微生物在食品制造中的應(yīng)用微生物與人類生活有著極其密切

1、第十一章 微生物在食品制造中的應(yīng)用微生物與人類生活有著極其密切的聯(lián)系，它們可以造福人類，也會(huì)給人類帶來巨大的災(zāi)難?，F(xiàn)在，微生物工業(yè)已發(fā)展成為整個(gè)工業(yè)的一個(gè)重要組成部分，被廣泛地用于制造食品、飼料、肥料、醫(yī)藥化工、冶金、紡織、污水處理等方面。微生物用于食品制造是人類利用微生物最早，重要的方面，在我國已有數(shù)千年的歷史。人們?cè)陂L期的實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，利用微生物制造了種類繁多、營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特的食品。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，微生

2、物在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景將更加廣闊。 總而言之，微生物在工業(yè)上的應(yīng)用主要包括如下三個(gè)方面:,一、利用微生物的菌體和內(nèi)容物例如：酵母菌的應(yīng)用，菌體蛋白、維生素、核酸等.二、利用微生物產(chǎn)生的酶例如：淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等二十多種酶制劑三、利用微生物的某些代謝產(chǎn)物例如：酒精、乳酸、檸檬酸、氨基酸、抗生素等。,第一節(jié) 微生物發(fā)酵一、發(fā)酵（一）概念 1、指電子供體和電子受體都是有機(jī)化合物的生物

3、氧化作用。是微生物在嫌氧條件下分解有機(jī)物質(zhì)的過程。 2、在應(yīng)用微生物學(xué)中，是指利用微生物生產(chǎn)人類所需要的代謝產(chǎn)物的過程稱為發(fā)酵。例如：酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵、青霉素發(fā)酵等，是指利用微生物生產(chǎn)酒精、醋酸、谷氨酸和青霉素的過程，不管這種過程是在厭氧條件下，還是在好氧條件下發(fā)生的統(tǒng)稱為發(fā)酵。,（二）發(fā)酵的基礎(chǔ)：微生物、基因工程、固相菌（酶）、連續(xù)發(fā)酵（生化反應(yīng)器的應(yīng)用）。（三）發(fā)酵產(chǎn)品：傳統(tǒng)產(chǎn)品有啤酒、白酒、醋、酸奶等；

4、單細(xì)胞蛋白、有機(jī)酸、多糖、酶制劑、激素等；利用微生物產(chǎn)生的生物活性物質(zhì)有細(xì)菌素、雙歧因子、抗生素等。二、微生物發(fā)酵和生物工程學(xué) 當(dāng)今許多生物工程的生產(chǎn)方法都是起源于古老而傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)，例如：啤酒發(fā)酵、乳酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等。,1929年抗生素（青霉素）的發(fā)現(xiàn)及繼之在40年代大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用，使發(fā)酵工藝有了非常大的進(jìn)步。從那時(shí)起，發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展不僅限于抗生素的生產(chǎn)，還發(fā)展到許多有用的化工產(chǎn)品，如有機(jī)酸，多糖，酶

5、制劑，激素等?，F(xiàn)在，發(fā)酵工業(yè)已在各國發(fā)展形成了巨大的工業(yè)門類。在發(fā)酵生產(chǎn)的同時(shí)，也增強(qiáng)了生物化學(xué)、微生物學(xué)和化學(xué)工程之間的聯(lián)系。因此，今天發(fā)展起來的生物工程學(xué)并非是一種突然的發(fā)現(xiàn)，也不是全新的學(xué)科，而是早在幾十年前就已經(jīng)開始的，開始了一個(gè)新的技術(shù)時(shí)代。它的基礎(chǔ)仍是微生物發(fā)酵，只是融合了基因工程，固相菌（酶）和連續(xù)發(fā)酵等新技術(shù)，從而推動(dòng)了這個(gè)領(lǐng)域的向前發(fā)展。而且與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著密切的關(guān)系。,如圖所示：微 生 物 工 程 學(xué)

6、 近二十年來，由于微生物工程發(fā)生了革命性的變革，不僅吸收了基因工程、細(xì)胞工程、固定化、連續(xù)化等新技術(shù)，而且擴(kuò)大領(lǐng)域到環(huán)保、可更新能源等方面。因此，微生物工程學(xué)（發(fā)酵工程學(xué)）是一門研究微生物的工業(yè)應(yīng)用和微生物發(fā)酵工藝的原理的科學(xué)。,三、微生物發(fā)酵工程的特點(diǎn)發(fā)酵工程的內(nèi)容是隨著科學(xué)發(fā)展而不斷擴(kuò)大的。目前公認(rèn)的定義是：利用微生物的某種特性，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段進(jìn)行工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)。他的主要內(nèi)容包括：① 工

7、業(yè)生產(chǎn)菌種的選育；② 最佳發(fā)酵條件的選擇和控制；③ 生化反應(yīng)器（發(fā)酵罐）的設(shè)計(jì)；④ 產(chǎn)品的分離、提取和精制等過程；,發(fā)酵工程的特點(diǎn)（與化學(xué)工程相比較）：1、一步生產(chǎn)；2、采用的條件較溫和；3、設(shè)備投資少；4、原料便宜；5、有害的副產(chǎn)物極少；6、不足之處：發(fā)酵產(chǎn)物濃度低，混有較多的異物，提取、純化、精制工藝繁瑣，從而提高了成本。另外，發(fā)酵的廢液、廢渣等富含有機(jī)物質(zhì)，需要處理，否則會(huì)污染環(huán)境。,四、微生物發(fā)酵的發(fā)展概況：

8、（一）微生物發(fā)酵大事記1680年：顯微鏡的發(fā)明和微生物的發(fā)現(xiàn)；1857年：證明了發(fā)酵是由于微生物的作用；1897年：證明發(fā)酵是酶的作用；1905年：利用固體培養(yǎng)基分離培養(yǎng)微生物；1929年：青霉素的發(fā)現(xiàn)，化學(xué)工程的進(jìn)步，酶化學(xué)的進(jìn)步；進(jìn)入二十世紀(jì)后：50年代：生物化學(xué)和微生物遺傳學(xué)的進(jìn)步；60年代：石油微生物的研究；70年代：分子生物學(xué)、細(xì)胞工程、酶工程、分子育種等的發(fā)展。,（二）生物工程（新的生物技術(shù)）的內(nèi)容基

9、因工程，細(xì)胞工程，酶工程，發(fā)酵工程，生物反應(yīng)器。（三）微生物發(fā)酵的類型固態(tài)發(fā)酵——好氣、厭氣；液態(tài)發(fā)酵——好氣、厭氣；五、微生物發(fā)酵的工藝過程（一）工藝過程1、菌種階段：做好菌種的保藏，防止優(yōu)良性狀的衰退，防止雜菌的污染。菌種使用前的活化，種子擴(kuò)大培養(yǎng)等。,2、種子擴(kuò)大培養(yǎng)階段: 一級(jí)種子：在原種活化的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)； 二級(jí)種子：一級(jí)種子與發(fā)酵罐之間加入的繁殖罐，種子液量為發(fā)酵液總量

10、的5—10%。這里要求種子能夠產(chǎn)生大量的菌體，而不是需要大量的目的產(chǎn)物。培養(yǎng)基要求營養(yǎng)豐富，有利于菌體的生長繁殖，但種子培養(yǎng)基成分不能與發(fā)酵液差別太大，以免影響發(fā)酵過程中發(fā)酵菌的生長代謝。3、發(fā)酵階段：主要階段，這里要求必須嚴(yán)格控制條件，使其產(chǎn)生最大量的目的產(chǎn)物。4、提煉階段：將發(fā)酵醪進(jìn)行加工處理，獲得所需要的產(chǎn)品。加工處理的方法很多，根據(jù)所需產(chǎn)品的不同而采取不同的方法。具體方法：蒸餾、過濾、鹽析、分子篩、噴霧干燥、離子交換等。,

11、（二）原料的選擇及前處理1、原料選擇：① 資源豐富、容易收購、就地取材、便于運(yùn)輸、節(jié)省費(fèi)用；② 符合質(zhì)量要求、價(jià)格低廉、降低成本；③ 容易貯存、不易霉變；④ 雜質(zhì)含量少、不含有害物、以保證產(chǎn)品質(zhì)量；2、原料的前處理：主要爭(zhēng)對(duì)淀粉質(zhì)原料，由于分子量大，微生物不能直接利用，須用酸或酶（糖化作用）水解成簡(jiǎn)單的糖類物質(zhì)。,六、微生物發(fā)酵的條件及其控制（一）發(fā)酵的生化過程1、底物的消耗；2、氧的吸收；3、細(xì)胞的生長；4、

12、二氧化碳的釋放；5、熱能的產(chǎn)生；6、產(chǎn)物的形成和培養(yǎng)基（發(fā)酵液）pH值的變化等代謝活動(dòng)。 發(fā)酵過程注意事項(xiàng)： 防止污染、補(bǔ)氧補(bǔ)料（糖）、溫度調(diào)節(jié)、調(diào)整pH值。,（二）發(fā)酵條件的控制1、溫度控制最重要的因素，從酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來看，溫度升高，反應(yīng)速度加快。但是，發(fā)酵菌菌體則只能在最適溫度范圍內(nèi)活動(dòng)。在發(fā)酵過程中，由于微生物的呼吸作用，將產(chǎn)生大量的熱量，必然導(dǎo)致品溫的劇烈升高。這樣，一般可以采取灑水、開窗、翻動(dòng)曲盤等方法

13、來降低室溫和品溫。總而言之，在發(fā)酵的不同階段中，要隨時(shí)注意溫度的變化，及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以避免溫度過高或過低而影響發(fā)酵質(zhì)量。2、通氣與攪拌：好氧性微生物在液體培養(yǎng)時(shí)，利用溶解于培養(yǎng)液（發(fā)酵液）中的氧氣，進(jìn)行呼吸。通過通風(fēng)與攪拌的方式，可增加氣液的接觸時(shí)間，增加氧的溶解度，促進(jìn)發(fā)酵。,好氧發(fā)酵一般采用的通風(fēng)量：0.3—2VVM[體積（空氣）/體積（培養(yǎng)液）·min]將壓縮空氣通過過濾器，除去雜菌，使成為無菌空氣。3、PH

14、值：培養(yǎng)基的pH值對(duì)微生物的生長繁殖以及代謝活動(dòng)具有很大影響，因此，在發(fā)酵過程中調(diào)節(jié)pH值非常重要。大多數(shù)細(xì)菌生長的pH值范圍是4—9，最適pH值在7.5左右；酵母菌和霉菌的最適pH值趨向酸性(4.5—6.0)；放線菌的最適pH值范圍一般在微堿性（7.0—7.5）。,發(fā)酵過程中由于受原料的影響，pH值將發(fā)生變化，出現(xiàn)生理酸性（分解糖類產(chǎn)酸）和生理堿性（分解蛋白質(zhì)和氨基酸產(chǎn)堿）?？捎醚a(bǔ)料和適當(dāng)?shù)木彌_物質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。除此之外，需要控

15、制的發(fā)酵條件還很多，例如：培養(yǎng)基（原料）的滅菌效果、發(fā)酵菌的安全保存、接種衛(wèi)生、補(bǔ)糖（補(bǔ)料）、消除泡沫等。七、發(fā)酵設(shè)備（略）,第二節(jié) 細(xì)菌在食品制造中的應(yīng)用細(xì)菌的種類很多，用于食品制造業(yè)的諸多方面，現(xiàn)在只介紹幾個(gè)主要產(chǎn)品。一、醋酸菌的應(yīng)用——食醋的生產(chǎn) 我們知道，食醋是我國人民日常生活中的調(diào)味品之一，也是我國利用微生物生產(chǎn)的一個(gè)古老的產(chǎn)品。在民間，食醋的生產(chǎn)是采用存在于自然界中的醋酸菌進(jìn)行自然發(fā)酵的；在工廠里

16、，為了提高產(chǎn)量和質(zhì)量，避免雜菌污染，采用人工純接種的方式進(jìn)行發(fā)酵。 長期以來用于食醋生產(chǎn)的細(xì)菌有紋膜醋酸菌（醋化醋桿菌）、許氏醋桿菌。但目前應(yīng)用最多的是惡臭醋桿菌混濁變種（AS1.41）、巴氏醋酸菌巴氏亞種(瀘釀1.01號(hào))。,醋酸菌在充分供給氧氣的情況下生長繁殖,并把基質(zhì)中的乙醇氧化為醋酸，這是一個(gè)生物氧化過程，反應(yīng)式省略。根據(jù)菌種不同，在發(fā)酵過程中還可產(chǎn)生少量的其它有機(jī)酸以及有香味的酯類等，使食醋具有良好的風(fēng)味，因此，選擇

17、優(yōu)良的菌種對(duì)食醋生產(chǎn)非常重要。食醋的釀造方法通?？煞譃楣虘B(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵兩大類，我國傳統(tǒng)的釀造法多采用固態(tài)發(fā)酵。用這種方法生產(chǎn)的醋風(fēng)味較好，但需要的輔料多，發(fā)酵周期長，原料利用率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。,（一）原料可用于食醋生產(chǎn)的原料很多，有糧食、干鮮果品、野生的含糖或淀粉的果類等。例如：糖、蜜、高梁、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、棗類等。一般著名的食醋仍以糯米、大米、高梁等糧食原料為主。（二）工藝流程原料混合→ 加水拌勻、蒸煮→

18、冷卻后加麩曲和酒目→ 糖化、發(fā)酵→ 接入醋酸菌→ 醋酸發(fā)酵→ 加鹽陳釀→ 淋酸 →陳釀（脂化、增香、增加固形物和色澤、使醋酸提高到5%以上）→配兌→ 滅菌→ 包裝、成品。,我國生產(chǎn)的食醋品種很多，而且有許多名優(yōu)產(chǎn)品。如山西陳醋、鎮(zhèn)江香醋、四川麩醋、江浙的玫瑰醋、福建的紅曲醋以及東北的白醋等。各種醋在選料、發(fā)酵工藝及最后的調(diào)配料、陳釀上都有各自的特點(diǎn)。二、乳酸菌的應(yīng)用——發(fā)酵乳制品發(fā)酵乳制品：良好的原乳（鮮乳）經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用

19、，成為具有特殊風(fēng)味的食品，這樣的食品稱為發(fā)酵乳制品。它們通常具有良好的風(fēng)味、較高的營養(yǎng)價(jià)值、有的還具有一定的保健作用，深受消費(fèi)者歡迎。有名的發(fā)酵乳制品有干酪、酸奶油、酸乳、馬奶酒等乳酸發(fā)酵——由糖大量生成乳酸的發(fā)酵稱為乳酸發(fā)酵，根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)物的不同可分為同型和異型乳酸發(fā)酵。用于生產(chǎn)發(fā)酵乳制品的細(xì)菌主要是乳酸菌，乳酸菌的種類較多，常用的有以下幾種：,干酪乳桿菌 Lactobacillus casei、保加利亞乳桿菌 L. bulg

20、arices、嗜酸乳桿菌 L. acidophilus、植物乳桿菌 L. plantarum、瑞士乳桿菌 L. helvetieus、乳酸乳桿菌 L. lactis、乳酸鏈球菌 Lactococcus lactis、乳脂鏈球菌 Lactococcus cremoris、嗜熱鏈球菌 Streptococcus thermophilus、噬檸檬酸鏈球菌 Str. Citrovores、副噬檸檬酸鏈球菌 S

21、tr. Paracitrovorus、丁二酮鏈球菌 Str. DiacetilactiS ……,根據(jù)乳酸菌對(duì)糖的發(fā)酵特性，可以分為同型發(fā)酵和異型發(fā)酵兩種類型。同型發(fā)酵型乳酸菌在糖發(fā)酵時(shí)產(chǎn)物主要是乳酸；異型發(fā)酵主產(chǎn)物除乳酸外還有乙醇、乙酸、甘油、CO2、H2等。大腸桿菌群（E.coli）屬于異型乳酸發(fā)酵類菌。發(fā)酵乳制品生產(chǎn)中所用的發(fā)酵劑，有時(shí)使用單菌株，而更多的時(shí)候則是用兩種或兩種以上的菌株配合進(jìn)行發(fā)酵，以便使制品獲得更好的風(fēng)味

22、，同時(shí)也有利于防止噬菌體的侵害。但各種乳制品使用的發(fā)酵劑不盡相同。下面介紹幾種主要的乳制品,（一）酸牛奶酸牛奶是由新鮮牛乳經(jīng)乳酸菌發(fā)酵制成的食品。它具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，所含蛋白質(zhì)易被人體消化吸收，其中的鈣質(zhì)較普通牛乳中的更易于吸收。有人認(rèn)為：酸牛奶在胃腸道內(nèi)具有抑制異常發(fā)酵的作用，并有防止和治療胃腸炎的效果。因此，隨著酸奶越來越受到人們的喜愛，其生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量在不斷擴(kuò)大。制作酸牛乳的主要菌種是：保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌。發(fā)酵劑

23、是用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按一定比例混合的，這樣制作的酸牛乳風(fēng)味和質(zhì)地較好。兩種菌的比例，對(duì)于酸牛乳的質(zhì)量十分重要，具體可根據(jù)二菌的培養(yǎng)方式，即混合培養(yǎng)還是單菌培養(yǎng)、按種量、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、pH值以及牛乳的加熱溫度等來確定比例。,在發(fā)酵過程中乳糖含量下降、酸度升高、球菌的數(shù)量減少或消失。這是因?yàn)闂U菌耐酸而球菌不耐酸。1、原料：合格鮮牛乳2、工藝流程：原料乳→① 凈化（除去白血球及其它可見異物）→② 脂肪含量標(biāo)準(zhǔn)化（加入脫脂

24、乳或分離稀如油）→③ 配料（在60℃時(shí)：加入4—8%蔗糖；添加脫脂奶粉，使非脂固形物達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)）→④ 均質(zhì)（壓力：8—10mpa）→⑤★ 滅菌（參數(shù)：90℃5inm、85℃30inm、135℃2—3S）→⑥ 接種（43—45℃、2—3%）→⑦ 分裝→⑧ 發(fā)酵（40—43℃、3—6h）→⑨ 冷卻（至10℃）→⑩★ 冷藏和后熟（在2—5℃下、最好-1—0℃）,注：⑩★——滅菌作用：a、殺滅微生物、特別病原M；b、破壞阻礙乳酸菌生長的物質(zhì)；

25、c、除去O2及-SH，有利于乳酸菌生長；d、使乳清蛋白變性，改善硬度和粘度；d、使乳中的酶失活，有利于單一乳酸菌生長；⑩★——冷藏和后熟作用：a、抑制酸度繼續(xù)上升；b、防止乳清析出；c、形成較好的組織狀態(tài)；d、有利于香味物質(zhì)的形成；,（二）酸制奶油酸制奶油就是把從合格鮮乳中分離出來的稀奶油，經(jīng)過殺菌冷卻，接種純發(fā)酵劑，在合適溫度下進(jìn)行發(fā)酵，使其產(chǎn)生一定的芳香風(fēng)味和酸度，再經(jīng)物理成熟，最后得到合格的產(chǎn)品。常用作酸奶

26、油發(fā)酵劑的菌種有:乳鏈球菌、乳脂鏈球菌、噬檸檬酸鏈球菌、副噬檸檬酸鏈球菌、丁二酮鏈球菌等。乳鏈球菌和乳脂鏈球菌主要是把稀奶油中的乳糖發(fā)酵生成乳酸。噬檸檬酸鏈球菌和丁二酮鏈球菌則是將稀奶油中的檸檬酸分解為羥丁酮，羥丁酮進(jìn)一步氧化生成具有芳香味的丁二酮。,1、原料：稀奶油2、工藝流程：稀奶油加熱滅菌→冷卻至18—20℃→緩慢加入5%的發(fā)酵劑→在18—20℃下發(fā)酵，每隔1h攪拌5min→發(fā)酵結(jié)束后迅速冷卻至5℃以下→物理成熟→攪拌→洗滌

27、→加色→壓練→成品包裝。整個(gè)發(fā)酵過程約需12 h左右。（三）干酪干酪的主要成分是酪蛋白和乳脂，還含有豐實(shí)的鈣、磷、硫等，B族和A族維生素也較多，因此具有較高的營養(yǎng)價(jià)值。制造干酪發(fā)酵劑的主要菌種多為乳酸菌，但也有用丙酸菌及絲狀真菌的。,常用的乳酸菌：乳鏈球菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、干酪乳桿菌、瑞士乳桿菌、植物乳桿菌、噬檸檬酸鏈球菌等。凝乳酶：常用的凝乳酶為皺胃酶，也有用木瓜蛋白酶和微生物產(chǎn)生的凝乳酶，也可以依靠乳酸菌的發(fā)

28、酵作用直接凝固。1、原料：鮮牛乳2、工藝流程：原料乳→加熱殺菌→加入凝乳酶、發(fā)酵劑、色素→形成凝塊→切割凝塊、攪拌、加熱→排除乳清→粉碎凝塊→入模壓榨→加鹽→發(fā)酵成熟注意：① 防止噬菌體污染；② 酵母菌、霉菌污染后，使產(chǎn)品軟化，產(chǎn)生苦味、異味等。,三、氨基酸發(fā)酵氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本成分。在氨基酸中有八種是體內(nèi)（人體）不能合成但又需要的氨基酸，通常這八種氨基酸稱為必需氨基酸，人體只有通過食物來獲得。另外，在食品工業(yè)中，氨

29、基酸可以作為調(diào)味料，如谷氨酸鈉——味精，作為鮮味劑使用；色氨酸和甘氨酸可作甜味劑。在食品中添加某些氨基酸可提高食品的營養(yǎng)價(jià)值，如在大米中添加賴氨酸，可提高蛋白質(zhì)的利用率等。為了改善禽畜的飼料質(zhì)量，往往也添加賴氨酸和蛋氨酸等必需氨基酸。因此，氨基酸的生產(chǎn)具有重要的意義。,最初，氨基酸的生產(chǎn)通過水解蛋白質(zhì)進(jìn)行。自1957年用微生物直接發(fā)酵糖類生產(chǎn)谷氨酸獲得成功，投入工業(yè)化生產(chǎn)以來，氨基酸的研究和生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展，約有十余種進(jìn)入工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)

30、，我國也于1963年開始了谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)。（一）谷氨酸鈉（味精）的生產(chǎn)：谷氨酸發(fā)酵菌：谷氨酸棒桿菌、菌色短桿菌等。我國使用的生產(chǎn)菌株：北京棒狀桿菌，AS1.299；鈍齒棒桿菌，AS1.542。這些菌的共同特性是：菌體為球形，短桿至棒狀，無鞭毛、不運(yùn)動(dòng)、不形成芽孢，革蘭氏染色陽性，生長需要求生物素，在通氣條件下培養(yǎng)產(chǎn)生谷氨酸。,谷氨酸發(fā)酵的生化過程：首先是葡萄糖經(jīng)糖酵解和單磷酸已糖支路兩種途徑生成丙酮酸，丙酮酸→乙酰輔酶A→三羧

31、循環(huán)→生成α—酮戊二酸，在谷氨酸脫氫酶的作用下，在NH4+存在時(shí)生成L—谷氨酸。1、原料：發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸鈉的原料有淀粉質(zhì)類的玉米、甘薯、小麥、大米等，其中甘薯淀粉最為常用。此外，糖蜜等也可用來作發(fā)酵培養(yǎng)基的碳源。氮源可用尿素或氨水。2、工藝流程：淀粉質(zhì)原料→糖化→冷卻過濾→加入玉米漿及其它營養(yǎng)物，配成合適的培養(yǎng)基→按種發(fā)酵菌→發(fā)酵→發(fā)酵液→提取（等電點(diǎn)法、離子交換法等）→谷氨酸結(jié)晶→Na2CO3中和→谷氨酸鈉（味精）→經(jīng)過去鐵、

32、脫色、過濾、濃縮、結(jié)晶（味精）→干燥后即得成品。,四、蔬菜和水果的乳酸發(fā)酵食品蔬菜和水果經(jīng)乳酸菌的發(fā)酵，不僅可以得到富于營養(yǎng)、具有一定風(fēng)味的產(chǎn)品，是一種食物的加工方法；同時(shí)又是一種具有悠久歷史的食品保藏方法。隨著人們對(duì)果蔬乳酸發(fā)酵食品的營養(yǎng)價(jià)值及其對(duì)人體的有益作用認(rèn)識(shí)的逐漸提高，使果蔬食品乳酸發(fā)酵加工業(yè)得到了發(fā)展，不但品種增多，而且加工過程也從家庭式的手工業(yè)逐漸走向機(jī)械化的工業(yè)生產(chǎn)。我國人民在制作乳酸發(fā)酵果蔬制品方面具有悠久的歷史

33、，包括美味營養(yǎng)的酸泡菜、酸腌菜、漬酸菜，還有花樣繁多、風(fēng)味各異的醬腌菜、乳酸發(fā)酵的果蔬汁等等，舉不勝舉。,蔬菜水果乳酸發(fā)酵的微生物：主要有植物乳桿菌、黃瓜乳桿菌、短乳桿菌、腸膜明串珠菌、小片球菌，發(fā)酵乳桿菌等。五、微生素C的生產(chǎn)VC（L—抗環(huán)血酸）是人類不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，又是食品的重要添加劑。它可補(bǔ)充某些食品微生素C的不足外，還可利用它的強(qiáng)還原性作為食品的抗氧化劑，大量用于脂肪、冷藏食品、啤酒等的保藏。目前VC尚不能由M直接發(fā)酵

34、生產(chǎn)，而是先由山梨醇經(jīng)M作用生成山梨糖，再生產(chǎn)VC。所用細(xì)菌有弱氧化醋桿菌、黑色醋桿菌和膠醋酸桿菌等。,第二節(jié) 酵母菌在食品制造中的應(yīng)用酵母菌的應(yīng)用非常廣泛，主要有食品制造（酒類、面包的生產(chǎn)）、單細(xì)胞蛋白、醫(yī)藥化工（核酸、維生素的生產(chǎn)），石油烴類發(fā)酵等。酵母菌與人類生活的關(guān)系十分密切，長期以來人們利用酵母菌制作食物Pr，面包，各種酒類等多種食品，因此，酵母菌在食品工業(yè)中占有極其重要的地位。下面介紹酵母菌在食品中的應(yīng)用,

35、一、面包的生產(chǎn)面包和饅頭幾乎是我國廣大城鄉(xiāng)人民經(jīng)常食用的食品，它們都是由面粉經(jīng)過酵母菌發(fā)酵后制成的，其質(zhì)地松軟，味香可口，但面包的原料配合較為合理，經(jīng)過烘烤而成，因而更加可口和富于營養(yǎng)，也便于攜帶和保存。用于制造面包的酵母——啤酒酵母，可以從啤酒廠得到，但有專業(yè)的工廠生產(chǎn)酵母制品，專門用來生產(chǎn)面包的酵母產(chǎn)品有壓榨酵母（鮮酵母）、活性干酵母（ADY），一般用壓榨酵母較多。面包制造是以面粉為主要原料，加水和酵母菌混合成面團(tuán)，在30℃左

36、右發(fā)酵，酵母菌利用面粉中淀粉酶分解淀粉生成的麥、葡、果、蔗糖，產(chǎn)生二氧化碳、醇、醛和一些有機(jī)酸等產(chǎn)物。,二氧化碳使面團(tuán)膨脹，發(fā)酵好的面團(tuán)，經(jīng)過揉搓添加配料，成型后放到烘焙爐中在高溫下烘烤。二氧化碳受熱膨脹使面包成為多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有松軟的質(zhì)地。發(fā)酵中產(chǎn)生的有機(jī)酸、醇、醛等賦予面包以特有的風(fēng)味。有的還添加各種食用香精、果仁、果脯等輔料，形成不同的花色品種。工藝流程：面粉+加水+加酵母→ 發(fā)酵（ 30℃左右）→面團(tuán)→揉搓 →

37、成型 →烘烤（220℃以上）→成品,二、釀酒釀酒業(yè)具有悠久的歷史，產(chǎn)品種類繁多，形成了各種類型的名酒，例如：貴州茅臺(tái)酒、山西汾酒、陜西西鳳酒、紹興黃酒、青島啤酒以及一些果酒等。白酒的釀造是多種M作用的結(jié)果。但共同的特點(diǎn)是都須經(jīng)過酵母菌的發(fā)酵作用。（一） 釀酒常用的酵母菌：啤酒酵母、葡萄酒酵母、紹興酒酵母等。（二） 釀酒工藝：1、白酒： 原料粉碎 →配料 →蒸煮 → 加曲、加酒母拌勻 →入池發(fā)酵 →蒸餾 →白酒 →勾兌、陳釀,2

38、、啤酒： 大麥 → 浸泡 → 發(fā)芽 → 烘焙 → 去根（貯存） →粉碎 → 糖化 → 加酒花 、麥芽汁 → 接種酵母 → 主發(fā)酵 →后發(fā)酵 → 過濾或離心（使酒液澄清透明） → 灌裝 →成品。3、果酒： （以葡萄酒為例）破碎與去皮 → 壓榨與澄清 → 二氧化硫處理 → 果汁成份調(diào)整 →接種酵母 →主發(fā)酵 →后發(fā)酵 →陳釀 → 成品調(diào)配 →裝瓶保存。,三、酵母菌細(xì)胞的利用酵母菌細(xì)胞含有豐富的蛋白質(zhì)、糖類

39、、礦物質(zhì)，維生素和脂肪。啤酒酵母——蛋白質(zhì)含量占細(xì)胞干重的42—53%；產(chǎn)朊假絲酵母為50%左右。糖類除糖原外，還發(fā)現(xiàn)有海澡糖、去氧核糖、直鏈淀粉等。蛋白質(zhì)中氨基酸的含量除蛋氨酸的含量比動(dòng)物蛋白低，烴酵母中胱氨酸含量較少外，蘇氨酸，賴氨酸、組氨酸、苯丙氨酸等含量較高。維生素在14種以上，幾種維生素的含量[mg/kg（細(xì)胞干物質(zhì)）]為：VB1 3—6mg、VB2 75mg、VB623mg、VB120.11mg、泛酸150—192mg。酵

40、母菌細(xì)胞中除蛋白質(zhì)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過小麥外，它的氨基酸組成也比較完全，人體必需的八種氨基酸多數(shù)都比小麥含量高。因此它具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，可以作為食用和飼料。,隨著世界人口的增長和動(dòng)植物資源的限制，從M中獲得蛋白質(zhì)是一條可行的途徑，微生物蛋白質(zhì)又叫單細(xì)胞蛋白質(zhì)。微生物可利用一些廢棄物和糖密、紙漿廢液、烴類及醇類等進(jìn)行生產(chǎn)，而且具有生產(chǎn)不受自然條件限制，生長周期短等有利條件。當(dāng)然作為人類食物還需解決一些問題，如口味、食用方法等。另外，酵母菌中的嘌

41、呤和嘧啶，如果食入過量可導(dǎo)致血液中高濃度的尿酸而引起痛風(fēng)病，因而需作進(jìn)一步處理。培養(yǎng)酵母菌的原料來源較為廣泛，例如：糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液、谷氨酸發(fā)酵廢液；稻草、玉米蕊、木屑等的水解液；天然氣、乙醇、甲醇、乙烷烴等；乳制品生產(chǎn)中的乳清也是培養(yǎng)酵母的很好原料；啤酒生產(chǎn)中的廢渣也可以培養(yǎng)酵母菌作為飼料?？傊?，食品廠的許多廢渣、廢料可以作為培養(yǎng)酵母菌的材料，以達(dá)到綜合利用的目的。,作為酵母菌體培養(yǎng)，采用深層通氣培養(yǎng)和固體通風(fēng)發(fā)酵均可以收到

42、良好的效果。菌體的收獲和處理方法，是根據(jù)應(yīng)用目的而確定的，如作飼料就可用粗制品，如要作為食品或醫(yī)藥就需要精細(xì)的處理。 第五節(jié) 霉菌在食品工業(yè)中的應(yīng)用 霉菌在食品工業(yè)中起著重要的作用，它們用于許多發(fā)酵食品的制造，例如：豆腐乳、豆豉、有機(jī)酸、醬油和醬的生產(chǎn)等等。在釀酒、制飴糖工業(yè)中常用霉菌作糖化劑使淀粉質(zhì)原料糖化。,一、淀粉的糖化在食品釀造業(yè)中，常常以淀粉質(zhì)為主要原料，只有將淀粉轉(zhuǎn)化為糖，才能被酵母

43、菌及細(xì)菌利用，比如釀酒、制醋、生產(chǎn)味精等。糖化菌——根霉、曲霉、毛霉屬中的一些種含有豐富的糖化酶，故常用作糖化菌種。淀粉的糖化是通過霉菌產(chǎn)生的淀粉酶類進(jìn)行的。① 通常是先進(jìn)行霉菌培養(yǎng)——制曲。② 淀粉質(zhì)原料經(jīng)過蒸煮糊化，加入曲子，在一定溫度下，曲中的菌產(chǎn)生的酶起作用，將淀粉分解成糖，這一點(diǎn)在發(fā)酵工業(yè)中非常重要。,二、醬油的釀造我國釀造醬油已有2000年歷史，醬油具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和固有的芳香鮮美的風(fēng)味，它幾乎是人們離不開的調(diào)味品

44、。醬油是由曲霉產(chǎn)生的蛋白酶將大豆蛋白質(zhì)進(jìn)行長時(shí)間分解，而且與其它M共同作用，經(jīng)過復(fù)雜的生化變化，主要形成氨基酸等鮮味營養(yǎng)物質(zhì)，還具有芳香風(fēng)味，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)醬油中含又約四十多種營養(yǎng)和微量香味成份。1、醬油生產(chǎn)菌——米曲霉、黃曲霉、黑曲霉等；選菌依據(jù)：選擇菌種的依據(jù)是不產(chǎn)生黃曲霉毒素和其它真菌毒素，蛋白酶及糖化酶活力強(qiáng)，生長繁殖快，對(duì)雜菌抵抗力強(qiáng)，發(fā)酵過程中形成香味物質(zhì)等。,生產(chǎn)中常常是兩個(gè)菌株混合使用，以提高原料蛋白質(zhì)及碳水化合物利用率，

45、提高醬油中還原糖、氨基酸、色素以及香味物質(zhì)的水平。除曲霉外還有酵母菌、乳酸菌參與發(fā)酵，它們對(duì)醬油香味的形成起一定作用。2、原料：制作醬油常用的原料有 ①豆餅、花生餅、葵花餅、豌豆、大豆等蛋白質(zhì)原料；② 麩皮、小麥、玉米、甘薯等淀粉質(zhì)原料。3、工藝流程：原料蒸煮 → 制曲 →制醅發(fā)酵 →浸出淋油 → 配制 →消毒 →裝瓶。,三、醬類生產(chǎn)醬類包括大豆醬、蠶豆醬、面醬、豆瓣醬及其加工制品。該制品不但營養(yǎng)豐富，且易消化吸收，

46、既可作小菜，又是調(diào)味品，特具色、香、味為一體，且價(jià)格便宜，是一種受歡迎的大眾化調(diào)味品。我國在周朝時(shí)期就開始利用自然界的霉菌制作豆醬，以后傳到日本及東南亞。用于醬類生產(chǎn)的霉菌——主要是米曲霉；生產(chǎn)上常用的有滬釀3.042（即中科3.951）號(hào)，黃曲霉Cr——1菌株（不產(chǎn)生毒素）、黑曲霉等。所用的曲霉具有較強(qiáng)的蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶的活力，它們把原料中的蛋白質(zhì)分解為氨基酸，淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?。在其它M的共同作用下生成醇、酸、脂等，形成醬類持

47、有的風(fēng)味。,（一）工藝流程（大豆醬為例）：1、制曲工藝：大豆 →（加水）洗凈 →（加水）浸泡 →蒸煮 → 冷卻 →加面粉、混合 →接種（種曲） →厚層通風(fēng)培養(yǎng) →大豆曲 2、制醬工藝：水+食鹽（配制） →澄清 →鹽水★ ↓加熱大豆曲 →發(fā)酵容器 →自然升溫 →加第一次鹽水 →醬醅保溫發(fā)酵 →加第二次鹽水★、加鹽 →翻醬 →成品,四、豆腐乳豆腐乳是我國

48、特有的發(fā)酵食品，現(xiàn)在各地均有生產(chǎn)，最有名的是江浙、兩廣、西南各省。1、豆腐乳生產(chǎn)菌株：主要是 ①根霉屬中的米根霉、華根霉；②毛霉屬中的總狀毛霉等。2、工藝流程：大豆洗滌 →浸泡 →磨漿 →過濾 →煮漿 →點(diǎn)漿 →壓榨 →切塊 →豆腐胚 →接種霉菌 →前發(fā)酵胚 → 配料裝壇 →后發(fā)酵 →成品,五、有機(jī)酸許多有機(jī)酸是食品工業(yè)和其它工業(yè)的重要原料，例如：檸檬酸、乳酸、醋酸等。霉菌能產(chǎn)生多種有機(jī)酸，其中的

49、檸檬酸廣泛的用于食品工業(yè)。用于檸檬酸生產(chǎn)的微生物主要是黑曲霉、其次是溫特曲霉。檸檬酸生產(chǎn)中常用的碳源有糖、糖蜜及薯干類淀粉質(zhì)原料，我國多用糖蜜和薯干。,第六節(jié) 微生物酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用酶用于食品制造歷史悠久，但對(duì)于酶的了解則是近代科學(xué)的重要成就。隨著食品工業(yè)的發(fā)展，對(duì)于酶的品種、數(shù)量、質(zhì)量提出了更高的要求。因此，世界各國都普遍重視酶的研究和生產(chǎn)。一、微生物生產(chǎn)酶制劑的優(yōu)點(diǎn)一般認(rèn)為M 細(xì)胞至少能產(chǎn)生2500種以上不同的酶

50、。微生物酶的生產(chǎn)具有選擇性（選擇菌株），便于工業(yè)化生產(chǎn)，不受季節(jié)、氣候、地理等條件的限制；生產(chǎn)能力也可以不受限制，而且M生長周期短，有可能保證酶的供應(yīng)。,二、微生物酶及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用1、酶生產(chǎn)用的微生物：微生物酶制劑可以由細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌、等M產(chǎn)生。2、酶的種類：微生物酶的種類較多，主要包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、果膠酶、過氧化氫酶等。各種酶類在食品工業(yè)中起到不同的作用。,第七節(jié) 食 用 菌食

51、用菌：是可以食用的一類大型真菌，主要包括：蘑菇、木耳、銀耳等。蘑菇俗稱菇或蕈（Xun）,常見的有口蘑、草菇、白蘑菇、木耳、銀耳、牛肝菌、羊肚菌、雞蓯等。它們是可直接作為人類食品的一大類M。食用菌是一類營養(yǎng)豐富，味道鮮美的菌類蔬菜，它的蛋白質(zhì)和氨基酸含量比一般果蔬高。一、我國主要的食用菌食用菌在分類上屬于真菌門的子囊菌亞門和擔(dān)子菌亞門，屬于擔(dān)子菌亞門的最多。據(jù)估計(jì)我國食用菌約有350種。,最主要的有以下一些：木耳屬、銀耳屬、猴頭菌屬

52、，傘菌屬、小苞腳菇屬、香菇屬等。二、食用菌的人工栽培食用菌的生產(chǎn)分為深層培養(yǎng)和固體基質(zhì)栽培兩類。（一）液體深層培養(yǎng)：就是用發(fā)酵罐液體培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵，可以在較短時(shí)間（十天左右）內(nèi)得到大量菌絲體。用這種方法生產(chǎn)得到的是菌絲體和代謝產(chǎn)物。生產(chǎn)工藝：食用菌深層培養(yǎng)生產(chǎn)工藝與一般的抗生素生產(chǎn)工藝相似斜面菌種 →搖瓶種子（一級(jí)種子）→種子罐（二級(jí)種子）→繁殖罐（三級(jí)種子）→發(fā)酵罐（發(fā)酵生產(chǎn)）→ 過濾→菌絲體。,（二）固體基質(zhì)栽培：固體

53、莖質(zhì)栽培是將蘑菇種接種在合適的培養(yǎng)基質(zhì)上，經(jīng)一定時(shí)期的培養(yǎng)后得到了實(shí)體。由于菌種不同使用的基質(zhì)也不同，如栽培草菇是以稻草為主要基質(zhì)；栽培平菇是用棉籽皮等為主要基質(zhì)；一般情況下這些都是以固體基質(zhì)進(jìn)行栽培，最終得到子實(shí)體。栽培技術(shù)：固體基質(zhì)栽培食用菌的工藝分為制種和栽培兩個(gè)部分。制種是食用菌栽培的關(guān)鍵，只有制備好的種子，才能有好的收獲。1、制種過程：母種培養(yǎng) →原種培養(yǎng) →栽培種培養(yǎng),2、栽培方法：食用菌由于各菌種的要求不同，栽培

54、用培養(yǎng)基和栽培方法也不同。確定培養(yǎng)基后，栽培方法可根據(jù)條件而選擇。① 可在床架上或箱子里進(jìn)行栽培；② 可用塑料袋裝料栽培，同時(shí)接種；待到適當(dāng)時(shí)采集子實(shí)體，當(dāng)然，在栽培過程中還要求有一些條件要達(dá)到，例如：溫度、濕度、以及有關(guān)防止污染的一些措施?？傊?，液體深層發(fā)酵法可以進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化快速生產(chǎn)，所得菌絲體可作為人類蛋白質(zhì)食品、調(diào)味品等，也是動(dòng)物蛋白的來源。另外可以制備藥物和有用的代謝產(chǎn)物。在固體莖質(zhì)栽培中也可以通過深層培養(yǎng)來生產(chǎn)所