食品制造中的主要微生物及其应用.ppt

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1、食品微生物学,第7章 食品制造中的主要微生物及其应用,contents,7.1 食品制造中的主要细菌及其应用7.2 食品制造中的酵母及其应用7.3 食品制造中的霉菌及其应用7.4 食品制造中的主要微生物酶制剂及其应用,7.1食品制造中的主要细菌及其作用 微生物用于食品制造是人类利用微生物的最早、最重要的一个方面，在我国已有数千年的历史。在食品工业中，可利用细菌制造出许多食品，如乳酸饮料、味精及种类繁多的调味品等。,7.1 食品制造中的主要细菌及其应用7.1.1 食醋,食醋是中国劳动人民在长期的生产实践中制造出来的一种酸性调味品。它能增进食欲，帮助消化，在人们饮食生活中不可缺少。在中国的中医药学

2、中认为醋有消除疲劳、软化血管等用途。全国各地生产的食醋品种较多。著名的山西陈醋、镇江香醋、四川麸醋、东北白醋、江浙玫瑰米醋、福建红曲醋等是食醋的代表品种。,食醋按加工方法可分为合成醋、酿造醋、再制醋三大类。其中产量最大且与我们关系最为密切的是酿造醋，它是用粮食等淀粉质为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。其主要成分除醋酸(3%5%)外，还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等营养成分及风味成分，具有独特的色、香、味。它不仅是调味佳品，长期食用对身体健康也十分有益。,7.1.1.1 原料1.原料:可用于食醋生产的原料很多，有粮食、干鲜果品、野生的含糖或淀粉的果类等

3、。例如：糖、蜜、高梁、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、枣类等。一般著名的食醋仍以糯米、大米、高梁等粮食原料为主。,2、中国传统食醋生产的工艺,碎米浸泡磨浆调浆液化糖化酒精发酵酒醪(劳)醋酸发酵醋醪压滤配兑灭菌陈醋成品,麸曲 酒母 醋酸菌,7.1.1.2 酿造微生物1 淀粉液化、糖化微生物 使淀粉液化、糖化的微生物很多，而适合酿醋的主要是曲霉菌。2 酒精发酵微生物 生产上一般采用囊菌亚门酵母属中的酵母，但不同的酵母菌株，其发酵能力也不同，产生的滋味和香气也不同。3 醋酸发酵微生物 醋酸菌是醋酸发酵的主要菌种。,1.液化、糖化淀粉的微生物,曲霉菌有丰富的淀粉酶、糖化酶等酶系。因此，常用曲霉菌制糖化

4、曲，其主要作用是将制醋原料中的淀粉水解糊精及葡萄糖；蛋白质被水解为肽、氨基酸。常用的有黑曲霉和黄曲霉类群。,(1)黑曲霉Aspergillus niger,真菌界，半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种。分生孢子梗自基质中伸出，直径1520m，长约13mm，壁厚而光滑。顶部形成球形顶囊，其上全面覆盖一层梗基和一层小梗，小梗上长有成串褐黑色的球状分生孢子。孢子直径2.54.0m。分生孢子头球状，直径700800m，褐黑色。菌落蔓延迅速，初为白色，后变成鲜黄色直至黑色厚绒状。背面无色或中央略带黄褐色。有时在新分离的菌株中能找到白色、圆形、直径约1mm的菌核。分生孢子头褐黑色

5、放射状，分生孢子梗长短不一。顶囊球形，双层小梗。分生孢子褐色球形。,(1)黑曲霉Aspergillus niger,广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。是重要的发酵工业菌种，可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。有的菌株还可将羟基孕甾酮转化为雄烯。生长适温37，最低相对湿度为88%，能引致水分较高的粮食霉变和其他工业器材霉变。适宜于酿醋的菌株有：甘薯曲霉AS3.324、黑曲霉AS3.4309(UV-11)等,黑曲霉Aspergillus niger,黑曲霉,黑曲霉镜检图片,黑曲霉的黑色菌落培养物,(2)米曲霉(Asp.oryzae）,米

6、曲霉(Asp.oryzae）米曲霉菌落生长快，10d直径达56cm，质地疏松，初白色、黄色，后变为褐色至淡绿褐色。背面无色。分生孢子头放射状，一直径150300m，也有少数为疏松柱状。分生孢子梗2mm左右。近顶囊处直径可达1225m，壁薄，粗糙。顶囊近球形或烧瓶形，通常4050m。小梗一般为单层，1215m，偶尔有双层，也有单、双层小梗同时存在于一个顶囊上。分生孢子幼时洋梨形或卵圆形，老后大多变为球形或近球形，一般4.5m，粗糙或近于光滑。,米曲霉,黄曲霉,黄曲霉，半知菌类，一种常见腐生真菌。多见于发霉的粮食、粮制品及其它霉腐的有机物上。菌落生长较快，结构疏松，表面灰绿色，背面无色或略呈褐色。

7、菌体有许多复杂的分枝菌丝构成。营养菌丝具有分隔；气生菌丝的一部分形成长而粗糙的分生孢子梗，顶端产生烧瓶形或近球形顶囊，表面产生许多小梗（一般为双层），小梗上着生成串的表面粗糙的球形分生孢子。分生孢子梗、顶囊、小梗和分生孢子合成孢子头，可用于产生淀粉酶、蛋白酶和磷酸二酯酶等，也是酿造工业中的常见菌种。常用有菌株为AS3.800和AS3.384,黄曲霉毒素,黄曲霉中某些菌株会产生对人体致癌的黄曲霉毒素。1993年黄曲霉毒素被世界卫生组织（WHO)的癌症研究机构划定为1类致癌物，是一种毒性极强的剧毒物质。黄曲霉毒素的危害性在于对人及动物肝脏组织有破坏作用，严重时，可导致肝癌甚至死亡。在天然污染的食品

8、中以黄曲霉毒素b1最为多见。其毒性和致癌性也最强。,黄曲霉菌落,黄曲霉,显微镜下的黄曲霉菌落,2.酒精发酵的微生物,酒精发酵的微生物,俗称酒母。许多微生物都能利用已糖化进行酒精发酵，但在实际生产中用于酒精发酵的几乎全是酒精酵母。在食醋酿造过程中，淀粉质原料经曲的糖化作用产生葡萄糖，酵母菌则通过其酒化酶系将葡萄糖转化为酒精和二氧化碳完成酿醋过程中的酒精发酵阶段。除此之外，酵母菌还有麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖分解酶等，在酵母酒精发酵中，除生产酒精外，还有少量的有机酸、杂醇油、酯类等物质，这些对形成醋的风味有一定的作用。因而，有的厂还添加产酯能力强的产酯酵母进行混合发酵。酿制食醋用酵母菌与生产酒类使用的

9、酵母菌相同。,3.醋酸发酵的微生物,酵母菌和醋酸菌都是醋发酵需要使用的微生物,前者将淀粉分解，并转化为乙醇，后者继续氧化乙醇成为乙酸，即醋酸。醋酸菌可将酵母菌产生的酒精进一步氧化成醋酸，是食醋生产的关键菌种。酿醋用的醋酸菌最好是氧化酒精速度快、产醋酸产率高、不再分解醋酸、耐酸性强、制品风味好的菌种。在目前发现和使用的醋酸菌种中，有些醋酸菌虽然不会分解醋酸；但产醋酸能力弱；有些醋酸菌醋酸产率高，但具有将醋酸氧化成二氧化碳和水的能力。因而目前国内外有些工厂用混合醋酸菌生产食醋，除能快速完成醋酸发酵，提高醋酸产率外，还能形成其他有机酸和酯类等成分，能增加成品的香气和固形物含量。,醋酸菌不是细菌分类学

10、名词。在细菌分类学主要分布于醋酸杆菌属（Acetobacter）和葡萄糖杆菌属（Glucomobacter），前者最适生长温度30以上，氧化酒精生成醋酸的能力强，有些能继续氧化醋酸生成CO2和H2O；后者最适生长温度30以下，氧化葡萄糖生成葡萄糖酸的能力强，而氧化酒精生成醋酸的能力弱，不能继续氧化醋酸生成CO2和H2O。用于酿醋的醋酸菌种大多属于醋酸杆菌属。下面主要讨论醋酸杆菌属:,（一）醋酸杆菌属（Acetobacter）的生物学特性 细胞呈椭圆形杆状，革兰氏染色阳性，无芽孢，有鞭毛或无鞭毛，运动或不运动，醋酸杆菌属的形态不稳定,老化细胞或在不适宜条件培养,菌细胞常出现多形态性;其中极生鞭毛

11、菌不能将醋酸氧化为CO2和H2O，而周生鞭毛菌可将醋酸氧化成CO2和H2O。不产色素，液体培养形成菌膜。化能异养型，能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、酒精作为碳源，可利用蛋白质水解物、尿素、硫酸铵作为氮源，生长繁殖需要的无机元素有P、K、Mg。严格好氧，接触酶反应阳性，具有醇脱氢酶、醛脱氢酶等氧化酶类，因此除能氧化酒精生成醋酸外，还可氧化其它醇类和糖类生成相应的酸和酮。具有一定产酯能力。最适生长温度3035，不耐热。最适生长pH值为3.56.5。某些菌株耐酒精和耐醋酸能力强。不耐食盐，因此醋酸发酵结束后，添加食盐除调节食醋风味外，还可防止醋酸菌继续将醋酸氧化为CO2和H2O。,主要醋酸菌种,纹

12、膜醋酸杆菌（A.aceti）:培养时液面形成乳白色皱衬状的粘性菌膜；摇动时，液体变混。能产生葡萄糖酸，最高产醋酸量8.75%，生长温度范围442最适生长温度30，能耐14%15%的酒精奥尔兰醋酸杆菌（A.orleanense）:它是纹膜醋酸杆菌的亚种，也是法国奥尔兰地区用葡萄酒生产食醋的菌种能产生葡萄糖酸产酸能力较弱最高产醋酸量2.9%，耐酸能力强能产生少量的酯。生长温度范围739。最适生长温度30。许氏醋杆菌（A.Schutzenbachii）：它是法国著名的速酿食醋菌种，也是目前酿醋工业重要的菌种之一，产酸能力强，最高产醋酸量达11.5%。对醋酸没有进一步的氧化作用，耐酸能力较弱。最适生长

13、温度2527.5，最高生长温度37。,主要醋酸菌种,As1.41醋酸杆菌：它属于恶臭醋酸杆菌的混浊变种，是我国酿醋工业常用菌种之一细胞秆状，常成链排列固体培养，茧落降起，表卤光滑，灰白色。液体培养液面形成菌膜并沿容器上升，液体不混浊产醋酸量6%8%，产葡萄糖酸能力弱，可将醋酸进一步氧化为CO2和H2O。最适生长温度2830，最适生长pH3.56.5.耐酒精浓度8%。沪酿1.01醋酸杆菌：它属于巴氏醋酸杆菌的巴氏亚种，是从丹东速酿醑中分离得到的，也是目前我国酿醋工业常用菌种之一。细胞杆状，常成链排列。液体培养时液面形成淡青色薄层菌膜。氧化酒精生成醋酸的转化率达93%95%。,中国酿造醋的生产工艺

14、经过了几次重大的变革，以前发酵用的微生物是利用自然界中的野生菌，设备落后，卫生条件差，原料利用率低，成本高。20世纪50年代开始采用人工选育优良菌种，使原料利用率提高，酿造周期缩短；60年代上海醋厂采用酶法液化自然通风回流制醋，把酿醋机械化程度提高了一大步；进入70年代，石家庄、天津、上海等厂试验成功液态深层发酵制醋，这无疑是对传统制醋观念的更新。此后，生料制醋、固定化细胞连续发酵等新工艺成功地运用于生产，使中国制醋工业水平上了一个又一个的新台阶。,固态法食醋生产,传统工艺 我国食醋生产的传统工艺，大都为固态发酵法。采用这类发酵工艺生产的产品，在体态和风味上都具有独特风格。原料配方(公斤)碎米

15、或薯干100 酒母40 醋酸菌种子40 细糠80 麸皮120 粗糠50 食盐3.757.5 麸曲20-30 蒸料前加水275 蒸料后加水125,2.糖化及酒化,1.原料处理,3.醋酸发酵,4.陈酿,5.淋醋,6.配制与消毒,固态法食醋生产传统工艺,制作方法：1.原料处理(1)将碎米(或薯干)粉碎。(2)将细糠与米粉(或薯干粉)拌和均匀。(3)进行第一次加水，边翻边加，使原料充分吸水。(4)常压蒸1小时，焖1小时，蒸熟后移出过筛，冷却。,固态法食醋生产传统工艺,制作方法：2.糖化及酒化(1)熟料降温至40左右，进行二次洒水，翻一次后摊平。(2)将细碎的麸曲匀布斜面，再将酵母液搅匀撒布其上，充分拌

16、匀后装缸(每缸约装酪160公斤)，入缸醅温2425。(3)醅温升至38时，倒醅(注意不超过40)。(4)倒醅后58小时，醅温又升至3839，再倒醅。以后醅温正常维持在3840之间，48小时后醅温渐降，每天倒一次。5天降至2832，糖化及酒化结束。,固态法食醋生产传统工艺,制作方法：3.醋酸发酵(1)酒精发酵结束，每缸拌加粗糠10公斤，醋酸菌种子8公斤，分两次拌匀倒缸。(2)第23天起醅温上升，控制在3940之间。每天倒醅一次，12天左右，醅温降至36时,醋酸发酵结束，放置两天，即为后熟。4.陈酿。将经后熟的醋醅移入院内缸中砸紧，上面盖食盐层后，泥封，放置1520天。中间倒醅一次，封缸存放一个月

17、以上即可淋醋。,制作方法：5.淋醋。淋醋通常采用三组套淋法，循环萃取。在第三组醅中加自来水浸淋，淋出液加入第二组醅中淋出二级醋，再以二级醋加入第一组的醅中浸泡2024小时后淋出的，即为一级醋。6.配制与消毒。等级醋按质量标准调整后，按规定添加防腐剂，并在80进行消毒处理，澄清后包装，即为成品。,二、北方制醋工艺,原料配方(公斤)高梁100 快曲45 食盐10麸皮155 谷糠100 水600650制作方法 1.调浆：高梁粉碎后，第一次加水量为原料重量2.5倍，并调pH至6.4，然后再按主料总量加入氯化钙0.2%和BF7658淀粉酶0.3%，充分调合均匀。2.液化与糖化：将调配好的浆液移入液化罐中

18、(事先在空罐内注入少量底水，通气升温至80以上)，控制温度在8590之间，维持1015分钟，进行液化。至取样以碘液检查呈棕黄色时为止，再升温至100，1015分钟灭酶，仍在罐内冷却，使醪液温度降至60以下，55以上，加入糖化曲，保温46小时进行糖化。,(近来，北方部分地区用高梁、大米和麸皮、谷糠为原料，在固态发酵制酣工艺中采用了生料制醅)。,3.酒精发酵：将糖化醪移入酒精发酵罐，加入部分冷水降温至3032，接入酵母菌液0.5%，同时加入适量快曲进行酒精发酵，醪温控制在3032左右，不通风，不搅拌，发酵56天，取样检查，酒精达到67度时酒精发酵即告结束。4.醋酸发酵：将酒精发酵醪移入醋酸发酵池，

19、按配比加入麸皮、谷糠，同时接入醋酸菌液，充分拌匀，进行固态发酵。拌醅后23天，品温升至3538，开始翻醅，以后每隔一天取样检查一次，至醅汁总酸升达2%以上，即应每天取样检查。发现酸度不再上升时，及时下盐，翻倒均匀，终止发醇。固态发酵成熟的醋醅，还可以装入专用容器中以8085的温度“烧”熟。5.淋醋及加工：采用套淋法淋出，醋醅浸泡时间56小时，生醋如常法消毒。固态发酵生料制醋工艺，生产设备简单，操作管理比较容易，产品质量和出品率也比较稳定。,7.1.1.4 酶法液化通风回流制醋,酶法液化通风回流制醋特点 酶法液化通风回流新工艺，是利用自然通风和醋汁回流代替倒醅的制醋新工艺。本法的特点是：-淀粉酶

20、制剂将原料进行淀粉液化后再加麸曲糖化，提高了原料的利用率；采用液态酒精发酵、固态醋酸发酵的发酵工艺；醋酸发酵池近底处设假底的池壁上开设通风洞，让空气自然进入，利用固态醋醅的疏松度使醋酸菌得到足够的氧，全部醋醅都能均匀发酵；利用假底下积存的温度较低的醋汁，定时回流喷淋在醋醅上，以降低醋温度醅调节发酵温度，保证发酵在适当的温度下进行。,生产工艺,配料 碎米1200kg、麸皮1400kg、砻糠1650kg、碳酸钠1.2kg、氯化钙2.4kg、a-淀粉酶以每克碎米125酶活力单位计3.75kg，麸曲60kg、酒母500kg、醋酸菌种子200kg、食盐100kg、水3250kg(配发酵醪用)。水磨与调浆

21、 将碎米浸泡使米粒充分膨胀，将米与水1:1.5的比例送入磨粉机，磨成70目以上的细度粉浆。使粉浆浓度在20%23%，用碳酸钠调至pH值6.26.4，加入氯化钙和-淀粉酶后，送入糖化锅。,生产工艺,液化和糖化 粉浆在液化锅内应搅拌加热，在8592下维持1015min，用碘液检测显棕黄色表示已达到液化终点，再升温至100维持l0min，达到灭菌和使酶失活的目的，然后送入糖化锅。将液化醪冷至6065时加入麸曲，保温糖化3-5小时，待糖液降温至30左右，送入酒精发酵容器。酒精发酵 将糖液加水稀释至7.58.00Be，调pH值至4.24.4接入酒母，在3033下进行酒精发酵70h，得出约含酒精8.5%的

22、酒醪，酸度在0.30.4左右。然后将酒醪送至醋酸发酵池。醋酸发酵 将酒醪与砻糠、麸皮及醋酸菌种拌合，送入有假底的发酵池，扒平盖严。进池品温3538为宜，而中层醋醅温度较低，入池24h进行一次松醅，将上面和中间的醋陪尽可能疏松均匀，使温度一致。,当品温升至40时进行醋汁回流，即从假底放出部分醋液，再泼回醋醅表面，一般每天回流6次，发酵期间共回流120130次，使醅温降低。醋酸发酵温度，前期可控制在4244，后期控制在3638。经2025d醋酸发酵，醋汁含酸达6.5%7.0%时，发酵基本结束。醋酸发酵结束，为避免醋酸被氧化成二氧化碳和水，应及时加入食盐以抑制醋酸菌的氧化作用。方法是将食盐置于醋醅的

23、面层，用醋汁回流溶解食盐使其渗入到醋醅中。淋醋仍在醋酸发酵池内进行。再用二醋淋浇醋醅，池底继续收集醋汁，当收集到的醋汁含酸量降到5%时，停止淋醋。此前收集到的为头醋。然后在上面浇三醋，由池底收集二醋，最后上面加水，下面收集三醋。二醋和三醋共淋醋循环使用。,生产工艺,灭菌与配兑 灭菌是通过加热的方法把陈醋或新淋醋中的微生物杀死；破坏残存的酶；使醋的成分基本固定下来。同时经过加热处理，醋的香气更浓，味道更和润。灭菌后的食醋应迅速冷却，并按照质量标准配兑。,7.1.1.5 液体深层发酵制醋,液体深层发酵制醋是利用发酵罐通过液体深层发酵生产食醋的方法，通常是将淀粉质原料经液化、糖化后先制成酒醪或酒液，

24、然后在发酵罐里完成醋酸发酵。液体深层发酵法制醋具有机械化程度高、操作卫生条件好、原料利用率高（可达65-70%）、生产周期短、产品的质量稳定等优点。缺点是醋的风味较差。,生产工艺,在液体深层发酵制醋过程中，到酒精发酵为止的工艺均与酶法液化通风回流制醋相同，不同的是从醋酸发酵开始，采用较大的发酵罐进行液体深层发酵，并需通气搅拌，醋酸菌种子为液态，即醋母。醋酸液体深层发酵温度为3235，通风量前期为1:0.13/min；中期为1:0.17/min；后期为1:0.13/min。罐压维持0.03MPa。连续进行搅拌。醋酸发酵周期为6572h。经测定已无酒精，残糖极少，测定酸度不再增加说明醋酸发酵结束。

25、液体深层发酵制醋也可采用半连续法，即当醋酸发酵成熟时，取出三分之一成熟醪，再加三分之一酒醪继续发酵，如此每2022h重复一次。目前生产上多采用此法。,7.1.2 发酵乳制品发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定的微生物进行发酵作用，产生具有特殊风味的食品，称为发酵乳制品。常用发酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒等。发酵乳制品主要包括酸奶和奶酪两大类，生产菌种主要是乳酸菌，分为球菌和杆菌两种。,发酵乳制品主要包括酸奶和奶酪两大类，生产菌种主要是乳酸菌。乳酸菌的种类较多，常用的有干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、保加利亚乳杆菌(L.bulgaricus)、嗜酸乳杆菌(

26、L.acidophilus)、植物乳杆菌(L.plantarum)、乳酸乳杆菌(L.Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)等。近年来，随着对双歧乳酸杆菌在营养保健方面作用的认识，人们便将其引入酸奶制造，使传统的单株发酵，变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础上，又具备了防癌、抗癌的保健作用。,双歧杆菌因其菌体尖端呈分枝状(如Y型或V型)而得名。双歧杆菌是无芽孢革兰氏阳性细菌，专性厌氧、不抗酸、不运动、过氧化氢酶反应为阴性，最适生长温度为3741。初始生

27、长最适pH6.57.0，能分解糖。双歧杆菌能利用葡萄糖发酵产生醋酸和乳酸(2：3)，不产生CO2。目前已知的双歧杆菌共有24种，其中9种存在于人体肠道内，它们是两歧双歧杆菌(B.bifidum)、长双歧杆菌(B.longum)、短双歧杆菌(B.brevvis)、婴儿双歧杆菌(B.angulatum)、链状双歧杆菌(B.adolescentis)、假链状双歧杆菌(B.pseudocatenulatum)和牙双歧杆菌(B.dentmum)等。应用于发酵乳制品生产的仅为前面5种。,双歧杆菌与人体，除了如在酸奶中起到和其它乳酸菌一样的对乳营养成分的“预消化”作用，使鲜乳中的乳糖、蛋白质水解成为更易为人

28、体吸收利用的小分子以外，主要产生双歧杆菌素。其对肠道中的致病菌如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌等具有明显的杀灭效果。乳中的双歧杆菌还能分解积存于肠胃中的致癌物N-亚硝基胺，防止肠道癌变，并能通过诱导作用产生细胞干扰素和促细胞分裂剂，活化NK细胞(自然杀伤细胞)，促进免疫球蛋白的产生、活化巨嗜细胞的功能，提高人体的免疫力，增强人体对癌症的抵抗和免疫能力。目前，发酵乳制品的品种很多，如酸奶、饮料、干酪、乳酪等。现仅简要介绍一下双歧杆菌酸奶的生产工艺。,双歧杆菌酸奶的生产有两种不同的工艺。一种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，称共同发酵法。另一种是将两歧双歧杆菌与兼

29、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，称为共生发酵法。,7.1.2.1 共同发酵法生产工艺 1.工艺流程 共同发酵法双歧杆菌酸奶的生产工艺流程如下：原料乳 标准化 调配(蔗糖10%+葡萄糖2%)均质(1520MPa)杀菌(115，8min)冷却(3840)适量维生素C接种(两歧双歧杆菌6%、嗜热链球菌3%)灌装消毒瓶 发酵(38-39，6h)冷却(10左右)冷藏(15)成品,2.生产工艺 双歧杆菌产酸能力低，凝乳时间长，约需1824h，且由于其属于异型发酵，最终产品的口味和风味欠佳。因而，生产上

30、常选择一些对双歧杆菌生长无太大影响，但产酸快的乳酸菌，如嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳脂明串珠菌等与双歧杆菌共同发酵。这样既可以使制品中含有足够量的双歧杆菌，又可以提高产酸能力，大大缩短凝乳时间，缩短生长周期，并改善制品的口感和风味。,7.1.2.2 共生发酵法生产工艺 1.工艺流程 双歧杆菌、酵母共生发酵乳的生产工艺流程如下：原料乳 标准化9.5%蔗糖10%十葡萄糖2%调配 均质(1520MPa)杀菌(115，8min)冷却(2628)两歧双歧杆菌6%接种乳酸酵母3%发酵(2628，2h)升温(37)发酵(37，5h)冷却(10左右)罐装 冷藏(l5)成品,2.生产工艺 共生发酵

31、法常用的菌种搭配为两歧双歧杆菌和用于马奶酒制造的乳酸酵母(Sacch.Lactis)，接种量分别为6%和3%。在调配发酵培养用原料乳时，用适量脱脂乳粉加入到新鲜脱脂乳中，以强化乳中固形物含量(固形物大于等于9.5%)，并加入10%蔗糖和2%的葡萄糖，接种时还可加入适量维生素C，以利于双歧杆菌生长。酵母菌的最适生长温度为2628。为了有利于酵母先发酵，为双歧杆菌生长营造一个适宜的厌氧环境，因而接种后，首先在温度2628下培养，以促进酵母的大量繁殖和基质乳中氧的消耗，然后提高温度到30左右，以促进双歧杆菌的生长。由于采用了共生混合的发酵方式，双歧杆菌生长迟缓的状况大为改观，总体产酸能力提高，加快了

32、凝乳速度，所得产品酸甜适中，富有纯正的乳酸口味和淡淡的酵母香气，制品酸度为80900T双歧杆菌活菌数保证在100万个/mL以上。因此，酸奶最好在生产7d内销售出去，而且在生产与销售之间必须形成冷冻链，因为即使在510以下，存放7d后，双歧活菌的死亡率高达96%，20下存放7d后，死亡率达99%以上。,发酵菌种,普通酸奶：保加利亚乳杆菌+嗜热链球菌 嗜酸乳菌：嗜酸乳杆菌 生物酸奶：嗜酸乳杆菌+保加利亚乳杆菌+嗜热链球菌 双歧菌乳：双歧杆菌,酸乳 酸乳是新鲜牛乳经过乳酸菌发酵后制成的发酵乳饮料。根据其发酵方式可分为凝固型、搅拌型和饮料型三种。,凝固型酸奶 工艺流程：原料鲜乳净化标准化均质杀菌冷却接

33、种分装发酵冷却冷藏后熟成品。搅拌型酸奶 工艺流程：原料鲜乳净化标准化调制均质杀菌冷却接种发酵剂发酵搅拌破乳冷却分装冷藏后熟成品。,饮料型酸乳的生产是酸凝乳与适量无菌水、稳定剂和香精混和，再经均质处理、分装、冷却后制成的凝乳粒子直径0.01mm以下、液体状的酸牛乳。工艺流程：原料鲜乳净化标准化调制均质杀菌冷却接种发酵剂发酵混和（无菌水、稳定剂、香精）均质分装冷却成品入库冷藏。,（1）谷氨酸生产菌 主要使用的菌株是谷氨酸棒杆菌，除此之外，还有发酵乳糖短杆菌、黄色短杆菌。（2）生产原料 有淀粉质原料：玉米、小麦、甘薯、大米等。其中甘薯和淀粉最为常用；糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜；氮原料：尿素或氨水；

34、,谷氨酸的发酵,合成途径 谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA)，然后进入三羧酸循环，生成?酮戊二酸。-酮戊二酸在-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下，生成谷氨酸。当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。,发酵过程 在发酵过程中，氧、温度、pH和磷酸盐等的调节和控制如下：氧。谷氨酸产生菌是好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率，而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期，加大通

35、气量有利于谷氨酸的合成。温度。菌种生长的最适温度为3032。当菌体生长到稳定期，适当提高温度有利于产酸，因此，在发酵后期，可将温度提高到3437。pH。谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.08.0。但在发酵过程中，随着营养物质的利用，代谢产物的积累，培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用，放出氨，pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。磷酸盐。它是谷氨酸发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否则会转向缬氨酸发酵。发酵结束后，常用离子交换树脂法等进行提取。,用途 谷氨酸除用于制造味精外，还可以用来治疗神经衰弱以及配制营养注射液等。我国的谷氨酸发酵虽然在产量、质量等方面有了较大的提高，但与国外先

36、进水平相比还存在一定差距。主要表现在：设备陈旧，规模小，自控水平、转化率和提取率低，易受噬菌体污染，废水污染问题尚未完全解决等。,7.1.4 黄原胶7.1.4.1 黄原胶别名汗生胶，又称黄单胞多糖，是国际上20世纪70年代发展起来的新型发酵产品。它是由甘蓝黑腐病黄单胞细菌以碳水化合物为主要原料，经通风发酵、分离提纯后得到的一种微生物高分子酸性胞外杂多糖。其作为新型优良的天然食品添加剂用途越来越广泛，可代替多种胶体。,黄原胶的分子结构及其性能,1.黄原胶-结构黄原胶分子由D葡萄糖、D甘露糖、D葡萄糖醛酸、乙酰基和丙酮酸构成，相对分子质量在21065107之间，它的一级结构是由(14)键连接的葡糖

37、基主链与三糖单位的侧链组成；其侧键由D甘露糖和D葡萄糖醛酸交替连接而成，分子比例为2：1；三糖侧链由在C6位置带有乙酰基的D甘露糖以(13)链与主链连接，在侧链末端的D甘露糖残基上以缩醛的形式带有丙酮酸，其高级结构是侧链和主链间通过氢键维系形成螺旋和多重螺旋。黄原胶的二级结构是侧链绕主链骨架反向缠绕，通过氢键维系形成棒状双螺旋结构。黄原胶的三级结构是棒状双螺旋结构问靠微弱的非共价键结合形成的螺旋复合体。,2.黄原胶-性能黄原胶是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于于一体性能最优越的生物胶。黄原胶的分子侧链末端含有丙酮酸基团的多少，对其性能有很大影响。黄原胶具有长链高分子的一般性能，但它比一般高

38、分子含有较多的官能团，在特定条件下会显示独特性能。它在水溶液中的构象是多样的，不向条件下表现不同的特性。,2.黄原胶-性能(1)悬浮性和乳化性黄原胶对不溶性固体和油滴具有良好的悬浮作用。黄原胶溶胶分子能形成超结合带状的螺旋共聚体，构成脆弱的类似胶的网状结构，所以能够支持固体颗粒、液滴和气泡的形态，显示出很强的乳化稳定作用和高悬浮能力。,2.黄原胶-性能(2)良好的水溶性黄原胶在水中能快速溶解，有很好的水溶性。特别在冷水中也能溶解，可省去繁杂的加工过程，使用方便。但由于它有极强的亲水性，如果直接加入水小而搅拌不充分，外层吸水膨胀成胶团，会阻止水分进入里层，从而影响作用的发挥，因此必须注意正确使用

39、。黄原胶干粉或与盐、糖等干粉辅料拌匀后缓促加入正在搅拌的水喂，制成溶液使用。,2.黄原胶-性能(3)增稠性黄原胶溶液具有低浓度高粘度的特性(1水溶液的粘度相当于明胶的100倍)，是一种高效的增稠剂。(4)假塑性黄原胶水溶液在静态或低的剪切作用下具有高粘度，在高剪切作用下表现为粘度急剧下降，但分子结构不变。而当剪切力消除时，则立即恢复原有的粘度。剪切力和粘度的关系是完全可塑的。黄原胶假塑性非常突出，这种假塑性对稳定悬浮液、乳浊液极为有效。,2.黄原胶-性能(5)对热的稳定性黄原胶溶液的粘度不会随温度的变化而发生很大的变化，一般的多糖因加热会发生粘度变化，但黄原胶的水溶液在1080之间粘度几乎没有

40、变化，即使低浓度的水溶液在广阔的温度范围内仍然显示出稳定的高粘度。1黄原胶溶液(含1氯化钾)出25加热到120其粘度仅降低3。,2.黄原胶-性能(6)对酸碱的稳定性黄原胶溶液对酸碱十分稳定，在PH为510之间叫其粘度不受影响，在PH小于4和大于11时粘度有轻微的变化。在PH311范围内，粘度最大使和最小值相差不到10。黄原胶能溶于多种酸溶液，如5的硫酸、5的硝酸、5的乙酸、10的盐酸和25的磷酸，且这些黄原胶酸溶液在常温下相当稳定，数月之久件质仍不会发生改变。黄原胶也能溶于氢氧化钠溶液，并具有增稠特性所形成的溶液在室温下十分稳定。黄原胶可被强氧化剂，如过氯酸、过硫酸降解，随温度升高，降解加速。

41、,2.黄原胶-性能(7)对盐的稳定性黄原胶溶液能和许多盐溶液(钾盐、钠盐、钙盐、镁盐等)混溶，粘度不受影响。在较高盐浓度条件下，甚至在饱和盐溶液中仍保持其溶解性而不发生沉淀和絮凝，其粘度几乎不受影响。(8)对酶解反应的稳定性黄原胶稳定的双螺旋结构使其具有极强的抗氧化和抗酶解能力，许多的酶类如蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和半纤维素酶等酶都不能使黄原胶降解。,3.黄原胶-使用方法 黄原胶在大多数以水为基相体系内完全溶解，但由于它有极强的亲水性，如果直接加入水中而搅拌不充分，外层吸水膨胀成胶团，从而阻止水份进入里层，进而影响作用的发挥，因此必须注意正确使用：取一份黄原胶用十份或以上其它干燥的原料，如食品

42、制作中的糖、味精、盐等物调匀，然后慢慢倾倒在搅拌中的水里，浸泡约两小时，继续搅拌至完全溶解。,黄原胶的生产,1 培养基 黄单孢杆菌产生黄原胶常用的培养基是:以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源,以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源,加KH2PO4、MgSO4、CaCO3等无机盐和Fe2+、Mn2+、Zn2+等微量元素,以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。,黄原胶的生产,2 生产工艺 黄原胶的生产包括发酵和提取两部分。发酵工艺有连续法和间歇法,但真正工业化的是间歇法。实际过程是:种子培养、种子扩大和发酵。黄单孢杆菌在生长过程中吸收氧气,放出二氧化碳。其生长温度为235e,40e黄单孢杆菌就停止生长。提取工艺包

43、括(1)发酵液处理。经离心法、过滤法、酶处理法、次氯酸盐氧化法、过滤及超滤浓缩法预处理除去菌体细胞和各种不溶性杂质,使黄原胶中不再含活性的菌体细胞、影响产品质量的不溶性杂质和色素等,并对发酵液进行浓缩。(2)沉淀反应:用钙盐、铝盐、季铵盐或酸沉淀法制取工业级精制品;用有机溶剂沉淀法制取食品级精制品。(3)过滤沉淀物并进行洗涤。(4)干燥、粉碎、筛分、成品包装。,黄原胶-在食品工业中的应用,自1996年允许作为食品添加剂使用以来，黄原胶已被食品工业广泛接受，因为在低浓度下就能提供优良的加工和储藏稳定性。按照我国食品添加剂使用卫生标准，黄原胶可以用于面包、冰激凌、乳制品、肉制品、果酱、果冻、饮料中

44、，具体使用见下表。,用途 用量（%）作用液体饮料 0.10.3 增稠、混悬、提高感官质量固体饮料 0.10.3 更易成型、增强口感肉制品 0.10.2 嫩化、持水、增强稳定性冷冻食品 0.10.2 增稠、增加细腻度、稳定食品结构调味品 0.10.3 乳化、增稠、稳定馅类食品 0.51.5 便于成型、增强口感面制品 0.030.08 增强韧性、持水、延长保质期,7.2 食品制造中的酵母及其应用7.2.1 面包 面包是以面粉为主要原料，以酵母菌、糖、油脂和鸡蛋为辅料生产的发酵食品。酵母菌种：面包酵母是一种单细胞生物，属真菌类。面包酵母有圆形、椭圆形等多种形态。以椭圆形的用于生产较好。酵母为兼性厌氧

45、微生物，在有氧及无氧条件下都可以进行发酵。,酵母是生产面包必不可少的生物松软剂,7.2.1.1 生产菌种 酵母菌种 酵母是生产面包必不可少的生物松软剂。面包酵母是一种单细胞生物，属真菌类，学名为啤酒酵母。面包酵母有圆形、椭圆形等多种形态。以椭圆形的用于生产较好。酵母为兼性厌氧性微生物，在有氧及无氧条件下都可以进行发酵。酵母生长与发酵的最适温度为2630，最适pH为5.05.8。酵母耐高温的能力不及耐低温的能力，60以上会很快死亡，而-60下仍具有活力。,生产上应用的酵母主要有鲜酵母、活性干酵母及即发干酵母。鲜酵母是酵母菌种在培养基中经扩大培养和繁殖、分离、压榨而制成。鲜酵母发酵力较低，发酵速度

46、慢，不易贮存运输，05可保存二个月，其使用受到一定限制。活性干酵母是鲜酵母经低温干燥而制成的颗粒酵母，发酵活力及发酵速度都比较快，且易于贮存运输，使用较为普遍。即发干酵母又称速效干酵母，是活性干酵母的换代用品，使用方便，一般无需活化处理，可直接生产。目前，我国市场上的活性干酵母有中外合资企业生产的梅山牌、安琪牌、东莞牌等产品，另外还有进口法国、荷兰、德国的产品。在选购时应注意产品的生产日期、包装是否密封，且必须注意选购适合配方要求的酵母如耐高糖与低糖的酵母。只有酵母质量有保障才能生产出高质量的面包。对于贮存时间过长的酵母在生产前要对其活力进行测定。,7.2.1.2生产面包的主要原辅料 1.面粉

47、 面粉的质量通常表现在面筋的量和质上。质量好的面粉，面筋延伸性大、弹性好，做出的面包体积大而膨松；反之面筋延伸性小、弹性差，调制的面团板结，不易起发。所以生产中常将面筋量大质差和量小质优的面粉搭配使用，以互相弥补不足。,7.2.1.2 生产面包的主要原辅料 2.糖 糖是面包的重要辅料之一。使用最多的为蔗糖，其次为淀粉糖浆、葡萄糖、饴糖等。糖在面包生产中的作用有：提供酵母生长所需的碳源；参与美拉德反应，形成面包特有的色、香、味；增加甜味及营养价值；糖的吸湿与持水性能可增加面包的软性，延长其保存期。3.油脂 油脂是面包生产的又一重要辅料。油脂可改善面包的风味和口感，且油脂的润滑作用有利于面包的体积

48、增大。但油脂用量过多会因油膜的隔离作用影响面团的形成、酵母发酵和表皮上色。,7.2.1.2 生产面包的主要原辅料 4.其它辅料 蛋品在点心面包中应用较多，可增加点心面包的营养价值；由于蛋品中蛋白质将空气包成微型气室(搅拌时具有发泡功能)，烘烤时有利于面包的体积增大、组织疏松；另外，蛋品中的硫氢基化合物及磷脂的存在有利于延长面包的保存期。乳品在高档面包中使用较多，可赋予面包优良风味和较高营养价值，且有助于面包上色及延长面包保存期。一般用量为4%-6%，过多会影响发酵。果料在点心面包中使用，主要有果脯、果干、果仁、果酱等，可切成小块混入面团中或作为夹馅料。果料使用量以15%20%为宜。,7.2.1

49、.2生产面包的主要原辅料 5.添加剂 使用于面包中的添加剂种类很多，主要有面团改良剂、乳化剂、营养强化剂、酵母营养剂等。面团改良剂是指能够改善面团加工性能的一类添加剂，主要包括氧化剂和还原剂，另外还有一些酶制剂及活性面筋等。氧化剂能够增强面团筋力，提高面团弹性、韧性与持气性。它可以使面筋蛋白中的硫氢基形成二硫键，形成大分子网络结构，并可抑制蛋白酶活性；酶制剂主要指-淀粉酶，可促进淀粉分解，有利于酵母发酵；乳化剂有利于面包同各种原辅料混合均匀，并且有利于蛋白质分子的互相连接，增加面团的持气性，此外乳化剂还具有抗衰老、保鲜作用。,7.2.1.3 面包生产分类 面包生产有传统的一次发酵法、二次发酵法

50、及新工艺快速发酵法等。我国生产面包多用一次发酵法及二次发酵法，近年来，快速发酵法应用也较多。1.一次发酵法工艺流程 活化酵母 原料处理面团调制面团发酵分块、搓圆整形醒发烘烤冷却包装 一次发酵法的特点是生产周期短，所需设备和劳力少，产品有良好的咀嚼感，有较粗糙的蜂窝状结构，但风味较差。该工艺对时间相当敏感，大批量生产时较难操作，生产灵活性差。,7.2.1.3面包生产分类 2.二次发酵法工艺流程 原辅料处理第一次和面(加入部分面粉、部分水、全部酵母)第一次发酵第二次和面(加入剩下的原料)第二次发酵整形醒发烘烤冷却成品 二次发酵法即采取两次搅拌、两次发酵的方法。第一次搅拌时先将部分面粉(占配方用量的