微生物在食品发酵中的应用
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
发酵酒是以谷物、水果、乳类等为原料，主要 经 “谷物 → 糖化酶糖化→酵母酒化” 或“无需将 原料糖化而直接经酵母发酵”等工艺而制得。酒精 含量小于24％ (V/V) 的饮料酒，主要是啤酒、果酒、 黄酒、乳酒和低度白酒等5类。
2020/1/12
15
2.2.1 用于啤酒酿造：
主发酵阶段，啤酒酵母在充02冷却麦芽汁中行有氧呼吸，可发酵糖类 进入TCA循环彻底分解为H2O和CO2并放大量热量，菌体细胞大量增殖；
此外，还可利用某些微生物在人工培养过程中 产生大量的酶的特性，从发酵液（物）中提取酶来 生产酶制剂（淀粉酶、蛋白酶、纤维素分解酶等） ， 广泛用于食品发酵、制药、制糖、制革和饲料工业 中。
2020/1/12
11
2.1 用于酒精发酵：
淀粉质原料 十 曲(含“糖化酶”) → 糖化
酵母菌(“酒化
→ 葡萄糖
酵母菌ＥＭＰ途径（行厌氧发酵） 酒精 十 CO2
目前，常用糖化酶产生菌是： 黑曲霉As3.4309（俗称UV—11号），该菌产糖化酶系纯、糖化力较
高、耐高温、耐低pH、糖化时最适温度600Ｃ 最适 pH4.0～4.6。
2020/1/12
13
酒精酵母酶系较复杂，主要有：
① 蔗糖转化酶：将蔗糖
Fra Baidu bibliotek
葡萄糖 十 果糖；
2020/1/12
16
2.2.2 用于葡萄酒酿造： 葡萄汁中的果糖和蔗糖被葡萄酒酵母
酒化酶系经 EMP 途径发酵生成乙醇和CO2， 其中蔗糖先被葡萄酒酵母的蔗糖转化酶分解 为葡萄糖和果糖，再进入 EMP 途径发酵。 葡萄酒酵母的氧化酶可促进葡萄酒的氧化作 用（老熟陈化和色素沉淀等）。
微生物在食品发酵中的应用
内容
一、微 生 物 的 酶 及 微 生 物 代 谢 产物的应用
二、微 生 物 的 菌 体 及 其 内 含 物 的应用
2020/1/12
2
第一节
微生物的酶 及微生物代谢产物
的应用
2020/1/12
3
一、微生物酶
1.1 概况： 酶（enzyme）是活细胞产生的一种生物催
化剂。 酶是一类具有催化功能的蛋白质，能够使
后发酵阶段，当酵母增殖到一定程度，即进行厌氧发酵，可发酵糖类 经EMP途径被发酵产生乙醇、CO2和少量热量。
啤酒发酵是多种酶参与的复杂生化反应过程，只有95％～96％可发酵 性糖生成乙醇与CO2；其余的2.0％～2.5％用于合成酵母新细胞； 另有 1.5～2.5％糖类转化成高级醇、有机酸、酯类、双乙酰、醛类、含硫化合 物等副产物，给啤酒带来生涩与不成熟的风味。
广泛应用于，食品、发酵、纺织、制革、医 药、造纸、日用化工、水产加工、畜禽饲料、三 废处理、化学分析等，其中60％用于食品工业。
2020/1/12
9
1.3 微生物酶开发的一般程序
最佳产酶条件研究
菌种分 离纯化
初筛 复筛
摇瓶 试验
收集发酵液→胞外酶 酶的制备→
收集菌体→破碎→胞内酶
酶学研究 产品→扩大→工业生产
物理诱变
保藏菌种
微生物育种→ 化学诱变
遗传工程
分子改造→
2020/1/12
基因工程
10
二、微生物酶在食品工业中的应用：
利用胞外酶将原料中大分子蛋白质、淀粉等分 解为可被细菌和酵母菌利用的小分子物质，如氨基 酸、葡萄糖等；
利用胞内酶，通过代谢调节和人工控制发酵条 件，利用糖类等某些营养物质在发酵过程中积累大 量的代谢产物，如酒精、氨基酸、柠檬酸、乳酸、 乙酸等发酵产品；
因此，有计划和仔细地筛选微生物菌株，通
常可以获得能够生产几乎任何一种酶的适当菌 株。
2020/1/12
6
1.2 微生物酶的种类:
酶的组成与分类 单聚体蛋白
酶蛋白 寡聚体蛋白:谷酰胺合成酶 多聚体蛋白:丙酮酸脱氢酶
酶 辅基: 血红素
辅因子 辅酶: NAD, FAD, 生物素等 激活剂: 金属离子
胞内酶 酶
生物体内发生各种各样的生物化学变化，无论 是动物、植物或微生物本身，它们的生长、发 育、繁衍后代等，新陈代谢时所进行的一切生 化变化，几乎都是在酶的催化下发生的，可以 说没有酶就没有生命。酶的催化作用很早就为 人们的生活所利用。
2020/1/12
4
1897年Buchner发现酶的细胞外作用现象，从而 导致了酶的商品化生产。最初的商品酶制剂主要以 动植物为原料提取，如从牛胃中提取凝乳酶、从胰 脏中提取胰酶、从血液中提取凝血酶及从植物材料 中提取淀粉酶等。之后，Takamine利用霉菌来生产 淀粉酶使得酶制剂工业取得突破。其方法甚至在今 天仍被采用。
20世纪90年代以后，随着基因工程的广泛介入， 经过酶基因重组， “基因工程+发酵工艺+先进发 酵设备”可以算是酶工业的第三次飞跃。微生物作 为酶制剂来源的地位得到了进一步的加强，显示出 了动植物无法与其比拟的巨大优越性。
2020/1/12
5
用微生物来生产酶产品，具有微生物生长
繁殖快，生活周期短，生产能力几乎可以不受 限制地扩大，能满足迅速扩张的市场需求; 此 外，微生物种类繁多，微生物酶品种齐全.多样 性。近几十年来，微生物酶已经发展成为大规 模的工业生产，成了各种酶制剂的主要来源， 特别是当基因工程介入时，动植物细胞中存在 的酶，几乎都能够利用微生物细胞获得。
② 麦芽糖酶： 将麦芽糖
2个葡萄糖；
③ 酒化酶系（类）：参与催化葡萄糖
酒
精 十 CO2 的各种酶的总称。
酒精发酵不需游离氧参加，否则酵母菌将糖彻底分解 为水和CO2 ，同时获得大量菌体和能量。
2020/1/12
14
2. 2 用于饮料酒的酿造：
供人饮用的、乙醇含量在0.5％～65％（体积分 数,V/V）的饮品，包括各种发酵酒、蒸馏酒、配制 酒。
胞外酶
2020/1/12
7
胞内酶的分布： 酶种类
参与物质运输的酶 参与糖代谢的酶 呼吸酶 蛋白质合成酶 光合作用酶
部位 细胞膜 细胞质 内膜或线粒体 核糖体 色素体
2020/1/12
8
目前巳发现的微生物的酶巳有2500多种，使 用价值高而大量规模化生产的仅20多种。
主要有，淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、 纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶等10余种。
酶”)
发酵为酒精。
制曲方法不同，酒精发酵方法也随之不同，常用的 有：液体曲糖化法、根霉糖化法（Amylo法）、麸曲糖 化法（固体曲）、加酶糖化法和麦芽糖化法等。目前 国内以液体曲糖化法为主，以黑曲霉培养的液体曲作 为淀粉质原料的糖化剂。
2020/1/12
12
发酵机理 淀粉质原料 黑曲霉糖化酶
葡萄糖
2020/1/12
15
2.2.1 用于啤酒酿造：
主发酵阶段，啤酒酵母在充02冷却麦芽汁中行有氧呼吸，可发酵糖类 进入TCA循环彻底分解为H2O和CO2并放大量热量，菌体细胞大量增殖；
此外，还可利用某些微生物在人工培养过程中 产生大量的酶的特性，从发酵液（物）中提取酶来 生产酶制剂（淀粉酶、蛋白酶、纤维素分解酶等） ， 广泛用于食品发酵、制药、制糖、制革和饲料工业 中。
2020/1/12
11
2.1 用于酒精发酵：
淀粉质原料 十 曲(含“糖化酶”) → 糖化
酵母菌(“酒化
→ 葡萄糖
酵母菌ＥＭＰ途径（行厌氧发酵） 酒精 十 CO2
目前，常用糖化酶产生菌是： 黑曲霉As3.4309（俗称UV—11号），该菌产糖化酶系纯、糖化力较
高、耐高温、耐低pH、糖化时最适温度600Ｃ 最适 pH4.0～4.6。
2020/1/12
13
酒精酵母酶系较复杂，主要有：
① 蔗糖转化酶：将蔗糖
Fra Baidu bibliotek
葡萄糖 十 果糖；
2020/1/12
16
2.2.2 用于葡萄酒酿造： 葡萄汁中的果糖和蔗糖被葡萄酒酵母
酒化酶系经 EMP 途径发酵生成乙醇和CO2， 其中蔗糖先被葡萄酒酵母的蔗糖转化酶分解 为葡萄糖和果糖，再进入 EMP 途径发酵。 葡萄酒酵母的氧化酶可促进葡萄酒的氧化作 用（老熟陈化和色素沉淀等）。
微生物在食品发酵中的应用
内容
一、微 生 物 的 酶 及 微 生 物 代 谢 产物的应用
二、微 生 物 的 菌 体 及 其 内 含 物 的应用
2020/1/12
2
第一节
微生物的酶 及微生物代谢产物
的应用
2020/1/12
3
一、微生物酶
1.1 概况： 酶（enzyme）是活细胞产生的一种生物催
化剂。 酶是一类具有催化功能的蛋白质，能够使
后发酵阶段，当酵母增殖到一定程度，即进行厌氧发酵，可发酵糖类 经EMP途径被发酵产生乙醇、CO2和少量热量。
啤酒发酵是多种酶参与的复杂生化反应过程，只有95％～96％可发酵 性糖生成乙醇与CO2；其余的2.0％～2.5％用于合成酵母新细胞； 另有 1.5～2.5％糖类转化成高级醇、有机酸、酯类、双乙酰、醛类、含硫化合 物等副产物，给啤酒带来生涩与不成熟的风味。
广泛应用于，食品、发酵、纺织、制革、医 药、造纸、日用化工、水产加工、畜禽饲料、三 废处理、化学分析等，其中60％用于食品工业。
2020/1/12
9
1.3 微生物酶开发的一般程序
最佳产酶条件研究
菌种分 离纯化
初筛 复筛
摇瓶 试验
收集发酵液→胞外酶 酶的制备→
收集菌体→破碎→胞内酶
酶学研究 产品→扩大→工业生产
物理诱变
保藏菌种
微生物育种→ 化学诱变
遗传工程
分子改造→
2020/1/12
基因工程
10
二、微生物酶在食品工业中的应用：
利用胞外酶将原料中大分子蛋白质、淀粉等分 解为可被细菌和酵母菌利用的小分子物质，如氨基 酸、葡萄糖等；
利用胞内酶，通过代谢调节和人工控制发酵条 件，利用糖类等某些营养物质在发酵过程中积累大 量的代谢产物，如酒精、氨基酸、柠檬酸、乳酸、 乙酸等发酵产品；
因此，有计划和仔细地筛选微生物菌株，通
常可以获得能够生产几乎任何一种酶的适当菌 株。
2020/1/12
6
1.2 微生物酶的种类:
酶的组成与分类 单聚体蛋白
酶蛋白 寡聚体蛋白:谷酰胺合成酶 多聚体蛋白:丙酮酸脱氢酶
酶 辅基: 血红素
辅因子 辅酶: NAD, FAD, 生物素等 激活剂: 金属离子
胞内酶 酶
生物体内发生各种各样的生物化学变化，无论 是动物、植物或微生物本身，它们的生长、发 育、繁衍后代等，新陈代谢时所进行的一切生 化变化，几乎都是在酶的催化下发生的，可以 说没有酶就没有生命。酶的催化作用很早就为 人们的生活所利用。
2020/1/12
4
1897年Buchner发现酶的细胞外作用现象，从而 导致了酶的商品化生产。最初的商品酶制剂主要以 动植物为原料提取，如从牛胃中提取凝乳酶、从胰 脏中提取胰酶、从血液中提取凝血酶及从植物材料 中提取淀粉酶等。之后，Takamine利用霉菌来生产 淀粉酶使得酶制剂工业取得突破。其方法甚至在今 天仍被采用。
20世纪90年代以后，随着基因工程的广泛介入， 经过酶基因重组， “基因工程+发酵工艺+先进发 酵设备”可以算是酶工业的第三次飞跃。微生物作 为酶制剂来源的地位得到了进一步的加强，显示出 了动植物无法与其比拟的巨大优越性。
2020/1/12
5
用微生物来生产酶产品，具有微生物生长
繁殖快，生活周期短，生产能力几乎可以不受 限制地扩大，能满足迅速扩张的市场需求; 此 外，微生物种类繁多，微生物酶品种齐全.多样 性。近几十年来，微生物酶已经发展成为大规 模的工业生产，成了各种酶制剂的主要来源， 特别是当基因工程介入时，动植物细胞中存在 的酶，几乎都能够利用微生物细胞获得。
② 麦芽糖酶： 将麦芽糖
2个葡萄糖；
③ 酒化酶系（类）：参与催化葡萄糖
酒
精 十 CO2 的各种酶的总称。
酒精发酵不需游离氧参加，否则酵母菌将糖彻底分解 为水和CO2 ，同时获得大量菌体和能量。
2020/1/12
14
2. 2 用于饮料酒的酿造：
供人饮用的、乙醇含量在0.5％～65％（体积分 数,V/V）的饮品，包括各种发酵酒、蒸馏酒、配制 酒。
胞外酶
2020/1/12
7
胞内酶的分布： 酶种类
参与物质运输的酶 参与糖代谢的酶 呼吸酶 蛋白质合成酶 光合作用酶
部位 细胞膜 细胞质 内膜或线粒体 核糖体 色素体
2020/1/12
8
目前巳发现的微生物的酶巳有2500多种，使 用价值高而大量规模化生产的仅20多种。
主要有，淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、 纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶等10余种。
酶”)
发酵为酒精。
制曲方法不同，酒精发酵方法也随之不同，常用的 有：液体曲糖化法、根霉糖化法（Amylo法）、麸曲糖 化法（固体曲）、加酶糖化法和麦芽糖化法等。目前 国内以液体曲糖化法为主，以黑曲霉培养的液体曲作 为淀粉质原料的糖化剂。
2020/1/12
12
发酵机理 淀粉质原料 黑曲霉糖化酶
葡萄糖