現(xiàn)代生物技術(shù)-08生物技術(shù)及食品NEW

8生物技術(shù)與食品學習目的食品工業(yè)是生物技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，掌握現(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域中的主要應(yīng)用。認識基因工程、發(fā)酵工程、細胞工程、酶工程及蛋白質(zhì)工程與食品產(chǎn)業(yè)的關(guān)系和發(fā)展趨勢；認識生物技術(shù)在單細胞蛋白、飲料與食品添加劑等食品生產(chǎn)加工過程中的重要作用；了解轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用以及現(xiàn)代生物技術(shù)與食品安全等內(nèi)容。8.1.1單細胞蛋白（singlecellprotein,SCP）蛋白質(zhì)的需求單細胞蛋白（SCP）的生產(chǎn)SCP的可接受程度及其毒理用微生物生產(chǎn)SCP的優(yōu)點在最佳條件下，微生物能以驚人的速率生長，有些微生物的生產(chǎn)量每隔0.5～1h增加1倍。微生物比植物和動物更容易進行遺傳操作；它們更適宜于大規(guī)模篩選高生長率的個體，更容易實施轉(zhuǎn)基因技術(shù)。微生物有相當高的蛋白質(zhì)含量，蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值高。微生物能在相對小的連續(xù)發(fā)酵反應(yīng)器中大量培養(yǎng)，占地小，不依賴氣候。微生物的培養(yǎng)基來源很廣泛，低廉，特別是利用廢料，如有些微生物能利用植物的“殘渣”——纖維素作原料。

8.1生物技術(shù)與食品生產(chǎn)

生物技術(shù)與食品8生物技術(shù)與食品單細胞蛋白（SCP）的開發(fā)1．應(yīng)用微生物生產(chǎn)SCP的優(yōu)點細胞的蛋白質(zhì)含量高達50%左右，并含有多種氨基酸、維生素、礦物元素和粗脂肪等營養(yǎng)成分，易被人畜消化吸收；微生物繁殖快，短時間可獲得大量產(chǎn)品；微生物對營養(yǎng)要求適應(yīng)性強，可利用多種廉價原料進行生產(chǎn)；微生物的生長條件完全受人工控制，可在工廠中大量生產(chǎn)。

2．開發(fā)單細胞蛋白常用菌種及其使用的主要原料開發(fā)SCP的微生物主要是酵母菌，其次藻類。用于生產(chǎn)SCP的原料有以下幾類：①工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物和下腳料，如紙漿廢液、啤酒廢渣、味精廢液、淀粉廢液、豆制品廢液；②碳水化合物類，如淀粉質(zhì)和纖維質(zhì)的水解糖液；③碳氫化合物類，如甲烷、乙烷、丙烷及短鏈烷烴；④石油產(chǎn)品類。250m3reactor(≈9000tyear-1production)inNorway四、產(chǎn)蛋白假絲酵母（Candidautilis）產(chǎn)蛋白假絲酵母，又稱產(chǎn)朊假絲酵母或食用圓酵母，富含蛋白質(zhì)和維生素B，常作為生產(chǎn)食用或飼用單細胞蛋白（SCP）以及維生素B的菌株。

（一）產(chǎn)蛋白假絲酵母的形態(tài)特征

細胞呈圓形、橢圓形或臘腸形，大小為3.5～4.5×7.0～13.0μm，以多邊出芽方式進行無性繁殖，形成假菌絲。沒有發(fā)現(xiàn)有性生殖和有性孢子，屬于半知菌類酵母菌。

（二）產(chǎn)蛋白假絲酵母的培養(yǎng)特征

麥芽汁固體培養(yǎng)，菌落呈乳白色，表面光滑濕潤，有光澤或無光澤，邊緣整齊或菌絲狀；玉米固體培養(yǎng)產(chǎn)生原始狀假菌絲。葡萄糖酵母汁蛋白胨液體培養(yǎng)，表面無菌膜，液體混濁，管底有菌體沉淀。

（三）產(chǎn)蛋白假絲酵母的生理生化特點

化能異養(yǎng)型，能發(fā)酵葡萄糖、蔗糖和1/3的棉子糖，不發(fā)酵半乳糖、麥芽糖、乳糖、蜜二糖。能同化尿素、銨鹽和硝酸鹽，不分解蛋白質(zhì)和脂肪。兼性厭氧，有氧條件下，進行有氧呼吸；無氧條件下，進行酒精發(fā)酵。最適生長溫度25℃，最適生長pH為4.5～6.5。在發(fā)酵工業(yè)中，常采用富含半纖維的紙漿廢液、稻草、稻殼、玉米芯、木屑、啤酒廢渣等水解液和糖蜜為主要原料，培養(yǎng)產(chǎn)蛋白假絲酵母，生產(chǎn)食用或飼用單細胞蛋白和維生素B。

8.1.2食品和飲料的發(fā)酵生產(chǎn)酒精飲料奶制品蔬菜發(fā)酵（腌制）谷類食品發(fā)酵豆類發(fā)酵……

生物技術(shù)與食品8.1生物技術(shù)與食品生產(chǎn)啤酒的釀製啤酒的釀製一、啤酒概述1.啤酒定義啤酒是以麥芽（包括特種麥芽）為主要原料，以大米或其它谷物為輔助原料，經(jīng)麥芽汁的制備，加酒花煮沸，并由酵母發(fā)酵釀制而成的，含有二氧化碳、起泡的、低酒精度（2.5%-7.5%）的飲料酒。一、啤酒概述2.啤酒簡史（1）酒的誕生中國：杜康（2）啤酒的誕生西方：9000多年前，古巴比倫地區(qū)中國：商代，古人稱之為醴曲釀酒，蘗釀醴一、啤酒概述3.發(fā)展趨勢（1）產(chǎn)量上的發(fā)展?jié)摿χ袊箨懙貐^(qū)年人均啤酒消費量為18L，只有德國的10％，美國的17％，發(fā)展前景還是很大的。

（2）品質(zhì)上的發(fā)展?jié)摿﹄S著我們生活水平的提高，啤酒也在向保健型的方向發(fā)展。

如：綠啤酒一、啤酒概述4.營養(yǎng)成分啤酒的實際濃度：其主要營養(yǎng)成分：糖類物質(zhì)：占80％含氮物質(zhì)：占8－10％4.5%左右礦物質(zhì)：占3－4％另外，含有：17種氨基酸（其中8種必需）12種維生素無機鹽，微量元素一、啤酒概述4.營養(yǎng)成分產(chǎn)熱高達1779KJ，與250g面包或5－6個雞蛋的產(chǎn)熱量相當能量：對于1L12°P的啤酒一、啤酒概述5.啤酒分類下面發(fā)酵啤酒：

（1）按所用酵母品種分類

：上面發(fā)酵啤酒：采用上面酵母進行發(fā)酵發(fā)酵溫度較高（英國的啤酒）采用下面酵母進行發(fā)酵發(fā)酵溫度較低（德國的啤酒）上面酵母與下面酵母主要區(qū)別下面酵母發(fā)酵啤酒下面酵母發(fā)酵法雖出現(xiàn)較晚，但較上面酵母更盛行。世界上多數(shù)國家采用下面酵母發(fā)酵啤酒，我國也是全部采用下面酵母發(fā)酵啤酒。一、啤酒概述5.啤酒分類中濃度啤酒：

（2）按麥芽汁濃度分類

：低濃度啤酒

：原麥芽汁濃度為2.5-8°P酒精含量為0.8-2.2%

原麥芽汁濃度為9-12°P

酒精含量為2.5-3.5%

高濃度啤酒：

原麥芽汁濃度為13-22°P酒精含量為3.6-5.5%一、啤酒概述5.啤酒分類純生啤酒：

（3）按生產(chǎn)方式分類

：鮮啤酒

：不經(jīng)巴氏滅菌或瞬時高溫滅菌的新鮮啤酒。存放時間較短，一般為7天不經(jīng)巴氏滅菌或瞬時高溫滅菌的新鮮啤酒，而采用物理方法進行無菌過濾?？谖缎迈r，淡爽，啤酒穩(wěn)定性好，保質(zhì)期可達半年以上

一、啤酒概述5.啤酒分類（3）按生產(chǎn)方式分類

：熟啤酒

：經(jīng)巴氏滅菌或瞬時高溫滅菌的啤酒。保質(zhì)期較長，可達三個月左右。二、啤酒發(fā)酵機理1.基本原理（1）可發(fā)酵性糖的定義指能被酵母利用、同化的糖類。麥芽汁中：麥芽糖，還有少量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽三糖等（2）麥芽糖生物合成乙醇的途徑

1/2C12H22O12＋1/2H2O2C2H5OH＋2CO2＋2ATP＋226.09KJC6H12O6＋2ADP＋2Pi傳統(tǒng)下面酵母的幾種主要菌株啤酒酵母的主要特性要求1.細胞和菌落形態(tài)不同菌株的啤酒酵母有著不同的形態(tài)。優(yōu)良健壯的啤酒酵母細胞，具有均勻的形狀和大小，平滑而薄的細胞膜，細胞質(zhì)透明均一。

啤酒酵母在麥芽汁固體培養(yǎng)基上菌落呈乳白色至微黃褐色，表面光滑但無光澤，邊緣整齊或呈波狀。2.主要的生理特性要求

(1)凝聚性凝聚性不同，酵母的沉降速度不同，發(fā)酵度也有差異。啤酒生產(chǎn)一般選擇凝聚性比較強的酵母。

(2)發(fā)酵度反應(yīng)酵母對麥芽汁中各種糖的利用情況，正常的啤酒酵母能發(fā)酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖和麥芽三糖等。一般啤酒酵母的真正發(fā)酵度應(yīng)為50％～68％左右。

(3)酵母死滅溫度是指一定時間內(nèi)使酵母死滅的最低溫度，可作為鑒別菌株的內(nèi)容之一。一般啤酒酵母的死滅溫度在52～53℃，若死滅溫度增高，則說明酵母變異或污染野生酵母。

（4）產(chǎn)孢能力一般啤酒酵母生產(chǎn)菌種都不能產(chǎn)生孢子或產(chǎn)孢能力極弱，而某些野生酵母能很好產(chǎn)孢。根據(jù)此特性，可判別啤酒酵母是否混入野生酵母。二、啤酒發(fā)酵機理1.發(fā)酵過程具體分為4個階段：（1）葡萄糖磷酸化生成己糖磷酸酯（3步反應(yīng)）（2）磷酸己糖分裂為2個磷酸丙酮（2步反應(yīng)）

（3）3-磷酸甘油醛生成丙酮酸（5步反應(yīng)）（4）丙酮酸生成乙醇

2.發(fā)酵副產(chǎn)物連二酮類，高級醇，有機酸，醛類二、啤酒釀造工藝1.啤酒生產(chǎn)工藝流程啤酒生產(chǎn)工藝過程

1.制麥大麥→粗選→精選→浸麥→發(fā)芽→綠麥芽→烘干、除根↓成品麥芽2.糖化麥芽及輔料→粉碎→糊化、糖化→過濾→煮沸→冷卻→冷麥汁↑↑水酒花3.發(fā)酵冷麥汁→主發(fā)酵→后發(fā)酵

4.后處理及包裝后發(fā)酵完的酒液需進行過濾，才能包裝出售啤酒釀造原料

(一)、大麥（barley）

1.大麥的形態(tài)大麥由胚、胚乳和皮層構(gòu)成。

胚是大麥的重要組成部分，根、莖、葉就有此生長。胚一旦死亡，大麥就失去發(fā)芽力。

胚乳是胚的營養(yǎng)倉庫，由貯藏淀粉的細胞層和貯藏脂肪的細胞層構(gòu)成。

皮層內(nèi)含有桂酸、單寧苦味物質(zhì)等，對釀造有害，但皮殼在糖化醪過濾時可作為過濾層而被利用。胚乳皮層胚

2.大麥的種類根據(jù)大麥在穗軸上的排列方式不同，可將大麥分為二棱大麥、四棱大麥和六棱大麥。釀造啤酒通常用二棱大麥。

大麥(二)、啤酒花（hops)

酒花成分酒花樹脂：10％~20％酒花油：0.5％~2％多酚物質(zhì)：2％~5％其他：單糖、蛋白質(zhì)、果膠、脂和蠟等。啤酒花簡稱酒花，又稱蛇麻花。蛇麻為大麻科葎草屬多年生蔓性草本植物，系雌雄異株，用于啤酒釀造者為成熟雌花。

(三)、輔料2.輔料的種類及使用量1.使用輔料的作用①降低啤酒生產(chǎn)成本，②有利于提高啤酒的非生物穩(wěn)定性和降低啤酒色度，③提高設(shè)備利用率，簡化生產(chǎn)工序。大米——國內(nèi)大多數(shù)廠家使用；玉米——少數(shù)廠用。使用量——原料的20％~30％，有的廠高達40％~50％。大麥——國外使用，使用量不超過20％。另外，也可直接添加糖類，如蔗糖、葡萄糖和糖漿等，使用量一般為原料的10％。四、水釀造用水啤酒生產(chǎn)用水普通用水糖化用水、洗滌麥糟用水滅菌、冷卻、鍋爐用水直接影響啤酒質(zhì)量要求符合飲用水標準除符合飲用水標準外，還需滿足釀造專業(yè)要求需要進行軟化、去離子等處理保藏：要求低溫貯存。以避免-酸被氧化。酒花制品：酒花粉、酒花浸膏、酒花油、顆粒酒花。酒花樹脂——賦予啤酒特有的苦味和防腐能力；酒花油——賦予啤酒香味；多酚物質(zhì)——具有澄清麥汁和賦予啤酒醇厚酒體的作用。啤酒花的釀酒功能酒花樹脂包括

-酸、-酸等成分，其中-酸是啤酒苦味的主要來源，也是衡量啤酒花質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一。平底浸麥槽浸麥設(shè)備浸麥槽-制麥芽Malting SoakingthegrainAllowforcontrolledgerminationMaximumenzymeproductionMinimumenzymaticactivityandplantgrowthKilndryingStopgerminationStabilizemaltedbarleyImpartcolorandflavorLightmalt,darkmalt,ambermalt,blackpatentmaltMashTunThemashtunisavesselinwhichthemilledmaltedbarleyismixedwithwaterAndtheenzymesareallowedtodegradethestarchesandproteinsintoSubstratesthattheyeastcanutilizeduringfermentation1.排風2.翻麥機3.螺旋翼4.噴霧室5.進風6.風機7.噴嘴8.篩板9.風道10.麥層11.走道薩拉丁發(fā)芽箱

麥芽粉碎設(shè)備一般采用輥式粉碎機，有四輥式、五輥式粉碎機。四輥式粉碎機糖化

1.糖化工藝技術(shù)條件糖化——利用麥芽中所含有的各種水解酶，在適宜的條件下，將麥芽和輔料中的不溶性大分子物質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)、半纖維素等）逐步分解為可溶性的低分子物質(zhì)的分解過程。由此制備的浸出物溶液就是麥汁。（1）料水比淡色啤酒為1：4~5；且第一次麥汁濃度控制在14%~16%；濃色啤酒為1：3~4；第一次麥汁濃度控制在18%~20%。MashThesephotosshowthemilledMaltedbarleybeingmixedwithWarmwater.TheenzymesConvertthestarchtomaltoseandTheproteinstoaminoacidscreatingWhatisknownassweetwort.過濾槽1.麥汁排出管2.麥汁排出閥3.噴水管4.耕糟機5.回流泵6.水力升降器7、8.變速箱和離合器9.壓差調(diào)節(jié)閥10.進水管11.排糟孔Lautering(filtering)ThesweetwortIssepartedfromThespentbarleyByafiltrationstepKnownasLautering.TheBarleyhusksserveAstheprimaryFilteringmaterial.Here,theremainingSpentgrainsareBeingremovedfromThesweetwortWiththisscreen.硅藻土過濾的一般系統(tǒng)1.混酒入口2.加料槽3.攪拌機4.酒回路5.泵6.過濾機7、8.壓力表9.12.視鏡10.排氣閥15.排氣閥11.排水管13.壓力表14.注射泵16.清酒出口17.預(yù)濾回路主發(fā)酵

。1.工藝過程及管理接種量：0.4%~0.6%泥狀酵母為了便于管理,根據(jù)發(fā)酵現(xiàn)象,將主發(fā)酵過程分為低泡期、高泡期、和落泡期三個階段。（1）麥汁冷卻至接種溫度（6℃左右），流入增殖槽，將所需的酵母量（為麥汁量的0．5％（體積分數(shù)）左右）加入，混合均勻。通入無菌空氣，使溶解氧含量在8mg/L左右。

（2）酵母經(jīng)繁殖20h左右，待麥汁表面形成一層泡沫時，將增殖槽中的麥汁泵入發(fā)酵槽內(nèi)，進行厭氧發(fā)酵。

（3）發(fā)酵2～3天左右，溫度升至發(fā)酵的最高溫度，進行冷卻，先維持最高溫度2～3天。以后控制發(fā)酵溫度逐步回落，主酵結(jié)束時，發(fā)酵液溫度控制在4.0～4.5℃。

（4）主發(fā)酵最后一天急劇冷卻，使大部分酵母沉降槽底，然后將發(fā)酵液送至貯酒罐進行后發(fā)酵。后發(fā)酵主發(fā)酵結(jié)束后的發(fā)酵液稱嫩啤酒。后發(fā)酵的目的：殘?zhí)抢^續(xù)發(fā)酵；促進啤酒風味成熟；增加CO2的溶解量；促進啤酒的澄清。

FermentationTanksAftertheyeastisaddedtothehoppedwort,fermentationofthemaltosetoEthanoloccursinthesetanks.AddingyeasttothefermenterCleaningfermentationtanksCleanlinessiscriticalinproducingQualitybeer.MicrobialcontaminationCanresultinoffflavorsandaromas.三、啤酒釀造系統(tǒng)2.啤酒生產(chǎn)線9大系統(tǒng)：（1）粉碎系統(tǒng)：粉碎機（2）糖化系統(tǒng)：糊化鍋、糖化鍋、過濾槽、煮沸鍋、旋沉槽（3）過濾系統(tǒng)：立式過濾機（4）發(fā)酵系統(tǒng)：發(fā)酵罐、清酒罐（5）罐裝系統(tǒng)：灌裝機、保鮮桶、封口機三、啤酒釀造設(shè)備啤酒生產(chǎn)線設(shè)備9大系統(tǒng)：（6）洗滌系統(tǒng)：堿液/H2O2罐車（7）制冷系統(tǒng)：制冷機組、冰水罐（8）蒸汽系統(tǒng)：蒸汽發(fā)生器（9）控制系統(tǒng)：動力控制、制冷控制、溫度控制米酒的釀造將米以水浸泡蒸煮冷卻添加麴菌(將澱粉分解糖化),製成米麴添加酵母發(fā)酵(產(chǎn)製酒精)蒸餾調(diào)整酒精濃度裝瓶（一）啤酒釀造

啤酒釀造是以大麥、水為主要原料，以大米或其它未發(fā)芽的谷物、酒花為輔助原料；大麥經(jīng)過發(fā)芽產(chǎn)生多種水解酶類制成麥芽；借助麥芽本身多種水解酶類將淀粉和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)分解為可溶性糖類、糊精以及氨基酸、肽、胨等低分子物質(zhì)制成麥芽汁；麥芽汁通過酵母菌的發(fā)酵作用生成酒精和CO2以及多種營養(yǎng)和風味物質(zhì)；最后經(jīng)過過濾、包裝、殺菌等工藝制成CO2含量豐富、酒精含量僅3%～4%、富含多種營養(yǎng)成份、酒花芳香、苦味爽口的飲料酒即成品啤酒。啤酒的種類，根據(jù)酵母品種可分為上面發(fā)酵啤酒和下面發(fā)酵啤酒；根據(jù)顏色可分為淡色啤酒和濃色啤酒；根據(jù)生產(chǎn)方式可分為鮮啤酒、純鮮啤酒和熟啤酒.1．啤酒發(fā)酵優(yōu)良酵母的評估及選育（1）啤酒酵母優(yōu)良性狀的評估。啤酒酵母應(yīng)具有以下優(yōu)良性狀：①生長繁殖力強，發(fā)酵活力高；②代謝產(chǎn)物能夠賦予啤酒良好的風味；③聚凝性強,沉降速度快,發(fā)酵結(jié)束易與發(fā)酵液分離,便于菌體回收。（2）優(yōu)良菌種的選育。①菌種篩選。②誘變育種。③雜交育種。例如，通過雜交育種有可能獲得凝聚性強的新菌種、風味良好的新菌種和發(fā)酵度比較高的新菌種。④細胞融合育種。例如，凝聚性強但發(fā)酵度低的菌株和發(fā)酵度高但凝聚性弱的菌株通過細胞融合有可能產(chǎn)生凝聚性強和發(fā)酵度高的新型細胞。2．啤酒酵母的擴大培養(yǎng)

（1）工藝流程。

斜面原種→活化（25℃1～2d）→2個100mL富士瓶(25℃1～2d)→2個1000mL巴士瓶(25℃1～2d)→2個10L卡氏罐(25℃1～2d)→200L漢森式種母罐(15℃1～2d)→2t擴大罐(10℃1～2d)→10t繁殖槽→(8℃1～2d)→主發(fā)酵。

（2）技術(shù)要點。

①溫度控制。培養(yǎng)初期，采用酵母菌最適生長溫度25℃培養(yǎng)，之后每擴大培養(yǎng)1次，溫度均有所降低，使酵母菌逐步適應(yīng)低溫發(fā)酵的要求。

②接種時間。每次擴大培養(yǎng)均采用對數(shù)生長期后期的種子液接種，一般泡沫達到最高將要回落時為對數(shù)生長期。

③注意及時通風供氧。從斜面原種至卡氏罐為實驗室擴大培養(yǎng)階段，應(yīng)注意每天定時搖動容器，達到供氧目的；從漢森罐至酵母繁殖槽為生產(chǎn)現(xiàn)場擴大培養(yǎng)階段，應(yīng)定時通入無菌壓縮空氣供氧。

3．啤酒釀造工藝

（1）工藝流程。原料大麥→清選→分級→浸漬→發(fā)芽→干燥→麥芽及輔料粉碎→糖化→過濾→麥汁煮沸→麥汁沉淀→麥汁冷卻→接種→酵母繁殖→主發(fā)酵→后發(fā)酵→過濾→包裝→殺菌→貼標→成品。

（2）技術(shù)要點。

①接種與酵母增殖。冷卻麥芽汁入酵母繁殖槽，接種6代以內(nèi)回收的酵母泥5‰（或擴大培養(yǎng)的種子液），控制品溫6～8℃，好氧培養(yǎng)12～24h，待起發(fā)后入發(fā)酵池（罐）進行主發(fā)酵。

②主發(fā)酵。主發(fā)酵也稱前發(fā)酵，可分為四個時期：起泡期：入發(fā)酵池（罐）后4～5h，酵母菌產(chǎn)生的CO2使麥芽汁飽和，在麥芽汁表面出現(xiàn)白色、乳脂狀氣泡，稱為起泡期。此時不需人工降溫，保持2～3d。

高泡期：隨著發(fā)酵的進行，酵母菌厭氧代謝旺盛，使泡沫層加厚，溫度升高，發(fā)酵進入高泡期。此時需開動冰水人工降溫，最高發(fā)酵溫度不超過9℃，保持2～3d。

落泡期：發(fā)酵5～6d后，泡沫開始回縮，顏色變深，稱為落泡期。此時需開動冰水逐漸降溫，維持2d。

泡蓋形成期：發(fā)酵7～8d后，泡沫消退，形成泡蓋（由酒花樹脂、蛋白質(zhì)多酚復(fù)合物、泡沫和死酵母構(gòu)成），稱為泡蓋形成期。此時應(yīng)急劇降溫至4～5℃，使酵母沉降，并打撈泡蓋、回收酵母，結(jié)束主發(fā)酵。

③后發(fā)酵。后發(fā)酵的主要作用是使殘?zhí)抢^續(xù)發(fā)酵，促進CO2在酒液中飽和；同時利用酵母內(nèi)酶還原雙乙酰；④后處理。后發(fā)酵結(jié)束，酒液經(jīng)過過濾、裝瓶、熱殺菌（60℃30min）處理，稱為熟啤酒，而不經(jīng)過熱殺菌的啤酒稱為鮮啤酒。（三）白酒釀造

酒曲的主要種類（1）大曲:大曲是固態(tài)發(fā)酵法釀造大曲白酒的糖化發(fā)酵劑。它以小麥或大麥、豌豆為曲料，經(jīng)過粉碎、加水拌料、踩曲制坯、堆積培養(yǎng)，依靠自然界帶入的各種釀酒微生物（包括細菌、霉菌和酵母菌）在其中生長繁殖制成成曲，再經(jīng)貯存后制成陳曲。大曲有高溫曲（制曲溫度60℃以上）和中溫曲（制曲溫度不超過50℃）兩種類型。目前國內(nèi)絕大多數(shù)著名的大曲白酒均采用高溫曲生產(chǎn)，如茅臺、瀘州、西風、五糧液等。（2）麩曲:麩曲是固態(tài)發(fā)酵法釀造麩曲白酒的糖化劑。它以麩皮為主要曲料，以新鮮酒糟為配料，經(jīng)過潤水、蒸煮、冷卻后，接種黑曲霉和黃曲霉混和（混和比例為7：3），再經(jīng)通風培養(yǎng)制成成曲。

（3）小曲（米曲）:小曲（米曲）是半固態(tài)發(fā)酵法釀造小曲白酒（米酒）的糖化發(fā)酵劑。它以米粉或米糠為原料，添加或不添加中草藥，經(jīng)過浸泡、粉碎，接入純種根霉和酵母菌或二者混和種曲，再經(jīng)制坯、入室培養(yǎng)、干燥等工藝制成小曲。（4）液體曲。液體曲可作為液態(tài)發(fā)酵法釀酒制醋的糖化劑。它是將曲霉菌的種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在發(fā)酵罐中進行深層液體通氣培養(yǎng)，得到含有豐富酶系的培養(yǎng)液稱為液體曲。

（四）面包加工面包是一種營養(yǎng)豐富、組織膨松、易于消化的方便食品。它以面粉、糖、水為主要原料，利用面粉中淀粉酶水解淀粉生成的糖類物質(zhì)，經(jīng)過酵母菌的發(fā)酵作用產(chǎn)生醇、醛、酸類物質(zhì)和CO2；在高溫焙烤過程中，CO2受熱膨脹使面包成為多孔的海綿結(jié)構(gòu)和松軟的質(zhì)地。

面包的種類很多，主要分為主食面包和點心面包。點心面包又根據(jù)配料不同，分為果子面包、雞蛋面包、牛奶面包、蛋黃面包和維生素面包等。

1．菌種及發(fā)酵劑類型:

面包發(fā)酵劑菌種是啤酒酵母,應(yīng)選擇發(fā)酵力強、風味良好、耐熱、耐酒精的酵母菌株。面包發(fā)酵劑類型有壓榨酵母（Compressedyeast）和活性干酵母（activedryyeast）二種。壓榨酵母又稱鮮酵母，是酵母菌經(jīng)液體深層通氣培養(yǎng)后再經(jīng)壓榨而制成。發(fā)酵活力高，使用方便，但不耐貯藏?；钚愿山湍甘菈赫ソ湍附?jīng)低溫干燥或噴霧干燥或真空干燥而制成。便于貯藏和運輸，但活性有所減弱，需經(jīng)活化后使用。2．活性干酵母面包發(fā)酵劑的制備

（1）工藝流程。糖蜜→澄清處理→添加氮源、磷源→滅菌→發(fā)酵培養(yǎng)基→接入種子液→液體深層通氣培養(yǎng)→冷卻→酵母分離→洗滌→壓榨成形→干燥→成品。

（2）技術(shù)要點。

酵母分離、壓榨和干燥：培養(yǎng)后的發(fā)酵液經(jīng)冷卻降溫，送入酵母分離機進行離心分離。得到的濕菌體用冷水洗滌后壓榨成形，使壓榨酵母的含水量達65%～70%。最后，采用30℃低溫將壓榨酵母烘干至含水量6%～8%制成活性干酵母。

醬油釀造醬油是人們常用的一種食品調(diào)味料，營養(yǎng)豐富，味道鮮美，在我國已有兩千多年的歷史。它是用蛋白質(zhì)原料（如豆餅、豆粕等）和淀粉質(zhì)原料（如麩皮、面粉、小麥等），利用曲霉及其它微生物的共同發(fā)酵作用釀制而成的。

自製優(yōu)格(yogurt)的方法一公升鮮乳加熱至75℃,20分鐘(滅菌)降溫至65℃,加入30公克脫脂奶粉(提高濃度)混合均勻並快速降溫至45℃接種一小罐市售優(yōu)格混合均勻,分裝到有蓋容器內(nèi)45℃發(fā)酵4~8小時(視凝固狀況與個人口味而定)添加砂糖,果醬,或水果置於4℃冰箱內(nèi)至少隔夜後再食用,口感較佳德式酸泡菜(Sauerkraut)德式酸泡菜(Sauerkraut)TransferringsauerkrauttothecanningroomattheoldFrankPureFoodCo.inFranksville,WI–Oct.,1926釀酒酵母與烘培麵製品麵包的製造製作麵團與添加酵母靜置發(fā)酵製作麵包烘培成品果酒的釀製8.1.3酶與食品加工

食品加工業(yè)中應(yīng)用的酶大部分是來自特定的微生物，60%屬于蛋白質(zhì)水解酶類，10%屬于糖水解酶類，3%屬于脂肪水解酶類，其余部分為較特殊的酶類。

生物技術(shù)與食品8.1生物技術(shù)與食品生產(chǎn)食品加工業(yè)中的主要用酶工業(yè)酶釀造奶制品面包果蔬加工淀粉和糖α淀粉酶﹑β淀粉酶﹑蛋白酶﹑木聚糖酶﹑木瓜蛋白酶﹑淀粉轉(zhuǎn)糖苷酶動物/微生物凝乳酶﹑乳糖酶﹑脂酶﹑溶菌酶α淀粉酶﹑木聚糖酶﹑蛋白酶﹑磷酸酯酶A和D﹑脂肪氧合酶果膠酯酶﹑多聚半乳糖醛酸酶﹑果膠水解酶﹑半纖維素酶α淀粉酶﹑β淀粉酶﹑淀粉葡萄糖苷酶﹑木聚糖酶﹑異構(gòu)酶、支鏈淀粉酶﹑寡聚淀粉酶、纖維素酶

生物技術(shù)與食品8.1.3酶與食品加工酶的用途

反應(yīng)酶水解淀粉生產(chǎn)葡萄糖淀粉+H2O→

葡萄糖糖化酶α-淀粉酶水解RNA生產(chǎn)5'-IMP及5'-GMP?RNA+H2O→5'-AMP+5'-GMP+5'-UMP+5'-CMP?5'-AMP+H2O→5'-AMP+NH3

?

磷酸二酯酶?AMP脫氨酶用Plastein反應(yīng)修飾蛋白質(zhì)肽+蛋氨酸乙酯→肽-蛋氨酸木瓜酶消除桔汁苦味?

柚苷+H2O→

鼠李糖+柚配質(zhì)-7-葡糖苷(2)柚配質(zhì)-7-葡糖苷→葡萄糖+柚配質(zhì)?

柚苷酶?

黃酮化合物糖苷酶生產(chǎn)果葡糖漿D-葡萄糖→D-果糖葡萄糖異構(gòu)酶增加甜菜糖收率棉子糖+H2O→半乳糖+蔗糖蜜二糖酶(α-半乳糖苷酶)分解牛奶及乳清中乳糖乳糖+水→D-半乳糖+葡萄糖β-半乳糖苷酶消除食品中殘留H2O2

H2O2+H2O→O2+2H2O過氧化氫酶分離魚碎肉廢水中油和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、油、聚丙烯酸鈉、水→肽氨基酸、油聚丙烯酸堿性蛋白酶啤酒澄清蛋白質(zhì)→肽木瓜酶桔子脫囊衣半纖維素（高分子）→半纖維素（低分子）粥化酶改進谷物淀粉收率淀粉、半纖維素、蛋白質(zhì)（高分子）→淀粉、肽、半纖維素（低分子）半纖維素酶、果膠酶提高飼料效率淀粉、半纖維素、纖維素→肽、纖維、半纖維粥化酶生產(chǎn)干酪酪素→肽內(nèi)肽酶生產(chǎn)干酪用脂肪酶增香脂肪→脂肪酸脂肪酶改良面團淀粉→糊精α-淀粉酶生產(chǎn)環(huán)糊精

環(huán)糊精葡萄糖轉(zhuǎn)移酶消除大豆腥臭?

RCHO+NAD+H2O→RCOOH+NADH?

RCHO+H2O+O2→RCOOH+H2O2

?

醛脫氫酶?

醛氧化酶消除桔子汁檸堿

檸堿酶酶在食品工業(yè)的應(yīng)用1、酶用于淀粉糖的生產(chǎn)

以淀粉為原料，經(jīng)α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶催化水解，得D-葡萄糖，將它通過固定化D-葡萄糖異構(gòu)酶柱完成由D-葡萄糖至D-果糖的轉(zhuǎn)化，再通過精制、濃縮等手段，即可得到不同種類的高果糖漿。(圖:酶將玉米或小麥等作物中的淀粉轉(zhuǎn)化為糖)一、乳酸菌乳酸菌的概念及其分布

乳酸菌一詞并非生物分類學名詞，而是指能夠利用發(fā)酵性糖類產(chǎn)生大量乳酸的一類微生物的統(tǒng)稱。雖然有些霉菌也能產(chǎn)生大量乳酸，但以乳酸細菌為主要類群，因而通常將乳酸細菌之為乳酸菌。乳酸菌主要分布在：乳桿菌屬（Lactobacillus）鏈球菌屬（Streptococcus）明串珠菌屬（Leuconostoc）片球菌屬（Pediococcus）雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）（七）乳酸菌在食品工業(yè)中的應(yīng)用在發(fā)酵食品行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的是乳酸菌。經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵作用制成的食品稱為乳酸發(fā)酵食品。隨著科學研究的不斷深入，逐步揭示了乳酸菌對人體健康有益作用的機理，因而，乳酸發(fā)酵食品更加受到人們的重視，在食品工業(yè)中占有越來越重要的地位。

1．發(fā)酵乳制品（1）酸牛乳（Yoghurt）①凝固型酸乳的生產(chǎn)②攪拌型酸乳（純酸奶）的生產(chǎn)

③飲料型酸乳（活性乳）的生產(chǎn)（2）干酪（Cheese）。（3)酸性奶油

2．果蔬汁乳酸菌發(fā)酵飲料3．益生菌制劑8.1.4新型甜味劑

傳統(tǒng)的和替代的甜味劑的甜度比較產(chǎn)品相對甜度

蔗糖55%高果糖漿Cyclamate安賽蜜(AcesulfameK)阿斯巴甜(Aspartame)糖精天丙甲酯Thaumatin蛋白1.01.450150200300~65020003000

生物技術(shù)與食品8.1生物技術(shù)與食品生產(chǎn)8.1.5其他食品添加劑

醋食用有機酸氨基酸和維生素低聚糖調(diào)味劑或調(diào)味增強劑

生物技術(shù)與食品8.1生物技術(shù)與食品生產(chǎn)黃油增香

乳制品特有香味主要是加工時所產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)（如脂肪酸、醇、醛、酮、酯以及胺類等）所致。乳品加工時添加適量的脂肪酶可增加干酪和黃油的香味。將增香黃油用于奶糖、糕點等食品，可節(jié)約黃油用量，提高風味嬰兒奶粉人奶與牛奶區(qū)別之一在于溶菌酶含量的不同。奶粉中添加卵清溶菌酶可防止嬰兒腸道感染。酶用于肉類和魚類加工（1）改善組織、嫩化肉類

牛肉：結(jié)締組織和肌纖維中的膠原蛋白質(zhì)及彈性蛋白質(zhì)含量高。交聯(lián)鍵可分成耐熱的和不耐熱的兩種。幼動物膠原蛋白不耐熱交聯(lián)鍵多，加熱即行破裂；老動物的肉因耐熱鍵多，烹煮時軟化較難，肉質(zhì)粗糙，難以烹調(diào)，口感亦差。采用蛋白酶可以將肌肉結(jié)締組織中膠原蛋白分解，從而使肉質(zhì)嫩化。作為嫩化劑的蛋白酶可以分為兩類：最常用的一類是植物蛋白酶，另一類是微生物蛋白酶。嫩化酶：巴婆樹和番木瓜樹上采來的葉子包裹肉在煮制時吸收植物的汁半胱氨酸蛋白酶，木瓜蛋白酶產(chǎn)生硬度的原因：①冷卻太快而致冷收縮②成熟時間不夠③過量的抗熱結(jié)締組織植物蛋白酶和哺乳動物半胱氨酸蛋白酶有同源性，植物和動物是否有共同的古代基因？粗制：含有凝乳木瓜蛋白酶、番木瓜蛋白酶П（Ⅲ）和蛋白酶Ⅳ采用的方法：撒粉、蘸、浸泡、混合、多針注射、血管泵注英國牛肉產(chǎn)品大約2％死前注射，美國比例更高酶用于果蔬加工（1）水果罐頭加工

制作桔子罐頭時需除桔瓣囊衣，過去使用堿處理法，耗水量大，又費工時?，F(xiàn)采用黑曲霉產(chǎn)生的半纖維素酶、果膠酶和纖維素酶的混合物，可很好地除去桔瓣囊衣，而避免上述缺點。桔子罐頭常發(fā)白色渾濁，這是同桔肉中橙皮苷造成的。采用橙皮苷酶，可將橙皮苷水解成為水溶性的橙皮素，從而消除桔子罐頭的白濁現(xiàn)象。桃果實含有紅色花青素，罐藏時同金屬離子作用而呈紫褐色。采用花青素酶處理桃醬、葡萄汁等，即可脫色而提高經(jīng)濟價值。這是因為花青素酶可以水解花青色素，使之變?yōu)闊o色物質(zhì)。（2）柑桔類脫苦

柑桔類脫苦問題歷來是果品加工中的一大問題。桔子中的檸檬苦素是引起桔汁產(chǎn)生苦味的原因，利用球形節(jié)桿菌固定化細胞的檸檬酶處理即可消除苦味。利用生物技術(shù)，特別是發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)食品添加劑甜味劑中的木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味多肽等；酸味劑中的L-蘋果酸、L-琥珀酸等；氨基酸中各種必需氨基酸；增稠劑中的黃原膠、普魚蘭、茁霉多糖、熱凝性多糖等；風味劑中的多種核苷酸、琥珀酸鈉、香茅醇、雙乙酰；芳香劑中的脂肪酸酯、異丁醇等；色素中的類胡蘿卜素、紅曲色素、蝦青素、番茄紅素等；維生素中的維生素C、維生素B12、核黃素、肉堿；生物活性添加劑中的各種保鍵活菌、活性多肽等防腐劑中的乳鏈菌肽、殺菌肽、爪蟾抗菌肽、防御素等。

生物技術(shù)與食品8.1.5其他食品添加劑8.1.6轉(zhuǎn)基因食品

基因工程的應(yīng)用

生物技術(shù)與食品8.1生物技術(shù)與食品生產(chǎn)即以DNA重組技術(shù)或克隆技術(shù)為手段，實現(xiàn)動物、植物、微生物的基因轉(zhuǎn)移或DNA重組，以改良食品原料或食品微生物。如利用基因工程技術(shù)改良食品加工的原料、改良微生物菌種的性能、生產(chǎn)酶制劑、生產(chǎn)保健食品的有效成分等。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)制造有利于人類健康的食品或有效因子。如低膽固醇肉豬、低膽固醇蛋和高特種微量元素蛋、人類血液代用品、高異黃酮大豆、高胡蘿卜素稻米等?；蚬こ痰膽?yīng)用

生物技術(shù)與食品8.1.6轉(zhuǎn)基因食品8.1.7在農(nóng)副產(chǎn)品深加工和綜合利用方面的應(yīng)用

選育和推廣適宜貯藏加工的品種，以便向食品、醫(yī)藥行業(yè)提供更多易貯藏的工業(yè)原料；玉米的深加工和綜合利用，為現(xiàn)有或有待開發(fā)的新產(chǎn)品提供充足的原料；肉、奶、水產(chǎn)品的加工利用和肉類保鮮方面，提高綜合品質(zhì)以及瘦肉、嫩肉和肥肉的綜合利用；還有發(fā)酵乳制品、雙歧桿菌發(fā)酵乳等新產(chǎn)品；分離提取水產(chǎn)品中有效成分，不斷推出保健制品和藥物制品；綠色食品添加劑的研制與開發(fā)，重點在防腐、抗氧化、保鮮、強化、復(fù)合添加劑等方面；麥秸、稻草、豆秸、木屑、枝葉、玉米稈、薯蔓等植物纖維素資源，通過生物轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)一些重要的生物產(chǎn)品。

生物技術(shù)與食品8.1生物技術(shù)與食品生產(chǎn)8.2.1酶工程在食品包裝中的應(yīng)用

葡萄糖氧化酶溶菌酶轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶

8.2.2基因工程在食品包裝中的應(yīng)用

PHAPHB8.2生物技術(shù)與食品包裝

生物技術(shù)與食品8生物技術(shù)與食品8.2.3包裝檢測指示劑在食品包裝中的應(yīng)用

8.2.4生物信息技術(shù)在包裝檢測中的應(yīng)用

生物技術(shù)與食品8.2生物技術(shù)與食品包裝利用生物技術(shù)制造一種有利于食品保質(zhì)的環(huán)境如葡萄糖氧化酶能除O2，延長食品的保鮮期，保持食品色、香、味的穩(wěn)定性，被應(yīng)用于茶葉、冰淇淋、奶粉、罐頭等產(chǎn)品的除氧包裝；溶菌酶能消除有害微物生的繁殖，而讓某些有益菌得以繁殖，被廣泛應(yīng)用于清酒、乳制品、水產(chǎn)品、香腸、奶油、生面條等食品中以延長保鮮期。利用生物技術(shù)制造有特殊功能的包裝材料包裝紙、包裝膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、殺菌、延長食品反應(yīng)速度等。利用生物技術(shù)改變食物貯藏方式和貯藏期如利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)耐貯番茄等，延長貨架期。

生物技術(shù)與食品8.2生物技術(shù)與食品包裝8.3.1免疫學技術(shù)的應(yīng)用

8.3.2分子生物學技術(shù)的應(yīng)用

8.3.3生物傳感器技術(shù)的應(yīng)用

生物技術(shù)與食品8生物技術(shù)與食品8.3生物技術(shù)與食品檢測

建立食品的質(zhì)量檢測方法，處理食品工業(yè)廢水等如用固定化酶技術(shù)制備酶電極、酶試紙，可以快速簡便地檢測食品中的化學成分。利用基因工程的DNA指紋技術(shù)可以鑒定食品原料和終端產(chǎn)品是否摻假，檢測谷物、堅果、牛奶中是否含有微量毒素。利用PCR技術(shù)可迅速檢測是否為轉(zhuǎn)基因食品。利用生物轉(zhuǎn)化、厭氧發(fā)酵等方法處理食品工業(yè)廢水，使BOD、COD大大降低，達標排放。

生物技術(shù)與食品8.3生物技術(shù)與食品檢測8.4.1轉(zhuǎn)基因食品的PCR檢測

生物技術(shù)與食品8生物技術(shù)與食品8.4轉(zhuǎn)基因食品的檢測

聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因食品的檢測，其敏感、快速、簡便的特點是其他檢測技術(shù)所無法比擬的。

8.4.2轉(zhuǎn)基因食品的ELISA檢測

生物技術(shù)與食品8.4轉(zhuǎn)基因食品的檢測轉(zhuǎn)基因食品也可以通過轉(zhuǎn)基因的表達產(chǎn)物——蛋白質(zhì)進行檢測，ELISA方法是檢測轉(zhuǎn)基因作物中的重組蛋白產(chǎn)物的常用方法。8.4.3轉(zhuǎn)基因食品的生物芯片檢測基因芯片具有高通量且能并行檢測的優(yōu)點,僅靠一個實驗就能篩選出大量的各種轉(zhuǎn)基因食品,被認為是最具潛力的檢測手段之一。

生物技術(shù)與食品8.4轉(zhuǎn)基因食品的檢測8.5.1新時代食品工業(yè)呈現(xiàn)的新特點

食品生產(chǎn)模式發(fā)生“綠色位移”食品加工“重心前移”“食品安全”的內(nèi)涵發(fā)生變化食品產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)綜合利用和零排放8.5生物技術(shù)與未來食品工業(yè)

生物技術(shù)與食品8生物技術(shù)與食品8.5.2現(xiàn)代生物技術(shù)在未來食品工業(yè)上的應(yīng)用大力開發(fā)食品添加劑新品種

根據(jù)國際上對食品添加劑的要求，今后要從兩個方面加大開發(fā)的力度，用生物法代替化學合成的食品添加劑，迫切需要開發(fā)的有保鮮劑、香精香料、防腐劑、天然色素等。要大力開發(fā)功能性食品添加劑，如具有免疫調(diào)節(jié)、延緩衰老、抗疲勞、耐缺氧、抗輻射、調(diào)節(jié)血脂、調(diào)整腸胃功能性組分。

生物技術(shù)與食品8.5生物技術(shù)與未來食品工業(yè)

發(fā)展微生物的保健食品

微生物食品有著悠久的歷史，醬油、食醋、飲料、酒、蘑菇等屬于這個領(lǐng)域，它們與雙歧桿菌飲料、酵母片劑、發(fā)酵乳制品等微生物醫(yī)療保健品一樣，有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。利用微生物生產(chǎn)食品具有獨特的特點，繁殖過程快，在一定條件下可大規(guī)模生產(chǎn)，要求營養(yǎng)物質(zhì)簡單。食用菌的投入與產(chǎn)出比高于其他經(jīng)濟作物，食用菌不僅營養(yǎng)豐富，還含有許多保健功能成分，應(yīng)大力發(fā)展食用菌保健食品。