第7章微生物與食品發(fā)酵

第7章微生物與食品發(fā)酵第一節(jié)概述

釀造，是指利用微生物或酶的發(fā)酵作用，將農產品原料制成食品的過程。第7章微生物與食品發(fā)酵相同點不同點發(fā)酵都是通過對環(huán)境生態(tài)因子的控制,利用有益微生物改變原料的特性.多是單一微生物在特定的容器內形成特定的產物.釀造是多種微生物的較為復雜的生態(tài)系統(tǒng),產生的特定產品的過程.發(fā)酵和釀造的異同發(fā)酵食品:經過酶或微生物處理后理化性質發(fā)生改變后制成的食品。第7章微生物與食品發(fā)酵一、乳酸細菌及其產品

第二節(jié)細菌與食品的釀造（一）乳酸細菌

1.概念：為一類革蘭氏染色陽性，能發(fā)酵碳水化合物轉化成乳酸的細菌，發(fā)酵的唯一或主要產物為乳酸，目前發(fā)現(xiàn)的乳酸細菌有球菌、桿菌。第7章微生物與食品發(fā)酵2.乳酸菌的種類：

分屬于19個屬(也有認為4-9個屬的)，而且，隨著研究的深入，還不斷有新種加入。第7章微生物與食品發(fā)酵3.乳酸菌的作用:

（1）維持腸道菌群的微生態(tài)平衡（2）增加機體免疫功能（3）預防和抑制腫瘤發(fā)生（4）提高營養(yǎng)利用率、促進營養(yǎng)吸收乳酸菌的營養(yǎng)作用，如：發(fā)酵后產生的乳酸,可提高鈣、磷、鐵的利用率,促進鐵和維生素D的吸收（5）控制內毒素、降低膽固醇（6）延緩機體衰老第7章微生物與食品發(fā)酵（二）乳酸發(fā)酵的類型1.同型乳酸發(fā)酵(Homofermentationoflacticacidpathyway)

是通過EMP,發(fā)酵終產物中90%以上為乳酸的發(fā)酵過程。多數(shù)乳酸細菌屬于這類發(fā)酵，如乳酸鏈球菌。第7章微生物與食品發(fā)酵2.異型乳酸發(fā)酵(Heterofermentationoflacticacidpathway)

是通過HMP,發(fā)酵終產物除乳酸外，還有乙醇等物質。如腸膜明串珠菌（Leuconostoc

mesenteroides)、短乳桿菌（Lactobacillusbrevis)，真菌中的根霉等。第7章微生物與食品發(fā)酵3.雙歧途徑(bifidum

patheay)

是雙歧桿菌的產能代謝模式。雙歧桿菌是一類特殊的嚴格厭氧菌，對營養(yǎng)要求較高。在葡萄糖發(fā)酵中2個葡萄糖生成3個乙酸、2個乳酸和個ATP。第7章微生物與食品發(fā)酵（三）乳酸菌與蔬菜發(fā)酵乳酸發(fā)酵蔬菜的意義：（１）乳酸菌是參與調節(jié)人體腸道微生態(tài)平衡的主要菌群。抑制腸道中腐敗細菌的生長和減弱腐敗菌在腸道的產毒，防止細胞老化，降低膽固醇，抗腫瘤以及調節(jié)人體生理機能等保健和醫(yī)療作用。（２）乳酸菌菌體及其代謝產生的有機酸，可促進胃腸道蠕動，幫助消化，防止便秘，同時刺激腸道免疫細胞產生抗體，防治疾病。（３）改善食品的風味，豐富蔬菜制品的品種。（４）延長食品的保存期第7章微生物與食品發(fā)酵１.泡菜的制作與微生物（１）傳統(tǒng)的泡菜發(fā)酵制作過程和方法第7章微生物與食品發(fā)酵

在幾種酸泡菜的發(fā)酵過程中,分離、鑒定出：

腸膜明串珠菌、葡聚糖明串珠菌、小片球菌、植物乳桿菌、短乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、棒狀乳桿菌等乳酸菌種類。明串珠菌、片球菌一般在發(fā)酵前期出現(xiàn)。乳桿菌則在發(fā)酵的中后期占優(yōu)勢,其中以植物乳桿菌最常見。腌漬酸菜在自然發(fā)酵過程中,乳酸菌活動的順序大致是：腸膜明串珠菌短乳桿菌啤酒片球菌植物乳酸桿菌。(2)發(fā)酵過程的化學變化和微生物生態(tài)第7章微生物與食品發(fā)酵腸膜明串珠(球）菌短乳桿菌啤酒片球菌植物乳酸桿菌第7章微生物與食品發(fā)酵剛開始表面附生的乳酸菌和腐敗菌共同生長---(嫌氣條件)乳酸菌占優(yōu)勢---(微酸)抑制雜菌生長微生物種類:乳酸菌、假單孢桿菌、產氣腸桿菌、陰溝腸桿菌、短小芽孢菌等。腸膜明串珠菌是這一段時間增長最快的菌。A微酸階段:第7章微生物與食品發(fā)酵乳酸濃度越來越高，達到酸化成熟階段。微生物的特點：雜菌（腐敗菌）受到抑制。乳酸菌的主要類群：腸膜明串珠菌、植物乳桿菌、短乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌。B酸化成熟階段：第7章微生物與食品發(fā)酵乳酸濃度過高，乳酸菌受到抑，此時微生物活動幾乎停止。蔬菜得以保存。

發(fā)酵過程中的pH值的變化是反映發(fā)酵程度的數(shù)量指標當pH值范圍在～之間時,產品色、香、味俱佳,為產品形成期。此時乳酸含量為1%左右。（成品泡菜，如果密封不嚴，白地霉和野生的酵母得以生長，利用乳酸，造成腐敗。）C過酸階段：第7章微生物與食品發(fā)酵

酸度：乳酸菌具有很強的抗酸性,這也是它在競爭中的一個有利條件。

鹽濃度：鹽濃度在2%～4%時,對腐敗菌已有明顯抑制作用,但對乳酸菌影響不大,且發(fā)酵產品評價最佳。當鹽含量達到10%時,乳酸發(fā)酵大大降低,產酸量明顯減少,乳酸菌受到抑制。（3）影響泡菜質量的因素第7章微生物與食品發(fā)酵

溫度：

溫度范圍必然對產品風味、質量產生重要影響。在生產中合理使用發(fā)酵溫度顯得十分重要日均溫25℃,由原料到成品需一周,而日均溫11℃,需兩周左右能完成發(fā)酵。

在發(fā)酵前期如果發(fā)酵溫度較低,腸膜明串珠菌和小片球菌在乳酸菌區(qū)系中占優(yōu)勢,進行異型乳酸發(fā)酵,對乳酸發(fā)酵過程的啟動與產品風味的形成起重要作用。

后期,進行同型乳酸發(fā)酵的植物乳桿菌、短乳桿菌等,所要求的發(fā)酵溫度要高一些。第7章微生物與食品發(fā)酵２榨菜的生產與微生物（1）榨菜生產工藝榨菜鮮頭→整形修剪→初腌（防腐和抽水）→上囤圍壓→復腌→分等整形→漂洗脫鹽→拌料→裝袋→真空包裝→巴氏殺菌→冷卻干燥→打包→抽檢出廠。第7章微生物與食品發(fā)酵（2）

發(fā)酵過程：發(fā)酵的過程以腸膜明串珠菌為代表的異型乳酸發(fā)酵產生乳酸、乙酸、乙醇、甘露醇、葡聚糖。乳酸發(fā)酵程度，一般通過加鹽水或添加有抑菌作用的香辛料來調節(jié)。（傳統(tǒng)通過壓榨、晾曬、風干等脫水作用調節(jié)）第7章微生物與食品發(fā)酵（3）腌制過程中的有害微生物：大腸桿菌等：發(fā)酵初期的有害菌，產生腐敗和亞硝酸。丁酸菌等腐敗菌：產生的丁酸具有強烈臭味。腐敗性細菌如枯草芽孢桿菌、莢膜桿菌、莢膜粘化菌和腐臭桿菌等,消耗腌制榨菜中的營養(yǎng)成分,使產品變質、產生惡臭味,同時產生一些有害物質如亞硝胺。

第7章微生物與食品發(fā)酵產膜酵母：

在榨菜和鹵水表面常出現(xiàn)一層由產膜酵母為主的灰白色有皺紋的薄膜。其在有氧條件下利用有機酸，使pH升高，導致腐敗菌生長。霉菌：

白地霉等在有氧條件下生長，使pH升高，導致腐敗菌生長。第7章微生物與食品發(fā)酵二、乳酸菌與發(fā)酵乳制品新鮮原乳經過微生物的發(fā)酵作用，成為具有特殊風味的食品，這些食品稱之為發(fā)酵乳制品。該制品具有良好風味，較高營養(yǎng)，同時具有一定的保健作用。其產品主要有干酪、酸奶油、酸乳、馬奶酒等。第7章微生物與食品發(fā)酵1、發(fā)酵乳制品的風味物質與微生物（1）乳酸

乳糖的乳酸發(fā)酵是乳制品所共有的最為重要的乳糖代謝方式。

一般乳液中含有～%的乳糖，乳酸最高可達1.5%（消耗30％的乳糖）。

常見的微生物:

乳鏈球菌、嗜熱鏈球菌、乳桿菌。第7章微生物與食品發(fā)酵（2）雙乙酰，又稱丁二酮

：

可使發(fā)酵乳制品具有奶油的特征，有一種類似堅果仁的香味。主要微生物：乳脂串珠菌、乳鏈球菌丁二酮亞種。（3）乙醛：

在酸奶中重要的風味。

由嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌產生。第7章微生物與食品發(fā)酵（5）乙醇：

是某些發(fā)酵乳制品的風味化合物之一。如酸奶中明串株菌和一些酵母可產生。

在馬奶酒中由圓酵母產生，其酒精含量一般為%～1%。（6）揮發(fā)性脂肪酸：甲酸、乙酸和丙酸等。第7章微生物與食品發(fā)酵(1)生產過程:消毒牛乳接種37～38℃培養(yǎng)(2)微生物菌種：

嗜熱鏈球菌保加利亞乳桿菌嗜酸乳桿菌雙歧乳桿菌2、

酸奶是乳汁乳酸發(fā)酵形成的凝乳狀食品。第7章微生物與食品發(fā)酵(1)嗜熱鏈球菌G+；微需氧；最適生長溫度為40-45℃；能發(fā)酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖；蛋白質分解能力微弱；對抗生素極敏感；細胞呈卵圓形，成對或形成長鏈。嗜熱鏈球菌為同型乳酸發(fā)酵菌，產生L（＋）-乳酸；代謝過程中有風味物質雙乙酰產生。第7章微生物與食品發(fā)酵（2）保加利亞乳桿菌G+；微厭氧；最適生長溫度為40～43℃；能發(fā)酵葡萄糖、果糖、乳糖，但不能利用蔗糖；細胞兩端鈍圓，呈細桿狀，單個或成鏈，頻繁傳代會變形。屬同型乳酸發(fā)酵菌，產生D（一）-乳酸；將嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌混合培養(yǎng)，兩者的生長情況都比各自單獨培養(yǎng)時好。第7章微生物與食品發(fā)酵（3）嗜酸乳桿菌G+，微厭氧菌。最適培養(yǎng)溫度為35—38℃；能發(fā)酵多種糖類。蛋白質分解力弱，細胞兩端鈍圓，呈桿狀，單個、成雙或成短鏈。屬同型乳酸發(fā)酵，產D，L-乳酸。營養(yǎng)要求高，嗜酸乳桿菌的最適生長PH為5.5-6.0，能耐胃酸和膽汁，在腸道中可存活。第7章微生物與食品發(fā)酵（4）雙歧桿菌G+，專性厭氧菌。但目前應用于生產的菌株有不同程度的耐氧性；經多次傳代后有，革蘭氏染色反應轉為陰性；最適培養(yǎng)溫度約為37℃。屬異型乳酸發(fā)酵，除產生L（+）-乳酸外，還有乙酸、乙醇和二氧化碳等生成。第7章微生物與食品發(fā)酵用上述乳酸菌作為酸奶發(fā)酵劑時，應采用適當?shù)姆椒▽Πl(fā)酵劑進行調制。用來制作酸奶的工作發(fā)酵劑有兩種：一是從市場上選購的利用冷凍于燥技術制成的顆粒狀發(fā)酵劑。二是經逐級擴大培養(yǎng)制得的發(fā)酵劑。所使用的牛乳或由脫脂奶粉配制成的調制乳中不得含有抗生素等阻礙乳酸菌生長的物質。為避免嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的快速生長，應在較溫和的條件下對牛乳進行加熱滅菌。注意事項第7章微生物與食品發(fā)酵3、干酪（1）制作工藝凝乳：牛奶加乳酸菌或酶等凝固成型：加熱加壓加鹽成型存放老熟：各種次生微生物發(fā)酵主要成分是酪蛋白和乳脂第7章微生物與食品發(fā)酵（2）干酪的分類：根據奶酪的質地和成熟方式，可將干酪區(qū)分為：硬干酪、半硬干酪、軟干酪第7章微生物與食品發(fā)酵主要干酪發(fā)酵劑組成和次級微生物干酪種類品種舉例水分（%）發(fā)酵劑組成發(fā)酵劑作用次級微生物菌群軟質干酪酪農干酪≥80乳鏈球菌酸、雙乙酰無卡門塔爾干酪48乳脂鏈球菌酸酪生青霉和酵母半硬質干酪林堡干酪45乳脂鏈球菌、乳鏈球菌酸酵母、擴展短桿菌硬質干酪埃曼塔爾干酪38多種乳酸菌乳酸、丙酸，CO2丙酸桿菌、鏈球菌切達干酪＜40多種乳酸菌酸乳桿菌、足桿菌青紋干酪羅奎福特干酪40~45乳鏈球菌酸，CO2婁地青霉、酵母、小球菌第7章微生物與食品發(fā)酵（3）干酪微生物菌群在干酪成熟過程中有大量的微生物繁殖，它們隨干酪種類和制作工藝的不同而異。大多數(shù)是形成復雜的多種微生物混合體。霉菌：沙門柏干酪青霉、絹白色青霉、白地霉、婁地青霉酵母：克魯維酵母、假絲酵母、德巴利氏酵母、糖酵母。細菌：微球菌、乳桿菌、片球菌、棒桿菌、丙酸桿菌等。第7章微生物與食品發(fā)酵干酪微生物次生菌群的功能一般地講，次生菌群的生長、代謝括性及蛋白質水解沒與脂類水解酶的分泌可以改變干酪的結構和風味。但由于成熟干酪的次生菌群是相當復雜的，因此單獨菌種的作用很難講清楚。第7章微生物與食品發(fā)酵

4、開菲爾（Kefir）

Kefir是由數(shù)種乳酸菌和酵母菌組成的混合菌塊。菌塊內的乳酸菌和菌體外蓄積黏性多糖作為菌塊的支撐體。是一個小型生態(tài)系統(tǒng)。微生物種類因地區(qū)和時間不同。第7章微生物與食品發(fā)酵乳酸菌：

乳酸鏈球菌、乳酸桿菌、乳鏈球菌二乙酰亞種、腸膜明串珠菌、嗜熱乳桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌酵母類：開菲爾圓酵母、釀酒膠木、假絲酵母、乳酸酵母其它：醋酸細菌、枯草桿菌、開菲爾桿菌開菲爾主要微生物群落第7章微生物與食品發(fā)酵三、納豆細菌與納豆發(fā)酵第7章微生物與食品發(fā)酵1、傳統(tǒng)納豆發(fā)酵過程稻草包裹老熟的大豆自然發(fā)酵（40～42℃）第7章微生物與食品發(fā)酵第7章微生物與食品發(fā)酵2、納豆細菌Bacillussubtilis（natto)屬于枯草芽孢桿菌納豆亞種。最適生長溫度為40~42℃低于10℃不能生長，50℃生長不好。繁殖要求相對濕度85%。第7章微生物與食品發(fā)酵3、納豆的生理功能（1）溶解血栓的生理功能。（2）抗菌及降解毒素、助消化，

維持胃腸道健康。（3）防止骨質疏松癥。（4）抗腫瘤、抗氧化。（5）降血壓。（6）清除體內放射性元素以及抗衰老。（7）美容等功效。（8）產生的黏性物質γ-谷氨酸（γPGA)成為新型外科手術材料。第7章微生物與食品發(fā)酵4、納豆生物活性物質的研究進展（1）納豆激酶：

具有很強的溶血栓作用，天然、無毒、無副作用，口服與注射同樣有效?？赏蔀閲鴥韧獾谝涣鞯姆乐窝ú〉乃幬锖褪称繁＝∑?。（2）異黃酮（SI）：

納豆中含有的游離異黃酮類物質，可抗氧化、抗癌防衰老。

實驗顯示，添加異黃酮喂食動物，異黃酮能顯著改善高脂食料所致動物血凝系統(tǒng)異常，能抑制脂質吸收，降低膽固醇，預防心血管病和糖尿病。第7章微生物與食品發(fā)酵（3）皂苷素

納豆中含有大量皂苷素，不僅能改善便秘，降低血脂和膽固醇，而且還能軟化血管，預防高血壓、動脈硬化以及大腸癌癥。（4）維生素K2

骨折的人血液中促進骨質形成的維生素K2很少，僅為正常人的1/2，而服用維生素K2后，則能使骨骼的重量增加，以及緩解腰痛等癥狀。納豆中含有大量的維生素K2。第7章微生物與食品發(fā)酵第二節(jié)真菌與食品釀造腐乳為我國著名的傳統(tǒng)食品，有1000多年的歷史，它味道鮮美，營養(yǎng)豐富，價格便宜，深受人們喜愛。一、霉菌與腐乳的發(fā)酵第7章微生物與食品發(fā)酵釀造機理毛霉特殊色、香、味的腐乳成品食鹽、紅曲、黃油等輔料厭氧后發(fā)酵豆乳胚眎、胨、多肽和氨基酸等有機酸、醇類、酯類淀粉蛋白質毛霉、細菌、酵母第7章微生物與食品發(fā)酵二、曲霉與茶葉發(fā)酵（一）黑茶發(fā)酵微生物參與微生物主要有：假絲酵母、黑曲霉、青霉、芽枝霉、無芽孢桿菌、芽孢細菌和球菌。大致過程是：細菌：30小時達到高峰，后下降。真菌：逐步增加。優(yōu)勢種群為曲霉。第7章微生物與食品發(fā)酵黑茶的生產工藝第7章微生物與食品發(fā)酵人工渥堆發(fā)酵，是指在有水分和氧氣的條件下，通過熱催化和酶促催化，使渥堆葉內產生一系列的化學反應和生物化學反應，綜合形成了黑茶的各種品質成分，即形成特定的色、香、味。渥堆發(fā)酵第7章微生物與食品發(fā)酵

茯磚茶是以三級或四級黑毛茶和改制茶為原料，經過毛茶篩分，半成品拼配，汽蒸漚堆，壓制成型，發(fā)花干燥，成品包裝等工藝制成。（二）茯磚茶發(fā)酵微生物第7章微生物與食品發(fā)酵是茯磚茶制造的獨特工序，其目的是通過控制一定的溫、濕度環(huán)境條件，促使微生物優(yōu)勢菌種的生長繁殖，產生大量金黃色的閉囊殼。發(fā)花中的優(yōu)勢菌主要是散囊菌屬中的冠突散囊菌，它的無性世代是針刺曲霉。發(fā)花第7章微生物與食品發(fā)酵發(fā)花中有害菌的產生和控制

如果渥堆堆體過小，時間過長，堆內會