发酵食品工艺学习题库及答案

发酵食品工艺学习题库及答案1.简述发酵食品中乳酸菌的主要代谢途径及其对产品风味的影响乳酸菌的代谢途径主要分为同型乳酸发酵和异型乳酸发酵两类。同型发酵中，乳酸菌通过EMP途径将葡萄糖转化为丙酮酸，最终生成约90%的乳酸（如德氏乳杆菌保加利亚亚种）；异型发酵则通过HMP途径代谢葡萄糖，生成乳酸、乙酸、乙醇和CO₂（如肠膜明串珠菌）。对风味的影响：同型发酵产生的乳酸赋予产品柔和的酸味；异型发酵生成的乙酸增加刺激性酸感，乙醇提供微甜尾韵，CO₂在泡菜中形成脆嫩口感。此外，部分乳酸菌（如乳酸乳球菌）可代谢柠檬酸生成双乙酰（丁二酮），为发酵乳（如酸奶）带来典型的奶油香气。2.原料预处理中湿热灭菌与干热灭菌的主要区别及适用场景湿热灭菌通过饱和蒸汽传递热量，利用高温高湿使微生物蛋白质变性；干热灭菌则通过热空气传导，依赖高温氧化作用杀灭微生物。两者区别如下：-温度与时间：湿热灭菌（121℃，15-20min）所需温度低于干热（160-170℃，2h）；-穿透性：湿热蒸汽穿透力强，可均匀加热物料内部；干热空气穿透力弱，易造成局部温度不均；-适用对象：湿热灭菌适用于液体原料（如果汁、乳）、培养基及耐高温包装材料；干热灭菌适用于玻璃器皿、金属工具等耐干燥物品，忌用于液体或塑料（易变形）。3.简述发酵剂活力检测的常用方法及操作要点发酵剂活力检测是确保发酵进程稳定的关键，常用方法包括：（1）刃天青还原试验：取10mL灭菌乳，加入0.1mL发酵剂，混合后加入0.1mL刃天青溶液（0.005%），37℃保温。观察颜色变化：蓝色→紫色→粉色→白色的时间越短，说明菌种活力越强（正常发酵剂应在30-60min内完成变色）。（2）酸度滴定法：取发酵剂与灭菌乳按1:100比例混合，37℃培养3h，测定滴定酸度（以乳酸计）。活性良好的发酵剂培养后酸度应≥0.5%（如酸奶发酵剂）。操作要点：检测需在无菌环境下进行，避免杂菌污染；刃天青溶液需避光保存（4℃，1周内使用）；酸度滴定时需用0.1mol/LNaOH标准溶液，酚酞作指示剂（终点为微红色，30s不褪）。4.分析发酵过程中pH值波动对酱油酿造的影响及调控措施pH值是酱油发酵的核心参数，其波动主要影响米曲霉蛋白酶活性及微生物代谢：（1）pH过低（<4.5）：抑制中性蛋白酶（最适pH7.0）和碱性蛋白酶（最适pH9.0）活性，导致蛋白质水解不完全，氨基态氮含量降低；同时促进产酸菌（如醋酸菌）过度增殖，产生过量有机酸（如乙酸），风味变酸。（2）pH过高（>6.5）：利于腐败菌（如大肠杆菌）生长，产生异味物质（如吲哚）；同时影响酵母代谢（鲁氏酵母最适pH4.5-5.0），乙醇生成量减少，风味单薄。调控措施：-前期（制曲阶段）：控制原料水分（48-52%）和通风量，促进米曲霉产酸（分泌柠檬酸、苹果酸），自然降低pH至5.5-6.0；-发酵阶段：若pH过低，可添加碳酸钠（0.1-0.3%）中和；若pH过高，可接种耐酸酵母（如球拟酵母），通过代谢产酸（如琥珀酸）调节；-后期（成熟阶段）：通过添加食盐水（18-20°Bé）抑制杂菌，稳定pH在4.8-5.2（酱油风味最佳区间）。5.详述腐乳后发酵过程中“后熟”的作用机制及关键控制参数腐乳后发酵是指毛坯接种后（前期发酵形成菌膜），经盐腌、装坛、加汤料（酒、香辛料）后的密闭发酵阶段（3-6个月），其作用机制包括：（1）酶解深化：米曲霉分泌的蛋白酶继续水解蛋白质为多肽、氨基酸（如谷氨酸、天冬氨酸呈鲜味）；脂肪酶分解脂肪为甘油和脂肪酸（如油酸、亚油酸增强醇厚感）；（2）酯化反应：乙醇与脂肪酸（如乙酸、乳酸）在酸性条件下（pH4.5-5.0）生成酯类（如乙酸乙酯、乳酸乙酯），形成酯香；（3）美拉德反应：氨基酸与还原糖（如葡萄糖）在50-60℃条件下发生非酶褐变，生成类黑精（赋予红棕色）及呋喃、吡嗪等风味物质。关键控制参数：-酒精度：12-16%（v/v），抑制杂菌（如青霉），同时作为风味物质溶剂；-温度：前期（1-2个月）20-25℃促进酶解，后期（2-6个月）15-20℃减缓反应，避免过酸；-汤料pH：4.5-5.0（通过添加红曲米或醋酸调节），利于蛋白酶活性和酯化反应；-盐浓度：8-12%（w/v），抑制腐败菌，平衡鲜味与咸味。6.泡菜发酵过程中“生花”现象的原因分析及预防措施“生花”指泡菜表面出现白色菌膜，是常见的发酵异常现象，主要原因包括：（1）杂菌污染：产膜酵母（如汉逊酵母）或霉菌（如青霉）在有氧条件下增殖，利用乳酸生成乙酸和CO₂，形成白色膜状物；（2）盐浓度过低（<6%）：无法有效抑制耐盐性较弱的产膜微生物；（3）密封不严：空气进入坛内，为好氧微生物提供生长环境；（4）原料带菌：蔬菜表面残留的土壤微生物（如枯草芽孢杆菌）未清洗干净。预防措施：-控制盐浓度：初始盐水浓度8-10%（发酵后降至6-8%），抑制产膜菌；-严格密封：使用水封坛，确保坛沿水清洁（定期更换），避免空气进入；-预处理原料：蔬菜用50℃温水浸泡5min（杀灭部分表面菌），沥干后再入坛；-添加抑制物：加入0.1%的白酒（乙醇抑制酵母）或0.05%的维生素C（抗氧化，降低溶氧量）；-定期处理：若已生花，可撇去菌膜，添加少量新鲜盐水（含乳酸菌），利用优势菌（如植物乳杆菌）竞争性抑制杂菌。7.比较传统自然发酵与纯种发酵的优缺点，并举例说明其应用场景传统自然发酵依赖原料或环境中的天然微生物群落（如泡菜的植物乳杆菌、豆瓣酱的米曲霉），纯种发酵则通过人工接种单一或复合菌种（如酸奶的保加利亚乳杆菌+嗜热链球菌）。（1）传统自然发酵：优点：风味复杂（多种微生物协同代谢）、成本低（无需菌种扩培）、适应性强（对原料变化耐受性高）；缺点：周期长（如豆瓣酱需6-12个月）、批次差异大（受环境微生物影响）、安全性低（可能污染黄曲霉等产毒菌）；应用场景：地方特色食品（如绍兴黄酒、四川泡菜），依赖“地域微生物”形成独特风味。（2）纯种发酵：优点：周期可控（如酸奶发酵4-6h）、质量稳定（菌种性能明确）、安全性高（无杂菌产毒风险）；缺点：风味单一（缺乏微生物间的协同作用）、成本高（需菌种保藏与扩培）、对原料要求严格（需灭菌处理）；应用场景：工业化产品（如蒙牛酸奶、恒顺香醋），需标准化生产和稳定品质。8.简述发酵食品中生物胺的形成机制及控制方法生物胺是氨基酸经脱羧酶作用生成的含氮化合物（如组胺、酪胺），过量摄入可引起头痛、血压升高等中毒症状。其形成机制为：（1）原料含游离氨基酸（如鱼露中的组氨酸、奶酪中的酪氨酸）；（2）存在产脱羧酶微生物（如肠杆菌、葡萄球菌）；（3）发酵条件（如pH5.0-7.0、温度20-37℃）利于脱羧酶活性。控制方法：（1）菌种筛选：使用不产脱羧酶的乳酸菌（如乳酸乳球菌KLDS4.0325）作为发酵剂，竞争性抑制产胺菌；（2）原料处理：采用热烫（90℃，5min）或辐照（5kGy）杀灭原料中的产胺菌；（3）工艺优化：控制发酵pH<4.5（抑制脱羧酶活性）、温度<15℃（降低微生物代谢速率）；（4）添加抑制剂：加入0.02%的亚硫酸盐（抑制脱羧酶）或0.1%的植酸（螯合金属离子，阻断酶活性）；（5）后期处理：通过吸附（活性炭）或酶解（添加胺氧化酶）降低成品中生物胺含量（如奶酪中组胺控制在100mg/kg以下）。9.分析发酵温度对黄酒发酵“前缓、中挺、后缓落”工艺的意义黄酒发酵遵循“前缓、中挺、后缓落”的温度控制原则，具体意义如下：（1）前期（0-3天）“缓升”：控制品温从25℃缓慢升至30℃（日升温≤2℃）。此阶段主要是根霉、酵母菌的适应期，缓慢升温可避免杂菌（如醋酸菌）因温度骤升而过度繁殖；同时利于根霉分泌淀粉酶（最适28-30℃），将淀粉转化为葡萄糖，为酵母提供碳源。（2）中期（4-10天）“挺高”：保持品温30-32℃（±1℃）。此阶段酵母进入对数生长期（最适30-32℃），大量消耗葡萄糖生成乙醇（酒精发酵旺盛期）；同时，乳酸菌（如短乳杆菌）代谢产生乳酸（调节pH至4.0-4.5），抑制杂菌，形成“以酸防杂”的环境。（3）后期（11天至结束）“缓落”：品温从32℃缓慢降至25℃（日降温≤1℃）。此阶段酵母活性下降（酒精浓度>15%时抑制生长），发酵趋于平缓；缓慢降温可减少乙醇挥发（乙醇沸点78℃，低温减少损失），同时促进风味物质（如酯类、高级醇）的积累（低温利于酶促反应平衡向产物方向移动）。10.设计一个检测发酵火腿中优势乳酸菌的实验方案（要求包括样品处理、分离纯化、鉴定步骤）实验方案如下：（1）样品处理：取发酵火腿肌肉组织（避开表面盐层）5g，加入45mL无菌生理盐水（0.85%），用均质器（10000r/min，2min）制成10⁻¹稀释液，梯度稀释至10⁻⁵。（2）分离纯化：取10⁻³、10⁻⁴、10⁻⁵稀释液各0.1mL，涂布于MRS琼脂培养基（含0.5%吐温80，pH6.2），30℃厌氧培养48h（厌氧袋法）。挑取典型乳酸菌菌落（圆形、乳白色、边缘整齐），通过划线法在MRS平板上纯化3次，获得单菌落。（3）初步鉴定：-形态观察：革兰氏染色（阳性）、显微镜观察（杆状或球状）；-生理生化试验：过氧化氢酶试验（阴性）、糖发酵试验（发酵葡萄糖产酸不产气）、耐盐试验（在6.5%NaCl中生长）；（4）分子鉴定：提取菌株基因组DNA，用通用引物27F（5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'）和1492R（5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3'）扩增16SrRNA基因（PCR条件：94℃预变性5min；94℃变性30s，55℃退火30s，72℃延伸90s，30个循环；72℃终延伸10min）。扩增产物测序后，在NCBI数据库进行BLAST比对，确定菌种（如植物乳杆菌Lactobacillusplantarum）。11.简述发酵豆制品（如纳豆）中纳豆激酶的提取工艺及活性检测方法纳豆激酶（NK）是纳豆杆菌（枯草芽孢杆菌纳豆亚种）分泌的丝氨酸蛋白酶，提取工艺如下：（1）发酵液预处理：取发酵纳豆50g，加入200mL去离子水（pH7.4），4℃浸泡2h（溶出胞外酶），4000r/min离心15min，取上清液。（2）粗提：向上清液中缓慢加入硫酸铵至40%饱和度（0-4℃），静置2h，10000r/min离心20min，弃沉淀；再补加硫酸铵至70%饱和度，静置过夜，离心收集沉淀，用50mmol/LTris-HCl缓冲液（pH8.0）溶解，透析除盐（4℃，24h）。（3）纯化：采用DEAE-纤维素离子交换层析（平衡液：50mmol/LTris-HCl，pH8.0；洗脱液：0-0.5mol/LNaCl梯度），收集活性峰（280nm吸光度检测），冷冻干燥得到纯品。活性检测（纤维蛋白平板法）：（1）制板：将0.5%纤维蛋白原（溶于50mmol/LTris-HCl，pH7.8）与凝血酶（10U/mL）按9:1混合，倒入培养皿（37℃凝固30min）；（2）加样：在平板上打直径3mm的孔，加入20μL样品（稀释至适当浓度），37℃孵育18h；（3）测定：用游标卡尺测量溶圈直径（D），标准曲线法计算活性（1U定义为每小时溶解1μg纤维蛋白所需的酶量）。12.分析发酵过程中氧气供应对不同类型发酵食品的影响（以啤酒、食醋为例）（1）啤酒（酵母厌氧发酵）：-麦汁充氧阶段（前发酵）：需通入无菌空气（8-10mg/L溶解氧），促进酵母合成不饱和脂肪酸和甾醇（细胞膜组成成分），确保酵母增殖（从1×10⁶个/mL增至1×10⁷个/mL）；-主发酵阶段（厌氧）：需密闭发酵罐，酵母在厌氧条件下代谢葡萄糖生成乙醇和CO₂（酒精发酵）；若氧气进入，酵母转向有氧呼吸（生成CO₂和水），乙醇产量下降，同时