《微生物食品应》PPT课件.ppt
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1、第 十一 章微生物的应用,第十章微生物的食品应用,第一节 食 醋第二节 酱 油第三节 腐 乳第四节 发酵乳制品第五节 发酵酒类第六节 氨基酸,第十章微生物的食品应用,第一节 食 醋,菌种:纹膜醋酸菌(Acetobacteraceti)、许氏醋酸菌(A.schutzenbachii)、恶臭醋酸菌(A.rances)混浊变种、巴氏醋酸菌(A.pasteurianus)巴氏亚种。反应过程:醋酸菌在充分供氧的情况下生长繁殖,将乙醇氧化为醋酸。依据菌种的不同,还可产生其它有机酸及有香味的酯类等。食醋生产的原料:高粱、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、枣等含糖或含淀粉的果实等。,食醋自古以来就是我国人民生活
2、中的必需品。它是一种酸性调味料,除含有醋酸外,还含有糖分,氨基酸等营养物质,能增进人们的食欲。,食醋是细菌的发酵制品,通常是利用醋酸杆菌进行好氧发酵而产生;如果以淀粉质为原料,还需要霉菌和酵母菌的参与;如果以糖类物质为原料,需加入酵母菌;只有以乙醇类物质为原料,才不需其它微生物参与,单用醋酸杆菌就可完成酿醋作用;下面我们以淀粉质为原料,介绍参与与酿造作用的有关微生物。,第十章微生物的食品应用,一、菌 种,第十章微生物的食品应用,2、酵母菌 利用糖进行酒精发酵的菌种主要是酿酒酵母。3、醋酸菌 醋酸菌是醋酸发酵的主要菌种,它能氧化酒精为醋酸。醋酸菌的形态为短杆或长杆细胞、单独、成对或排列成链状。不
3、形成芽孢。革兰氏染色幼龄阴性,老龄不稳定。好氧。喜欢在含糖和酵母膏的培养基上生长。最适生长温度为30左右,最适pH值为5.46.3。,1、曲霉菌酿醋先酿酒,酿酒先需糖。故以淀粉质为原料,首先必须将淀粉水解为葡萄糖,才能为酒精发酵提供条件。而完成这一生化过程是通过曲霉菌作用。使用曲霉菌作为糖化剂的常用菌种是黑曲霉、宇佐美曲霉等。近年来,广泛使用的糖化菌种是北微所选育的黑曲霉变异株uv-11,编号为AS.3.4309。最适pH值为3.55.0。,根据对维生素的要求和对有机酸的同化性能等区别,食醋酿造菌种可分为2个属:醋酸杆菌属和葡萄糖杆菌属。醋酸杆菌属现已发现53种。它们的特点是:能氧化乙醇成醋酸
4、,有些可继续氧化成CO2和水;不氧化葡萄糖;不要求维生素;能同化主要有机酸。葡萄糖杆菌属发现有8个种,它们的特点是:能氧化乙醇成醋酸,但氧化能力很弱,并且不再分解醋酸生成CO2和水;能氧化葡萄糖或葡萄糖酸;需要维生素;对主要有机酸几乎不能同化。,第十章微生物的食品应用,目前国内外用于生产食醋的菌种有:奥尔兰醋杆菌(Acetobacter orleanense)、许氏醋杆菌(A.schutzenbachii)、弯醋杆菌(A.curvum)、产醋醋杆菌(A.acetigenum)、醋化醋杆菌(A.aceti)、恶臭醋杆菌(A.rancens)等。我国目前使用人工纯培养的醋酸菌种,主要有二株:一株是
5、中科院微生物研究所培育出的恶臭醋酸杆菌AS.1.41。另一株是上海酿造研究所和上海醋厂从丹东速酿醋中分离而得,编号为沪酿1.01。,第十章微生物的食品应用,1.淀粉糖化 曲霉菌能分泌多种淀粉酶,完成淀粉糖化作用。2、酒精发酵 这一过程是利用酵母菌在无氧条件下经EMP途 径,将葡萄糖发酵成乙醇和CO2。3、醋酸发酵 乙醇在醋酸菌的作用下氧化成乙酸,这个过程称为醋酸发酵。它是食醋生产的主要环节。乙醇氧化过程可分为两个阶段:首先,乙醇在乙醇脱氢酶的催化下氧化成乙醛。然后,乙醛在乙醛脱氢酶作用下,氧化成乙酸,第十章微生物的食品应用,二、发酵机理,4、食醋的色、香、味(1)食醋色素 食醋生产如使用红曲做
6、糖化剂,则红曲霉色素赋予食醋红色。食醋在发酵过程中,主要通过美拉德反应和酶褐变反应生成色素。(2)食醋香气 发酵过程中产生各种有机酸和醇类,通过酯化反应合成各种酯类,赋于食醋以特殊的香气。酯类以乙酸乙酯为主。(3)食醋的味 酸味:醋酸是形成酸味的主体酸。甜味:由糖分组成。鲜味:来源于蛋白质的水解产物氨基酸和菌体 自溶核酸的降解物核苷酸。咸味:来自食盐。,第十章微生物的食品应用,酱油是我国传统的发酵食品之一,在我国有着悠久的历史,酱油不仅营养丰富,含有糖份、多肽、氨基酸、维生素、食盐和水等物质,而且赋予食品以咸味、鲜味、香味和颜色,增进人们的食欲,因而是人们生活中不可缺少的调味品。随着世界上食用
7、酱油的人数增加,对酱油的需要量也随之增加,同时,对酱油的质量也会提出更高的要求。因此,酱油酿造工业在食品工业中的地位愈加显得重要。,第二节 酱 油,一、概述,酱油是多种微生物混合作用的结果。霉菌、酵母和细菌都参与了复杂的物质转化过程。其中对原料发酵快慢、成品颜色浓淡、味道鲜美程度有直接关系的微生物是米曲霉和酱油曲霉;对酱油风味有直接关系的微生物是酵母菌和乳酸菌。1、米曲霉和酱油曲霉酱油中应用的曲霉菌主要是米曲霉(Aspergillus oryzae)和酱油曲霉(A.sojae)。米曲霉菌落生长很快,初为白色,渐变黄色。分生孢子成熟后,成黄绿色。分生孢子头为放射形、顶囊球形或瓶形。小梗一般为单层
8、,偶有双层。分生孢子为球形,粗糙或近于光滑。米曲霉能利用单糖、双糖、有机酸、醇类、淀粉等多种碳源。在生长过程中,需要一些氮源,好氧。最适生长温度约在35左右。pH值为6.0左右;米曲霉有着复杂的酶系统,主要有蛋白酶,分解原料中的蛋白质;谷氨酰胺酶,使大豆蛋白质水解出来的谷氨酰胺直接分解生成谷氨酸,增强酱油的鲜味;淀粉酶,分解原料中的淀粉生成糊精和葡萄糖;此外它还能分泌果胶酶、半纤维素酶和酯酶等。但最重要的是蛋白酶,其次是淀粉酶和谷氨酸酰胺酶。它们决定着原料的利用率、酱醪发酵成熟的时间以及产品的味道和色泽。,二、菌种,酱油曲霉是日本学者坂口在30年代从酱油中分离出来的,并应用于酱油生 产。酱油曲
9、霉分生孢子表面有小突起,米曲霉-淀粉酶活性较高,而酱油曲霉体内含多聚半乳糖醛酸酶较高。目前,日本制曲使用的是混合曲霉,其中米曲霉占79%,酱油曲霉占21%。我国则使用纯米曲霉菌种。广泛使用的菌种是米曲霉3.042,该菌株的特点是:蛋白酶活力高,比原菌种3.863提高30%,生长繁殖速度快,制曲时间由原来48h缩短到2228h;原料出品率提高5%以上;抗杂菌能力强,酱油的香气和滋味均优良;不产生黄曲霉毒素等。后来他们又对以UE336菌种为出发菌株,经亚硝酸、快中子、乙基磺酸甲烷、秋水仙碱等交替诱变,筛选出谷氨酰胺酶活力比对照菌种提高2倍以上的菌种沪酿422号,在同等发酵条件下,谷氨酸含量提高40
10、%左右,并不含黄曲霉毒素B1。,2、酵母菌从酱醪中分离出的酵母有7个属,23个种。其基本形态是圆形、卵圆形、柠檬形、腊肠形等。最适生长温度为2830,pH值在4.55.6之间合适。与酱油质量关系非常密切的酵母菌是鲁氏酵母、易变球拟酵母、埃契氏球拟酵母、无名球拟酵母等。在这当中,又以鲁氏酵母影响最为重要。它占酵母总数的45%左右,由空气中自然接种。它是常见的耐高渗透压酵母,能在18%食盐的基质中繁殖。它能发酵葡萄糖等生成乙醇、甘油等,从而进一步生成酯、糖醇等。增加了酱油的风味。它是发酵型酵母,出现在主发酵期。随着发酵温度增高,在后发酵期,鲁氏酵母开始自溶,促进了易变球拟酵母和埃契氏球拟酵母的生长
11、。它们是酯香型酵母,参与酱醪的成熟,生成烷基苯酚类香味物质,如4-乙基苯酚等,改善了酱油的风味。,3、乳酸菌 从酱醪中分离出的细菌有6个属18个种。和酱油发酵关系最为密切的是乳酸菌。其菌体杆状、球形、分散或成链状。对氧要求不一。在乳酸菌中,酱油四联球菌、嗜盐片球菌、酱油片球菌与酱油风味形成有密切关系。在酱醪发酵过程中,前期嗜盐片球菌多,后期四联球菌多些。乳酸菌的作用是利用糖产生乳酸,和乙醇作用生成乳酸乙酯,香气很浓。由于产生乳酸,降低了发酵醪的pH值,使醪的pH值在5左右,这样就促进了鲁氏酵母的繁殖。乳酸菌和酵母菌联合作用,赋予酱油特殊的香气。根据经验,如果乳酸菌数与酵母菌数之比为10:1时,
12、效果最好。近年来,又发现某些芽孢杆菌也参与了酱油的酿造,而且是影响风味的主要因素。,酿造酱油的过程,实际上是多种微生物的协同作战的过程,通过这些微生物产生的酶的催化作用,将原料中的大分子有机物逐步分解为简单物质,再经过复杂的物理化学和生物化学的反应,就形成了具有独特风味的调味副食品酱油。目前已知酱油的化学成分多达三四百种,这些物质都是在这个复杂的变化过程中产生的。原料中的蛋白质经过由米曲霉所分泌的蛋白酶作用,逐渐分解成、胨、多肽和氨基酸。,三、机理,米曲霉分泌的蛋白酶可分为3种:酸性蛋白酶(最适pH值为3)、中性蛋白酶(最适pH值为7左右)、碱性蛋白酶(最适pH值为8)。其中以碱性蛋白酶最多。
13、故在酱油发酵过程中,如果pH值过低,会影响蛋白质的水解。米曲霉中外肽酶活力高于其它曲霉,故有利于氨基酸的生成。米曲霉中分泌的谷氨酰胺酶分解原料中的游离的谷氨酰胺,生成谷氨酸。原料中的淀粉质经过米曲霉产生的淀粉酶的糖化作用,水解成糊精和葡萄糖。米曲霉分泌的淀粉酶主要有-淀粉酶;分解淀粉的-1,4葡萄糖苷键,生成麦芽糖、糊精和少量葡萄糖;淀粉-1.4、1.6-葡萄糖苷酶,能把淀粉分解成单个葡萄糖分子。分解下来的单糖类或其它糖类,有的作为微生物的碳源被利用;有的是成为形成酱色的重要成分;有的残留在酱油中,给酱油以甜味,增加粘稠度。,酱油中含有多种高级脂肪酸,其中最重要的有乳酸、醋酸、玻珀酸、葡萄糖酸
14、等。乳酸是由乳酸菌利用葡萄糖进行发酵而来。乳酸菌还可利用五碳糖(阿拉伯糖和木糖)发酵生成乳酸和醋酸。琥珀酸或经TCA循环或经谷氨酸氧化产生;某些醋酸菌能将葡萄糖氧化成葡萄糖酸;酱油中其它的甲酸等是经相应的醛类氧化而来。这些有机酸是酱油的重要呈味物质,又是酱油香气的重要组分。酵母菌的酒清发酵生成的乙醇,由氨基酸脱氨、脱羧后形成的少一个碳原子的高级醇,构成了酯类的前体物质。由发酵过程中产生的酯类以及由化学反应形成的酯类,构成了酱油香气成分的主体。香气的成分非常复杂,据目前分析,有276种成分。,关于酱油色素的形成,目前一般认为有2个途径:第一个途径是经过美拉德反应(mai-llard reacti
15、on)。它是氨基化合物和羰基化合物之间的氨基-羰基反应。分为初始、中间和终了三个阶段,最终形成褐色物质类黑色素,这是最主要的生成途径:第二个途径是经过酶褐变反应,由曲生成的多酚氧化酶将蛋白质的水解产物酪氨酸氧化成黑色素。关于酱油的五味,一般认为:鲜味来源于氨基酸和核酸类物质的钠盐;甜味主要来源于糖类、某些氨基酸(甘氨酸等)、醇类(如甘油等);酸味来源于有机酸;苦味来源于某些氨基酸(如酪氨酸等)、乙醛等;咸味主要来源于食盐。,1、曲霉污染 有些原料本身发霉,或在发酵过程中污染了某些曲霉菌;其中有些曲霉能产生黄曲霉毒素;有些生产菌种也能产生黄曲霉毒素。2、细菌污染 酱油中卫生指标规定,细菌数每ml
16、不超过5万个。其中大肠杆菌最近似值,100ml不得超过30个。不得检出致病菌。如果超过标准,则表示发生污染。这种污染主要来源于种曲、容器等,也可能与污染粪便有关。,四 影响酱油质量的微生物,酱油生“花”是污染耐盐性产膜酵母所致。例如盐生接合酵母(Zygosaccharonycesalsus)、日本接合酵母(Z.jqponicus)、粉状毕赤氏酵母(Pichia farinosa)、球拟酵母属(Torulopsis)和醭酵母属(Mycoderma)中的某些种等。酱油生“花”是由于浓度过稀、成熟不完全、含糖过多、食盐不足、杀菌不彻底或容器不清洁所引起。酱油生霉后,质量下降,成分变坏,糖分和全氮减少
17、,香气消失,鲜味减弱,并产生臭味、苦涩味。有人对江苏省镇江地区11个县、市的11个厂家生产的各类酱油进行了霉菌污染检查,结果在25份样品中,青霉检出率为60%(15份)、曲霉为48%(12份)、镰刀菌为24%(6份)。这些菌种中大部分可产生毒素,直接影响人体的健康。,3、酱油生“花”,腐乳以前都是靠自然发霉法。这种方法周期长,受季节性影响,而且容易污染。目前多采用人工纯种培养,大大缩短了生产周期,而且不易污染,常年都可生产。现在用于腐乳发霉的菌种有腐乳毛霉、鲁氏毛霉,五通桥毛霉、总状毛霉、华根霉。另外在细菌型腐乳中,克东腐乳是利用微球菌属中的种进行酿造。武汉腐乳是利用枯草杆菌进行酿造的。,第三
18、节 腐 乳,腐乳为我国著名的传统发酵食品,有1000多年的制造历史。它味道鲜美,营养丰富,价格便宜,因而受到人们的欢迎。,一、菌 种,腐乳的酿造过程,是几种微生物及其所产生的酶的不断作用的过程。在发酵前期,主要是毛霉等的生长发育期,在豆乳坯周围布满菌丝,同时分泌各种酶,引起豆乳中少量淀粉的糖化和蛋白质的逐步降解。此时由外界来到坯上的细菌、酵母也随之繁殖,参与发酵。加入食盐、红曲、黄酒等辅料,装坛后,即进行厌氧的后发酵。毛霉产生的蛋白酶和细菌、酵母的发酵作用,经过复杂的生物化学变化,将蛋白质分解为蛋白胨、多肽和氨基酸等物质。同时生成一些有机酸、醇类、酯类,最后制成具有特殊色、香、味的腐乳成品。,
19、二、机 理,(三)工艺流程 腐乳的制作工艺比较简单,一般分为3个阶段:(1)制豆腐坯(2)人工发霉(3)装坛发酵,红曲是制造红腐乳不可缺少的配料。红曲霉色素是天然色素,使用安全。它是由红曲霉属的一些种经固体或液体培养产生的色素,通常是几种不同结构的色素的混和物。红曲霉色素包括红曲霉素、红曲霉红素、红曲霉黄素和红斑红曲霉素等几种色素。红曲霉的菌丝分隔,初为白色,后逐渐变为红色或紫色。它既产生分生孢子,也产生子囊孢子。腐生菌,嗜酸,耐高温(3547),耐乙醇(410%),能利用多种碳源,本身能合成多种维生素,抗杂菌污染能力强。,第十章微生物的食品应用,第四节 发酵乳制品,发酵乳制品的种类:酸制奶油
20、、干酪、酸牛乳、嗜酸菌乳、马奶酒等。常用的乳酸菌:干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸乳球菌、乳脂乳球菌、嗜热链球菌等。反应过程:乳酸菌分解乳糖进行同型乳酸发酵或异型乳酸发酵。注意事项:在整个加工过程中,对原料灭菌处理采用的温度较低,所以接种剂量要大,以防止污染。,以牛奶为原料,经微生物发酵,可以制得许多发酵乳制品。例如酸牛奶、酸奶油、干酪和酸乳酒等。(一)菌种 用于发酵乳制品的菌种,主要是一类能产生乳酸的细菌。乳酸细菌发酵糖类的类型可分为两种:同型乳酸发酵和异型乳酸发酵。同型乳酸发酵,乳酸菌几乎能将全部葡萄糖转变为乳酸;异型乳酸发酵,乳酸菌除将葡萄
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