微生物在食品制造中的应用

• （三）、食醋生产
• 氧百度文库足时总反应式： • C2H5OH+O2=CH3COOH+H2O
• 1、酵母制备工艺流程
斜面原种 斜面（30-32℃，48hr） 三角瓶（一级种子，30-32 ℃ ，振荡24h）
大缸固体育种（38 ℃ ，3-4d） 固态酿醋 液态酿醋
种子罐（二级种子） （30-32，通气培养22-24）
• 两歧双歧杆菌和用于马奶酒制造的乳酸酵母（Sacch. Lactis），接种量分 别为6%和3%。
• 培养过程先26-28℃培养酵母营造厌氧环境，后提高温度到30℃促进 双歧杆菌生长。该方法促进了双歧杆菌生长，提高产酸能力，加快 凝乳，产品酸甜适中，富有纯正乳酸口味和淡淡酵母香气。
• 共同发酵法流程
• 工艺基本过程：制麦、糖化、发酵、后处理等
• （一）、制麦：复活各种酶类，便于糖化过程淀粉和蛋白的水 解。所得麦芽需经干燥处理，去除水分和生腥味，同时使麦芽 具有特有色、香、味。流程如下：
原料大麦 绿麦芽 粗选 干燥 精选 除根 分级 洗麦 贮藏 浸渍 成品麦芽 发芽
啤酒原料粉碎
麦汁制备 （糖化）
• 表9-2 部分氨基酸及其生产所用菌株
生成的氨 基酸 谷氨酸 缬氨酸 DL-丙氨酸 脯氨酸 赖氨酸 苏氨酸 鸟氨酸 亮氨酸 酪氨酸 使用的菌株 谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌或黄色短杆菌 北京棒杆菌AS1.299或钝齿棒杆菌AS1.542或B9 北京棒杆菌AS1.586（ile—）；乳糖发酵短杆菌（thr—） 凝结芽孢杆菌（Bacillus Coagulans）（met—） 链形寇氏杆菌（Kurthia catenoform）（met—）；黄色短杆菌（ile—+SGR ） 黄色短杆菌（AECR）、乳糖发酵短杆菌（AECR+Ser—或AECR+Ade—+Gu— ）； 谷氨酸棒杆菌（AECR+Leu）或（AECR+met）或（AECR+Ala） 大肠杆菌（met—+Val—）；大肠杆菌W（DAP—+met—+ile—） 谷氨酸棒杆菌（Cit—）；黄色短杆菌（Cit—或Arg—） 黄色短杆菌（ile—+met—+TAR） 谷氨酸棒杆菌（Phe—+Pu—）
第九章 微生物在食品制造中的应用
概述
• 应用范围：微生物发酵制作食品；代谢产 物作添加剂；酶制剂；菌体食饲用 • 主要类别:细菌、霉菌、酵母
第一节细菌在食品制造中的应用
一、食醋
• (一)、食醋生产原料： • 薯类：甘薯、马铃薯 • 粮谷类：高粱、玉米、大米、青稞、大麦、小麦等 • 粮食加工下角料： 碎米、麸皮、谷糠、高粱糠等 • 野生植物 橡子、菊芋等 • 果蔬类： 李、红枣、葡萄、番茄等 • 酒类： 白酒、酒精等 • 其他：糖糟、酒糟、糖蜜等 • 辅料及疏松料：细谷糠、小米壳、高粱壳等
第二节 酵母在食品制造中的应用
• 酵母菌与人类关系密切，地位极为重要 • 主要产品：面包、酒类等
• 一、面包
• 最早利用天然酵母，后改用啤酒酵母和酒精酵母代替。专门 产品：压榨酵母（鲜酵母）和活性干酵母（ADY）
• 作用：
• 发酵中产生CO2使面包膨大疏松 • 改善面包风味：产生的酒精和有机物具有特殊风味 • 增加面包营养价值：酵母菌含丰富营养物质
• （2）、发酵条件控制
• ①温度对发酵影响：前期（0-12h）为菌体大量繁殖阶段，温 度控制在30-32℃；中后期积累大量谷氨酸，催化关键酶谷氨 酸脱氢酶最适温度32-36，中后期适当提高温度。
• ②PH对发酵影响：前期控制在7.5-8.0，中后期将PH控制在7.0 -7.6可提高产量 • ③通风和搅拌：前期低通风量较好，中后期高通风量 • ④泡沫控制：通风和搅拌过程产生二氧化碳形成泡末影响发酵， 可用机械（耙式、离心式、刮板式，蝶式消泡器）和化学消泡 （天然油脂、聚酯类、醇类、硅酮类等）等方法 • ⑤发酵时间：一般低糖（10-12%）发酵，时间36-38hr；中糖 （14%）发酵， 45hr
标准化 调配 均质（15-20Mpa） 杀菌（115 ℃ ，8min） 冷却（38-40 ℃ ） 两歧双歧杆菌（6%） 乳酸酵母（3%） 接种 灌装 消毒瓶
发酵（38-39℃，6h） 冷却（10℃左右）
冷藏（1-5 ℃ ）
成品
• 三、 氨基酸发酵
• （一）、概述
• 氨基酸为蛋白质基本成分，8种必需氨基酸只能通过事 物获得 • 可作调味料，如鲜味料谷氨酸钠（味精）、甜味料色 氨酸和甘氨酸 • 历史：1820年水解蛋白；1850年化学合成；1910年日 本使用盐酸水解小麦面筋得谷氨酸；1957年日本以微 生物发酵糖类得谷氨酸，并工业化生产；我国1963年 发酵生产；目前日本可发酵生产22种氨基酸，18种直 接发酵，4种酶法转换
• 2、酒精发酵微生物
• 生产上一般为子囊菌亚门酵母属酵母,北方1300酵母, 上海香醋选用工农501黄酒酵母,K字酵母适用以高粱、 大米、甘薯为原料而酿制普通食醋，AS2.109、AS2.39 9适用于淀粉质原料，AS2.118，AS2.119适用于糖蜜原 料
• 3、醋酸发酵微生物
• 醋化醋杆菌（Acetobacter aceti）、制醋杆菌（A、a cetosus）、巴氏醋杆菌（A.pasteurianus）、AS1.41 醋酸菌、沪酿101醋酸菌等
• 双歧杆菌:菌体尖端呈分枝状(Y、V型)而得名，为无芽 孢革兰氏阳性细菌，专性厌氧、不运动，能利用葡萄 糖产生醋酸和乳酸（2：3），不产CO2，目前共24种， 9种存在于人体，可发酵使用的5种为：两歧双歧杆菌 （B.bifidum）、长双歧杆菌（B.longum）、短双歧杆 菌（B.brevvis）、婴儿双歧杆菌（B.angulatum）和 链状双歧杆菌（B.adolescentis）
• 熏醋：为提高产量改善风味，将部分醋醅以文火加热至70-80度，24h r后淋醋。
• 4）、陈酿
• 醋醅陈酿：成熟醋醅压实盖严，封实数月后直接淋 醋 • 醋液陈酿：醋醅成熟后淋醋，将醋液贮入缸或罐中， 封存1-2个月
• 5）、配兑和灭菌
• 陈酿醋或新淋醋为半成品，需按标准经配兑、包装、 灭菌后出厂。一级食醋含醋量≥5%，二级≥3.5%
• 3、酶法液化通风回流制醋
• 流程
细菌α淀粉酶、氯化钙、碳酸钠 麸曲
碎米
浸泡
磨浆
调浆
加热
液化
糖化
冷却
水
酒母
麸皮、砻糠、醋酸菌种子
液态酒精发酵
酒液
拌和入池
固态醋酸发酵（松醅、回流）
加盐
淋醋
加热灭菌
装坛
成品
食盐
• 生产工艺
• 1）配料 • 2）水磨与调浆 • 3）液化和糖化 • 4）酒精发酵 • 5） 醋酸发酵 • 6）配兑与灭菌
• 2、 固态酿醋工艺流程
薯干（碎米、高粱等） 粉碎 加麸皮、谷糠混合 润水 蒸料 冷却 接种（麸曲、酒母、水） 入 缸糖化发酵 拌糠接种（酵母） 翻醅 加盐后熟 淋醋 贮存陈酿 配兑 灭菌 包装 成品
• 生产工艺
• 1）原料配比及处理 • 2）、入缸发酵 • 3）、淋醋，采用三套循环法
二醋浸泡成熟醋醅20-24hr 头醋，头渣以三醋浸泡， 得二醋，二渣浸泡后得三醋，残渣可饲用或作填充料
• 3、 工艺流程（淀粉质原料）
淀粉质原料 发酵 中和 发酵液 除铁 糖化 中和、脱色、过滤 培养基调配 接种 谷氨酸
提取（等电点发、离子交换法等） 脱色 过滤 干燥
成品（味精）
• 4、发酵工艺
• （1）、发酵培养基：碳源、氮源、生长因子和无机盐等 • ①碳源：为构成菌体和合成谷氨酸的碳架及能量来源，实际生 产中以糖质原料为主，浓度需控制 • ②氮源：为菌体蛋白、核酸类物质和谷氨酸的氨基来源，发酵 中氮源量需求大，C/N比为100：0.5-2.0时只合成菌体，在10 0：11以上开始积累氨基酸 • ③无机盐：为微生物重要成分，调节微生物生命活动。主要离 子和含量如下
• 二次发酵法工艺流程
部分面粉（30-70%） 全部酵母 水 第一次调制面团 第一次面团发酵
剩余原辅料
醒发
第二次调制面团
烘烤 冷却
二次面团发酵
包装 成品
整形
• 二、酿酒
• 种类：黄酒、白酒、啤酒、果酒等
• 其中啤酒以大麦和水为主要原料，大米、酒化为辅料， 经啤酒酵母发酵酿制而成的含有CO2、低酒精浓度和多 种营养成分的饮料酒。1972年7月被列为营养食品，为 世界上最大酒种。
• 微生物谷氨酸合成途径：
• 葡萄糖经酵解和磷酸己糖支路生成丙酮酸，后者生成乙酰辅酶A， 进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸，在谷氨酸脱氢酶作用下， 存在时生成 L-谷氨酸 NH4+
• 2、生产原料
• 粮食原料：谷类和薯类淀粉，如大米、玉米、小麦、 甘薯等 • 非粮食类：甜菜和甘蔗糖蜜、醋酸、乙醇、正烷烃 （液体石蜡）等作碳源。N源可用尿素或氨水
麦汁处理
啤酒的澄清 （过滤）
啤酒的包装
啤酒发酵
• （二）、糖化
• 也称麦芽汁制备。即将干麦芽粉碎后，依靠麦芽自身 各类酶，以水为溶剂，将麦芽中淀粉、蛋白等大分子 物质分解为可溶性小分子糊精、低聚糖、麦芽糖和胨、 肽、氨基酸，制成营养丰富、适于酵母生长和发酵的 麦芽汁。高质量麦芽汁含80%麦芽浸出物，工艺流程如 下：
• （二）、谷氨酸发酵（味精生产）
• 1、谷氨酸产生菌
• 芽孢杆菌外，属于不同种属，但具共同特点：球形、短杆至棒状、 无鞭毛、不运动、不形成芽孢、革兰氏阳性，需要生物素、通气 条件产生氨基酸 • 我国使用北京棒杆菌（Corynebacterium pekinense sp.）AS1.29 9，钝齿棒杆菌（ Corynebacterium crenarum）AS1.542
• 双歧杆菌生产工艺
• 共同发酵法：
• 两歧双歧杆菌与嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵 • 原理：双歧杆菌产酸能力低，凝乳时间长，需约18-24hr，并属 异型发酵，产品口感及风味差，生产上选择对双歧杆菌无明显 影响但产酸快的菌株共同发酵，以提高产酸能力和双歧杆菌含 量，改善口感及风味
• 共生发酵法
KH2PO4 K2HPO4 MgSO47H2O FeSO47H2O MnSO44H2O 0.05-0.2% 0.05-0.2% 0.005-0.1% 0.0005-0.01% 0.0005-0.005%
• ④生长因子：微生物生长不可缺少，而自身不能合成的微量有 机物质称为生长因子。目前生物素为必须的生长因子，生产中 添加玉米浆、麸皮水解液、糖蜜等作为生长因子来源
原料乳 两歧双歧杆菌（6%） 嗜热链球菌（3%） 标准化 调配 蔗糖（10%）+葡萄糖（2%）
均质（15-20Mpa） 杀菌（115℃，8min） 冷却（38-40℃） 适量维生素C 接种 灌装 消毒瓶
发酵（38-39℃，6h） 冷藏（1-5℃） 成品
• 共生发酵乳生产工艺流程
蔗糖（10%）+葡萄糖（2%） 原料乳
• 干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、保加利亚乳杆 菌（L.gulgaricus）、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）、 植物乳杆菌（L.plantarum）、乳酸乳杆菌（L.lacti s）、乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）、嗜热链球 菌（Streptococcus thermophilus）等
• (二)、食醋酿造用微生物
• 传统法，野生菌制曲、发酵；新法以人工选育的纯培 养菌株，周期短、原料利用率高
• 1、淀粉糖化微生物，可产淀粉酶，多为曲霉菌
• 甘薯曲霉AS3.324，糖化甘薯原料及野生植物等，生长 适应性好，易培养，强单宁酶活力 • 邬氏曲霉AS3.758，来自日本，糖化、产酸强，对原料 适应性好，较强单宁酶活力 • 东酒一号 AS3.758变种，要求高湿度和较低温度 • 黑曲霉AS3.4309（UV-11） 糖化力强，酶系纯 • 另有米曲霉：沪酿3.040、沪酿3.042（AS3.951）、AS 3.863等；黄曲霉：AS3.800，AS3.384等
• 4、液体深层发酵制醋
• 流程
碎米 酒精发酵 陈醋
浸泡 酒醪 成品
磨浆
调浆 醋酸发酵
液化 压滤
糖化 配兑 灭菌
• 二、发酵乳制品
• 含义：良好原乳经微生物发酵作用成为具有特殊风味的食品， 即为乳制品。通常具有良好的风味，较高的营养价值和一定的 保健作用。 • 分类：酸奶、奶酪，多由乳酸菌生产
• 乳酸菌种类