《微生物在食品工业中的应用 》ppt.ppt

微生物在食品工业中的应用 微生物在食品制造中的应用 主要包括如下三个方面 一 利用微生物的菌体和内容物例如 酵母菌的应用 菌体蛋白 维生素 核酸等 二 利用微生物产生的酶例如 淀粉酶 脂肪酶 蛋白酶等二十多种酶制剂三 利用微生物的某些代谢产物例如 酒精 乳酸 柠檬酸 氨基酸 抗生素等 微生物发酵的工艺过程 1 菌种阶段 做好菌种的保藏 防止优良性状的衰退 防止杂菌的污染 菌种使用前的活化 种子扩大培养等 2 种子扩大培养阶段 一级种子 在原种活化的基础上进行扩大培养 二级种子 一级种子与发酵罐之间加入的繁殖罐 种子液量为发酵液总量的5 10 这里要求种子能够产生大量的菌体 而不是需要大量的目的产物 3 发酵阶段 主要阶段 这里要求必须严格控制条件 使其产生最大量的目的产物 4 提炼阶段 将发酵醪进行加工处理 获得所需要的产品 微生物在食品中的应用 一 微生物与乳制品乳制品中的乳酸细菌类群乳酸细菌是一类能使可发酵性碳水化合物转化成乳酸的细菌的统称 有些种 属的细菌对人的健康带来益处 也有些对人畜致病 而受到人们的极大重视 随着人们对乳酸菌的研究不断深入 乳酸菌群中出现了许多新的属 种 几乎每年都有乳酸细菌新种 属 的报道 目前发现的乳酸菌 至少分布于19个属的微生物中 乳制品中的乳酸细菌类群 乳杆菌属形态特征 细胞多呈长或细长杆状 弯曲形短杆状及棒状球杆状 一般呈链排列 大多数革兰氏染色阳性 有些菌株革兰氏染色或甲基蓝染色显示两极体 内部有颗粒物条纹状 通常不运动 有的具有周生鞭毛能够运动 无芽孢 大多不产色素 乳酸杆菌属的代表种 保加利亚乳杆菌 细胞形态长杆状 两端钝圆 固体培养基生长的菌落呈棉花状 极易与其他乳酸菌区别 是乳菌菌中产酸能力最强的菌种 其产酸能力与菌体形态有关 菌形越大 产酸能力强 反之就弱 最适生长温度37 45 温度高于50 或低于20 不生长 嗜酸乳杆菌 细胞形态比保加利亚乳杆菌小 呈细长杆状 耐热性差 耐酸性强 能在其他乳酸菌不能生长的酸性环境中生长繁殖 嗜酸乳杆菌是人体肠道内有益的微生物菌群之一 其代谢产物乳杆菌素 lactocidin 嗜酸乳素 acidoph ilin 酸菌素 acidolin 可抑制病原菌和腐败菌的生长 此外 该菌在改善乳糖不耐症 治疗便秘 痢疾及激活人体免疫系统 抗肿瘤等方面都具有一定的功效 链球菌属形态特征细胞呈球形或卵圆形 成对或成链排列 革兰氏染色阳性 无芽孢 一般不运动 不产生色素 乳制品中的乳酸细菌类群 链球菌属的代表种 嗜热链球菌 细胞呈长链球状 其特征是 在高温条件下产酸 低于20 不产酸 最适生长温度40 45 耐热性强 能耐65 68 常作为发酵乳 干酪的生产菌 乳制品中的乳酸细菌类群 双歧杆菌属形态特征 细胞呈现多样性 Y字形 V字形 弯曲状 典型的形态为分叉杆菌 故取名bifidum 拉丁文指分开 裂开之意 革兰氏染色阳性 无芽孢和鞭毛 不运动 专性厌氧 对氧的敏感性不同的菌种有差异 多次传代后 菌株的耐氧性增强 接触酶反应阴性 最适生长温度37 不耐酸 酸性环境 pH 5 5 对菌体存活不利 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 长双歧杆菌 短双歧杆菌 婴儿双歧杆菌 链状双歧杆菌 假链状双歧杆菌和牙双歧杆菌等 应用于发酵乳制品生产的仅为前面5种 日本在双歧杆菌研究和产品开发领域一直处于国际领先地位 酸乳中的乳酸菌 酸奶 通常含有四种细菌 分别是德氏乳杆菌保加利亚亚种 旧称 保加利亚乳杆菌 嗜热链球菌 嗜酸乳杆菌和双歧杆菌 前两种 德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌在酸奶中是 关系 嗜热链球菌启动乳酸发酵过程 先进行产酸 为德氏乳杆菌保加利亚亚种的生长创造了良好的环境 反过来 德氏乳杆菌保加利亚亚种产生的一些代谢物质有利于嗜热链球菌的生长 比如游离氨基酸等等 后两种 不是必须含有 它们是益生菌 促进人体健康 发酵乳制品 目前根据发酵乳制品的生产过程 发酵剂的种类 产品的特征及其他特性的不同大致将发酵乳制品分为四大类 发酵乳 干酪 酸乳菌制剂和酸乳粉 有些发酵乳制品除乳酸菌细菌外 酵母菌 霉菌也参与发酵 酸乳生产工艺 菌种 根据不同的生产目的选择适当的菌种 大量的研究证明 混合使用的效果比单一使用的效果好 原料乳 净化 除去白血球及其它可见异物 脂肪含量标准化 加入脱脂乳或分离稀如油 配料 在60 时 加入4 8 蔗糖 添加脱脂奶粉 使非脂固形物达到标准 均质 压力 8 10mpa 灭菌 参数 90 5min 85 30min 135 2 3S 接种 43 45 2 3 分装 发酵 40 43 3 6h 冷却 至10 冷藏和后熟 在2 5 下 最好 1 0 混菌发酵 注 灭菌作用 a 杀灭微生物 特别病原M b 破坏阻碍乳酸菌生长的物质 c 除去O2及 SH 有利于乳酸菌生长 d 使乳清蛋白变性 改善硬度和粘度 d 使乳中的酶失活 有利于单一乳酸菌生长 冷藏和后熟作用 a 抑制酸度继续上升 b 防止乳清析出 c 形成较好的组织状态 d 有利于香味物质的形成 双歧杆菌酸奶的生产有两种不同工艺 共同发酵法生产工艺 原料乳 标准化 调配 蔗糖10 葡萄糖2 均质 15 20MPa 杀菌 115 8min 冷却 38 40 适量维生素C 接种 双歧杆菌6 嗜热链球菌 保加利亚乳杆菌 3 灌装 消毒瓶 发酵 38 39 6h 冷却 10 左右 冷藏 1 5 成品 共同发酵法原理 双歧杆菌产酸能力低 凝乳时间长 最终产品的口味和风味欠佳 因而 生产上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 结果是 既有足够量的双歧杆菌 又可以提高产酸能力 缩短凝乳时间 并改善口味 双歧杆菌酸奶的生产有两种不同工艺 共生发酵法生产工艺 原料乳 标准化 9 5 蔗糖10 葡萄糖2 调配 均质 15 20MPa 杀菌 115 8min 冷却 26 28 两歧双歧杆菌6 接种 乳酸酵母3 发酵 26 28 2h 升温 37 发酵 37 5h 冷却 10 左右 罐装 冷藏 l 5 成品 共生发酵法的原理 菌种搭配为双歧杆菌和用于马奶酒制造的乳酸酵母 酵母先发酵 为双歧杆菌生长营造一个适宜的厌氧环境 接种后 首先在温度26 28 下培养 以促进酵母的大量繁殖和基质乳中氧的消耗 然后将温度提高到30 左右 以促进双歧杆菌的生长 结果是 注意 此工艺生产的酸奶最好在生产7d内销售出去 而且在生产与销售之间必须形成冷冻链 双歧杆菌生长迟缓的状况大大改观 总体产酸能力高 凝乳加快 产品口感好 还有酵母香气 微生物在食品中的应用 二 微生物与发酵调味品1微生物与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 酿造醋 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 酿造醋 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 酿造醋的生产过程 1 淀粉液化 糖化微生物 曲霉属2 酒精发酵微生物 酵母3 醋酸发酵微生物 醋酸菌 碎米 浸泡 磨浆 调浆 液化 糖化 酒精发酵 酒醪 醋酸发酵 醋醪 压滤 配兑 灭菌 陈醋 成品 麸曲酒母醋酸菌 醋酸细菌形态特征 两端钝园和杆状 单生或呈链排列 无芽孢 属革兰氏阴性菌 醋酸细菌生长最适pH为3 5 6 5 醋酸细菌为好氧菌 氧化酒精生成醋酸 酿醋工业常用和常见的醋酸菌 1 许氏醋酸杆菌是国外的速酿醋菌种 也是目前制醋工业较重要的菌种之一 产酸量可高达11 5 最适生长温度为28 30 达到37 即不再产醋酸 它对醋酸没有进一步的氧化作用 2 恶臭醋酸杆菌是中国醋厂使用的菌种之一 该菌种在液面形成菌膜 并沿容器壁上升 菌膜下液体不浑浊 一般能产酸6 8 有的菌株的副产品为2 葡萄糖酸 能把醋酸进一步氧化为CO2和H2O 酿醋工业常用和常见的醋酸菌 3 攀膜醋酸杆菌 4 奥尔兰醋酸杆菌 5 AS1 41醋酸菌 6 胶膜醋酸杆菌 7 沪酿1 01醋酸菌 食醋生产酿造工艺 固态法 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1h 焖1h 蒸熟后移出过筛 冷却 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 充分拌匀后装缸 每缸约装酪160kg 入缸醅温24 25 3 醅温升至38 时 倒醅 注意不超过40 4 倒醅后5 8h 醅温又升至38 39 再倒醅 以后醅温正常维持在38 40 之间 48小时后醅温渐降 每天倒一次 5天降至33 35 糖化及酒化结束 3 醋酸发酵 1 酒精发酵结束 每缸拌加粗糠10kg 醋酸菌种子8kg 分两次拌匀倒缸 2 第2 3天起醅温上升 控制在39 40 之间 每天倒醅一次 12天左右 醅温降至38 时 每缸分次加温1 5 3kg和匀 醋酸发酵结束 放置2d 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15 20d 中间倒醅一次 封缸存放一个月以上即可淋醋 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20 24h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 食醋生产酿造工艺 液态法 1 调浆 淀粉 水 碳酸钠调pH6 2 6 4 氯化钙 淀粉酶0 4 充分搅匀 2 液化 糖化 先灭菌 降温至60 65 加入糖化曲液 按原料淀粉重量的10 称取麸曲 以40 温水浸泡2h 淋出酶液供用 3 酒精发酵 酒精发酵罐 按糖液量接入10 的酵母种子液 保温30 32 进行酒精发酵 50 60小时 4 醋酸发酵 醋酸发酵罐 按规定种量接入醋酸菌种子液 控制品温33 37 风量前期24小时内为1 0 1 中期48小时内为1 0 15 后期为1 0 1 经6小时左右 醋酸可达6 以上 待酒精耗尽 醋酸不再上升时即可放罐 发酵液经过滤 配制 加热 灭菌后送入成品贮罐澄清 5 连续发酵 完成醋酸发酵后 放出醋液1 3 加入酒精1 5 继续进行发酵 经24小时左右 醋酸又可升至5 以上 如此反复连续发酵可达多次 实际生产证明 液法 比 固法 出醋率提高12 成本下降12 生产周期由25 27d缩短为6 7d 新型 果醋 饮料 微生物与发酵调味品 二 微生物与酱油酱油是一种常用的咸味调味品 它是以蛋白质原料和淀粉质原料为主的经微生物发酵酿制而成 酱油中含有多种调味成分 有酱油的特殊的香味 食盐的咸味 氮基酸钠盐的鲜味 糖及其醇甜物质的甜味 有机酸的酸味等 还有天然的红褐色色素 酱油酿造中的微生物 主要有米曲霉 酵母菌 乳酸菌和其他细菌 1 米曲霉米曲霉是曲霉属的一个种 同属于黄曲霉群 但米曲霉不产黄曲霉毒素 成熟后的米曲霉菌丛呈黄褐色或绿褐色 分生孢子呈放射状 为球形或近球形 好氧微生物 最适合生长的培养基水分为45 pH为6 5 6 8 米曲霉能分泌复杂的酶系 可分泌胞外酶如 蛋白酶 淀粉酶 糖化酶 谷氨酰酶 果胶酶 纤维素酶等 和胞内酶 如氧化还原酶等 这些酶类和酱油品质和原料利用率关系最密切的是蛋白酶 淀粉酶和谷氨酰胺酶 大豆蛋白 小麦淀粉 2 鲁氏接合酶母Zygosaccharomycesrouxii是酱油酿造中的主要酵母菌 最适生长温度为28 30 在38 40 生长缓慢 42 不生长 最适pH4 5 生长在酱醅这一特殊环境中的鲁氏酵母是一种耐盐性强的酵母 抗高渗透压 在含食盐5 8 的培养基中生长良好 在18 食盐浓度下仍能生长 维生素 泛酸 肌醇等能促进它在高食盐浓度下生长 3 乳酸菌酱油乳酸菌也是生长在酱醅这一特定环境中的耐盐乳酸菌 其代表菌有嗜盐片球菌 酱油微球菌等 这些乳酸菌耐乳酸能力弱 因此 不会因产过量的乳酸使酱醅中的pH过低而造成酱醅质量变坏 适量的乳酸是构成酱油风味的因素之一 4 其他微生物在酱油酿造中除上述优势微生物外 从酱油曲和酱醅中还分离出他一些微生物的存在 如毛霉 青霉 产膜酵母 枯草芽孢杆菌 小球菌等 当制曲条件控制不当或种曲质量差时 这些菌会过量生长 不仅消耗曲料的营养成分 原料利用率下降 而且使成曲酶活力降低 产生异臭 造成酱油浑浊 风味不好 酱油生产工艺 固态低盐发酵法工艺流程 原料混合 润料 蒸料 冷却 接种曲 深层通风培养 成曲 粉碎 成熟酱 酱醅保温发酵 入发酵容器 拌和制醅 稀盐水糖 糖浆 盐水 酱油制作过程中微生物菌群的变化 乳酸菌酱醅pH 乳酸 耐盐鲁氏接合酵母菌 酒精 甘油 其他微生物繁殖发酵 重芳香物质 人工接种 米曲霉 制曲时应控制前期温度32 35 有利于菌体生长 后期温度控制28 30 有利于蛋白酶的生成 氧气 水分充足 米曲霉 食盐 氧气量的减少 米曲霉 微生物与其他发酵调味品 1泡菜乳酸菌 肠膜明串株菌 植物乳杆菌 发酵乳杆菌和短乳杆菌2榨菜乳酸菌 肠膜串明珠菌 植物乳杆菌 发酵乳杆菌和短乳杆菌3豆腐乳丝状真菌 如毛霉属 根霉属等 其中以毛霉菌酿造的腐乳占多数 酵母 羊肚菌 食药两用真菌 微生物在食品工业中的应用 三 微生物与酿造酒1微生物酿造蒸馏酒蒸馏酒是用高梁 小麦 玉米 薯类等淀粉质原料经蒸煮 糖化 发酵和蒸馏而制成 根据发酵剂与工艺的不同 一般按曲种可将蒸馏酒分为大曲酒 小曲酒和麸曲白酒 酿酒中的微生物 大曲 大曲中含有丰富的微生物 提供了酿酒所需要的多种微生物混合菌群 特别是大曲中含有霉菌 这是世界上最早把霉菌应用于酿酒的实例 大曲中含有多种酵母菌 具有发酵能力 产酯能力 在制曲中 一些微生物分解原料产生的代谢产物 如氨基酸 乳酸等形成大曲酒中特有的香味的前体物质 霉菌 黑曲霉群 灰绿曲霉群 毛霉 根霉及红曲霉等 细菌 主要以芽孢杆菌类较多 其中包括巨大芽孢杆菌 嗜热芽孢杆菌 枯草芽孢杆菌等 生酸细菌 乳球菌和乳酸杆菌为主 酵母菌 以酒精酵母 汉逊氏酵母和假丝酵母较为常见 微生物与酿造酒 2微生物与啤酒啤酒是以麦芽为主要原料的酿造酒 是各种酒类中酒精含量最低的饮料酒 也是世界上产量最大的饮料酒 酵母是决定啤酒质量的最重要的因素之一 它与原料一起决定了啤酒的pH 香味和最终质量 1 啤酒酵母细胞呈圆形 卵圆形或腊肠形 2 葡萄汁酵母也叫卡尔酵母细胞呈椭圆形或长椭圆形 细胞以出芽方式进行无性繁殖 形成有规则的假菌丝 3 常见的杂菌最重要的是乳杆菌 啤酒片球菌和某些野生酵母 变形黄杆菌在啤酒中留下邪杂味 产气气杆菌是污染麦芽汁的杂菌 酿造啤酒的微生物 微生物在食品工业中的应用 四 微生物与面包制作面包和馒头几乎是我国广大城乡人民经常食用的食品 它们都是由面粉经过酵母菌发酵后制成的 面包制作中的微生物 用于制造面包的酵母 啤酒酵母可以从啤酒厂得到 但有专业的工厂生产酵母制品 专门用来生产面包的酵母产品有压榨酵母 鲜酵母 活性干酵母 ADY 一般用压榨酵母较多 Afterclass 其他食品工业中的微生物谷氨酸发酵 味精 柠檬酸发酵苹果酸发酵