第三章微生物在食品制造中的应用
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第三章 微生物在食品发酵工业的应用
人类对微生物的应用方面
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。 • 利用微生物的代谢产物 • 利用微生物产生的酶 • 利用微生的菌体及其内含物。
应用于食品工业的微生物
• 细菌 • 酵母菌 • 霉菌
目录
一、食品制造中的细菌及其作用 二、食品制造中的酵母及其应用 三、食品制造中的霉菌及其应用 四、食品制造中的主要微生物酶制剂及其应用
所用的曲霉具有较强的蛋白酶、淀粉酶及纤维素酶的 活力，它们把原料中的蛋白质分解为氨基酸，淀粉变为糖类， 在其他微生物的共同作用下生成醇、酸、酯等，形成酱类特 有的风味。
酱油是人们常用的一种食品调味料，营养丰富，味 道鲜美，在我国已有2000多年的历史了。它是用蛋白质 原料和淀粉质原料，利用曲霉及其他微生物的共同发酵 作用酿造而成的。
一、食品制造中的细菌及其作用
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。
（一）食醋
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，
它是利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。
酿造微生物： （1）淀粉液化、糖化微生物
（一）生产用霉菌菌种
淀粉的糖化、蛋白质的水解均是通过霉菌产生的淀 粉酶和蛋白质水解酶进行的。通常情况是先进行霉菌培 养制曲。淀粉、蛋白质原料经过蒸煮糊化加入种曲，在 一定温度下培养，曲中由霉菌产生的各种酶起作用，将 淀粉、蛋白质分解成糖、氨基酸等水解产物。
在生产中利用霉菌作为糖化菌种很多：
✓根霉属中常用的有日本根霉、米根霉、华根霉等； ✓曲霉菌属中常用的有黑曲霉、宇佐美曲霉、米曲霉、
泡盛曲霉等； ✓毛霉属中常用的有鲁氏毛霉； ✓还有红曲属中的一些种也是较好的糖化剂，如紫红曲
霉、安氏红曲霉等；
（二）酱类
酱类包括大豆酱、蚕豆酱、面酱、豆瓣酱、豆豉及 其加工制品，都是由一些粮食和油料作物为主要原料， 利用以米曲霉为主微生物经发酵酿造制成的。
用于酱类生产的霉菌主要是米曲霉，生产上常用的 有沪酿3.042、黄曲霉Cr-1菌株、黑曲霉等。
自从20世纪60年代以来，微生物直 接用糖类发酵生产谷氨酸获得成功，并 投入工业化生产。
部分氨基酸及其生产所用菌株
部分氨基酸及其生产所用菌株
谷氨酸的发酵
（1）谷氨酸生产菌 主要使用的菌株是谷氨酸棒杆菌，除此之外，还有
发酵乳糖短杆菌、黄色短杆菌。 （2）生产原料
有淀粉质原料：玉米、小麦、甘薯、大米等。 其中甘薯和淀粉最为常用；
二、食品制造中的酵母及其应用
（一）面包
面包是以面粉为主要原料，以酵母菌、糖、油脂和 鸡蛋为辅料生产的发酵食品。
酵母菌种：
酵母是生产面包必不可源自文库的生物松软剂
面包酵母是一种单细胞生物，属真菌类。面包酵母 有圆形、椭圆形等多种形态。以椭圆形的用于生产较好。 酵母为兼性厌氧微生物，在有氧及无氧条件下都可以进 行发酵。
（二）酿酒
我国是一个酒类生产大国，也是一个酒文化文明古 国，在应用酵母菌酿酒的领域里，有着举足轻重的地位。
1、啤酒
啤酒是以优质大麦芽为主要原料，大米、酒花等为
辅料，经过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等工序酿制而成 的一种含有CO2、低酒精浓度和多种营养成分的饮料酒。
啤酒的发酵温度：30ºC左右 0ºC
7ºC左右
酵母细胞中含有蛋白质、脂肪、糖类、维生素和无机盐等，其 中蛋白质的含量非常丰富，因此它具有较高的营养价值，是良 好的蛋白质资源，可作为食用和饲用。
微生物生长繁殖迅速,其生长条件完全受人工控制,而且由于微 生物对营养物质适应性强,可以利用农副产废弃物、糖蜜、谷氨 酸发酵废液，稻草、稻壳、玉米秸、酿造、食品厂的废渣、废 液、木屑、纸浆废液等进行生产都可以作为培养酵母的材料， 以达到综合利用的目的。当然作为食用还需要解决一些适口性 问题。
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
生产上一般采用子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。
（二）发酵乳制品
发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定 的微生物进行发酵作用，产生具有特殊风味的食品，称为 发酵乳制品。常用发酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、马 奶酒等。
发酵乳制品主要包括酸奶和奶酪两大类，生产菌种主 要是乳酸菌，分为球菌和杆菌两种。
参与乳酸菌发酵的菌种
• 保加利亚乳杆菌 • 嗜热链球菌
中国乳酸菌市场研究
（三）氨基酸发酵
氨基酸是组成蛋白质的基本成分，其中有八种氨基 酸是人体不能合成但又必需的氨基酸，称为必需氨基酸， 人体只有通过食物来获得。
在食品工业中，氨基酸可作为调味料；在食品中添 加某些氨基酸可提高其营养价值等等。
糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜； 氮原料：尿素或氨水；
（四）黄原胶
黄原胶别名汗生胶，又称黄单胞多糖，是国际上 20世纪70年代发展起来的新型发酵产品。
❖ 它是由甘蓝黑腐病黄单胞细菌以碳水化合物为主要原 料，经通风发酵、分离提纯后得到的一种微生物高分 子酸性胞外杂多糖。
❖ 其作为新型优良的天然食品添加剂用途越来越广泛， 可代替多种胶体。
2、葡萄酒
葡萄酒是有新鲜葡萄或葡萄汁通过酵母的发酵作用 而制成的一种低酒精含量的饮料。葡萄酒质量的好坏和 葡萄品种及酒母有着密切的关系。
葡萄酒酵母在分类上为子囊菌纲的酵母属，啤酒酵 母种。葡萄酒酵母繁殖主要是无性繁殖，以单端（顶端） 出芽繁殖。
葡萄酒发酵的温度：37.8ºC
（三）酵母细胞的综合利用
三、食品制造中的霉菌及其应用
霉菌在食品加工工业中用途十分广泛，许多酿造发 酵食品、食品原料的制造，都是在霉菌的参与下生产加 工出来的。
绝大多数霉菌能把加工所用原料中的淀粉、糖类等 碳水化合物、蛋白质等含氮化合物及其他种类的化合物 进行转化，制造出多种多样的食品、调味品及食品添加 剂。
不过，在许多食品制造中，除了利用霉菌以外，还 要由细菌、酵母的共同作用下来完成。在食品酿造业中， 常常以淀粉质为主要原料，只有将淀粉转化为糖才能被 酵母菌及细菌利用。
人类对微生物的应用方面
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。 • 利用微生物的代谢产物 • 利用微生物产生的酶 • 利用微生的菌体及其内含物。
应用于食品工业的微生物
• 细菌 • 酵母菌 • 霉菌
目录
一、食品制造中的细菌及其作用 二、食品制造中的酵母及其应用 三、食品制造中的霉菌及其应用 四、食品制造中的主要微生物酶制剂及其应用
所用的曲霉具有较强的蛋白酶、淀粉酶及纤维素酶的 活力，它们把原料中的蛋白质分解为氨基酸，淀粉变为糖类， 在其他微生物的共同作用下生成醇、酸、酯等，形成酱类特 有的风味。
酱油是人们常用的一种食品调味料，营养丰富，味 道鲜美，在我国已有2000多年的历史了。它是用蛋白质 原料和淀粉质原料，利用曲霉及其他微生物的共同发酵 作用酿造而成的。
一、食品制造中的细菌及其作用
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。
（一）食醋
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，
它是利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。
酿造微生物： （1）淀粉液化、糖化微生物
（一）生产用霉菌菌种
淀粉的糖化、蛋白质的水解均是通过霉菌产生的淀 粉酶和蛋白质水解酶进行的。通常情况是先进行霉菌培 养制曲。淀粉、蛋白质原料经过蒸煮糊化加入种曲，在 一定温度下培养，曲中由霉菌产生的各种酶起作用，将 淀粉、蛋白质分解成糖、氨基酸等水解产物。
在生产中利用霉菌作为糖化菌种很多：
✓根霉属中常用的有日本根霉、米根霉、华根霉等； ✓曲霉菌属中常用的有黑曲霉、宇佐美曲霉、米曲霉、
泡盛曲霉等； ✓毛霉属中常用的有鲁氏毛霉； ✓还有红曲属中的一些种也是较好的糖化剂，如紫红曲
霉、安氏红曲霉等；
（二）酱类
酱类包括大豆酱、蚕豆酱、面酱、豆瓣酱、豆豉及 其加工制品，都是由一些粮食和油料作物为主要原料， 利用以米曲霉为主微生物经发酵酿造制成的。
用于酱类生产的霉菌主要是米曲霉，生产上常用的 有沪酿3.042、黄曲霉Cr-1菌株、黑曲霉等。
自从20世纪60年代以来，微生物直 接用糖类发酵生产谷氨酸获得成功，并 投入工业化生产。
部分氨基酸及其生产所用菌株
部分氨基酸及其生产所用菌株
谷氨酸的发酵
（1）谷氨酸生产菌 主要使用的菌株是谷氨酸棒杆菌，除此之外，还有
发酵乳糖短杆菌、黄色短杆菌。 （2）生产原料
有淀粉质原料：玉米、小麦、甘薯、大米等。 其中甘薯和淀粉最为常用；
二、食品制造中的酵母及其应用
（一）面包
面包是以面粉为主要原料，以酵母菌、糖、油脂和 鸡蛋为辅料生产的发酵食品。
酵母菌种：
酵母是生产面包必不可源自文库的生物松软剂
面包酵母是一种单细胞生物，属真菌类。面包酵母 有圆形、椭圆形等多种形态。以椭圆形的用于生产较好。 酵母为兼性厌氧微生物，在有氧及无氧条件下都可以进 行发酵。
（二）酿酒
我国是一个酒类生产大国，也是一个酒文化文明古 国，在应用酵母菌酿酒的领域里，有着举足轻重的地位。
1、啤酒
啤酒是以优质大麦芽为主要原料，大米、酒花等为
辅料，经过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等工序酿制而成 的一种含有CO2、低酒精浓度和多种营养成分的饮料酒。
啤酒的发酵温度：30ºC左右 0ºC
7ºC左右
酵母细胞中含有蛋白质、脂肪、糖类、维生素和无机盐等，其 中蛋白质的含量非常丰富，因此它具有较高的营养价值，是良 好的蛋白质资源，可作为食用和饲用。
微生物生长繁殖迅速,其生长条件完全受人工控制,而且由于微 生物对营养物质适应性强,可以利用农副产废弃物、糖蜜、谷氨 酸发酵废液，稻草、稻壳、玉米秸、酿造、食品厂的废渣、废 液、木屑、纸浆废液等进行生产都可以作为培养酵母的材料， 以达到综合利用的目的。当然作为食用还需要解决一些适口性 问题。
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
生产上一般采用子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。
（二）发酵乳制品
发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定 的微生物进行发酵作用，产生具有特殊风味的食品，称为 发酵乳制品。常用发酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、马 奶酒等。
发酵乳制品主要包括酸奶和奶酪两大类，生产菌种主 要是乳酸菌，分为球菌和杆菌两种。
参与乳酸菌发酵的菌种
• 保加利亚乳杆菌 • 嗜热链球菌
中国乳酸菌市场研究
（三）氨基酸发酵
氨基酸是组成蛋白质的基本成分，其中有八种氨基 酸是人体不能合成但又必需的氨基酸，称为必需氨基酸， 人体只有通过食物来获得。
在食品工业中，氨基酸可作为调味料；在食品中添 加某些氨基酸可提高其营养价值等等。
糖蜜原料：甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜； 氮原料：尿素或氨水；
（四）黄原胶
黄原胶别名汗生胶，又称黄单胞多糖，是国际上 20世纪70年代发展起来的新型发酵产品。
❖ 它是由甘蓝黑腐病黄单胞细菌以碳水化合物为主要原 料，经通风发酵、分离提纯后得到的一种微生物高分 子酸性胞外杂多糖。
❖ 其作为新型优良的天然食品添加剂用途越来越广泛， 可代替多种胶体。
2、葡萄酒
葡萄酒是有新鲜葡萄或葡萄汁通过酵母的发酵作用 而制成的一种低酒精含量的饮料。葡萄酒质量的好坏和 葡萄品种及酒母有着密切的关系。
葡萄酒酵母在分类上为子囊菌纲的酵母属，啤酒酵 母种。葡萄酒酵母繁殖主要是无性繁殖，以单端（顶端） 出芽繁殖。
葡萄酒发酵的温度：37.8ºC
（三）酵母细胞的综合利用
三、食品制造中的霉菌及其应用
霉菌在食品加工工业中用途十分广泛，许多酿造发 酵食品、食品原料的制造，都是在霉菌的参与下生产加 工出来的。
绝大多数霉菌能把加工所用原料中的淀粉、糖类等 碳水化合物、蛋白质等含氮化合物及其他种类的化合物 进行转化，制造出多种多样的食品、调味品及食品添加 剂。
不过，在许多食品制造中，除了利用霉菌以外，还 要由细菌、酵母的共同作用下来完成。在食品酿造业中， 常常以淀粉质为主要原料，只有将淀粉转化为糖才能被 酵母菌及细菌利用。