食品用微生物發(fā)酵劑的研究及應(yīng)用

食品用微生物發(fā)酵劑的研究及應(yīng)用第一頁，共22頁。1.微生物發(fā)酵劑的研制2.微生物發(fā)酵劑在食品中的應(yīng)用第二頁，共22頁。

微生物發(fā)酵劑是用于生產(chǎn)發(fā)酵制品的特定微生物培養(yǎng)物，開發(fā)發(fā)酵制品的專用微生物發(fā)酵劑是解決傳統(tǒng)發(fā)酵食品工業(yè)化生產(chǎn)的重要方法。

微生物發(fā)酵劑在乳制品、肉制品、魚制品(魚露發(fā)酵制品)及泡菜生產(chǎn)中的應(yīng)用較多，乳制品發(fā)酵劑是目前應(yīng)用最廣泛的發(fā)酵劑，選擇合適的發(fā)酵劑對于食品加工業(yè)意義重大。第三頁，共22頁。（一）微生物發(fā)酵劑的研制發(fā)酵菌種的分離篩選發(fā)酵菌種增殖培養(yǎng)基的選擇菌懸液的冷凍干燥保護(hù)劑的選擇第四頁，共22頁。（一）微生物發(fā)酵劑的研制1.發(fā)酵菌種的分離篩選及鑒定

分離篩選出性質(zhì)優(yōu)良的菌種對于發(fā)酵劑的制作至關(guān)重要，是制備高效發(fā)酵劑的基礎(chǔ)。發(fā)酵菌株應(yīng)具有良好的發(fā)酵性能，如生長特性、產(chǎn)酸特性、產(chǎn)香特性和產(chǎn)氣特性等，且不同的發(fā)酵菌種之間能進(jìn)行較好的復(fù)合發(fā)酵，使風(fēng)味更加豐富。第五頁，共22頁。菌種的分離方法：（1）、施加選擇性壓力分離法

主要是利用不同種類的微生物生長繁殖對環(huán)境和營養(yǎng)的需求不同，如溫度、PH、滲透壓、氧氣、碳源、氮源等。人為控制這些條件，使之利于某類或某種微生物生長，而不利于其他種類微生物的生存，以達(dá)到使目的菌種占優(yōu)勢，而得以快速分離純化的目的。例如通過控制溫度可使嗜熱微生物和非嗜熱微生物分開；控制PH，可將嗜酸和嗜堿微生物分離等。在分離培養(yǎng)基也可加入不同的抗生素或試劑來增加選擇性。如在分離放線菌和細(xì)菌時(shí)可加入抗真菌抗生素。第六頁，共22頁。（2）、隨機(jī)分離法

有些微生物的產(chǎn)物對篩選沒有直接的選擇性指示作用，因此常用隨機(jī)分離方法分離。A、抗生素產(chǎn)生菌的分離抗生素產(chǎn)生菌的分離常用抑菌圈法。采用抗生素的敏感菌，傳統(tǒng)上常用金黃色葡萄球菌和枯草桿菌。B、抗腫瘤藥物產(chǎn)生菌的分離抗腫瘤藥物產(chǎn)生菌的分離常用方法：生化誘導(dǎo)法、SOS色檢測法、DNA修復(fù)能力突變株。原理是利用DNA的損傷，使微生物發(fā)生突變。第七頁，共22頁。（一）微生物發(fā)酵劑的研制2.發(fā)酵菌種增殖培養(yǎng)基的選擇（以乳酸菌為例）

DVS又稱濃縮型直投式乳酸菌發(fā)酵劑，是指一系列高度濃縮和標(biāo)準(zhǔn)化的冷凍或冷凍干燥發(fā)酵劑菌種，可直接加入到熱處理的原料乳中進(jìn)行發(fā)酵，因此省略了傳統(tǒng)繼代式發(fā)酵劑使用過程中的菌種活化、母發(fā)酵劑、中間發(fā)酵劑、生產(chǎn)發(fā)酵劑的擴(kuò)大繁殖過程，減少了菌種車間的投資和空間，防止了菌種的退化和污染，可使發(fā)酵乳制品工業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量大大提高。第八頁，共22頁。（一）微生物發(fā)酵劑的研制

制備直投式發(fā)酵劑的關(guān)鍵就是獲得乳酸菌大量生長的培養(yǎng)基，增殖培養(yǎng)基應(yīng)具有的特點(diǎn)為：適合菌體生長，繁殖速度快，在短時(shí)間內(nèi)可得到大量高活力細(xì)胞；菌體與培養(yǎng)基易分離；成本低廉，能反復(fù)利用。

增殖培養(yǎng)基大致可分為配制培養(yǎng)基、乳基質(zhì)培養(yǎng)基和乳清基質(zhì)培養(yǎng)基，后2個(gè)因其增殖慢，且不易分離菌體，一般配以其他的生長因子后使用。國內(nèi)研究的主要有改良MRS培養(yǎng)基、葡萄糖酵母膏培養(yǎng)基、脫脂乳培養(yǎng)基等。第九頁，共22頁。3.菌懸液的冷凍干燥保護(hù)劑的選擇

利用真空冷凍干燥技術(shù)是生產(chǎn)活菌制劑較為理想的一種保存方法。但真空冷凍干燥過程中，冷凍和干燥這2個(gè)過程會(huì)造成部分微生物細(xì)胞的損傷、死亡及某些酶蛋白分子的鈍化。如果在凍干工藝中保護(hù)劑選擇不當(dāng)，則發(fā)酵劑的發(fā)酵活力隨之下降。

常用的凍干保護(hù)劑主要有多元醇類、糖類和氨基酸類等，不同保護(hù)劑對不同菌種的保護(hù)效果是不同的，單一的保護(hù)劑并不能滿足冷凍干燥的要求，所以，凍干保護(hù)劑一般都是按一定配方混合使用。第十頁，共22頁。（二）微生物發(fā)酵劑在食品中的應(yīng)用

2.1在乳制品加工中的應(yīng)用

酸奶是微生物發(fā)酵劑在食品中最為成功的應(yīng)用。酸奶是新鮮牛奶滅菌后經(jīng)發(fā)酵劑發(fā)酵而制成的乳制品，除了具有獨(dú)特的風(fēng)味外，還具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值和良好的保健功能。酸奶發(fā)酵劑，由嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌組成，在發(fā)酵的過程中，菌種產(chǎn)酸產(chǎn)香、產(chǎn)酶，使液態(tài)乳凝固。嗜熱鏈球菌第十一頁，共22頁。（二）微生物發(fā)酵劑在乳制品中的應(yīng)用

過去主要是根據(jù)工藝要求選擇產(chǎn)酸快、凝固好、能產(chǎn)生風(fēng)味強(qiáng)的酸乳發(fā)酵劑曾經(jīng)是生產(chǎn)廠家的首選?，F(xiàn)在則要讓酸乳產(chǎn)品最大限度地符合顧客和市場的需求。生產(chǎn)個(gè)性化、風(fēng)味獨(dú)特、口感順滑、質(zhì)地稠厚、有益健康的酸乳，同時(shí)產(chǎn)酸快、質(zhì)量穩(wěn)定、使用方便價(jià)格適中的直投式酸乳發(fā)酵劑是生產(chǎn)廠家的需要和追求．也是酸乳發(fā)酵劑的發(fā)展趨勢。

第十二頁，共22頁。

酸乳在貯存和銷售時(shí)的后酸化現(xiàn)象曾經(jīng)是困擾許多生產(chǎn)廠家的難題。如今選育在高溫下產(chǎn)酸快、在低溫下基本不產(chǎn)酸或產(chǎn)酸其微的菌株獲得成功。隨著酸乳向健康和嗜好兩極化方向的發(fā)展，酸乳發(fā)酵劑也朝向使用方便化、低后酸化，嗜好化和健康化的方向發(fā)展。第十三頁，共22頁。

同時(shí)通過菌株篩選和加工條件優(yōu)化，可提高乳酸菌的活性從而增加發(fā)酵食品中功能因子的含量。

例如，用功能性乳酸菌發(fā)酵劑生產(chǎn)發(fā)酵奶，可生成足量的低熱能多元醇從而降低糖的含量。

某些乳酸菌，例如酸奶細(xì)菌S．thermophil，可以產(chǎn)生維生素例如葉酸，使用這類乳酸菌可增加乳制品中葉酸的含量。第十四頁，共22頁。（二）微生物發(fā)酵劑在肉制品中的應(yīng)用2.2在肉制品加工中的應(yīng)用

目前，發(fā)酵肉制品主要有發(fā)酵香腸，發(fā)酵干火腿以及我國傳統(tǒng)的腌臘肉制品。肉制品的發(fā)酵劑多為復(fù)合菌種組成，如乳酸菌、酵母菌、霉菌、微球菌等。

與酸奶相比，肉制品在發(fā)酵之前未經(jīng)過滅菌處理，嚴(yán)格意義上說應(yīng)該是強(qiáng)化發(fā)酵。在發(fā)酵肉制品中的優(yōu)勢菌株是乳酸菌，乳酸菌耐酸性較強(qiáng)，同時(shí)分泌的乳酸可以抑制有害微生物的生長。

第十五頁，共22頁。（二）微生物發(fā)酵劑在肉制品中的應(yīng)用

霉菌在發(fā)酵肉制品中起著比較重要的作用，其可產(chǎn)生許多酶類物質(zhì)，形成獨(dú)特的風(fēng)味，同時(shí)其在肉制品表面生長，可起到保護(hù)膜的作用。

酵母菌主要在肉制品的表面生長，產(chǎn)酸能力較弱。

微球菌的存在可將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，形成肉制品鮮亮的顏色，多菌種混合發(fā)酵形成了發(fā)酵肉制品獨(dú)特的風(fēng)味，彌補(bǔ)了單菌種發(fā)酵的單調(diào)性。第十六頁，共22頁。（二）微生物發(fā)酵劑在肉制品中的應(yīng)用

肉制品的發(fā)酵劑應(yīng)該具備以下特征：

①食鹽耐受性

②對亞硝酸鹽有一定的耐受力，

在80～lOOmg／L濃度下生長良好；

③能在26．7～43℃溫度范圍內(nèi)生長；在57～60℃溫度范圍內(nèi)無活性。

④同型發(fā)酵，利用葡萄糖僅能產(chǎn)生乳酸；

⑤發(fā)酵不會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生異味；

⑥非致病菌，對人體無害，不產(chǎn)生毒素；產(chǎn)黃青霉第十七頁，共22頁。

在發(fā)酵肉制品的生產(chǎn)中，常用的發(fā)酵劑微生物種類有細(xì)菌、酵母菌和霉菌:第十八頁，共22頁。2.3在蔬菜制品加工中的應(yīng)用

微生物發(fā)酵劑在蔬菜制品中的應(yīng)用以四川泡菜為代表。泡菜發(fā)酵中的優(yōu)勢菌種為乳桿菌，如植物乳桿菌、短乳桿菌等，它們在發(fā)酵的過程中發(fā)生復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，形成了泡菜獨(dú)特的風(fēng)味。

相對于自然發(fā)酵，使用發(fā)酵劑可縮短生產(chǎn)周期，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量也更為穩(wěn)定。目前，乳酸菌發(fā)酵劑在白菜和榨菜葉發(fā)酵中的應(yīng)用研究較多，為直投式微生物發(fā)酵劑應(yīng)用于泡菜生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。第十九頁，共22頁。（二）微生物發(fā)酵劑在酒制品中的應(yīng)用

2.4

在酒制品中的應(yīng)用

酒釀造在我國有悠久的歷史，目前用于酒制品的發(fā)酵劑也比較成熟。如米酒酒藥中主要的菌種為根霉和酵母，根霉能分泌大量的淀粉酶，對淀粉進(jìn)行降解，供酵母發(fā)酵所需。張其圣等從傳統(tǒng)的窖池糟醅中分離出菌種，進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)后按比例配成糖化發(fā)酵劑，其糖化力、液化力、發(fā)酵力均與傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)曲接近，且制作方法更為簡潔。酵