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1、第八章第八章 微生物与发酵食品微生物与发酵食品 主讲：秦翠丽主讲：秦翠丽第一节第一节第一节第一节 微生物发酵与发酵食品微生物发酵与发酵食品微生物发酵与发酵食品微生物发酵与发酵食品第二节第二节第二节第二节 细菌在食品工业中的应用细菌在食品工业中的应用细菌在食品工业中的应用细菌在食品工业中的应用第三节第三节第三节第三节 霉菌在食品工业中的应用霉菌在食品工业中的应用霉菌在食品工业中的应用霉菌在食品工业中的应用第四节第四节第四节第四节 酵母菌在食品工业中的应用酵母菌在食品工业中的应用酵母菌在食品工业中的应用酵母菌在食品工业中的应用主要内容主要内容第一节第一节 微生物发酵与发酵食品微生物发酵与发酵食品一
2、、微生物发酵一、微生物发酵1. 1. 发酵的含义发酵的含义1 1）广广义义：指指利利用用好好氧氧或或厌厌氧氧微微生生物物生生产产有有用用代代谢谢产产物物的的生生产产方方式式。一一般般泛泛指指利利用用有有机机物物质质，在在有有氧氧、无无氧氧或或兼兼性性厌厌氧微生物作用下，进行合成各类化工产品的过程。氧微生物作用下，进行合成各类化工产品的过程。2 2）狭狭义义：指指在在无无氧氧条条件件下下, ,微微生生物物将将有有机机物物氧氧化化，释释放放的的电电子子直直接接交交给给底底物物本本身身未未完完全全氧氧化化的的某某种种中中间间代代谢谢产产物物，同同时释放能量，并产生各种不同代谢产物的过程。时释放能量，
3、并产生各种不同代谢产物的过程。2. 微生物发酵的类型微生物发酵的类型1 1）根据发酵基质不同）根据发酵基质不同固固体体发发酵酵：在在没没有有或或几几乎乎没没有有游游离离水水的的不不流流动动基基质上培养微生物的过程。质上培养微生物的过程。液体发酵：液体发酵：在液态流动基质中培养微生物的过程。在液态流动基质中培养微生物的过程。 工工业业上上也也叫叫深深层层发发酵酵，是是当当前前发发酵酵工工业业中中最最主主要要的形式，容量大，生产效率高，适合机械化。的形式，容量大，生产效率高，适合机械化。2）根据微生物对氧的需要）根据微生物对氧的需要好好氧氧发发酵酵：柠柠檬檬酸酸、谷谷氨氨酸酸、各各种种抗抗生生素素
4、、醋醋酸酸发酵等。发酵等。厌氧发酵：厌氧发酵：乳酸发酵等。乳酸发酵等。3）根据产物的不同）根据产物的不同乳酸发酵、酒精发酵、柠檬酸发酵等。乳酸发酵、酒精发酵、柠檬酸发酵等。4）根据生产的连续情况）根据生产的连续情况连续发酵、半连续发酵、分批发酵等。连续发酵、半连续发酵、分批发酵等。二、发酵食品二、发酵食品1.1.发酵食品：发酵食品：以植物性或动物性食品为原料，经微以植物性或动物性食品为原料，经微生物或微生物酶作用，发酵而制成的食品。生物或微生物酶作用，发酵而制成的食品。例：常见的发酵食品：例：常见的发酵食品：植物性：植物性： 米米 酒（白酒、黄酒）、醋酒（白酒、黄酒）、醋 麦麦 啤酒、面包啤酒
5、、面包 豆豆 酱油、豆腐乳、豆豉酱油、豆腐乳、豆豉 蔬菜蔬菜 泡菜泡菜动物性：动物性：酸奶、干酪、发酵香肠等。酸奶、干酪、发酵香肠等。2. 发酵食品的三大要素发酵食品的三大要素1 1）原料（发酵基质）：）原料（发酵基质）：提供微生物生长的营养，决提供微生物生长的营养，决定产品的性质、形态。定产品的性质、形态。2 2）发酵剂：）发酵剂：用于生产发酵食品的一种特定微生物培用于生产发酵食品的一种特定微生物培养物。养物。3 3）环境条件：）环境条件：温度、湿度、温度、湿度、pH、气体、渗透压。、气体、渗透压。3. 发酵食品生产一般过程发酵食品生产一般过程1）降解）降解阶段阶段大大分分子子物物质质降降解
6、解为为小小分分子子物物质质, ,为为酵酵母母菌菌等等提提供供基质；基质；反应动力：霉菌产生的酶；反应动力：霉菌产生的酶；主要微生物：霉菌。主要微生物：霉菌。2）转化化阶段段分解降解物，转化成目的产物；分解降解物，转化成目的产物；主要反应：乳酸、醋酸、酒精发酵等；主要反应：乳酸、醋酸、酒精发酵等；主要微生物：酵母菌、细菌等。主要微生物：酵母菌、细菌等。 3）产物再平衡物再平衡阶段段产生风味物质；产生风味物质；主要主要反应：反应：酯类反应；酯类反应；主要微生物：细菌。主要微生物：细菌。第二节第二节 细菌在食品工业中的应用细菌在食品工业中的应用一、乳酸菌及其应用一、乳酸菌及其应用二、醋酸杆菌二、醋酸
7、杆菌及其应用及其应用三、北京棒状杆菌三、北京棒状杆菌及其应用及其应用四、枯草杆菌四、枯草杆菌及其应用及其应用五、微球菌属五、微球菌属及其应用及其应用一、乳酸菌及其应用一、乳酸菌及其应用（一）乳酸菌（一）乳酸菌1.1.定定义义：能能分分解解碳碳水水化化合合物物而而获获得得能能量量，并并产产生生乳乳酸酸的的革革兰兰氏氏阳阳性性细细菌菌的的通通称称。其其分分布布于于许许多多个个菌菌属属，常常见见的的：乳乳杆杆菌菌属属、链链球球菌菌属属、明明串串珠珠菌菌属属、双歧杆菌属、乳球菌属。双歧杆菌属、乳球菌属。2.2.共共同同特特征征：G G+ +、无无芽芽孢孢、无无鞭鞭毛毛、乳乳酸酸发发酵酵途途径径获获得得
8、能能量量，对对外外界界抵抵抗抗力力差差，运运动动性性差差、菌菌落落小小、半透明（针尖状）半透明（针尖状）。常见乳酸菌常见乳酸菌Lactococcus lactis subsp. Lactis 乳酸乳球菌乳酸亚种 Leuconostoc sp.明串珠菌属Streptococcus thermophilus Lactobacillus helveticus常见乳酸菌常见乳酸菌瑞士乳杆菌嗜热乳酸链球菌Lactobacillus casei常见乳酸菌常见乳酸菌Bifidobacterium bifidum干酪乳杆菌双歧杆菌3. 乳酸乳酸发酵的酵的类型型1 1）同同型型乳乳酸酸发发酵酵：发酵酵终产物物中
9、中90%以以上上为乳乳酸酸的的发酵酵过程程。例例：保保加加利利亚乳乳杆杆菌菌、干干酪酪乳乳杆杆菌菌、嗜酸乳杆菌、嗜嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、乳球菌、乳链球菌。球菌。2 2）异异型型乳乳酸酸发发酵酵：发酵酵终产物物中中除除主主要要产物物乳乳酸酸以以外，外，还有乙醇、有乙醇、CO2等成分的等成分的发酵酵过程。程。 例：明串珠菌、短乳杆菌、甘露醇乳杆菌。例：明串珠菌、短乳杆菌、甘露醇乳杆菌。3 3）双双歧歧途途径径：发发酵酵终终产产物物中中除除主主要要产产物物乳乳酸酸以以外外，还有乙酸。例：双歧杆菌。还有乙酸。例：双歧杆菌。（二）应用（二）应用生产发酵性食品：酸奶、干酪、酸性奶油、泡菜、生产发酵性食品
10、：酸奶、干酪、酸性奶油、泡菜、果蔬汁、酸菜等。果蔬汁、酸菜等。酸乳的制作酸乳的制作1 1）酸乳：）酸乳：通常指新鲜牛乳经乳酸菌发酵制成的发酸通常指新鲜牛乳经乳酸菌发酵制成的发酸食品。食品。2 2）发发酵酵用用微微生生物物：保保加加利利亚亚乳乳杆杆菌菌、嗜嗜热热链链球球菌菌、乳链球菌、嗜酸乳杆菌、双歧杆菌。乳链球菌、嗜酸乳杆菌、双歧杆菌。l常常用用发发酵酵剂剂：通通常常以以保保加加利利亚亚乳乳杆杆菌菌和和嗜嗜热热链链球球菌菌按一定比例混合。按一定比例混合。4 4）菌种的生物学特性）菌种的生物学特性保加利亚乳杆菌（生物学特性）：保加利亚乳杆菌（生物学特性）： G G+ +、兼性、兼性厌氧，细胞两端
11、钝圆，呈细杆状，单个或成链厌氧，细胞两端钝圆，呈细杆状，单个或成链排列，无运动性，无芽孢，最适生长温度排列，无运动性，无芽孢，最适生长温度40404343，耐热性差，对营养要求高，在乳清琼，耐热性差，对营养要求高，在乳清琼脂平板上能形成灰白色小菌落，能发酵葡萄糖、脂平板上能形成灰白色小菌落，能发酵葡萄糖、果糖、乳糖，但不能利用蔗糖，对蛋白质分解果糖、乳糖，但不能利用蔗糖，对蛋白质分解能力差，属于同型乳酸发酵菌。能力差，属于同型乳酸发酵菌。保加利亚乳杆菌 嗜热链球菌：嗜热链球菌：G G+ +、兼性、兼性厌氧，圆形，短链或长链厌氧，圆形，短链或长链排列，最适温度排列，最适温度40404545，耐热
12、性强，对抗生素敏，耐热性强，对抗生素敏感，在固体培养基上能形感，在固体培养基上能形成针尖状小菌落，能发酵成针尖状小菌落，能发酵葡萄糖、果糖、乳糖和蔗葡萄糖、果糖、乳糖和蔗糖，分解蛋白质能力差，糖，分解蛋白质能力差，属于同型乳酸发酵菌。属于同型乳酸发酵菌。酸乳工作酸乳工作发酵酵剂的制的制备工工艺流程流程原料乳原料乳验收合格验收合格标准化配料及均质标准化配料及均质巴氏杀菌巴氏杀菌冷却冷却灌装灌装低温贮存低温贮存高温瞬时灭菌高温瞬时灭菌无菌灌装无菌灌装常温贮存常温贮存杀菌杀菌冷却至发酵温度冷却至发酵温度制备发酵剂制备发酵剂接种接种灌装零售容器内灌装零售容器内发酵发酵果料果料发酵罐中发酵发酵罐中发酵灌
13、装灌装低温贮存低温贮存低温贮存低温贮存常见液体乳制品的生产工艺常见液体乳制品的生产工艺食醋的制作食醋的制作1. 菌种：菌种：醋酸醋杆菌、许氏醋杆菌、恶臭醋杆菌、醋酸醋杆菌、许氏醋杆菌、恶臭醋杆菌、巴氏醋杆菌、奥尔兰醋杆菌。巴氏醋杆菌、奥尔兰醋杆菌。 2. 作用及原理：作用及原理： CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH3. 食醋食醋酿造原理造原理4. 食醋食醋酿造工造工艺薯干醋酿造工艺流程福建红曲醋酿造工艺流程食醋的生产工艺食醋的生产工艺传统的制曲传统的制曲第三节第三节 霉菌在食品工业中的应用霉菌在食品工业中的应用u霉菌可用于许多发酵食品的制造，例：豆腐乳、豆霉菌可用于许多发酵食品的制
14、造，例：豆腐乳、豆豉、酱油、酱、有机酸等；在酿酒时，作为糖化剂。豉、酱油、酱、有机酸等；在酿酒时，作为糖化剂。制造某些发酵食品时，与酵母、细菌协同发挥作用。制造某些发酵食品时，与酵母、细菌协同发挥作用。u在食品酿造工业中，所用原料通常含有较多的淀粉，在食品酿造工业中，所用原料通常含有较多的淀粉，要使淀粉能被酵母菌和部分细菌所利用，必须使淀要使淀粉能被酵母菌和部分细菌所利用，必须使淀粉进行糖化，例：酿酒、醋、味精的生产等。粉进行糖化，例：酿酒、醋、味精的生产等。u常用的糖化菌种常用的糖化菌种毛霉属：鲁氏毛霉、腐乳毛霉毛霉属：鲁氏毛霉、腐乳毛霉根霉属：米根霉、华根霉、日本根霉根霉属：米根霉、华根霉
15、、日本根霉曲霉属：黑曲霉、米曲霉曲霉属：黑曲霉、米曲霉红曲属：紫红曲霉、安氏红曲霉红曲属：紫红曲霉、安氏红曲霉豆腐乳的加工豆腐乳的加工1. 毛霉及其作用毛霉及其作用菌落特征菌落特征镜下特征镜下特征2. 工艺流程工艺流程3. 生生产情况及情况及产品品第四节第四节 酵母菌在食品工业中的应用酵母菌在食品工业中的应用酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌与人类的生活关系密切，在食品工业中占与人类的生活关系密切，在食品工业中占有极其重要的地位。有极其重要的地位。应用：馒头、面包、酒类、食用蛋白等。应用：馒头、面包、酒类、食用蛋白等。1. 菌种：啤酒酵母。菌种：啤酒酵母。面包的制作面包的制作2. 作用：作用：酵母将面粉
16、中的糖酵母将面粉中的糖类化合物分解成化合物分解成CO2、醇、醇、醛、有机酸等、有机酸等产物。物。酵母是生酵母是生产面包必不可少的面包必不可少的生物松生物松软剂3. 面包制作工面包制作工艺家庭加工面包辫子面包步骤家庭加工面包辫子面包步骤工厂化加工面包工厂化加工面包4. 酵母菌的综合利用酵母菌的综合利用 酵酵母母菌菌含含有有丰丰富富的的蛋蛋白白质、糖糖类、矿物物质、维生生素素和和脂脂类等等，尤尤其其蛋蛋白白质含含量量比比较高高，一一般般为5155%。蛋蛋白白质由由十十三三种种以以上上的的氨氨基基酸酸构构成成，故故营养价养价值比一般蛋白比一般蛋白质高，且易于吸收。高，且易于吸收。l食食用用蛋蛋白白（
17、SCP）：指指用用于于食食品品和和饲饲料料添添加加剂剂的的微微生生物物菌菌体体，不不论论是是分分离离的的细细胞胞蛋蛋白白，还还是是全全部部的细胞物质，都称之为单细胞蛋白。的细胞物质，都称之为单细胞蛋白。l医医药药：从从酵酵母母菌菌菌菌体体中中提提取取核核苷苷酸酸、乳乳糖糖酶酶、氨氨基基酸酸等等，供供医医药药或或生生物物试试剂剂用用。例例：以以酵酵母母菌菌为为原原料料，研研发发的的核核酸酸、核核苷苷酸酸及及相相关关药药物物，它它们们具具有有增增加加血血红红蛋蛋白白浓浓度度，提提高高红红血血球球数数，抗抗病病毒毒等等功能。功能。本本 章章 小小 结结1. 掌握微生物掌握微生物发酵和酵和发酵食品的含酵食品的含义;2. 熟悉一些熟悉一些重要微生物的生物学特性和应用。重要微生物的生物学特性和应用。 1.1.什么是发酵，分为哪些类型？什么是发酵，分为哪些类型？2.2.发酵食品生产过程一般包括哪几个阶段？发酵食品生产过程一般包括哪几个阶段？3.3.何谓乳酸菌？举例说明其在食品工业中的应用。何谓乳酸菌？举例说明其在食品工业中的应用。4.4.举例说明细菌在食品工业中的应用。举例说明细菌在食品工业中的应用。5.5.举例说明霉菌在食品工业中的应用。举例说明霉菌在食品工业中的应用。6.6.举例说明酵母菌在食品工业中的应用。举例说明酵母菌在食品工业中的应用。思考题思考题
