第八章微生物与发酵食品

第八章微生物与发酵食品

第一节细菌在食品制造中的应用

一、食醋

食醋是我国人民日常生活中主要调味品之一，也是我国利用微生物生产的一个古老的产品。

（一）、菌种

食醋是细菌的发酵产品，常利用醋酸杆菌进行好氧发酵而生产。如以淀粉为原料，还需霉菌和酵母菌的参与；如以糖类物质为原料，需加入酵母菌；只有以乙醇类物质为原料，单纯利用醋酸杆菌就可完成酿醋作用。

1、曲霉菌

酿醋先酿酒，曲霉菌的作用是将淀粉水解为葡萄糖，为酒精发酵提高条件。常用的菌种是黑曲霉(Aspergillus niger)，宇佐美曲霉(amii)等。现常用是北微所选育的黑曲霉变异株UV-11，编号为AS.3.4309，最适pH值为3.5-5.0。米曲霉常用菌株有沪酿 3.040,沪酿 3.042(AS3.951),AS3.863等。黄曲霉菌株有AS3.800、AS3.384等。

2、酵母菌

酵母菌通过其酒化酶系统把葡萄糖转化为酒精和二氧化碳，完成酿醋过程中的酒精发酵阶段。其菌种主要是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。

3、醋酸菌

醋酸菌具有氧化酒精生成醋酸的能力。醋酸菌的形态为短杆或长杆细胞，单独、成对或排列成链状。不形成芽孢，革兰氏染色，幼龄阴性，老龄不稳定。好氧，喜欢在含糖和酵母膏的培养基上生长。最适生长温度为30o C左右，最适pH 值为5.4-6.3。

目前国内外用于生产的食醋菌种有：奥尔兰醋酸杆菌(Acetobacter orleanwnse)、许氏醋酸杆菌(A.schutzenbachu)、弯曲杆菌(A.curvum)、产醋醋杆菌(A.acetigenum)、醋化醋杆菌(A.aceti)、恶臭醋杆菌(A.ranlens)等。我国目前使用人工纯培养的醋酸菌种，主要有中微所培育出的恶臭醋杆菌的混浊变种(AS1.41)、上海酿造所和上海醋厂从丹东速酿醋中分离而得的巴氏醋杆菌(A.pasteurianus)巴氏亚种（沪酿1.01号）。

（二）、发酵机理

(C

6H

12

O

6

)

N

+nH

2

O nC

6

H

12

O

6

C

6H

12

O

6

+2ADP+2Pi 2CH

3

CH

2

OH+CO

2

+2ATP

CH

3CH

2

OH+NAD CH

3

CHO+NADH

2

CH

3CHO+NAD+H

2

O CH

3

OOH+NADH

2

食醋在发酵过程中，通过美拉德反应和酶促褐变反应生成色素。发酵过程中产生各种有机酸和醇类，通过酯化反应合成各种酯类，赋予特殊的香气。脂类以乙酸乙酯为主。醋酸是形成酸味的主体酸，甜味来自糖分。鲜味来自蛋白质的水解产物氨基酸和菌体自溶核酸的降解产物核苷酸。

（三）、工艺流程

食醋的酿造方法通常分为固态发酵和液态发酵两大类。我国传统的酿造法多采用固体发酵，该法生产的醋风味较好，但需要辅料多，发酵周期长，原料利用率低，劳动强度大。

一般工艺流程为：原料混合，加水拌匀，烝煮，冷凉和加麸皮和酵母，糖化、发酵，拌糠接入醋酸菌，醋酸发酵，加盐陈酿，淋醋，陈醋，配兑，灭菌，包装，成品。

可用于食醋生产的原料很多，有糖蜜、高粱、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿等干果以及野生含糖和含淀粉的果实等。一般著名的醋仍以糯米、大米、高粱等粮食作物为原料。

我国食醋名优产品如山西陈醋、镇江陈醋、江浙玫瑰醋、四川麸醋÷福建红曲醋、东北白醋等。

二、乳酸发酵制品

（一）乳酸菌及其有关属

按生化性状分类法：乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属和片球菌属。

1、乳杆菌属

形态多样，长、细长、弯曲及短杆、棒形球杆状，一般形成链，通常不运动，无芽胞，G=。

微嗜氧，营养要求复杂，需要氨基酸、肽、核酸衍生物、盐类、脂肪酸、可发酵的碳水化合物。

生长温度范围2-53o C，最适生长温度30-40o C，耐酸H5.5-6.2。不能还原硝

酸盐，H

2O

2

酶反应阴性，细胞色素阴性。G+C范围32%-53%。

德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、嗜酸乳杆菌等。

目前将乳杆菌分为三个亚属：专性同型发酵群、兼性异性发酵群和专性异型发酵群。

2、链球菌属

通常排列成对或链，无芽孢，G=，发酵碳水化合物主要是乳酸，代谢过程中

不能利用氧，但可在氧环境中生长，是一种耐氧的厌氧菌，H

2O

2

酶反应阴性。

该菌属有些是人和动物的病原菌，如牛乳房炎的无乳链球菌；引起咽喉炎的溶血链球菌；食品发酵工业上应用的有乳酸链球菌、乳酪链球菌、嗜热乳链球菌等。

3、明串珠菌属

细胞球形，通常呈豆状，G=，不运动，无芽胞，兼性厌氧，菌落通常小于Φ1㎝，光滑、圆形，灰白色。培养液生长物混浊均匀，但形成长链的菌株趋向于沉淀。

生长温度范围5-30o C，最适20-30o C。

需要复合生长因子、氨基酸以及烟酸、硫胺素、生物素、可发酵葡萄糖，产生D（-）乳酸，乙醇和CO

2

。

接触酶阴性，无细胞色素，不水解精氨酸，通常不酸化和凝固牛乳。不分解蛋白，不产生吲哚，不还原硝酸盐，不溶血。G+C为38-44%。

食品中常用的菌种有肠膜明串珠菌、及其乳脂亚种、酒明串珠菌等。

4、双歧杆菌属

双歧杆菌属细菌的细胞呈现多样形态，有短杆较规则形或纤细杆状带有尖细末端的细胞，有呈球形者，弯曲状的分支或分叉形，棍棒状或匙形。

单个或链状，V形，栅栏状排列，聚合成星状等。G=，不抗酸，不形成芽孢，不运动、厌氧，最适生长温度37-41o C，初始生长最适PH6.5-7.0。G+C含量为55-67%。

模式种为双歧双歧杆菌。应用在发酵乳制品有双歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌、长双歧杆菌和短双歧杆菌。

5、片球菌属

细胞圆球形，一般成对，单个罕见，G=，不运动，不形成芽孢，兼性厌氧。菌落大小可变，Φ1.2-2.5㎝，最适生长温度范围25-40o C，生长时需要有复合的生长因子和氨基酸，还需要烟酸、泛酸、生物素。接触酶阴性，无细胞色素，通常不酸化和凝固牛乳，不分解蛋白，不产生吲哚，不还原硝酸盐，不水解马尿酸钠。

（二）、乳酸发酵类型

葡萄糖进入细胞后的代谢情况依微生物的不同而不同。乳酸菌属于兼性厌氧菌和厌氧菌，它们只能通过发酵作用进行糖代谢，主要产物有乳酸、和一些其它