食品微生物学,第7章 食品制造中的主要微生物及其应用,contents,7.1 食品制造中的主要细菌及其应用 7.2 食品制造中的酵母及其应用 7.3 食品制造中的霉菌及其应用 7.4 食品制造中的主要微生物酶制剂及其应用,7.1食品制造中的主要细菌及其作用 微生物用于食品制造是人类利用微生物的最早、最重要的一个方面，在我国已有数千年的历史在食品工业中，可利用细菌制造出许多食品，如乳酸饮料、味精及种类繁多的调味品等7.1 食品制造中的主要细菌及其应用7.1.1 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在中国的中医药学中认为醋有消除疲劳、软化血管等用途全国各地生产的食醋品种较多著名的山西陈醋、镇江香醋、四川麸醋、东北白醋、江浙玫瑰米醋、福建红曲醋等是食醋的代表品种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7.1.1.1 原料 1.原料: 可用于食醋生产的原料很多，有粮食、干鲜果品、野生的含糖或淀粉的果类等例如：糖、蜜、高梁、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、枣类等一般著名的食醋仍以糯米、大米、高梁等粮食原料为主2、中国传统食醋生产的工艺,碎米→浸泡→磨浆→调浆→液化→糖化→酒精发酵→酒醪(劳)→醋酸发酵→醋醪→压滤→配兑→灭菌→陈醋→成品,麸曲 酒母 醋酸菌 ↓ ↓ ↓,7.1.1.2 酿造微生物 1 淀粉液化、糖化微生物 使淀粉液化、糖化的微生物很多，而适合酿醋的主要是曲霉菌 2 酒精发酵微生物 生产上一般采用囊菌亚门酵母属中的酵母，但不同的酵母菌株，其发酵能力也不同，产生的滋味和香气也不同 3 醋酸发酵微生物 醋酸菌是醋酸发酵的主要菌种1.液化、糖化淀粉的微生物,曲霉菌有丰富的淀粉酶、糖化酶等酶系因此，常用曲霉菌制糖化曲，其主要作用是将制醋原料中的淀粉水解糊精及葡萄糖；蛋白质被水解为肽、氨基酸常用的有黑曲霉和黄曲霉类群1)黑曲霉Aspergillus niger,真菌界，半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种。
分生孢子梗自基质中伸出，直径15～20μm，长约1～3mm，壁厚而光滑顶部形成球形顶囊，其上全面覆盖一层梗基和一层小梗，小梗上长有成串褐黑色的球状分生孢子孢子直径2.5～4.0μm分生孢子头球状，直径700～800μm，褐黑色菌落蔓延迅速，初为白色，后变成鲜黄色直至黑色厚绒状背面无色或中央略带黄褐色有时在新分离的菌株中能找到白色、圆形、直径约1mm的菌核分生孢子头褐黑色放射状，分生孢子梗长短不一顶囊球形，双层小梗分生孢子褐色球形1)黑曲霉Aspergillus niger,广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中是重要的发酵工业菌种，可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等有的菌株还可将羟基孕甾酮转化为雄烯生长适温37℃，最低相对湿度为88%，能引致水分较高的粮食霉变和其他工业器材霉变适宜于酿醋的菌株有：甘薯曲霉AS3.324、黑曲霉AS3.4309(UV-11)等,黑曲霉Aspergillus niger,,黑曲霉,,黑曲霉镜检图片,,,黑曲霉的黑色菌落培养物,(2)米曲霉(Asp.oryzae）,米曲霉(Asp.oryzae）米曲霉菌落生长快，10d直径达5~6cm，质地疏松，初白色、黄色，后变为褐色至淡绿褐色。
背面无色分生孢子头放射状，一直径150~300μm，也有少数为疏松柱状分生孢子梗2mm左右近顶囊处直径可达12~25μm，壁薄，粗糙顶囊近球形或烧瓶形，通常40~50μm小梗一般为单层，12~15μm，偶尔有双层，也有单、双层小梗同时存在于一个顶囊上分生孢子幼时洋梨形或卵圆形，老后大多变为球形或近球形，一般4.5μm，粗糙或近于光滑米曲霉,黄曲霉,黄曲霉，半知菌类，一种常见腐生真菌多见于发霉的粮食、粮制品及其它霉腐的有机物上菌落生长较快，结构疏松，表面灰绿色，背面无色或略呈褐色菌体有许多复杂的分枝菌丝构成营养菌丝具有分隔；气生菌丝的一部分形成长而粗糙的分生孢子梗，顶端产生烧瓶形或近球形顶囊，表面产生许多小梗（一般为双层），小梗上着生成串的表面粗糙的球形分生孢子分生孢子梗、顶囊、小梗和分生孢子合成孢子头，可用于产生淀粉酶、蛋白酶和磷酸二酯酶等，也是酿造工业中的常见菌种常用有菌株为AS3.800和AS3.384,黄曲霉毒素,黄曲霉中某些菌株会产生对人体致癌的黄曲霉毒素 1993年黄曲霉毒素被世界卫生组织（WHO)的癌症研究机构划定为1类致癌物，是一种毒性极强的剧毒物质黄曲霉毒素的危害性在于对人及动物肝脏组织有破坏作用，严重时，可导致肝癌甚至死亡。
在天然污染的食品中以黄曲霉毒素b1最为多见其毒性和致癌性也最强黄曲霉菌落,黄曲霉,显微镜下的黄曲霉菌落,2.酒精发酵的微生物,酒精发酵的微生物,俗称酒母许多微生物都能利用已糖化进行酒精发酵，但在实际生产中用于酒精发酵的几乎全是酒精酵母 在食醋酿造过程中，淀粉质原料经曲的糖化作用产生葡萄糖，酵母菌则通过其酒化酶系将葡萄糖转化为酒精和二氧化碳完成酿醋过程中的酒精发酵阶段除此之外，酵母菌还有麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖分解酶等，在酵母酒精发酵中，除生产酒精外，还有少量的有机酸、杂醇油、酯类等物质，这些对形成醋的风味有一定的作用因而，有的厂还添加产酯能力强的产酯酵母进行混合发酵酿制食醋用酵母菌与生产酒类使用的酵母菌相同3. 醋酸发酵的微生物,酵母菌和醋酸菌都是醋发酵需要使用的微生物,前者将淀粉分解，并转化为乙醇，后者继续氧化乙醇成为乙酸，即醋酸 醋酸菌可将酵母菌产生的酒精进一步氧化成醋酸，是食醋生产的关键菌种酿醋用的醋酸菌最好是氧化酒精速度快、产醋酸产率高、不再分解醋酸、耐酸性强、制品风味好的菌种在目前发现和使用的醋酸菌种中，有些醋酸菌虽然不会分解醋酸；但产醋酸能力弱；有些醋酸菌醋酸产率高，但具有将醋酸氧化成二氧化碳和水的能力。
因而目前国内外有些工厂用混合醋酸菌生产食醋，除能快速完成醋酸发酵，提高醋酸产率外，还能形成其他有机酸和酯类等成分，能增加成品的香气和固形物含量醋酸菌不是细菌分类学名词在细菌分类学主要分布于醋酸杆菌属（Acetobacter）和葡萄糖杆菌属（Glucomobacter），前者最适生长温度30℃以上，氧化酒精生成醋酸的能力强，有些能继续氧化醋酸生成CO2和H2O；后者最适生长温度30℃以下，氧化葡萄糖生成葡萄糖酸的能力强，而氧化酒精生成醋酸的能力弱，不能继续氧化醋酸生成CO2和H2O用于酿醋的醋酸菌种大多属于醋酸杆菌属下面主要讨论醋酸杆菌属:,,（一）醋酸杆菌属（Acetobacter）的生物学特性 细胞呈椭圆形杆状，革兰氏染色阳性，无芽孢，有鞭毛或无鞭毛，运动或不运动，醋酸杆菌属的形态不稳定,老化细胞或在不适宜条件培养,菌细胞常出现多形态性; 其中极生鞭毛菌不能将醋酸氧化为CO2和H2O，而周生鞭毛菌可将醋酸氧化成CO2和H2O不产色素，液体培养形成菌膜 化能异养型，能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、酒精作为碳源，可利用蛋白质水解物、尿素、硫酸铵作为氮源，生长繁殖需要的无机元素有P、K、Mg。
严格好氧，接触酶反应阳性，具有醇脱氢酶、醛脱氢酶等氧化酶类，因此除能氧化酒精生成醋酸外，还可氧化其它醇类和糖类生成相应的酸和酮具有一定产酯能力最适生长温度30～35℃，不耐热最适生长pH值为3.5～6.5某些菌株耐酒精和耐醋酸能力强不耐食盐，因此醋酸发酵结束后，添加食盐除调节食醋风味外，还可防止醋酸菌继续将醋酸氧化为CO2和H2O主要醋酸菌种,纹膜醋酸杆菌（A.aceti）: 培养时液面形成乳白色．皱衬状的粘性菌膜；摇动时，液体变混能产生葡萄糖酸，最高产醋酸量8.75%，生长温度范围4—42℃．最适生长温度30℃，能耐14%~15%的酒精． 奥尔兰醋酸杆菌（A.orleanense）: 它是纹膜醋酸杆菌的亚种，也是法国奥尔兰地区用葡萄酒生产食醋的菌种．能产生葡萄糖酸．产酸能力较弱．最高产醋酸量2.9%，耐酸能力强．能产生少量的酯生长温度范围7—39℃最适生长温度30℃ 许氏醋杆菌（A.Schutzenbachii）： 它是法国著名的速酿食醋菌种，也是目前酿醋工业重要的菌种之一，产酸能力强，最高产醋酸量达11.5%对醋酸没有进一步的氧化作用，耐酸能力较弱最适生长温度25~27.5℃，最高生长温度37℃。
主要醋酸菌种,As 1.41醋酸杆菌： 它属于恶臭醋酸杆菌的混浊变种，是我国酿醋工业常用菌种之一．细胞秆状，常成链排列．固体培养，茧落降起，表卤光滑，灰白色液体培养．液面形成菌膜并沿容器上升，液体不混浊．产醋酸量6%~8%，产葡萄糖酸能力弱，可将醋酸进一步氧化为CO2和H2O最适生长温度28~30℃，最适生长pH3.5~6.5.耐酒精浓度8% 沪酿1.01醋酸杆菌： 它属于巴氏醋酸杆菌的巴氏亚种，是从丹东速酿醑中分离得到的，也是目前我国酿醋工业常用菌种之一细胞杆状，常成链排列液体培养时液面形成淡青色薄层菌膜氧化酒精生成醋酸的转化率达93%~95%中国酿造醋的生产工艺经过了几次重大的变革，以前发酵用的微生物是利用自然界中的野生菌，设备落后，卫生条件差，原料利用率低，成本高20世纪50年代开始采用人工选育优良菌种，使原料利用率提高，酿造周期缩短；60年代上海醋厂采用酶法液化自然通风回流制醋，把酿醋机械化程度提高了一大步；进入70年代，石家庄、天津、上海等厂试验成功液态深层发酵制醋，这无疑是对传统制醋观念的更新此后，生料制醋、固定化细胞连续发酵等新工艺成功地运用于生产，使中国制醋工业水平上了一个又一个的新台阶。
7.1.1.3固态法食醋生产,传统工艺 我国食醋生产的传统工艺，大都为固态发酵法采用这类发酵工艺生产的产品，在体态和风味上都具有独特风格 原料配方(公斤) 碎米或薯干100 酒母40 醋酸菌种子40 细糠80 麸皮120 粗糠50 食盐3.75～7.5 麸曲20-30 蒸料前加水275 蒸料后加水125,2.糖化及酒化,1.原料处理,3.醋酸发酵,4.陈酿,5.淋醋,6.配制与消毒,固态法食醋生产传统工艺,制作方法： 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1小时，焖1小时，蒸熟后移出过筛，冷却固态法食醋生产传统工艺,制作方法： 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160公斤)，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5～8小时，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28～32℃，糖化及酒化结束。
固态法食醋生产传统工艺,制作方法： 3.醋酸发酵 (1)酒精发酵结束，每缸拌加粗糠10公斤，醋酸菌种子8公斤，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36℃时,醋酸发酵结束，放置两天，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15～20天中间倒醅一次，封缸存放一个月以上即可淋醋制作方法： 5.淋醋。