第十一章微生物的应用ppt课件

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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

2、实等。,食醋自古以来就是我国人民生活中的必需品。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

3、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

4、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，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

5、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

6、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

7、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

8、（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，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

9、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

10、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%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

11、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。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

12、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，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。

13、,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。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

14、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

15、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 reaction）。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。,

16、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，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%（