十二食品加工中的微生物处理

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1、食品加工学食品加工学 Food ProcessingFood Processing 上海水产大学上海水产大学 食品学院食品学院 Tel: 021-65710221Tel: 021-65710221 Fax: 021-65710222Fax: 021-65710222 E-mail:E-mail: xcwang xcwangshfushfu. .eduedu. .cncn Website:Website: spxy spxy. .shfushfu. .eduedu. .cn cn 第十二章第十二章 食品加工中的微生物处理食品加工中的微生物处理 内容提要 第一节微生物处理的作用 第二节微生物的处理

2、类型 第三节微生物处理的实例 微生物处理的作用 一、发酵食品中微生物活动的影响因 素 1、酸度对微生物生长的影响 细菌喜爱近中性的pH值，霉菌和 酵母则喜爱微酸性，放线菌喜爱微碱 性。 对于绝大多数的微生物来说，pH 值低于2.0左右时，便抑制或阻止其生 长。 2、微生物对水分的需要 水分占微生物本身 重量的80%90%。生物体所发 生的一切化学反应都需要在含 水的环境中进行。因此水是生 物体生长和繁殖所必需的条件 。 二、食品中的微生物活动的结果 发酵食品中的微生物活动的主 要作用是改变食品的风味和香气， 以致使其比所使用的原料更富于吸 引力。 在某些发酵食品中，微生物的 活动也能改变食品的

3、组织结构。 微生物处理的类型 对象物质 + 菌种 反 应产物 糖 + 酵母（Saccharomyces）- 酒精 +CO2 （酒） 酒精+O2+ 醋酸菌（Acetobacter）- 醋酸+H2O （ 醋） 糖 + 乳酸菌（Lactobacter）- 乳酸（泡菜） 蛋白质 + 变形杆菌（Proteus）- 胺 +NH3 （腐臭 ） 酸 +O2+ 霉菌（Mold）- 酸消失 脂肪 + 产碱杆菌（Alcaligenes）- 脂肪酸 酵母（Saccharomyces) 醋酸菌（Acetobacter） 产碱杆菌（Alcaligenes） 变形杆菌（Proteus） 乳酸菌（Lactobacter） 一

4、、微生物处理的类型 1、霉菌发酵的食品 霉菌（Mold） （1）酶的合成 霉菌在食品的发酵过程中 最重要的作用之一是合成各种酶。这些 酶通常能把蛋白质、糖类以及脂肪这样 一些复杂的化合物分解为小分子的化合 物。同时，也可利用食品原料合成一些 其他的化合物。在原料的固有的性质发 生变化的同时，便随之发生上述一系列 复杂的化学变化。通常使原料的味道、 风味、组织结构、颜色、可口性等变得 对消费者富于吸引力。 （2）霉菌的生长 霉菌在某些食品上的生长，能使食品外 表改观，而为消费者所欢迎。脉孢菌能使奥 科饼覆盖上橙红色的粉状的分生孢子层。少 孢根霉能使坦珀覆盖上一层洁白的菌丝表层 ，还具有使大豆结成

5、为结实、紧密的饼块的 功能。 （3）色素的形成 在红曲霉的发酵过程中，紫红 曲菌的作用是使浸渍过的米上产生红色的 化合物红曲色素（C22H24O5）和黄色 的化合物红曲黄素（C17H22O4）（ Wang和Hesseltine，1979）。 （4）对产品的保护作用 尽管在西方对霉菌食品产生根深 蒂固的偏见，这种偏见似乎由于近20 年来发现了黄曲霉素和其他的真菌素 而被证明是有理由的，但是对某些传 统上用于生产东方发酵食品的霉菌菌 株研究结果表明，它们不但不的生毒 素，而且还能抵抗食品中另一些微生 物所产生的某些毒素的积累。这被看 作为是一种使产品不受其他有害微生 物影响的保护作用。 2、细菌发

6、酵的食品 （1）发酵蔬菜制品 在开始发酵时，加入一定浓度的盐（ 2.00.6%），便使腐败菌受到控制，足以使 能产生乳酸风味的细菌得以繁殖，在这样的环 境条件下，肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides ）在蔬菜的汁液中立刻得到 繁殖，产生有机酸和二氧化碳，使 pH 值迅速 降低，抑制腐败微生物繁殖。而且，二氧化碳 取代了蔬菜醪液中的空气，提供了能够抑制好 氧菌群的厌氧环境条件。 同时，厌氧的环境加上低的pH值， 创造了更加有利于其他乳酸菌生长的条 件，而它们对制得符合人们愿望的食品 是很需要的。厌氧的条件和低的pH值， 再加上盐和酸（较之单独加盐更能抑制 腐败菌），最

7、终创造了抑制有害微生物 活动的环境，提供了使乳酸菌逐渐占据 优势的机会。 乳酸菌的生长顺序为肠膜明串珠菌 、短乳杆菌（Lactobacillus brevis ）、啤酒片球菌（Pediococcus ceerevisuae）以及植物乳杆核辐射（ Lactobacillus plantarus）。每种细 菌的生长情况均有赖于最初在蔬菜上存 在的细菌种类、糖和盐浓度以及温度。 这些菌种在特性上，特别是在对盐和酸 的耐性以及生长温度范围方面有所不同 。它们引起了蔬菜发酵过程中的复杂变 化。 （2）发酵鱼制品 将小鱼、小虾发酵生产鱼露（fish sauce）或虾酱油（shrimp sauce）和 鱼酱

8、（fish paste）。鱼露是一种液态 的传统调味品调味品。 新鲜的小鱼加入一定量的海 盐腌制，利用鱼体自身的酶类和微生物 中的酶类充分发酵，使鱼肉组织分解， 成为液态的调味品。鱼露大约含有20%的 盐分。虾酱的生产方法相类似。鱼酱只 是在制备过程发生较小程度的水解。这 种酱可以与谷物相混合。 很显然，微生物在鱼制品发酵过程中 的作用与发酵蔬菜制品中的作用有所不同 。这些产品中的盐分高，只有耐盐的微生 物存活。这些耐盐的微生物来自鱼或虾本 身的天然菌群，也来身于加入的盐，以及 制造过程中从发酵罐和其它的设 备和工作人员带进的微生物。 这就表明，蛋白质的分解是由 于鱼本身酶系的自溶和微生物 发

9、酵的联合作用的结果。 （3）种子原料的发酵制品 a、纳豆 纳豆是通过细菌发酵制成的豆制品之一。它 采用浸泡和蒸煮过的大豆制备，传统上用稻草 把浸泡和蒸煮过大豆包扎起来，置于温暖处 12 天。 稻草具有各种功用。它可提供发酵所必需的 微生物，使产品富于令人愉快的稻草香气，部 分地吸收发酵过程中释放出来的使人讨厌的氨 臭。现已发现，纳豆芽孢杆菌（Bacillus natto） 是此种发酵作用的必需微生物。纳豆芽孢杆菌 在分类学上属于枯草孢杆菌的有关菌株（ Hesseltine 和Wang ，1972） 纳豆发酵过程中，豆粒为一种粘稠状 的聚合物所覆盖。拉开豆粒时，如能 形成长丝，则认为产品的质量是

10、好的 。纳豆具有粘滑的外表，呈灰白色， 其风味浓厚而又持久。它可和米饭一 起食用，或用作配菜。 b、思乌阿-纳奥（thuo-nao） 思乌阿纳奥是一种与纳豆极为 类似的泰国食品。但是，与纳豆不同之 处在于，它被轻微地捣碎成糊状物，并 加入盐和其他调味料。 c、达盖（daga） 达盖是一种印度尼西亚食品，它是由各 种含油植物黎豆、石栗等种子或其残留 物制成的。 与传统的纳豆生产一样，它也是 通过细菌自然发酵制成的（Vorderman， 1902 ：Herne，1950 ： Saono等，1974） 。以很小的生产规模，在家庭中制作，用作 配菜，或在制作某些盘菜时用做配料此类产 品不甚重要。对其微

11、生物和生物化学知识知 之不多。 （4）发酵的淀粉质制品 a、发酵的玉米制品 已知非洲的一些国家生产的各种不 同的发酵玉米制品不少于20种。这些 食品的生产基本上按相同的操作要领 进行。将玉米浸泡1-2天、磨碎，与水 混合制成粘稠的面团。 b、发酵的大米制品 伊德利（idli）是一种在印度南方很浒的 松软多孔的米面馒头。它是由糙米粉和去皮 的黑鹰豆（Phaseolus mungo）粉的混合物 ，经一昼夜自然发酵制成。 在蒸米饼的自然发酵过程中，占 优势的产酸和产气菌是肠膜明串珠菌代替了 通常制造面包所需的酵母菌。此种细菌一般 存在于印度黑鹰嘴豆上。在发酵的后期阶段 ，粪链球菌（Streptomy

12、ces faecalis）和啤 酒片球菌亦起作用（Mukkerjee等，1965） 。 发酵不能改善产品的营养价值，但可 改善产品在风味、味道以及组织结构方 面的可口性。（Steinkraus ，1973 ； Hesseltine ，1979a 、b ；Desikachar ，1979）。等面团充分发起后，便进行 蒸煮，趁热食用。在印度的家庭和餐馆 里每天都用它作快餐食品或早餐食品。 c、发酵的木薯制品 加里是西非一些国家的主要食品。它的 制作方法是把木薯去皮、搓碎、榨去大部分 的汁液。再留下的浆状物自然发酵 34 天。 发酵分两阶段。在第一阶段棒杆菌一些 菌种能分解淀粉，产生有机酸。较低的p

13、H值 能引起氰的糖苷水解，释放出气态氢氰酸。 有机酸的产生也使环境变得有利于白地霉的 生长。白地霉能产生多种醛和酯，而这些醛 和酯能使加里富于特殊的味道和香气。在另 一些报告中亦曾提及可能是明串珠菌的一些 菌种和粪链球菌的作用。 最后将发酵好的浆状物置于铁锅或 陶磁锅中用油煎炸。有时锅中涂抹些棕 榈油，可使加里呈现黄色。成品呈干粒 状，在冷水中可胀起。只需加水胀起而 不必蒸煮即可食用。可添加些糖，或者 与调味料（胡椒）或其他诸如鱼或蛋之 类的食品混合食用（Whitby，1968） （5）发酵的植物汁液 在整个热带地区，许多种棕榈树的含糖的汗 液可被自发地发酵成为酒精的饮料。 在其发酵过程中分离

14、出的菌群是相当 复杂的，但是确认发酵单胞菌（Zymomonas） 的一些菌种在酒精（45%）和二氧化碳形成方 面起主要作用。棕榈酒所具有的果香和酒味也是 由于发酵单细胞菌的一些菌种产生乙醛所致。由 于乳酸菌能产生少量乳酸和醋酸，从而使其具有 一定的酸度（Swings 和de Ley，1977） 3、霉菌和酵母混合发酵的食品 （1）拉吉 拉吉本身不是一种食品，它是 用于引起某些食品发酵作用的种子培养物 。它在亚洲许多国家具有不同名称。它很 可能起源于中国。 中国古老的经典著作中曾记载曲子是制 造含酒精饮料的最为重要的“要素”。它 是由米面制成，压成直径为23cm的扁圆 的小饼。 （2）微生物 从

15、拉吉分离出许多霉菌和酵母 。霉菌中以毛霉（Mucor）和根霉（ Rhizopus）最为重要。它们具有分解淀粉 、脂肪以及蛋白质的活性。最近重新鉴定 为淀粉霉 （Amylomyces rouxii）的米厚坦孢毛老 （Chlamydomucor oryzae）起主要作用。 从拉吉分离出来的酵母菌株有假丝酵母（ Candida）、内孢霉（ Endomycopisis ）以及酵 母（ Saccharomyces ）属的一些菌株。它们可将 由霉菌从淀粉生成的糖转变为酒精。据报道，从 拉吉分离到的大部分酵母菌都具有分解淀粉的活 性，只有一些酵母菌具有分解脂肪的活性，但没 有酵母具有分解蛋白质的活性。业已发

16、现，对于 使糯米很好地发酵成为高质量的塔珀（tape）来 说，米厚坦孢毛霉和一种内孢霉（Endomycopisis chldati ）的联合作用是很必要的。这些微生物的 联合作用成为以后对塔珀发酵研究的起点。 （3）发酵的淀粉质制品 a、发酵的大米制品 已知这些由大米制成的制品，在不同 国家具有不同的名称。这些制品不需加工即 可食用，并被认为是一种精致的食品。在中 国，老糟在产妇的饮食中占有独特的地位。 可以相信老炳有助于产妇恢复体力。 b、布雷姆（Brem） 在印度尼西亚，采用通过分离塔珀凯 坦的发酵过程中所产生的汁液制造糖果。 传统的方法是用太阳晒干这些糖液，直至 得到固体状的饼。在当地，认为这是一种 精致的食品，特别是对于儿童更为如此。 称其为布雷尔姆。 c、黄酒 将大米的发酵作用延续至几个星期，便 能产生更多的酒精和更多的汁液。为生产出 黄酒，需经压滤以获得汁液，保持澄清度， 并放置数月使其老熟。已知这种饮料在不同 国家具有不同的名称。其酒精度随发酵时间 而异酒精度可达15%，经蒸馏，可得到约含 50%酒精度的饮料。 d、塔珀