲尔Kefir

Kefir是由数种乳酸菌和酵母菌组成的混合菌快。菌块内的乳酸菌和菌体外蓄积黏性多糖作为菌块的支撑体。是一个小型生态系统。微生物种类因地区和时间不同。第54页,共67页，2024年2月25日，星期天开菲尔主要微生物群落乳酸菌：乳酸链球菌、乳酸杆菌、乳链球菌二乙酰亚种、肠膜明串珠菌、嗜热乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌酵母类：开菲尔圆酵母、酿酒胶木、假丝酵母、乳酸酵母其它：醋酸细菌、枯草杆菌、开菲尔杆菌第55页,共67页，2024年2月25日，星期天4发酵乳制品的风味物质与微生物（1）乳酸CH3CHOHCOOH：乳糖的乳酸发酵是乳制品所共有的最为重要的乳糖代谢方式.。一般乳液中含有4.7~4.9%的乳糖，乳酸最高可达1.5%（消耗３０％的乳糖）。常见的微生物:

乳链球菌、嗜热链球菌、乳杆菌。第56页,共67页，2024年2月25日，星期天（２）双乙酰CH3CO—COCH3又称丁二酮

：可是发酵乳制品具有奶油的特征，有一种类似坚果仁的香味。主要微生物：乳脂串珠菌、乳链球菌丁二酮亚种。生产中常加入葡萄糖和酵母膏促进乳脂串珠菌的生长。（３）乙醛CH3CH2O：在酸奶中重要的风味。由嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌产生。第57页,共67页，2024年2月25日，星期天(４)乙醇CH3CH2OH：是某些发酵乳制品的风味化合物之一。如酸奶中明串株菌和一些酵母可产生。在马奶酒中由圆酵母产生，其酒精含量一般为0.1%~1%。(5)挥发性脂肪酸：甲酸、乙酸和丙酸等。第58页,共67页，2024年2月25日，星期天二、纳豆细菌与纳豆1传统纳豆发酵过程：稻草包裹老熟的大豆自然发酵（40~42℃）第59页,共67页，2024年2月25日，星期天传统纳豆发酵过程第60页,共67页，2024年2月25日，星