第八章食品制造中主要微生物及其应用

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啤酒的发展历史与现状：
我国是一个酿造历史非常悠久的国家，但我国是以独 具风格的芳香白酒闻名于世，啤酒是中国的外来酒种，生 产历史虽为近百年的历史，但发展速度很快，上个世纪80 年代，我国的啤酒生产就达到了黄金时 代，工厂遍及30多 个省、市、自治区，生产技术和科研工作也日益得到改善。 90年代新工艺、新设备不断投入生产使用，啤酒的生产规 模日益扩大，生产效率稳步提高。
目前啤酒工业已经发展成为国际酿造业上发展最快， 产量最大，销售最畅，生产工艺最科学，新技术和新设备 利用最快，生产机械化、自动化程度最高的一个行业。
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啤酒的类型及世界上著名的的啤酒：
按颜色分：淡色啤酒、浓色啤酒、黑色啤酒（北京 五星、大连渤海黑啤酒）。
按生产方法分：鲜（生）啤酒、熟啤酒和纯鲜啤酒。 鲜（生）啤酒：啤酒包装后不经过巴氏杀菌的啤酒， 适合当地销售，未杀菌，不能长期存放。 熟啤酒：啤酒包装后经过巴氏灭菌的啤酒。可长期 贮存，不发生污染，但不如鲜啤酒新鲜。 纯鲜啤酒：利用无菌过滤，不经巴氏杀菌而生产的 瓶装或罐装啤酒。特点是能保持啤酒固有的风味。
接种
发酵
发酵液提取（等电点、离子交换等）
谷AA结晶
Na2CO3中和
谷AA钠。
最后经过脱色、过滤、浓缩、结晶、干燥而得到味精。
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发酵工程
我国工业生产 味精使用的菌 种主要是经过 诱变育种得到 的营养缺陷型 的北京谷氨酸 棒状杆菌
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第二节 食品中酵母菌的利用
酵母菌可用于制造多种食品。如馒头、面包、酒类及 食用蛋白等，都是利用酵母菌的发酵作用或酵母菌发酵后 形成的菌体细胞来制造的，下面我们就酵母菌在面包、酒 类及单细胞蛋白（SCP）的生产三个方面来给大家作一个 简单的介绍。
醋酸菌属G-好氧杆菌，适宜生长于30℃左右，最适 pH值为弱酸性，故在充分供氧条件下，可以大量生长繁 殖使原料中乙醇转化为乙醋和少量其它有机酸和有香味的 酯类（乙酸乙酯）等物质（选择优良菌种非常重要）。
(C6H12O5)n + nH2O
nC6H12O6(单糖)
C6H12O6
2 C2H5OH（乙醇）+2CO2
干酪在发酵成熟过程中，最初含菌量较多，乳酸菌占优 势，数量增加较快，但随着干酪的成熟，乳糖被消耗，乳酸 菌逐渐死亡，最先死亡的是乳球菌，最后是乳杆菌。
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左图：法国Brire布尔干酪 右图：法国Roquefort罗奎福特干酪
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左图：美国Brick砖状干酪 右图：意大利ascarpone 莫斯卡普干酪
1．发酵乳制品 食品中把以乳液作为主要原料，经微生物发酵而制成的
乳制品均称为发酵乳制品。 当然在发酵乳制品生产中，除了利用细菌作为发酵剂外
，还可以与其它微生物联合，作为一个混合发酵剂来使用。
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2．发酵乳制品中的乳酸细菌及发酵类型
用于生产发酵乳制品的细菌主要是乳酸菌。
乳酸菌是一群能利用可发酵性碳水化合物产生乳酸 的G+细菌的通称。
C2H5OH + O2
CH3COOH（醋酸） + H2O
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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 黑曲霉AS 3.4309 米曲霉AS 3.863 黄曲霉AS 3.384等。 （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
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第八章食品制造中的主要微生物及其应用
微生物用于食品制造是人类利用微生物最早、 最重要的一方面，这在我国已有了数千年的历史。 人类在长期的实践中积累了丰富的经验，利用微 生物已经制造了种类繁多、营养丰富、风味独特 的许多食品。
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第一节 食品制造中的细菌及其应用
一 食醋生产中的细菌
食醋是细菌的发酵制品。食醋生产历史非常悠久，起 源于我国，距今已有2500多年历史。如山西陈醋、镇江香 醋、四川保宁醋，福建红曲醋、浙江玫瑰醋、上海米醋、 东北白醋、广东糖醋等产品风味各异，行销国内外市场， 颇受欢迎。
食醋是以淀粉质、糖质、酒质等为原料，经过醋酸菌 发酵而酿制成的富含醋酸、氨基酸、糖分、酯类等物质的 一种营养丰富、价廉物美的酸味调味品，是酸、咸、甜、 鲜四味的调和。
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一 食醋生产中的细菌
用于食醋生产的细菌有纹膜醋酸杆菌、许氏醋酸杆菌 、恶臭醋酸杆菌混浊变种（AS1.41）、巴氏醋酸杆菌巴氏 亚种（沪酿1.01）等。
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保加利亚乳杆菌
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嗜酸乳杆菌
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双歧杆菌形态图
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2．发酵乳制品中的乳酸细菌及发酵类型
通常根据乳酸菌对糖的发酵特性可以分为二种类型， 同型发酵LAB和异型发酵LAB。
⑴ 同型发酵乳酸菌
指的是在发酵过程中，能使发酵液中80-90%的糖转化 为乳酸，仅产生很少量的其它产物。如干酪乳杆菌、保加 利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌等。
1. 味精生产常用菌种
黄色短杆菌、棒状杆菌、节杆菌和二歧短杆菌等。 我国多采用棒状杆菌，如北京棒状杆菌 AS1.299、钝齿棒 状杆菌 AS1.542。
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2. 味精生产的工艺流程
原料：玉米、小麦、大米、甘薯、糖等（尿素、氨水）
淀粉质 糖化 冷却过滤
加入促生长物质（玉
米浆及其它营养物配成的合适的培养基）
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第八章食品制造中的主要微生物及其应用
一方面，微生物可以引起食品的腐败变质，造成食品 工业生产的大量损失，可以引起人和动植物的病害，给人 类带来巨大灾难；另一方面，它们又可以造福人类，对人 类的生活、生产极为有利，如利用微生物可以制造肥料、 饲料、食品、医药及化工原料，也可以利用微生物用于冶 金、制革、纺织、污水处理等方面。
乳酸菌的种类较多，目前已发现有23个属。在发酵 乳制品中涉及有乳杆菌属、乳球菌属、链球菌属、明串 珠菌属和双歧杆菌属。
最常用的是干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳 杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸乳 球菌、嗜热链球菌、丁二酮链球菌、乳脂链球菌、噬柠 檬酸链球菌、双歧杆菌等。
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嗜热链球菌（Sc. thermoplilus）
第八章食品制造中的主要微生物及其应用
第一节 食品中细菌的利用
一 食醋生产中的细菌 二 发酵乳制品生产中的细菌 三 细菌用于味精的生产
第二节 食品中酵母菌ຫໍສະໝຸດ Baidu利用
一 酵母菌用于面包的制造 二 酵母菌用于酒类的生产 三 酵母菌用于SCP的生产
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第三节 食品中霉菌的利用
一 霉菌用于淀粉的糖化 二 霉菌用于腐乳的制造 三 霉菌用于酱油的生产 四 霉菌用于柠檬酸的生产
⑵ 异型发酵乳酸菌 指的是在发酵过程中，能使发酵液中50%的糖转化为
乳酸，另外50%糖转变为其它有机酸、醇、CO2、H2等。 如明串珠菌、短乳杆菌等。
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3．几种常见发酵乳制品 乳酸菌用于制造干酪
干酪是由优质鲜乳经过消毒后，加入凝乳酶 或乳酸菌菌种，首先使乳液凝块，再脱去乳清， 压成块状，然后在乳酸菌作用下逐渐成熟而制成 的一种发酵乳制品。
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三 细菌用于味精的生产
味精即为L—谷氨酸钠盐，是食品中的鲜味剂。过去 是利用粮食中的蛋白质作原料，用化学加酸水解方法来制 取。这种方法生产氨基酸需要耗费大量粮食，劳动强度大 ，成本高。至1957年利用微生物直接发酵糖类生产谷氨酸 成功以后，氨基酸工业得到了飞速发展。我国是1963年开 始用微生物发酵来生产各种氨基酸的。
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纯鲜啤酒是先用硅藻过滤，除去凝固的Pr和大量酵母 菌，然后再经过超微孔过滤板，把啤酒中剩余的酵母菌和 其它的微生物去掉，这种啤酒不仅保持了啤酒固有的风味， 而且在较高温度下贮存，也不会发生再发酵现象，目前这 种啤酒正在世界范围逐步扩大。
当然还有其他的分类，如按发酵方式（上面啤酒和下 面啤酒）、包装方式（桶啤酒、瓶装啤酒和罐状啤酒）、 销售方式（内销啤酒和外销啤酒）、麦芽汁浓度、啤酒的 功能等。
第四节 微生物酶制剂及其在食品工业上的应用
一 微生物生产酶制剂的优缺点 二 微生物产生的酶及其在食品工业上的应用
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微生物在食品中应用的三种方式
微生物菌体的应用，如食用菌、酸奶、 酸泡菜，单细胞蛋白质等。
微生物代谢产物的应用，如酒类、食醋、 氨基酸、有机酸、维生素等。
微生物酶的应用，如豆腐乳、酱油等。
发酵过程中，面团中的酵母菌首先利用面粉中原有的少 量葡萄糖、果糖和蔗糖进行发酵，在发酵同时，面粉中的淀 粉酶促使面粉中的淀粉转化成麦芽糖，麦芽糖的存在，提供 了酵母菌可利用的营养物质，从而使发酵得已连续，酵母菌 分解糖产生CO2、醇、醛和一些有机酸产物。CO2由于被包 在面筋周围，不易跑出，因而使的面团逐渐胀大，发酵后的 面团再经揉搓，造型后，放在220℃以上高温炉中烘烤，由于 面团内的CO2受热而膨胀，即造成了面包多孔海绵状结构， 而发酵过程中产生的其它发酵产物构成了面包特有的香味。
醋酸菌是醋酸发酵的主要菌种。 纹膜醋酸杆菌、许氏醋酸杆菌、恶臭醋酸杆菌混浊变种（AS1.41 ）、巴氏醋酸杆菌巴氏亚种（沪酿1.01）等。
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食醋生产工艺
原料混合 加水拌匀、蒸煮、糊化
冷凉后加麸曲
和酒母 糖化、酒化发酵（固态或液态发酵） 拌糠
加盐陈酿
接入醋酸菌种子
醋酸发酵
淋醋 陈酿
配兑
灭菌
包装
成品
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主要工艺要点：
(1) 原料：粮食(南方为大米、糯米；北方为高梁、玉米) ；薯类(甘薯、马铃薯、木薯)；农副产品下脚料、水果等 残果、次果等。
(2) 发酵：固态和液态发酵。
(3) 拌糠：加辅料、疏松料(起吸收水分、疏松醋醅、贮 存空气的作用)。
(4) 灭菌：杀死醋中的微生物和残留的酶，使醋的成分基 本固定下来。其次是经过加热使香气更浓，味道更和谐。
(5) 加盐陈酿：抑制醋酸菌的活动，调节风味。有醋醅陈 酿和醋液陈酿。
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发酵工程
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发酵工程
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发酵工程
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二 发酵乳制品生产中的细菌
已经知道，微生物可以引起乳制品腐败变质，造成乳品 工业生产的极大损失和对人体健康带来极大危害。但许多乳 制品如酸奶油、干酪、酸乳、酸乳酒等，均为经微生物发酵 后而生产的具有营养价值，风味优良并具有某些保健和疗效 作用的发酵乳制品。
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左图：西班牙Cabrales卡普勒斯干酪 右图：瑞士Emmental埃门塔尔干酪
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左图：英国Cheddar契达干酪 右图：丰富多彩的干酪
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干酪生产过程中的凝乳
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干酪生产过程中的排乳清
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干酪生产过程中的排乳清
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利用干酪生产的食品
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利用干酪生产的食品
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双歧杆菌酸奶的生产有两种不同的 工艺。一种是两歧双歧杆菌与嗜热链球 菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵的生产 工艺，称共同发酵法。另一种是将两歧 双歧杆菌与兼性厌氧的酵母菌同时在脱 脂牛乳中混合培养，利用酵母在生长过 程中的呼吸作用，以生物法耗氧，创造 一个适合于双歧杆菌生长繁殖、产酸代 谢的厌氧环境，称为共生发酵法。
常用的凝乳酶为皱胃酶，也有用木瓜蛋 白酶和微生物产生的凝乳酶，也可以用乳酸 菌发酵作用凝乳的。
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干酪生产工艺流程
原料乳加热杀菌
加入凝乳酶、发酵剂及色素
形成凝块
切割凝块、搅拌、加热
排除乳清
粉碎凝块
入模压榨
加盐
发酵成熟
当然不同品种的干酪加工工艺不尽相同(硬质、软质、干 、半干等)，所用的发酵剂的组成也不一样。
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二 酵母菌用于酒类的生产 酿造酒的种类很多，有蒸溜酒（白酒）、发酵酒 （黄酒、啤酒、葡萄酒） 酵母菌用于啤酒的生产
啤酒是以麦芽、酒花为原料，其它非麦芽谷物 为辅料，经糖化发酵形成的澄清透明，富含丰富 CO2的一种液体饮料。 由定义可以知道啤酒中包括 有麦芽、水、酒花和酵母菌。
由于啤酒中含有丰富的营养成分和低的乙醇含量 深受广大消费者的喜爱，因此早在1972年的第九届 “国际营养食品会议”上就被列为营养食品，被誉 为人造牛奶、“液体面包”。
一 酵母菌用于面包的制造
面包是以面粉为主要原料，加水和加入一定量的酵母菌 混合成菌团，经发酵后造型，最后经烘烤而制成的一种食 品。
1．面包生产用酵母菌及要求
啤酒酵母菌（30℃左右），对菌种的要求是：发酵力 强，并能产生香味。
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2．面包生产工艺
面粉加水加酵母菌 发酵 面团 揉搓 成型 烘烤 （220℃以上） 成品
干酪的主要成分是酪蛋白和乳脂（脂肪）， 还含有Ca、P、S及较多的B族维生素和维生素A ，故是一种比较容易消化的营养价值较高的食品 。
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制造干酪常用的发酵剂是乳酸菌（用丙 酸菌和丝状真菌），常用的乳酸菌有：乳球 菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳 杆菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌、噬柠檬酸 链球菌。