工业微生物 第7章 微生物在食品工业中的应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工业微生物,第七章 微生物在食品工业中的应用,第一节 传统发酵食品,一、酱油,酱油是中国以及包括日本在内的其他东方国家的传统发酵食品。酱油在我国已有两千多年的历史。,酱油是用蛋白质原料(如豆饼、豆柏等)和淀粉质原料(如麸皮、面粉、小麦等)，利用曲霉及其他微生物的共同发酵作用酿制而成的液体调味品。其色泽红褐，有独特酱香，富含氨基酸,肽的一类调味品，具有肉样风味，有助于促进食欲。是人们常用的一种食品调味料，营养丰富，味道鲜美。,第一节 传统发酵食品,（一）酱油酿造的微生物,酱油营养物质及风味成分主要是由微生物及其酶利用发酵基质形成的，筛选和培育酱油酿造的微生物是酱油酿造过程的重要环节。工业上常用的酱油酿造微生物有曲霉、酵母菌、乳酸菌等。,第一节 传统发酵食品,1.曲霉,用于酱油生产的曲霉主要有米曲霉、黄曲霉和黑曲霉等，生产用曲霉菌株应符合以下条件：不产黄曲霉毒素；蛋白酶、淀粉酶活力高，有谷氨酰胺酶活力；生长快速、培养条件粗放、抗杂菌能力强；不产生异味，制曲酿造的酱制品风味好。,酱油生产上常用的米曲霉菌株有：,AS,3.951(,沪酿3.042)；,UE328、UE336；AS,3.863；,渝3.811等。生产中常常是由两菌种以上复合使用，以提高原料蛋白质及碳水化合物的利用率，提高成品中还原糖、氨基酸、色素以及香味物质的水平。,第一节 传统发酵食品,2.酵母菌,与酱油质量关系密切的酵母菌有鲁氏酵母、球拟酵母等。酵母菌主要进行酒精发酵，赋予成品醇香。,3.,乳酸菌,常见的乳酸菌有嗜盐片球菌、酱油片球菌、酱油四联菌、植物乳杆菌等。乳酸菌可以利用发酵基质，生成乳酸，和乙醇作用生成乳酸乙酯，是呈香物质。,第一节 传统发酵食品,（二）酱油酿造机理,酱油是通过曲霉、酵母、细菌等微生物经过一系列复杂的生化反应而得到的产物。主要通过蛋白质分解、淀粉糖化、酸类发酵、酒精发酵、色素形成和风味物质产生等一系列复杂的变化，使酱油最终具有特有的色、香、味。,第一节 传统发酵食品,（三）生产工艺,酱油是从豆酱演变和发展而成的。其生产原料是植物性蛋白质和淀粉质。植物性蛋白质普遍取自大豆榨油后的豆饼，或溶剂浸出油脂后的豆粕，也有以花生饼、蚕豆代用，传统生产中以大豆为主。淀粉质原料普遍采用小麦及麸皮，也有以碎米和玉米代用，传统生产中以面粉为主。原料经蒸熟冷却，接入纯粹培养的米曲霉菌种制成酱曲，酱曲移入发酵池，加盐水发酵，待酱醅成熟后，以浸出法提取酱油。酱油工业正在打破传统的方法而逐步采用新方法。此外，诱变育种出优良突变新菌株及液体曲的应用，也是重要的发展方向。,酱油酿造工艺主要包括：原料预处理、制曲、发酵、浸提、灭菌等工序。其工艺流程见图7-1。,第一节 传统发酵食品,第一节 传统发酵食品,1.制曲,制种曲的原料是麸皮、面粉和水。先将原料混匀、蒸煮，冷却到40左右时，将米曲霉接入，在2832 条件下培养34,h,即成种曲。,制曲的原料是豆饼、面粉和水。先将种曲打散搓碎、拌和麸皮，充分拌匀。接种量为23，曲料要保持松散，厚薄一致，四角边沿铺严，防止跑风，料层厚度2530厘米。室温升至3435时，开始打风，等降到30时停止吹风如此反复通风培养，相对湿度90%以上，至菌丝大量繁殖有结块现象开始翻曲，一般翻曲2次，培养时间,l2,天，冬季会比夏天长一些。待曲料表面长满浅黄绿色的孢子时，即成曲。好的成曲松散柔软、润滑不扎手、无硬块、曲舌无异味、菌丝密而粗壮、无长毛、无花曲、不过老、上中下层基本一致。制曲工艺的重点是严格控制制曲室内的温度和湿度，防止杂菌污染。,第一节 传统发酵食品,2.,发酵,将成曲粉碎与盐水拌和入发酵池后制成酱醅。盐水浓度为,1213,Be,；,盐水温度夏季要求在,4550,之间，冬季要求,5055,；拌盐水量以酱醅含水量的,50%53%,为宜。酱醅发酵采用水浴保温法、发酵温度为,4245,，发酵的时间一般为,10,d,，,酱醅已基本上成熟。为了增加风味，需延长发酵期,1215,d,，,发酵温度前期为,4244,，中间为,4446,，后期为,4648,。,第一节 传统发酵食品,3.,浸提、加热及成品配制,将成熟的酱醅装入浸出池（,3040,cm,厚），要求松散、平整、疏密一致，缓慢加入抽提液（,8090,），抽提过程中酱醅不宜露出液面。一般采用多次浸泡，分别依序淋出头油、二油及三油，循环套用才能把酱油成分基本上全部提取出来。原料中的淀粉经发酵转化为乙醇、有机酸、醛等物质；蛋白质分解形成多种氨基酸。乙醇与有机酸结合生成酯，具有香味，糖的分解产物与氨基酸结合产生褐色。,滤出生酱油后，采用热交换器，加热条件一般为：,90,，,5,min,，,灭菌率可达,85,；若为超高温瞬间灭菌：,135,，,0.78,MPa,，,35s,，,灭菌率可达,100%,，以防霉和长醭而变质。在成品中可添加,0.1%1,的助鲜剂,(,味精或肌苷酸和鸟苷酸,),、甜味剂,(,砂糖、饴糖、甘草,),和防腐剂。,第一节 传统发酵食品,二、食醋,食醋是人们饮食生活中不可缺少的一种调味品，是我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。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。,第一节 传统发酵食品,（一）食醋酿造微生物及机理,传统工艺酿醋是利用自然界中的野生菌制曲、发酵，涉及的微生物种类繁多。新法制醋均采用人工选育的纯培养菌株进行制曲、酒精发酵和醋酸发酵，相比较而言发酵周期短、原料利用率高。,食醋发酵是复杂的生化过程，第一步是将淀粉原料水解成糖，即糖化作用；第二步是将糖在厌氧条件下发酵生成酒精；最后将酒精氧化成醋。在各阶段都有不同的微生物起作用。,第一节 传统发酵食品,1.,淀粉液化、糖化微生物,使淀粉液化、糖化并适合于酿醋的主要是曲霉菌。常用的曲霉菌种有：甘薯曲霉,AS,3.324,、,东酒一号、黑曲霉,AS,3.4309(UV-11),、,宇佐美曲霉,AS,3.758,、,沪酿,3.040,、沪酿,3.042(,AS,3.951),、,AS,3.863,、,黄曲霉菌株,AS,3.800,，,AS,3.384,等。,2.,酒精发酵微生物,生产上一般采用酵母菌，但不同的酵母菌株，其发酵能力不同，产生的滋味和香气也不同。北方地区常用,1300,酵母，上海香醋选用工农,501,黄酒酵母。,K,字酵母适用于以高梁、大米、甘薯等为原料而酿制普通食醋。,AS,2.109,、,AS,2.399,适用于淀粉质原料。,AS,2.1189,、,AS,2.1190,适用于糖蜜原料。,第一节 传统发酵食品,3.,醋酸发酵微生物,醋酸菌是醋酸发酵的主要菌种。醋酸菌在充分供给氧的情况下生长繁殖，具有氧化酒精生成醋酸的能力,。醋厂选用的醋酸菌的原则为：氧化酒精速度快、耐酸性强、不再分解醋酸制品、风味良好的菌种。,目前国内外在生产上常用的醋酸菌有：奥尔兰醋杆菌、许氏醋杆菌、恶臭醋杆菌、,AS,1.41,醋酸菌、沪酿1.01醋酸菌。,醋酸菌没有孢子，易被自己所产生的酸杀死。在培养基中加入碳酸钙，以中和产生的酸，延长保藏时间。在醋酸菌中，特别能产生香酯的菌种每过十几天即死亡，因此宜保藏在04冰箱内备用。,第一节 传统发酵食品,（二）生产原料,食醋生产原料分为主料和辅料。我国食醋酿造的主料有含淀粉原料、含糖原料、含酒精原料等，普遍采用含淀粉原料，主要有：薯类、粮谷类、粮食加工下脚料、果蔬类、野生植物等。酿醋的辅料有细谷糠和麸皮。除主料和辅料外，食醋生产还需要填充料、疏松材料如谷壳、玉米芯、花生壳等，可以调整淀粉浓度，吸收酒精和浆液，使发酵料通透性好，能使好氧微生物生长良好。食醋酿造时还添加一些添加剂如食盐、蔗糖、香料、炒米色等，可使食醋具有较好的色香味。,在具体生产时，还需根据选用的不同原料采用相应的预处理工艺。,第一节 传统发酵食品,（三）食醋生产工艺,食醋的酿造工艺可分为：固态发酵和液态发酵两大类。下面以麸曲醋为例介绍固态发酵酿醋工艺流程:,薯干,(,或碎米、高粱等,),粉碎,加麸皮、谷糠混合,润水,蒸料,冷却,接种,入缸糖化发酵（加麸曲、酵母,、水）,拌糠接种（醋酸菌,）,醋酸发酵,翻醅,加盐后熟,淋醋,储存陈醋,配兑,灭菌,包装,成品。,第一节 传统发酵食品,1.,酿造啤酒的主要原料,（,1,）大麦,大麦是生产啤酒的主要原料。大麦的成分除了水分（,11,12,）外，其他成分有碳水化合物（主要是淀粉，还有纤维素、半纤维素、麦胶物质、糖类）、蛋白质和酶类、脂肪、无机盐、多酚物质等。,第一节 传统发酵食品,（2）啤酒花（简称酒花）,酿造用酒花是成熟雌花的花腺体（金黄色、粘稠性胶状物）。选择酒花应以色泽黄绿、有清香味为好。在啤酒生产中的主要作用是：赋予啤酒香气和爽口的苦味和香味；提高啤酒泡沫的持久性；使蛋白质沉淀，有利于啤酒的澄清；酒花本身有抑菌作用，增强麦芽汁和啤酒的防腐能力。工业上多采用的是酒花颗粒，也有使用酒花浸膏等酒花制品的。,第一节 传统发酵食品,（3）辅助原料,辅助原料主要有大米和玉米。中国习惯上采用大米，用量为2545。欧美国家普遍采用玉米，使用时应除去其胚芽。也有国家采用小麦或大麦以及糖类作为辅料。,（4）水,啤酒的主要成分就是水，所以水的好坏对啤酒的风味和质量影响很大。啤酒生产用水主要有：酿造水和洗涤、冷却用水。酿造水直接参与酿造，应符合饮用水标准，还要符合啤酒专业上的要求。,第一节 传统发酵食品,2生产菌,用于啤酒生产的微生物是啤酒酵母。根据酵母在啤酒发酵液中的性状，可将它们分成两大类：上面啤酒酵母和下面啤酒酵母。上面啤酒酵母在发酵时，酵母细胞随,CO,2,浮在发酵液面上，发酵终了形成酵母泡盖，即使长时间放置，酵母也很少下沉。下面啤酒酵母在发酵时，酵母悬浮在发酵液内，在发酵终了时酵母细胞很快凝聚成块并沉积在发酵罐底。国内啤酒厂一般都使用下面啤酒酵母生产啤酒。,第一节 传统发酵食品,3,啤酒的酿造工艺,啤酒的酿造工艺大致如下：,大麦,浸泡,发芽烘焙去根，,储存粉碎糖化加酒花煮沸过滤麦芽汁接种酵母主发酵后发酵过滤或离心，使酒液澄清透明灌装成品。,第一节 传统发酵食品,（二）葡萄酒,葡萄酒是由新鲜葡萄或葡萄汁通过酵母的发酵作用而制成的一种低酒精含量的饮料。葡萄酒质量的好坏与葡萄品种及酵母有着密切的关系。酿造葡萄酒所用的酵母，因酒的品种而异。如我国张裕,7318,酵母、法国香槟酵母、匈牙利多加意,(,Tokey),酵母等。,第一节 传统发酵食品,优良葡萄酒酵母具有以下特性：除葡萄,(,其他酿酒水果,),本身的果香外，酵母也产生良好的果香与酒香；能将糖分完全发酵，残糖在,4,g/L,以下；具有较高的对二氧化硫的抵抗力；具有较高发酵能力，一般可使酒精含量达到,16%,以上；有较好的凝集力和较快沉降速度；能在低温,(15,),或果酒适宜温度下发酵，以保持果香和新鲜清爽的口味。,葡萄酒的酿造工艺如下：,第一节 传统发酵食品,（,1,）红葡萄酒酿造工艺,红葡萄酒必须由红葡萄来酿造，品种可以是皮红肉白的葡萄，也可采用皮肉皆红的葡萄。酒的红色均来自葡萄皮中的红色素，绝不可使用人工合成的色素。,我国酿造红葡萄酒主要以干红葡萄酒为原酒，然后按标准调配成半干、半甜、甜型葡萄酒。,第一节 传统发酵食品,红葡萄酒的酿造方法有很多，共同特点都是去梗、压榨，再将果肉、果核、果皮统统装进发酵桶中发酵，发酵过程中酒精发酵和色素、香味物质的提取同时进行。其发酵方式按发酵中是否隔氧可分为开放式发酵和密闭发酵。发酵容器过去多为开放式水泥池，近年来逐步被新型发酵罐所取代。,红葡萄酒发酵分为前发酵(主发酵)和后发酵。前发酵是进行酒精发酵、浸