第十四章-微生物

1、第十四章 微生物在食品发酵工业中的应用,应用于发酵工业的微生物种类很多，主要有细菌、放线菌、真菌(酵母菌和霉菌)三大类. 它们在发酵工业中的应用范围很广，可概括为两大方面: 一是利用微生物的酶及其代谢产物。 二是利用微生物的菌体及其内含物。 生产中利用不同菌种，选用不同原料，控制一定发酵条件，就能利用微生物产生的代谢产物和菌体成分生产所需的发酵产品。 微生物发酵产品数量达一千多种，但目前只有几十种大量生产。 本章重点介绍目前发酵工业上常见而重要的微生物用于大规模生产的发酵产品。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.1酒精发酵与饮料酒的酿造 1.1.1酒精发酵 用淀粉质原料(薯类、谷类)生产酒

2、精，先以黑曲霉培养的液体曲作为糖化剂，将淀粉分解为葡萄糖，再利用酵母菌将葡萄糖发酵生产为酒精。 菌种 在酒精发酵中根据生产原料不同，所用啤酒酵母(又称酿酒酵母 ) 种内菌株亦不同。乙醇发酵要求菌种有较高的发酵能力、生长速率和耐乙醇能力，因而可进行浓醪发酵。 常用的菌种有： 德国2号、德国12号酵母(Rasse、Rasse)、 台湾酵母396号（魏氏酵母） 南阳混合酵母（1308）、南阳5号酵母（1300） K氏酵母（从日本引进） 还有卡尔斯伯酵母、粟酒裂殖酵母等。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,酒精酵母菌种特性 繁殖速度快：在麦芽汁小室载片培养24h，一个酵母细胞可繁殖3355个子细胞。

3、浓醪发酵：由生产实践中选育的1300和1308酵母可实现在20Bx外观糖度的浓醪发酵。其酒精含量可达11%（v/v）左右，具有较强的耐酒精能力。 醪液温度： 温度适宜，酵母繁殖速度加快，多数酒精酵母最适培养温度为2830，控制醪液酒精发酵的温度在3033。40酵母细胞迅速衰老死亡。 醪液pH值：正常糖化醪的pH值为5.05.5左右，但生产上为抑制杂菌生长，保证酵母正常发酵，常将醪液pH值控制在4.04.5。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.1.1.3发酵机理 以淀粉质为原料生产酒精的原理，首先利用液体糖化曲中的黑曲霉产生大量糖化酶将淀粉和糊精转为单糖，而后酒精酵母在密闭式发酵罐中利用单糖

4、进行厌氧发酵(在密闭发酵罐中进行)，经过EMP途径生成酒精和CO2。 即：曲霉糖化酶酵母EMP途径 淀粉葡萄糖酒精+ CO2 酒精酵母参与发酵的酶系统较复杂。 主要有蔗糖转化酶麦芽糖酶 酒化酶系(类) 酒精发酵不需游离氧参加，故酒精发酵的整个过程是在密闭发酵罐中进行。 目前生产液体糖化曲的菌种是采用糖化力较高的黑曲霉As3.4309（俗称UV-11号），该菌糖化酶系纯，耐高温和耐低pH值，糖化最适温度为60，最适pH值为4.04.6。,酵母EMP途径,曲霉糖化酶,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.1.1.4工艺流程 淀粉质原料粉碎蒸煮冷却液体曲糖化冷却酒母发酵蒸馏 （1）生产原料 淀粉质原

5、料有谷类 玉米、高粱、大麦和大米； 薯类：甘薯、马铃薯、木薯； 农产品加工副产物：米糠、麸皮； 野生植物：橡子、土茯苓。 糖质原料有甘蔗和甜菜糖蜜 。 纤维素和半纤维素的植物的茎叶。 （2）工艺控制 原料粉碎 糊化：在120130蒸煮糊化，使淀粉颗粒吸水膨胀破裂，内容物流出转变成溶解状态的糊液，便于糖化曲中的淀粉酶将淀粉水解为可发酵性糖。同时高温蒸煮对原料有灭菌作用。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,糖化：糊化醪冷却至糖化温度，在5860糖化30min左右后，将糖化醪再冷却至发酵温度。 接种发酵：接入经酒精酵母扩大培养的酒母，于3033发酵（不超过37）至达到一定酒精含量。 蒸馏：发酵成熟醪

6、在蒸馏塔内蒸馏，分离除去酒糟和各种杂质（杂醇油、甲醇、酯醛类等），同时提高酒精浓度。 如采用双塔蒸馏（粗馏塔精馏塔）成品酒精质量达到医药酒精标准； 采用三塔蒸馏（粗馏塔脱醛塔精馏塔）成品酒精质量达到精馏酒精标准； 如采用粗馏塔精馏塔甲醇塔三塔式流程，则可获得含甲醇少而酯多的85%（v/v）酒精浓度的白酒酒基，再将之调香、串香和勾兑，即可用之以液态法生产白酒。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.1.2饮料酒 饮料酒系指供人们饮用且乙醇含量在0.5%65%（v/v）的饮品，包括各种发酵酒、蒸馏酒、配制酒。 发酵酒是以谷物、水果、乳类等为原料，主要经酵母发酵等工艺制成的，酒精含量小于24%（v/

7、v）的饮料酒。 由于原料、菌种、工艺和发酵条件的不同，酒的种类可分为啤酒、果酒、黄酒和白酒四类。 1.1.2.1啤酒 啤酒是以优质麦芽和水为主要原料，酒花为香料和苦料，经麦芽糖化与酵母发酵酿制而成的含有CO2气体和低度酒精（一般含酒精3.4%）的饮料酒。 啤酒营养成分极其丰富。在糖化过程中，麦芽中的蛋白质、淀粉被分解转化人体不能合成的色氨酸、赖氨酸、精氨酸、缬氨酸等八种必须氨基酸、肽类、以及葡萄糖、麦芽糖、糊精等营养物质，营养价值很高，素有“液体面包”之美称。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,菌种 用于啤酒发酵的菌种为上面啤酒酵母和下面啤酒酵母。英国、新西兰等国家主要采用上面啤酒酵母生产啤酒

8、，而欧洲和我国则大多采用下面啤酒酵母生产啤酒。 啤酒酵母菌种特性 生化特性：两者对棉子糖的发酵能力不同。上面啤酒酵母只能发酵1/3的棉籽糖，而下面啤酒酵母全部发酵棉籽糖。 物理特性：两者发酵结束时在发酵液中的物理性质不同。上面啤酒酵母在发酵时随CO2飘浮在液面上，发酵结束形成酵母泡盖；而下面啤酒酵母悬浮于发酵液内，发酵结束时很快沉积容器底部形成酵母泥。 低温发酵特性：啤酒酵母的最适生长温度为25，但因啤酒忌讳酵母味，为了防止酵母20以上自溶，为此形成低温酿造啤酒工艺。即主酵最高温度控制在812。 发酵液pH值特性：啤酒酵母的最适生长pH值为4.55.5。发酵过程中因有机酸和CO2的产生使pH值

9、不断下降，最后稳定于pH值4.0左右。正常下面发酵啤酒终点pH值为4.14.6,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,发酵机理 麦芽经糖化后制成含可发酵糖（葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖）和多种氨基酸的麦芽汁。 主发酵阶段：啤酒酵母在充O2冷却麦汁中进行有氧呼吸，将吸收的可发酵糖类进入TCA循环，彻底分解为H2O和CO2，并释放大量热量，使菌体细胞大量增殖。 后发酵阶段：当酵母增殖到一定程度，即进行厌氧发酵。可发酵糖类经EMP途径被发酵产生乙醇、CO2和少量热量。 实际上，啤酒发酵是多种酶参与的复杂生化反应过程。 只有约95%96%可发酵性糖生成乙醇与CO2。 其余2.0%2.5%用于合成酵

10、母新细胞。 另有1.52.5%糖类转化成发酵副产物高级醇、有机酸、酯类、双乙酰、醛类、含硫化合物等，给啤酒口味带来一定程度的生涩与不成熟的风味(嫩酒味)。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,工艺流程 以啤酒传统发酵为例。 大麦选麦浸麦发芽绿麦芽焙燥除根成品干麦芽粉碎糖化（加水）过滤煮沸（加酒花）过滤（除酒花糟）定型麦汁冷却主发酵（加酒母）嫩啤酒下酒后发酵成熟发酵液离心过滤灌装杀菌成品啤酒 制备好的冷却定型麦芽汁加入酒母后，在适当温度条件下开始发酵。发酵分为主发酵和后发酵两个阶段。 （1）主发酵 在主发酵过程中，根据发酵外观现象及泡沫高度经历五个发酵阶段： 起泡期：在前酵罐中，冷却麦汁接种酒母一

11、段时间后，液面形成白色泡沫； 低泡期：在主酵罐中泡沫由四周向中间聚拢，形成菜花状泡沫，品温开始自然上升； 高泡期：泡沫继续增高，呈卷曲状隆起，此时酵母旺盛发酵为对数增长期，当温度上升至主酵最高品温时，应及时人工冷却降温。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,落泡期：泡沫逐渐回缩，并逐渐呈棕褐色泡盖，酵母增殖减弱，此期应人工缓慢冷却降温至下酒后酵温度。 泡盖形成期：酵母菌部分沉淀，酒液比较澄清，且无明显气泡产生，泡沫消失同时形成泡盖。 (2)后发酵 后发酵又称啤酒贮酒阶段。在贮酒期内酵母菌完成残糖继续发酵，饱充CO2达4%，消除双乙酰（0.10mg/L以下）、醛类、H2S等嫩酒味，促进啤酒的成熟和

12、澄清。 1.1.2.2果酒 果酒是利用水果汁（葡萄、苹果、杨梅、山楂、犁、桃等）经酵母发酵酿制而成的饮料酒。 以新鲜葡萄或葡萄汁为原料，经酵母发酵酿制而成的酒精含量为9%16%和CO2的饮料酒称葡萄酒。 果酒中不仅带有原有营养成分，如VB1、VB2、VC等，而且具有果品独特风味。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,菌种 用于酿造葡萄酒的葡萄酒酵母(S.sellipsideus)属于啤酒酵母种内菌株之一。世界各国选育各具特色的菌株有中国张裕7318酵母、法国香槟酵母、匈牙利多加意(Tokey)酵母等。我国优良葡萄酒酵母有：39号酵母、1203号酵母、1450号酵母、8567号酵母等。 优良葡萄酒

13、酵母菌种特性 生物学特性： 第十章第三节中已介绍。 发酵温度特性： 最适生长温度2230，发酵温度一般控制在2530，但要求优良菌种能在低温(15) 下发酵，以保持果香和新鲜清爽的口味。 发酵液pH值特性： 生长最适pH5.06.0，发酵最适pH4.04.5。但为了抑制杂菌生长，一般调整葡萄汁pH值3.33.5。 发酵力特性：具有较高的发酵能力，能将糖分发酵完全，残糖在4g/L以下，一般酒精含量达到16%以上。 其他特性：具有较好的凝聚力和快速沉降，对SO2抵抗力大于野生酵母，生产上利用SO2控制野生酵母繁殖。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,发酵机理 葡萄汁中的果糖和蔗糖被葡萄酒酵母的酒化

14、酶系经EMP途 径发酵生成乙醇和CO2。其中加入葡萄汁中的蔗糖先被葡萄 酒酵母的蔗糖转化酶分解为葡萄糖和果糖再进入EMP途径 发酵。此外，葡萄酒酵母的氧化酶可促进葡萄酒的氧化作用 （老熟陈化和色素沉淀等）。优良葡萄酒酵母发酵葡萄汁可 产生良好的果香和酒香。 工艺流程 以红葡萄酒的传统发酵为例。 红葡萄分选破碎(除梗)葡萄浆(加SO2)主发酵(加酒母)压榨(除皮糟)调整成分后发酵第一次换桶(除酒脚)干红葡萄新酒陈酿第二次换桶(除酒脚)均衡调配澄清处理(除酒脚)包装杀菌(除菌)干红葡萄酒,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,葡萄经破碎后，果汁和皮渣共同于适当温度条件下进行主发酵至残糖5g/L以下，经

15、压榨分离皮糟，进行后发酵至残糖2g/L以下。 主发酵：温度一般控制在2530。 在主发酵中酵母菌进行酒精发酵、浸提色素和产生芳香物质。从红葡萄酒的口味醇和、酒质细腻、果香和酒香浓等综合质量考虑，一般控制在2530。 后发酵：酒温一般控制在1825。 在后发酵过程中，酵母菌完成残糖继续发酵，并促进新酒的澄清和陈酿作用。陈酿目的是新酒缓慢进行氧化还原作用和醇酸酯化反应，促使酒的口味更加柔和与风味完善。当新酒进入后发酵容器后，若酒温高于25，则不利于新酒的澄清，并为杂菌繁殖创造条件。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.1.2.3黄酒 传统工艺黄酒是以糯米(或籼米、粳米、黍米、玉米)为主要 原料，

16、利用麦曲(或米曲、红曲)为糖化剂，酒药为糖化发酵 剂，进行多菌种混合自然发酵酿制而成的酒精含量为12% 18%(v/v)的饮料酒。它包括淋饭酒、摊饭酒和喂饭酒。 麦曲 以破碎（轧碎35片）的全小麦为原料，主要培养繁殖曲霉，其次含有根霉和毛霉，作为黄酒酿造的糖化剂。其中曲霉菌以黄曲霉（或米曲霉）为主，还有少量的黑曲霉、灰绿曲霉、青霉、酵母等微生物。 黄曲霉：产生液化型淀粉酶和蛋白酶。目前黄酒生产利用纯种黄曲霉以纯粹培养方法制造纯种麦曲。 常用的黄曲霉有：As3.800和苏16号。 黑曲霉：主要产生糖化型淀粉酶，可将淀粉水解为葡萄糖。 常用的黑曲霉有：As3.4309(俗称UV-11)和As3.7

17、58。 为了弥补麦曲中黄曲霉的糖化力不足，可适量少许添加纯种黑曲霉麸曲以减少麦曲用量，提高糖化效果。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,酒药 酒药又称小曲、白药等，以新早籼米粉为原料，主要培养繁殖根霉、毛霉和酵母，其次还有少量的细菌，作为制备淋饭酒母或以淋饭法酿制甜黄酒的糖化发酵剂。 根霉：含有丰富的糖化型淀粉酶，还产生乳酸等有机酸的酶系，能分泌乳酸、琥珀酸等有机酸，使酒体醇厚、口味丰满。 常用根霉菌种有：Q303、As3.851、3.852、3.866、3.867和3.868等。 酵母菌：含有酒化酶系，能将可发酵糖在厌氧条件下经EMP途径转化为酒精和CO2，赋予黄酒的酒香和酯香。 常用的生产

18、酒母的黄酒酵母有：732号、501号、醇2号、As2.1392、M-82、AY等系列优良菌种。 实际上利用酒药扩大培养来制备的淋饭酒母即包含了能 产生黄酒特有香味物质的多种不同酵母菌株。 但目前黄酒生产利用纯种根霉和黄酒酵母以纯粹培养方法制造根霉小曲，代替自然培养的小曲作为糖化发酵剂。 毛霉：产生液化型淀粉酶和蛋白酶。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,乌衣红曲 乌衣红曲是以籼米为原料，主要培养繁殖红曲霉、黑曲霉和酵母菌，作为酿造黄酒的糖化发酵剂。 红曲霉：分泌红色素或黄色素，产生糖化型淀粉酶和蛋白酶，并能产生柠檬酸、琥珀酸、乙醇。 常用的酿酒用红曲的红曲霉有：As3.555、As3.920、

19、As3.972、As3.976、As3.986等菌株，具有较强的糖化力 淋饭酒母制备工艺流程 以酿造传统绍兴酒为例。 糯米浸米洗米蒸饭淋饭冷却(加水)落缸搭窝(加酒药)糖化加麦曲冲缸发酵开耙后发酵酒母 淋饭酒母又称酒酿，作为酿制传统摊饭酒的糖化发酵剂。在生产淋饭酒母(或淋饭酒)时，需先用冷水淋浇蒸熟的米饭，而后进行搭窝和糖化发酵，挑选质量好的淋饭酒醅作酒母，剩余部分经压榨、煎酒成为商品淋饭酒。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,浸米、蒸饭和淋饭： 浸米12d，常压蒸煮约0.51h，淋水降温至31左右。要求饭粒松软，熟而不糊，内无白心。 落缸搭窝 将米饭置于发酵缸中，拌入2/3酒药粉，搭成U字形

20、凹圆窝。再于米饭上面洒剩余1/3酒药粉。酒药总用量为原料米的0.15%0.2%。 糖化、加曲冲缸 28左右保温糖化，一般经过3648h后饭粒软化，甜液至饭窝的4/5高度时糖度为35Bx左右，酒精含量为3%以上，即制得甜酒酿。此时应加入一定比例的水和麦曲进行加曲冲缸。麦曲用量为原料米的15%18%。目的是稀释甜液浓度，降低渗透压，促进酵母菌迅速繁殖。冲缸48h后酒精含量可达10%以上。 发酵开耙 加曲冲缸约815h之后，因醪温升高（原因）要用木耙搅拌降温、供氧和排出CO2，促进酵母繁殖。第一次开耙后，每隔35h开耙一次，使醪液品温保持在2630。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,后发酵 落缸后

21、第7d左右即可将醪液入酒坛进行后酵。 目的是减少O2，在较低温度下缓慢发酵，生成更多的酒精，提高酒母质量。 经过2030d后发酵，酒母质量要求酒精含量达14%16%(v/v)，酸度0.310.37g/100ml左右，口味老嫩适中且爽口，无异杂味。 甜酒酿的制作方法与淋饭酒母相似。 不同之处： 甜酒酿以甜酒曲为糖化发酵剂，除了主要含有根霉、毛霉外，酵母菌数量比酒药更少，使发酵过程中只有部分葡萄糖转化为酒精，从而保持了酒酿的甜味。 糖化过程实际上是边糖化边发酵，因此糖化发酵时间不宜延长，一般3648h。适时结束发酵是保持甜酒酿口味的关键。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.1.2.4白酒 白酒

22、是以含淀粉或可发酵糖等物质为原料，利用大曲、小曲、麸曲和纯种酒母作为糖化发酵剂，经糖化、发酵、蒸馏酿制而成的蒸馏酒。 酒体呈无色或微黄，澄清透明，具有独持的芳香和风味，含酒精度41%65%为高度白酒，40%以下为低度白酒。 生产原料 主要原料：淀粉质原料有谷类和薯类。包括高粱、玉米、大米、小麦甘薯、马铃薯、木薯。糖质原料有甘蔗和甜菜糖蜜。 辅肋原料：小麦麸皮、高粱糠、小米糠。 填充料：谷糠、花生壳、玉米芯、甘薯蔓、高粱壳、稻壳、麦杆等。 大曲 是以全小麦为原料，或以小麦、大麦和豌豆按一定比例为混合原料，经自然接种培养而制成的大砖块形的酒曲。主要繁殖曲霉，其次为根霉、毛霉和酵母菌，以及少量细菌，

23、作为固态发酵法生产大曲酒的糖化发酵剂。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,大曲中的主要微生物及其作用 霉菌：黑曲霉糖化力较高。 米曲霉和黄曲霉液化力和蛋白分质分解力较强。 根霉和红曲霉产生糖化酶和有机酸。 毛霉产生淀粉酶和蛋白酶。 酵母菌：啤酒酵母产酒精力高。如南阳酵母、拉斯12号、拉斯M、拉斯R、古巴2号等 产酯酵母产酯生香能力高。如产膜酵母、假丝酵母、拟内孢霉、异常汉逊氏酵母、高温产酯酵母、球拟酵母等 细菌：乳酸杆菌、醋酸杆菌存在于清香(汾香)型白酒曲中。 高温枯草芽孢杆菌存在于酱香(茅香)型白酒大曲中。 己酸菌与丁酸菌存在于浓香型(泸香)白酒窖泥中。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,在

24、制曲过程中，利用大曲中有益菌类的酶类(液化酶、糖化酶、蛋白酶、酒化酶系、有机酸酶系等)分解原料中的淀粉、蛋白质产生葡萄糖、氨基酸，为啤酒酵母生长提供碳源和氮源。同时氨基酸、阿魏酸等多种代谢产物，以及葡萄糖发酵产生的乙醇和各种有机酸，是形成大曲酒特有芳香味的前体物质。大曲具有的液化力、糖化力、蛋白质分解力、发酵力和产酯力对成品大曲酒的香型、风格具有重要作用。 小曲 小曲是以大米粉为原料，采用自然微生物选育培养，以曲种接种，主要繁殖根霉、毛霉和酵母菌，其次还有少量细菌，作为半固态发酵法生产小曲酒的糖化发酵剂。 小曲中的主要微生物及其作用 霉菌：根霉主要有As3.866(河内根霉)、中国根霉等产生乳

25、酸能力较强，与米香型白酒的主体香成分有关。毛霉和犁头霉。 酵母菌：啤酒酵母和产酯酵母。 细菌：乳酸菌和醋酸菌。 优质小曲酒中乳酸乙酯含量特别高。小曲也可用于黄酒生产。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,麸曲 麸曲是以麸皮为主要原料，20%30%鲜酒糟和稻壳为辅料，经纯粹接种曲霉菌种扩大培养，作为固态发酵法生产麸曲白酒的糖化剂。 麸曲白酒生产中先后采用了黄曲霉和黑曲霉As3.4309作为糖化菌种。或者在黑曲基础上配入少量的黄曲(用量小于30%)。 近年来，根据大曲含有多菌种的原理，利用黑曲霉、根霉、红曲霉和拟内孢霉为糖化剂，配以啤酒酵母、产酯酵母和己酸菌等酿制白酒，使麸曲白酒与大曲酒的风味接近。

26、麸曲也可用于酒精和黄酒的生产。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.2氨基酸发酵 在食品工业中，谷氨酸钠（味精）作鲜味剂，甘氨酸作甜味剂，以L-天门冬氨酸与L-苯丙氨酸为原料制成的甜味肽，用于生产甜味剂。赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸等必需氨基酸作营养强化剂。此外，氨基酸用于生产阿斯匹林镇痛药、复合氨基酸营养注射液、无公害的氨基酸农药等。 氨基酸生产方法有发酵法、酶法、抽提法（水解法）、合成法、添加前体法、体内和体外基因重组法等。迄今，已有22种氨基酸能直接用发酵法生产的有18种。其余4种用酶法转化。现就目前大规模生产的谷氨酸作一简要介绍。 1.2.1谷氨酸生产菌种 谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、黄

27、色短杆菌。 目前我国谷氨酸生产常用菌株有： 北京棒状杆菌As1.299、钝齿棒状杆菌As1.542、 天津棒状杆菌6-13、黄色短杆菌As1.582(No617) 和As1.631等。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.2.2谷氨酸生产菌种的特性 (1)培养特性 生产菌种为好氧或兼性厌氧，最适生长温度为2537，最适生长pH值为78，菌体生长时必须以生物素为生长因子，在没有生物素的合成培养基上不生长。 (2)生化特性 谷氨酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶活力强，有利于-酮戊二酸还原氨基化生成谷氨酸； -酮戊二酸脱氢酶活力微弱或表失，使-酮戊二酸不能继续氧化； 脲酶活性强，能将发酵时流加的尿素分解为

28、NH3和CO2，产生的NH3或流加的氨水可作为合成菌体蛋白质的氮源与合成谷氨酸的原料。 (3)生理特性 生产菌种均为生物素缺陷型。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,Q：为什么培养基质和发酵基质中生物素的浓度决定菌体生长和积累谷氨酸？ 当生物素足量时，菌体蛋白质合成不受影响，谷氨酸不会渗漏到细胞外，而有利于谷氨酸菌充分生长繁殖。 当生物素亚适量(低于适量或限量)时，大量分泌谷氨酸，并有利于谷氨酸向细胞膜外渗漏。 原因：低浓度的生物素可引起细胞膜的饱和脂肪酸含量增加，而油酸和磷脂含量减少，从而影响细胞膜的组成，使细胞膜对谷氨酸的通透性增加，引起谷氨酸向膜外渗漏。同时限量的生物素还可使TCA循环的

29、完全氧化减少，ATP生成量减少，蛋白质合成受阻，此时菌体生长基本停止而更有利于积累谷氨酸。 因此，谷氨酸生产菌在扩大培养制备种子或发酵前期长菌阶段，培养基质应供给足量的生物素，而在发酵后期产谷氨酸阶段，发酵基质应限量提供生物素，有利于谷氨酸的积累。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.2.3发酵机理 合成谷氨酸的代谢途径是： 葡萄糖经EMP途径(为主)和HMP途径(为辅)生成丙酮酸。 丙酮酸进一步生成乙酰辅酶A，而后进入TCA循环生成 -酮戊二酸。 -酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶作用下，在NH+4存在时， 被还原氨基化生成谷氨酸。 -酮戊二酸+ NH+4谷氨酸+H2O 谷氨酸发酵是菌体异常代射产物

30、，只有菌体正常代谢失调时 才积累谷氨酸，并在生物素限量时，因细胞膜的渗透性改变 而使谷氨酸容易漏出。 实际生产中通过添加玉米浆、甘蔗糖蜜和麸皮水解液等作为 生长因子的来源，替代生物素加入到培养基和发酵基质中。,谷氨酸脱氢酶,由葡萄糖生成谷氨酸的代谢途径,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.2.4生产工艺流程 淀粉质原料调浆水解糖化中和、脱色、过滤葡萄糖液(配料：玉米浆、尿素、磷、镁、钾等)发酵(接种生产菌二级种子)成熟发酵液提取(等电点法或离子交换法等)谷氨酸粗制品精制(中和、除铁、脱色、过滤、浓缩结晶、离心、干燥)成品 (1)生产原料 碳源：淀粉质原料有谷类和薯类，如大米、玉米、小麦、甘薯

31、、木薯、山芋等，糖质原料有甘蔗和甜菜糖蜜等。 氮源：由尿素或氨水提供。 (2)谷氨酸发酵的控制 发酵培养基组成 要求含有丰富的有机氮源、碳源和无机盐，生物素要严格控制亚适量，使菌种处于半饥饿状态，以保证积累谷氨酸。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,最适pH值的控制 pH值不同将引起代谢途径及其代谢产物发生改变。例如，在pH值7.08.0时积累谷氨酸，而在pH值5.05.8容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。 发酵前期(012h)pH值控制在7.58.0(7.5左右)，有利于菌体生长旺盛而不产谷氨酸； 发酵中、后期控制pH值7.07.6(7.2左右)。因为谷氨酸脱氢酶的最适作用pH值为7.07

32、.2，而氨基转移酶的最适pH值为7.27.4。 发酵温度的控制 发酵前期是菌体大量繁殖阶段，发酵中期、后期是谷氨酸大 量积累阶段，菌体生长已基本停止。适当提高罐温对积累谷 氨酸有利。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,通风与搅拌 在发酵前期的长菌阶段，宜低通风量。若此时供氧过量， 在生物素限量情况下将抑制菌体生长。 在发酵中、后期的谷氨酸积累阶段，宜高通风量。 若此时供氧不足，发酵主产物由谷氨酸转为乳酸； 若供氧过量，不利于-酮戊二酸还原氨基化生成谷氨 酸，而积累-酮戊二酸。,思考题：,1.简述酒精发酵、啤酒和葡萄酒酿造所用生产菌种及其特征？ 2.简述淋饭酒母制备工艺，甜酒酿的制作方法与淋饭酒

33、母有何不同？ 3.简述麦曲、酒药和红曲的主要微生物菌群及其作用。 4.何谓大曲和小曲？其中的微生物菌群在白酒生产中有何作用？ 5.试述谷氨酸生产菌的特性及其发酵机理。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3乳制品的发酵 原料牛乳经有益微生物的发酵作用可以制成许多风味独特的发酵乳制品。如酸奶、酸乳饮料、干酪、奶酪、酸奶油、酸乳酒等。 1.3.1乳品发酵剂 1.3.1.1制作乳品发酵剂常用的菌种 乳酸细菌：有乳酸乳球菌、乳酸乳球菌丁二酮乳酸亚种、乳酸乳球菌乳脂亚种、嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种、嗜酸乳杆菌、两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌等。 酵母菌：有乳酒假丝酵母、脆壁酵母、脆壁克鲁维酵母、类

34、热带假丝酵母、乳酸酵母、乳酸克鲁维酵母等； 霉菌：有娄地青霉、沙门柏干酪青霉、酪生青霉等； 其它细菌：有扩展短杆菌、费氏丙酸菌等。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.1.2乳品发酵剂的制备 乳品发酵剂是用于乳发酵的微生物纯培养物。 单一菌种发酵剂：发酵剂用一株发酵乳糖能力强的乳酸菌制备。 复合菌种发酵剂：采用两种或两种以上的乳酸菌制作。 制作发酵剂应选用健康奶牛产的乳，理化指标符合要求；对牛乳灭菌要彻底，一般采用0.07MPa(115)维持2030min。 (1)发酵剂制备流程 1% 1%2% 2%3% 菌种培养物母发酵剂生产发酵剂待发酵乳 0.6ml 60ml 6L 300L (2)

35、发酵剂的品质鉴定 优良发酵剂应乳凝固均匀细腻，乳清析出较少(或无)，有诱人的芳香酸味，无苦味或异常味；没有气泡(凝乳中有裂纹)，镜检无杂菌；其活菌数不低于108109cfu/ml；发酵剂的活力、酸度符合要求；最好能产生丁二酮(双乙酰)，以提高产品芳香味。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,(3)制备发酵剂易出现的问题 是产酸不足，乳不凝固。 原因： 发酵剂(或菌种)污染了噬菌体。细胞裂解死亡而停止发酵产酸。可通过轮换菌种或选育抗噬菌体的菌种防治其污染。 发酵菌种生产性能衰退。自发突变或培养条件长期不适而使其活力自发丧失。 保藏菌种活化传代次数不够，活力尚未恢复。 培养温度不正确。如嗜中温的乳酸

36、菌于高温培养，因培养温度不适而生长缓慢，导致产酸不足。 乳中含有抗生素或白细胞。治疗乳房炎的牛乳含有抗生素可抑制菌种生长繁殖；患乳房炎的牛乳含有大量白细胞，能吞噬乳酸菌而完全抑制产酸。 培养基质不适应。常用还原脱脂乳活化传代而降低菌种对全脂原料乳的适应性。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.2酸奶(Yoghurt) 酸奶是以优质鲜乳为原料，经两种或两种以上的乳酸菌发酵制成的发酵乳制品。 1.3.2.1 酸奶类型 根据生产原料、辅料和菌种的不同，将酸奶分以下3种类型： (1)普通酸奶：是由保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵牛乳而制成。目前我国大规模生产的酸奶属于此类。 (2)功能性酸奶：以普

37、通酸奶菌种配入适量在肠道内有定植能力的双歧杆菌或嗜酸乳杆菌发酵牛乳而制成。 (3)风味酸奶： 凝固型风味酸奶是在原料乳中预先调配天然风味物质(如花生乳、松仁乳等)，经巴氏杀菌后，以普通酸奶菌种发酵而制成； 搅拌型风味酸奶是牛乳凝固之后，再加入风味物质(如果酱、果肉、蜂蜜、香料等)调制而成。 如果添加的天然风味物质同时具有保健功能，则此类酸奶又属于保健酸奶。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.2.2发酵机理 普通酸奶中的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌在乳中生长时， 将引起一系列生物化学变化。 乳糖 半乳糖和葡萄糖 葡萄糖 D型或L型乳酸 乳酸可破坏钙-酪蛋白-磷酸复合物的稳定性，导致乳凝固。

38、 葡萄糖乙醛(2355mg/L) 丙酮(1.44.0 mg/L) 3-羟基-2-丁酮(2.54.0 mg/L) 丁二酮(0.413.0 mg/L) 蛋白质肽、氨基酸和芳香成分 脂肪 甘油三酯和与芳香成分 在发酵过程中，乳中的烟酸、叶酸有所增加。 VB1、VB2、VB12和泛酸有所降低。,-D-半乳糖苷酶,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.2.3 凝固型酸奶 原料乳过滤标准化杀菌均质添加发酵剂分装发酵冷却贮藏成品 (1)原料乳 应选新鲜品质好的牛乳，菌数一般低于104个/ml，不含抗生素和消毒药。不宜选用患乳房炎乳。 (2)标准化 总干物质不能低于11.5%，脂肪含量一般在1%4%范围。

39、甜味剂：加蔗糖量以5%8%(w/v) 。 (3)杀菌 90保温510min。 (4)均质 冷却至60，于810MPa压力均质。 (5)添加发酵剂与保温发酵 接种发酵剂温度为43左右。添加总量为3%， 两种菌的添加量分别为1.5%(1:1的比例)，43保温发酵。 当pH降至4.54.6，乳凝固性状良好时，酸奶即发酵成熟。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,Q：为何在酸奶发酵时两种菌有良好的共生关系？ 这是因为保加利亚乳杆菌在发酵时分解蛋白质产生的缬氨酸、甘氨酸和组氨酸等刺激嗜热链球菌生长；而嗜热链球菌在生长时产生的甲酸又被保加利亚乳杆菌利用。因此，两种菌在短时间内(23h)迅速繁殖，发酵乳糖产生

40、乳酸。 Q：在制作酸奶时如何控制乳杆菌与乳球菌保持比例平衡的共生关系？ 发酵剂添加量 发酵温度 发酵剂添加量： 若发酵剂添加总量为1%，则嗜热链球菌占优势。 若发酵剂添加总量为5%，则保加利亚乳杆菌占优势。 从而导致两种菌的比例失调而产酸慢。 只有添加总量为3%，才能保证它们在数量上的1:1平衡关系。采用不同发酵温度，两者生长速率亦不同。,对两种菌在发酵时保持比例平衡有很大影响,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,发酵温度： 发酵温度低(40)，嗜热链球菌占优势。 发酵温度高(45)，则保加利亚乳杆菌占优势。 因此，选用43发酵，有利于两种菌生长速度保持一致， 缩短发酵时间。 (6)冷藏 为防止

41、酸奶继续发酵产酸造成pH过低，防止杂菌污染繁殖，发酵成熟后的酸奶应先冷却至10左右，再置入04冷藏室进行冷藏和后熟，直至饮用。 1.3.2.4流体型酸奶 搅拌型酸奶：将发酵至凝乳状态的酸奶用搅拌器破乳，使凝乳粒的大小为0.010.04mm的酸奶。 饮料型酸奶(活性乳)：在凝乳状态的酸奶中补充适量稳定剂溶液，再经均质处理，使凝乳粒的直径一般在0.0lmm以下的酸奶。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.2.5制作酸奶常见的异常现象和原因 (1)产酸缓慢，在预定时间内乳不凝固。原因如下： 乳中含有抗生素、清洗剂或消毒剂。 污染噬菌体。 菌种由于基因负突变使生产性能衰退而丧失活力，或对冻干 菌

42、种活化传代次数不够而尚未恢复活力。 乳中含有其他抑菌物质。如大量的白细胞、乳过氧化物酶、 溶菌酶、游离脂肪酸的等。 (2)乳凝固不坚实，乳清析出过多。 原因：乳中干物质含量低，未达到11.5%以上标准；发酵时间太长或发酵温度过高而急剧产酸，乳清大量析出。杂菌污染，导致产酸量高使乳清析出较多。 (3)出现气泡和异常味。有时酸奶出现气泡或异常味。 原因：杂菌污染。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.3嗜酸菌乳 嗜酸菌乳是利用嗜酸乳杆菌发酵全脂牛乳、半脱脂乳或脱脂乳而制成的酸乳。 功能：预防和治疗慢性便秘、腹泻、抗肿瘤、降低胆固醇的作用。因为嗜酸乳杆菌抵抗胃酸和胆盐能力较强，并能在人的肠道内

43、定殖，抑制肠道病原菌生长。 嗜酸菌乳的简要生产工艺流程： 原料乳过滤(3040)均质灭菌(115，15min) 冷却接种(35)培养(37，1618h，酸度达到1%)搅拌凝乳冷却(57)包装(装瓶)冷藏(07) 传统的嗜酸菌乳是采用单一发酵剂而制成，产酸慢，产品风味差，活菌保存期短，达不到胃肠疾病康复的作用。 改用嗜酸乳杆菌与乳酸乳球菌乳脂亚种混合发酵，不仅改善了产品适口性，而且提高了产酸速度，延长产品活菌保存期。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.4双歧杆菌酸奶 双歧杆菌酸奶是利用双歧杆菌与其他益生菌类发酵全脂牛乳而制成的酸乳。 双歧杆菌产生的代谢产物： 乳糖乳酸 蛋白质肽、氨基酸

44、双歧杆菌素，对肠道中的致病菌有杀灭效果。 两种双歧杆菌酸奶生产工艺： (1)共同发酵法：是两歧双歧杆菌与嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵的生产工艺。 (2)共生发酵法：是将两歧双歧杆菌与兼性厌氧的酵母菌同时在脱脂牛乳中混合培养，利用酵母在生长过程中的呼吸作用，以生物法耗氧，创造一个适合于双歧杆菌生长繁殖、产酸代谢的厌氧环境。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.4.1共同发酵法生产工艺 工艺流程: (蔗糖10+ 葡萄糖2) 原料乳标准化调配均质(1520MPa) 杀菌(115， 8min)冷却(3840) 适量维生素C 消毒瓶 接种灌装发酵(3839，6h)冷却(10左右) 冷藏(1

45、5)成品 (两歧双歧杆菌6、嗜热链球菌3) 生产工艺: 双歧杆菌产酸能力低，凝乳时间需1824h，因产生大量乙酸使产品口味和风味差。如采用产酸快的嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等与双歧杆菌共同发酵。如此，既可以使发酵制品中含有足够量的双歧杆菌，又可以提高产酸能力，缩短了凝乳时间，改善了产品口味和风味。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.4.2共生发酵法生产工艺 工艺流程 双歧杆菌、酵母菌共生发酵乳的生产工艺流程如下： 蔗糖10+葡萄糖2 原料乳标准化固形物9.5调配均质(1520MPa) 两歧双歧杆菌6 杀菌(115，8min)冷却(2628)接种发酵(2628， 乳酸酵母3 2h)升温(

46、37)发酵(37，5 h)冷却(10左右)罐装 冷藏(15)成品,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,生产工艺 ： 共生发酵法常用的菌种搭配为两歧双歧杆菌和乳糖发酵性酵母乳酸酵母，接种量分别为6和3。 脱脂粉增加固形物含量 9.5 ，并加入10蔗糖和2的葡萄糖、维生素C 。 酵母菌最适生长温度2628。双歧杆菌最适生长温度为37。 乳酸酵母先大量繁殖，耗氧造成厌氧环境，以促进双歧杆菌的生长。 做法是：先在温度2628下培养，而后提高温度至37左右。 酸奶最好在生产7d内销售出去，否则其活菌数低于106cfu/ml将 失去制品的保健作用。 为了保证双歧杆菌的活菌数，在生产与销售之间必须形成冷冻 链

47、贮藏(16 )。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.5开菲尔(Kefir) 1.3.5.1开菲尔(Kefir)的定义 Kefir是以牛乳、羊乳(或山羊乳)为原料，添加含有乳酸菌 和酵母的开菲尔粒发酵剂，经发酵制成的一种传统的酒精发 酵乳饮料。 1.3.5.2开菲尔的营养保健作用 营养作用： 乳糖水解生成对人体有益的L(+)乳酸，适于乳糖不耐症者饮用。 在乳酸作用下改善了人体对钙、磷、铁的吸收，而且Kefir中B 族维生素(VB1、VB2、VB6、VB12、叶酸等)的含量亦增高。 保健作用 ： 产生的代谢活性物质和抗菌物质对胃肠道疾病、便秘、代谢异 常疾病、高血压、贫血、心脏病、过敏症、

48、肥胖症、结核病等 均有一定疗效。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,抑制癌细胞增殖： Kefir饮品中含有荚膜多糖，可降低癌症的发病率。 降低血中胆固醇，降血脂和降血糖。 抑制志贺氏菌、沙门氏菌等病原菌生长。 1.3.5.3开菲尔粒的结构与组成 结构： 开菲尔粒是由数种乳酸菌与酵母菌等微生物之间的共生作用而 形成的特殊粒状结构。 多数呈花椰菜状 也有少量的薄片状和旋涡状或纸卷样等结构 表面卷曲、不平整或高度扭曲 多为白色或淡黄色而富有弹性的菌块,开菲尔粒,开菲尔粒基质上栖息的微生物,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,组成：50%黏性多糖 大量的水 少量的蛋白质、脂肪和其它成分。 1.3.5.4

49、开菲尔粒中的菌相 开菲尔粒是以乳酸菌和酵母菌为基础的小生态系，主要包括乳酸菌、酵母菌，以及少量的醋酸菌、枯草芽孢杆菌等多种微生物。 (1)乳酸菌： 乳球菌属(Lactococcus)：包括乳酸乳球菌乳酸亚种、乳酸乳球菌丁二酮乳酸亚种和乳酸乳球菌乳脂亚种等； 乳杆菌属(Lactobacillus)：包括嗜酸乳杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种、短乳杆菌等； 明串珠菌属(Leuconostoc)：包括肠膜明串珠菌肠膜亚种、肠膜明串珠菌葡聚糖亚种等。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,(2)酵母菌： 酵母属(Saccharomyces)：啤酒酵母、乳酸酵母、脆壁酵母等； 假丝酵母属(Candida)：乳酒

50、假丝酵母；洪氏假丝酵母等； 克鲁维酵母属(Kluyveromyces)：乳酸克鲁维酵母、脆壁克鲁 维酵母； 酒香酵母属(Brettanomyces)：B.anomalus等。 (3)醋酸菌 主要有醋酸杆菌属(Acetobacter)：纹膜醋酸杆菌和 恶臭醋酸杆菌等。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.3.5.5开菲尔的生产 发酵剂制备：开菲尔粒5 灭菌脱脂乳(115灭菌20min) 25培养1620h 牛乳凝固过滤滤液发酵剂 也可不过滤而直接使用培养物作为下次的。 生产开菲尔：滤液发酵剂原料乳发酵开菲尔 它们在牛乳中发酵、代谢产生的乳酸、乙醇、CO2等物质，形成开菲尔饮品良好的口感和风味。

51、 Kefir爽口感和风味好、低热值、低糖，富含蛋白质和维生素等优点的饮品，具备极高的市场竞争力与开发应用价值。 开发研制的开菲尔酸奶、开菲尔酸牛奶酒、开菲尔模拟马奶酒等产品。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.4调味品的发酵 1.4.1酱油 中国酱油多以大豆、脱脂大豆(豆粕、豆饼)等为蛋白质原料，小麦(麸皮)等为淀粉质原料，利用曲霉、酵母菌和乳酸菌等发酵酿制而成。 1.4.1.1原料 蛋白质原料、淀粉质原料、食盐和水 1.4.1.2酱油生产中应用的菌种及其作用 生产菌种：米曲霉、酵母菌和乳酸菌。 米曲霉直接影响成品鲜味、颜色，以及对原料发酵速度和原料蛋白质利用率。 酵母菌和乳酸菌则决定酱油

52、的风味。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,它们在发酵过程中产生的各种酶 蛋白酶、淀粉酶、酒化酶等。 使蛋白质分解 淀粉糖化 酒精发酵 产酸和成酯等协同交错反应 产生多肽、氨基酸、葡萄糖、乙醇、有机酸(乳酸等)、乳酸乙酯、维生素等。 与食盐混合赋予酱油鲜味、甜味、酸味、香气、苦味、咸味和颜色(类黑素)，构成酱油独特的色、香、味、体具佳的调味品。,米曲霉(沪酿3.042 ) 蛋白酶和外肽酶能将蛋白质水解成氨基酸； 谷氨酰胺酶使大豆蛋白质游离的谷氨酰胺分解为谷氨酸。 液化型淀粉酶分解淀粉生成糊精和葡萄糖。 黑曲霉(As3.350) 含有淀粉糖化酶、果胶酶、纤维素酶、酸性蛋白酶。 鲁氏酵母 在酱醪中

53、占酵母总数的45%左右。耐高渗，在18%食盐基质中 仍能生长。发酵葡萄糖生成乙醇、甘油，进一步生成酯类 和糠醇，构成酱油香气成分的主体。 易变球拟酵母和埃契氏球拟酵母 产生4-乙基苯酚、4-乙基愈创木酚等，改善了酱油风味 还有，大豆结合酵母、酱醪结合酵母、蒙奇球拟酵母。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,乳酸菌 有嗜盐四联球菌(旧称嗜盐片球菌)、酱油四联球菌(又名盐水四联球菌)、植物乳杆菌。 乳酸菌利用乳糖生成乳酸，与乙醇作用生成乳酸乙酯，同时降低了酱醪pH值在5左右，又促进鲁氏酵母的繁殖。 1.4.1.3生产工艺流程(以固态低盐发酵法为例) 原料(麦片+豆饼+麸皮)润水(加水)蒸煮冷却接入种

54、曲通风制曲成曲拌盐水入池发酵成熟酱醅浸出淋油生酱油杀菌配制澄清贮存包装成品,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.4.2食醋 醋的分类：按生产原料分为米醋、糖醋、酒醋、果醋、醋酸醋。 米醋多以淀粉质的谷物（高梁、碎米、玉米等）为主料，麸皮、稻壳等为辅料和填充料，利用曲霉、酵母菌和醋酸菌等发酵酿制而成。 糖醋是以糖稀、糖渣、甜菜废丝等糖质原料酿制而成； 酒醋是以白酒、果酒、酒精等含酒精原料氧化制成的醋； 果醋是以水果等原料酿制的醋； 醋酸醋则以冰醋酸为原料兑制而成。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.4.2.1生产原料 主料：淀粉质、糖质、含酒精的三类原料。 淀粉质原料有大米、糯米、高梁、小

55、米，以及碎米、高梁糠、麸皮、米糠等代用原料 辅料：麸皮、细米糠和豆粕 填充料：谷壳、稻壳(砻糠)、高梁壳等。 添加剂：食盐、蔗糖、香料和炒米色。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.4.2.2食醋生产中应用的菌种及其作用 生产菌种：曲霉、酵母菌和醋酸菌。 它们产生的各种酶 使蛋白质分解， 淀粉糖化， 酒精发酵， 醋酸发酵， 成酸和成酯等协同交错反应， 产生氨基酸、葡萄糖、乙醇、有机酸(乙酸等)、乙酸乙酯等， 与食盐混合，赋予食醋鲜味、甜味、酸味、香气、咸味和颜 色，构成食醋的色、香、味具佳的酸性调味品。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,(1)黑曲霉群 黑曲霉As3.4309和宇佐美曲霉As

56、3.758 含有糖化型淀粉酶 。 甘薯曲霉As3.324和泡盛曲霉含糖化型淀粉酶液化型淀粉酶。 东酒1号（宇佐美曲霉As3.758 诱变菌株） 米曲霉菌株沪酿3.042、As3.863等； 黄曲霉菌株：As3.800、As3.384等。 (2)啤酒酵母 利用糖类进行酒精发酵。 拉斯12号、K字酵母、南阳1300、As2.109、As2.399等 (3)醋酸菌 氧化酒精为醋酸。 沪酿1.01(木醋杆菌，又名胶醋杆菌)、As1.41(恶臭醋杆菌)、沪酿1.079(醋化醋杆菌，又名纹膜醋酸杆菌)和As1.36等。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.4.2.3生产工艺流程 (以淀粉质为原料酶法液化

57、通风回流制醋为例) 碎米浸泡磨浆调浆(加水、-淀粉酶、CaCl2、Na2CO3)加热液化糖化(麸曲)冷却液态酒精发酵(加酒母)酒液拌和入池(加麸皮、稻壳、醋酸菌种子)固态醋酸发酵加食盐后熟淋醋加热灭菌包装成品,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.5食品添加剂的生产及其应用 1.5.1柠檬酸 1.5.1.1生产原料：三大类 淀粉质原料(甘薯、马铃薯、木薯、山芋等)、 糖质原料(甘蔗和甜菜糖蜜) 正烷烃类(石油) 1.5.1.2生产菌种 曲霉、青霉、毛霉、木霉、解脂假丝酵母和细菌 但以曲霉菌为主，以黑曲霉和文氏曲霉产酸能力较强。,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.5.1.3发酵机理 黑曲霉细

58、胞内存在三羧酸循环和乙醛酸循环。 为了累积柠檬酸，采取诱变菌种或在培养基中加入亚铁氰化钾(要加得适时适量)，使乌头酸酶或异柠檬酸脱氢酶活力丧失或尽量降低其活性，以阻碍三羧酸循环的正常进行。 由葡萄糖合成柠檬酸的途径： 葡萄糖经EMP途径形成丙酮酸。 丙酮酸羧化(CO2固定反应)生成草酰乙酸。 同时丙酮酸被丙酮酸氧化酶氧化脱羧生成乙酸和CO2，经乙酰磷酸生成乙酰辅酶A。 草酰乙酸与乙酰辅酶A在柠檬酸合成酶作用下，缩合生成柠檬酸。 柠檬酸合成酶 草酰乙酸+乙酰辅酶A柠檬酸,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.5.1.4工艺流程 以薯干粉为原料的液体深层发酵为例。 薯干粉调浆(加水、-淀粉酶)液化

59、冷却发酵(加黑曲霉种子培养液、通无菌空气)发酵液提取(过滤、中和、酸解分离)柠檬酸液精制(离子交换净化、浓缩结晶、干燥)包装成品,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.5.2维生素C 生产菌种： 弱氧化醋酸杆菌或生黑葡萄糖酸杆菌 氧化葡萄糖酸杆菌和条纹假单胞菌或巨大芽孢杆菌 维生素C的生产机理： 二步发酵法 +H2(加压) 弱氧化醋酸杆菌 D-葡萄糖 D-山犁醇L-山犁糖 氧化葡萄糖酸杆菌 2-酮基-L-古龙酸 加碱 加酸 2-酮基-L-古龙酸烯醇式L-古龙糖酸 L-抗坏血酸,1.微生物的酶及其代谢产物的应用,1.5.3微生物多糖 1.5.3.1黄原胶 是由黄单胞菌发酵产生的一种高分子酸性胞外杂多糖。 由2分子D-葡萄糖 2分子