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1、,食品与营养工程学院,发酵食品生产技术,模块一 发酵食品生产技术基本知识,模块一 发酵食品基础知识,模块二 发酵调味品生产技术,模块四 其他发酵食品生产技术,模块三 酒类生产技术,1,2,3,4,3,项目1 发酵食品认知,1.1课程介绍,课程学时安排,运用综合性的先进发酵技术，提高工效，降低成本，不断提高产品质量、产量，开拓、生产新品种,食品发酵技术历史悠久,发酵食品种类繁多，风味独特，脍炙人口,对各种发酵食品的需求量越来越大，对质量的要求也越来越高,一、发酵食品技术相关概念,食品发酵技术相关概念,发酵,发酵技术,发酵食品,发酵技术,发酵食品,发酵工程,广义：微生物进行的一切活动 狭义：微生物
2、在厌氧条件下，有机物进行彻底分 解代谢能量的过程,人们利用微生物的发酵作用，运用一些技术手段 控制发酵过程，生产发酵产品的技术,食品的原料经过微生物的作用产生的酶催化代谢 的产物。,传统的发酵技术与基因工程、细胞工程、分子修 饰等新技术结合并发展起来的现代发酵技术,1.2 概念、种类,有些食品(如酿酒、酿醋)的发酵是以碳水化合物的分解作用为主，有的食品(如酱油)的发酵则主要是蛋白质的分解作用。 传统发酵食品的工艺中微生物类群来源于自然界，而现代科技则采用微生物纯培养技术，这不仅能提高原料利用率，缩短生产周期，而且便于机械化生产，但其产品与传统的名特优珍品比较，有的虽保留了传统产品的某些特点，而
3、其风味却有很大变化，这种现象已在白酒、黄酒、酱油、食醋、腐乳、酱腌菜等的生产中屡见不鲜。,二、发酵食品的种类,所利用微生物的种类,二、发酵食品的种类,所利用原料,二、发酵食品的种类,传统与现代发酵食品,二、发酵食品的种类,发酵工业部门的种类,二、发酵食品的种类,产品性质分类,1.3 发酵食品的附加值,1、发酵有利于食品保藏 2、节约能量 3、保健作用 4、增加营养价值,1、发酵有利于食品保藏,食品发酵后，改变了食品的渗透压、酸度、水的活性等，从而抑制了腐败微生物的生长，有利于食品保藏。,2、节约能量,当微生物使食品成分发酵时，微生物在发酵过程中取得能量。食品成分达到被氧化程度时，其残留的可为人
4、类利用的能量就被降低了。通过发酵被完全氧化至二氧化碳和水的化合物，对人类不再具有能量价值。然而，大多数受控的食品发酵能产生如醇类、有机酸类、醛类和酮类等重要产品。这些化合物较之原基质仅仅是稍受氧化，因此仍保留原材料的许多潜在的能量。,3、保健作用,有些食品经微生物发酵后，不仅产生酸类和醇类等，还可产生某些抗生素如嗜酸乳菌素、乳酸杀菌素等，对于可能侵染食品的一般致病茵有抑制作用。例如在pH值4.5或以下时，肉毒梭状芽孢杆菌不能生长和产生毒素的事实早已被证实。除致病菌外，有时对肠内腐败菌的抑制力也很强，经常吃发酵食品，如酸奶等，酚、胺、靛基质等对机体有毒害作用的腐败产物相应减少。有些发酵食品还具有
5、预防心脑血管疾病、整肠、改善便秘、降低胆固醇、增加免疫功能和抗癌等作用。,4、增加营养价值,发酵食品实际上常比未经发酵的原食品更富营养。一方面食品经发酵后可提高某些营养组分如蛋白质等的含量，并提高其吸收率，甚至通过微生物的发酵作用，可产生维生素B1，维生素B2，维生素B6，烟酸和叶酸等，经发酵后食品营养有了很大提高。,另一方面，发酵可帮助由不易消化的物质固封在植物结构和细胞内的营养素的释出，这对某些谷类和种子来说尤为重要。 通过某些霉菌的发酵，可以裂解不易消化的保护层和细胞壁。霉菌既富含能裂解纤维素的酶，并且霉菌生长可以通过其毛发状菌丝体而渗入食品结构内，这样改变了食品的质地，并使其结构更容易
6、被烧煮或浸渍的水所渗透，同时也容易被人类的消化液所透入。酵母和细菌的酶促作用可产生相同的现象。,1676年列文虎克（Leewenhoch） 18361837年Larkutzing 18561857年Pasteur 1870年Pasteur 1880年科赫（Robert Koch） 1897年，Buchner（布赫纳） 1928年，Fleming 1940年，Florery和Chain 1945年，抗生素工业,1.4 发酵工业的微生物技术发展史,荷兰业余科学家，1676年，用自磨镜片创造了一架能放大 266倍的原始显微镜，一生制作了419台显微镜； 发表论文400余篇，375篇寄往英国皇家学会发
7、表。,8,Anthnoy van Leeuwenhoek与他的显微镜,Anthnoy van Leeuwenhoek 1684年寄给皇家协会信的部分内容,9,1836-1837年Larkutzing发现在啤酒的发酵中存在活的生物体，但并未发现发酵与微生物的关系。,不同时期观察到的酵母菌细胞结构,细菌学（巴斯德、科赫）,外科消毒术（Lister，1865）和乳酸菌的分离,根瘤菌等土壤微生物的研究（MW贝，CH维）,无酵母菌压汁酶功能的发现（E.Buchner,1897),化学药剂和抗生素发现和临床应用（1909-1935）,酿造技术日趋完美,生理学发展阶段代表人物和重要事件,微生物生理学发展阶段
8、,彻底否定了自然发生说,证实发酵由微生物引起,巴斯德的功绩,免疫学预防接种,发明巴氏消毒法,巴 斯 德 的 雁颈瓶实验,发酵是由微生物进行的一种化学变化，不同类型的发酵是由形态可以区别的各种特殊的微生物所引起的。 1870年，Pasteur发现了微生物之间有相互抑制的作用。即拮抗作用。 其间1804年，法国厨师阿卑特（Appert）发明了瓶装罐头）,巴斯德发现免疫现象动物实验人体实验,16,科赫的功绩,证实炭疽病因 炭疽杆菌 发现结核病原菌结核杆菌,科赫法则,发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立,划线法获得单菌落,单菌落,结论,1880年，发现可以通过稀释把多种微生物分离开来，建立
9、了单种微生物的分离和纯培养技术。 建立了研究的微生物一系列方法，把早年在马铃薯块上的培养技术改为明胶平板（1881）和 琼脂平板（1882） 显微镜技术：包括细菌鞭毛在内的许多染色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 利用平板分离方法找到并分离许多传染病的病源菌（炭疽、结核、链球、） 1884年提出了科赫法则（Kochs ostulates）：病原微生物存在与病体而非健康体；可纯培养；纯培养物接种后染病；可重新分离再培养。,(Joseph Lister,18271912)首创用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术用具以防术后感染，为防腐、消毒，以及无菌操作奠定了基础。,1878年，李斯特分离乳酸链球 菌时
10、用注射器和酒杯培养装置,1897年，Buchner（布赫纳）阐明了发酵的化学本质。即发酵是由酶引起的一类化学反应。 实验：酵母菌细胞用石英砂磨碎制成酵母汁 （应用于医学）+ 白砂糖（防腐） 意外发现发酵 这是无生物细胞体系发酵的最初例子。,1928年，Fleming发现了青霉素，开创了好气性发酵工程，建立了通风搅拌技术。,1928年，Fleming将其命名为：青霉素,霉菌菌落周围出现抑制萄 葡球菌生长的抑制现象,产黄青霉菌落,细菌生长 抑制区域,正常细菌 生长区域,-抗生素的发现,1940年，Florery和Chain： 碘黄青霉中得到了纯品青霉素，继而放线菌链霉素，金、土、卡那、红、新、庆大
11、等相继发现。 1984年达9000多种。 1945年，抗生素工业（发酵工业正式兴起）,J.D.Waston, H.F.C.Crick 发现DNA双螺旋模型,分子生物学发展阶段（成熟期）,1956年，Watson 和 Crick发现DNA双螺旋结构，为微生物遗传学及育种技术的研究带来极大发展。,分子生物学发展阶段（成熟期）特点,微生物学成为十分热门的前沿基础学科 微生物成为生物学研究中的最主要对象 生物工程中，发酵工程是最成熟的应用技术,氨基酸生产菌种,1956年，日本的士下祝郎利用发酵法制造了Glu。 至今22种氨基酸用发酵法生产，其中18种直接发酵，4种用酶转化法生产。,食品发酵是一门古老而
12、又现代的技术，结合了神秘的传统、古老的文化和变化无穷的生物技术。 文化底蕴深厚、产品形态多种多样、技术手段推陈出新、理论研究和技术创新永无止境。,1.5 发酵食品的渊源及其文化内涵,最早的发酵产品据记载起源与5000BC。据记载最早的发酵食品应是酒类，通常认为是wine,因为大自然中具备了野生果类和酵母菌，条件适宜情况下即行发酵。在神话传说中亦有猿猴酿酒之说。由于自然界中资源的多样性，便有了多种多样的发酵食品。 5000-6000BCwine、黄酒、白酒、Cheese 4000BCBeer，至古埃及即出现了麦芽糖化。 酱油等调味品 白酒：农业社会粮食节余，生霉、发酵、蒸馏而得,古 老：,38,
13、古老的发酵食品自产生以来，长时间内停留在自然酿造阶段。即知其然而不知其所以然，通常以经验掌握。由于节气、环境的变化即决定了产品的成败，因此食品酿造甚至被赋予很多神秘色彩，甚至出现了对曲的顶礼膜拜，与一些祭祀活动也连起来。由于其发酵的机理一直未能充分揭示，因此发酵技术也迟迟未能进一步发扬光大和合理调控。直到巴斯德、科赫等人的工作成果推动了微生物发酵及工艺调控的推陈出新。,现 代：,尽管如此，食品发酵与酿造仍然有许多难以解决的实际问题，例如许多工程方面的研究经验还不足，还没有归纳为系统的理论，许多产品的发酵过程中的问题尚难以解决，很多问题有待研究探讨。,难以解决的实际问题,丝状真菌的发酵（霉菌、放
14、线菌）：由于没有完善的理论指导，因而还没有满意的设计和放大方法，而霉菌、放线菌又是发酵工业中占重要地位的菌类。 连续发酵的理论虽然研究很多，但许多生产实际问题仍然未能解决，由于菌种的突变、微生物的复杂性和多样性以及试验工艺条件的不稳定性和局限性等问题，除了酵母、啤酒、酒精、丙酮、丁醇、葡萄糖酸的发酵和活性淀粉的处理采用连续发酵外，大规模生产上极少采用。,难以解决的实际问题,关于酒曲，“千年酒窖万年糟”之说，引起了国内外研究者的浓厚兴趣。 与许多民族文化融为一体： 英国的Whisky 荷兰的Cheese 俄国的黑面包（大脸面包） 德国的啤酒 中国的白酒 日本的清酒 法国的香槟,文化内涵：,中国的
15、酒文化，出现了各时代以酒为载体的诗词歌赋，“借酒吟诗”、“以诗言志”。 陶渊明的诗几乎诗诗有酒桃花源记 李白1050首诗中170首借酒诗狂 杜甫1400余首诗中300余首借酒消愁 欧阳修的醉翁亭记“醉翁” （琅琊山） 工艺方面：踩曲边踏边唱、红高粱、日本的酒曲听音乐即 “陈化” 等,文化内涵：,与化学工业相比，食品发酵与酿造的特点： 安全简单 原料广泛 反应专一 代谢多样 易受污染 菌种选育,1.6 食品发酵的特点,1、采用多种原料，且多以淀粉质原料为主。 植物性原料： 麦 ：beer、bread、格瓦斯(Kowas) 豆： 酱油、豆豉、腐乳（ToFo）、Temph、纳豆 水果：酒、果醋 菜：
16、Kimichi（朝鲜） 茶叶：红茶、茶菌（海宝，醋酸菌、酵母、乳酸菌+红茶水+糖） 动物性原料： 乳：酸奶、Cheese、 Kurmiss、 Ketir 肉：香肠、沙拉米(Salami) 等,我国发酵食品的工艺特色：,2、多菌种混合发酵，且多以霉菌为主的微生物群。（国外多以细菌、乳酸菌） 3、工艺复杂、多用曲：董酒生产制的曲用72味中药。曲（Koji） 4、多为固态发酵：醅、醪,47,我国发酵食品的工艺特色：,利用基因工程技术有选择地创造物种（新型微生物资源）。 固定化酶和固定化细胞的生产和应用。 生物传感器的研究与设计，发展发酵与酿造的过程控制技术。 生物代谢产物的分离提取和纯化技术 大规模的连续发酵工艺的建设和优化。,1.7 食品发酵发展趋势,1972年，美国Berg和Jackson等人将猿猴病毒基因组SV40DNA 、噬菌体的Gene及Ecoli半乳糖探纵子在体外重组获得成功。人们的第一反应是禁止。（可能为自然界创造一个不
