1、食品微生物學食品微生物學南京農業大學食品科技學院南京農業大學食品科技學院南京農業大學食品院食品微生物組第十章第十章 微生物在食品制造中的作用微生物在食品制造中的作用l 第一節第一節 細菌在食品制造中的作用細菌在食品制造中的作用l 第二節第二節 酵母菌在食品制造中的作用酵母菌在食品制造中的作用l 第三節第三節 霉菌在食品制造中的作用霉菌在食品制造中的作用l 第四節第四節 微生物酶在食品工業中的應用微生物酶在食品工業中的應用南京農業大學食品院食品微生物組第一節第一節 細菌在食品制造中的作用細菌在食品制造中的作用發酵乳制品食醋蔬菜和水果的乳酸發酵食品氨基酸南京農業大學食品院食品微生物組第一節第一節

2、細菌在食品制造中的作用細菌在食品制造中的作用一、乳酸菌在食品工業中的應用一、乳酸菌在食品工業中的應用 l發酵乳制品發酵乳制品l泡菜泡菜l榨菜榨菜l乳酸乳酸南京農業大學食品院食品微生物組（一）（一） 什么是乳酸菌什么是乳酸菌乳酸菌（Lactic Acid Bacteria, LAB）:l指一群能發酵碳水化合物（糖）以獲取能量，并能生成大量乳酸的一類細菌的總稱。南京農業大學食品院食品微生物組（二）（二） LAB的共性的共性 形態多變、無芽孢、無鞭毛2.以乳酸發酵途徑獲取能量 同型發酵： C6H12O6 2CH3CHOHCOOH + 2ATP 異型發酵： C6H12O6 1CH3CHOHCOOH +

3、1CH3CH2OH +CO2 + 1ATP 雙歧途徑： C6H12O6 2CH3CHOHCOOH + 3CH3COOH + 2.5ATP3.過氧化氫酶陰性南京農業大學食品院食品微生物組 乳桿菌屬乳桿菌屬（Lactobacillus） 鏈球菌屬鏈球菌屬（Sterptococcus） 雙歧桿菌屬雙歧桿菌屬（Bifidobacterium） 乳球菌屬乳球菌屬（Lactococcus） 明串珠菌屬明串珠菌屬（Leuconostoc） 片球菌屬片球菌屬（Pediococcus） (三三)應用于發酵生產的主要乳酸菌應用于發酵生產的主要乳酸菌南京農業大學食品院食品微生物組(三三)應用于發酵生產的主要乳酸菌應

4、用于發酵生產的主要乳酸菌Lactococcus lactis subsp. lactis 南京農業大學食品院食品微生物組(三三)應用于發酵生產的主要乳酸菌應用于發酵生產的主要乳酸菌Leuconostoc sp.南京農業大學食品院食品微生物組(三三)應用于發酵生產的主要乳酸菌應用于發酵生產的主要乳酸菌Bifidobacterium longum南京農業大學食品院食品微生物組(三三)應用于發酵生產的主要乳酸菌應用于發酵生產的主要乳酸菌Streptococcus thermophilus南京農業大學食品院食品微生物組(三三)應用于發酵生產的主要乳酸菌應用于發酵生產的主要乳酸菌Lactobacillu

5、s casei南京農業大學食品院食品微生物組(三三)應用于發酵生產的主要乳酸菌應用于發酵生產的主要乳酸菌Lactobacillus helveticus南京農業大學食品院食品微生物組（四）乳酸菌特征比較（四）乳酸菌特征比較南京農業大學食品院食品微生物組酸奶LAB發酵干酪乳酸菌飲料馬奶酒LAB+yeast發酵kefir（五）發酵乳制品（五）發酵乳制品南京農業大學食品院食品微生物組（五）發酵乳制品（五）發酵乳制品1.酸奶（Yoghurt）南京農業大學食品院食品微生物組普通酸奶：保加利亞乳桿菌+嗜熱鏈球菌嗜酸乳菌：嗜酸乳桿菌生物酸奶：嗜酸乳桿菌+保加利亞乳桿菌+嗜熱鏈球菌雙歧菌乳：雙歧桿菌（2） 發

6、酵菌種發酵菌種南京農業大學食品院食品微生物組2. 干酪（cheese）干酪是在乳中加入適量的LAB發酵劑和凝乳酶，使蛋白質凝固后，排除乳清，將凝塊壓成塊狀（經長時間后發酵）而制成的產品南京農業大學食品院食品微生物組（1） 種類南京農業大學食品院食品微生物組 （2） 工藝南京農業大學食品院食品微生物組前發酵菌種（3） 干酪發酵劑的主要菌種南京農業大學食品院食品微生物組后發酵菌種（3） 干酪發酵劑的主要菌種 乳酸菌 其它微生物南京農業大學食品院食品微生物組（4） 后熟微生物對干酪風味的影響南京農業大學食品院食品微生物組 開菲爾（Kefir ）： 又稱牛奶酒，是以牛奶或羊奶為原料，在開菲爾粒或開菲爾

7、發酵劑的作用下，經發酵而成的發酵乳。 3.開菲爾南京農業大學食品院食品微生物組(1)開菲爾的生產工藝南京農業大學食品院食品微生物組乳酸菌（2） 開菲爾發酵劑的主要菌種開菲爾圓酵母、釀酒酵母、假絲酵母和乳酸酵母醋酸細菌、枯草桿菌、開菲爾桿菌乳酸鏈球菌、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、干酪乳桿菌等 其他微生物南京農業大學食品院食品微生物組開菲爾發酵劑（Kefirgrains）（2） 開菲爾發酵劑的主要菌種南京農業大學食品院食品微生物組（2） 開菲爾發酵劑的主要菌種開菲爾發酵劑中的乳酸菌和酵母菌南京農業大學食品院食品微生物組4.其他發酵乳制品 其他發酵乳制品的種類

8、：酸制奶油、嗜酸菌乳、馬奶酒等。 常用的乳酸菌：干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、瑞士乳桿菌、乳酸乳桿菌、乳酸乳球菌、乳脂乳球菌、嗜熱鏈球菌等。 反應過程：乳酸菌分解乳糖進行同型乳酸發酵或異型乳酸發酵。 注意事項：在整個加工過程中，對原料滅菌處理采用的溫度較低，所以接種劑量要大，以防止污染。南京農業大學食品院食品微生物組（六） 發酵蔬菜和水果南京農業大學食品院食品微生物組(2)泡菜發酵中微生物的類群南京農業大學食品院食品微生物組(3)發酵菌群之變化 菌群演替： 在一個生態區域中，原有的微生物菌群經過一般的發展時期后，由于某種內外環境因素的改變，原有的微生物菌群被另一種新的微生

9、物菌群所取代。這種現象稱之為菌群演替。南京農業大學食品院食品微生物組泡菜中的菌群演替南京農業大學食品院食品微生物組2.其他發酵蔬菜和水果 主要的乳酸發酵果蔬品種：酸菜、榨菜、冬菜、酸藏蘑菇、橄欖等 發酵方法：自然發酵、純種發酵 常用菌種：植物乳桿菌、黃瓜乳桿菌、短乳桿菌、腸膜明串珠菌、小片球菌、發酵乳桿菌等 亞硝酸問題南京農業大學食品院食品微生物組 二、醋酸菌在食品制造中的作用 食醋生產中的細菌食醋生產中的細菌醋酸菌醋酸菌醋酸細菌醋酸細菌(Acetic Acid Bacteria)(Acetic Acid Bacteria)是指一類能氧化酒精生成是指一類能氧化酒精生成醋酸醋酸 的的 革蘭氏陰性

10、、無芽孢細菌的總稱。革蘭氏陰性、無芽孢細菌的總稱。南京農業大學食品院食品微生物組（1 1）液化、糖化淀粉的微生物）液化、糖化淀粉的微生物（2 2）酒精發酵的微生物）酒精發酵的微生物（3 3）醋酸發酵的微生物）醋酸發酵的微生物1.食醋生產中的主要微生物南京農業大學食品院食品微生物組（1）液化、糖化淀粉的微生物 甘薯曲霉甘薯曲霉3.324、宇佐美曲霉、宇佐美曲霉3.758、黑曲霉、黑曲霉3.4309。 黃曲霉黃曲霉3.800，米曲霉，米曲霉3.042等也可用于糖化。等也可用于糖化。南京農業大學食品院食品微生物組（2）酒精發酵的微生物酵母菌:北方地區用1300，上海香醋用黃酒酵母工農501，普通醋用

11、K字酵母，AS 2.109、 AS 2.399 適用于淀粉原料，AS 2.1189、 AS 2.1190適用于糖蜜原料。南京農業大學食品院食品微生物組 醋酸醋桿菌、許氏醋桿菌、惡臭醋桿菌、醋酸醋桿菌、許氏醋桿菌、惡臭醋桿菌、 巴式醋酸桿菌、奧爾蘭醋桿菌巴式醋酸桿菌、奧爾蘭醋桿菌 CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH（3）醋酸發酵的微生物南京農業大學食品院食品微生物組2.食醋釀造原理南京農業大學食品院食品微生物組3.食醋生產的原料 高粱、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、棗等含糖或含淀粉的果實等南京農業大學食品院食品微生物組4.食醋釀造工藝南京農業大學食品院食品微生物組4.食醋釀造工藝南

12、京農業大學食品院食品微生物組食醋的生產工藝-傳統的制曲南京農業大學食品院食品微生物組制曲的進步南京農業大學食品院食品微生物組各種醋產品南京農業大學食品院食品微生物組三、谷氨酸（一）谷氨酸的生產用菌種主要種類 北京棒狀桿菌AS.1.299 鈍齒棒狀桿菌AS.1.542（二）谷氨酸的生產常用原料 小麥、玉米、甘薯、大米等淀粉質物質； 糖蜜等含糖豐富的物質。南京農業大學食品院食品微生物組（三）谷氨酸的合成途徑南京農業大學食品院食品微生物組第二節 酵母菌在食品制造中的作用 面包：酵母將面粉中的糖類化合物分解形成CO2、醇、醛、有機酸等產物。 釀酒：葡萄酒酵母、啤酒酵母、紹興酵母等將糖類化合物分解形成乙

13、醇等化合物。 酵母細胞的利用單細胞蛋白的生產 廢酵母南京農業大學食品院食品微生物組1、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae) 釀造果酒和發酵生產面包、酒精發酵； 釀造葡萄酒，也可用于釀造啤酒、蒸餾酒； 臺灣396號酵母為代表。我國南方常常用于以糖蜜原料生產酒精。它的特點是耐高滲透壓，可忍受高濃度的鹽。 一、食品工業上常用的酵母菌南京農業大學食品院食品微生物組2、卡爾斯伯酵母（S.carlsbergensis） 卡爾斯伯（Carsberg)是丹麥的一個啤酒廠的名字，卡爾斯伯酵母是該廠分離的，細胞形態為圓形或卵圓形，部分細胞的細胞壁有一平端 ； 啤酒釀造中是典型的下面酵母；

14、高溫時，釀酒酵母比卡氏酵母生長得更快；低溫下，卡氏酵母生長得較快。 一、食品工業上常用的酵母菌南京農業大學食品院食品微生物組 一、食品工業上常用的酵母菌3、異常漢遜氏酵母異常變種（Hansenula anomala) 細胞呈圓形，橢圓形或臘腸形，甚至有長達30m， 繁殖方式：多邊芽殖 作用：異常漢遜氏酵母能產生乙酸乙酯，因此它在發酵生產食品中賦予食品特殊的風味。 也可用于生產單細胞蛋白利用烴類、甲醇、乙醇和甘油作為碳源。南京農業大學食品院食品微生物組 一、食品工業上常用的酵母菌4、假絲酵母 (Candida Berkhout) 在液體培養基中生長，細胞為球形、橢圓形或圓柱形。 在馬鈴薯或玉米瓊

15、脂培養基上生長容易形成豐富的假菌絲，多極出芽。 熱帶假絲酵母氧化烴類的能力很強，可以利用煤油形成大量的菌絲體。南京農業大學食品院食品微生物組一、食品工業上常用的酵母菌5、產朊假絲酵母 研究較多的微生物單細胞蛋白之一就是產朊假絲酵母； 產朊假絲酵母的蛋白質和維生素B含量均比啤酒酵母高。南京農業大學食品院食品微生物組一、食品工業上常用的酵母菌6、球擬酵母 細胞球形、卵形或稍帶長形 無假菌絲。多邊芽殖，不生子囊孢子及其它孢子。作用：生產甘油等多元醇。南京農業大學食品院食品微生物組一、食品工業上常用的酵母菌7、解脂假絲酵母 石油發酵生產單細胞蛋白的優良菌種8、紅酵母 紅酵母的細胞形態圓形、卵形或長形，

16、多邊芽殖，多數不形成假菌絲，不生子囊孢子 ； 細胞產生色素，紅色或橙紅色色素 作用：生產-胡蘿卜素。南京農業大學食品院食品微生物組二、單細胞蛋白（Single Cell Protein）概念：利用微生物（酵母菌、細菌、霉菌等）發酵生產出的微生物菌體細胞。 蛋白質含量高。以酵母菌為主。1.生產用原料：糖蜜、亞硫酸鹽紙漿廢液、谷氨酸發酵廢液、稻草、稻殼、玉米芯、木榍等的水解液；天然氣、乙醇、乙烷等；乳制品和啤酒生產的廢棄物。 2.發酵方法：深層通氣發酵和固體通風發酵。 南京農業大學食品院食品微生物組二、單細胞蛋白（Single Cell Protein） 3.主要用途：作為單細胞食品；提取核苷酸、

17、輔酶A、 乳糖酶等醫藥及生物試劑 4.主要菌種： 酵母：產元假絲酵母、解脂假絲酵母、嗜石油假絲 酵母等 其他微生物：細菌、霉菌、擔子菌、藻類南京農業大學食品院食品微生物組三、面包及面制品制作南京農業大學食品院食品微生物組（一）白酒 淀粉質原料經過蒸煮、糖化、酒精發酵和蒸餾而得的含高酒精濃度的無色透明飲料酒。 1. 基本釀造工藝： 原料粉碎配料蒸煮加曲、加酒母入池發酵蒸餾勾兌陳釀成品。 四、釀酒南京農業大學食品院食品微生物組(1)大曲 純小麥或部分大麥等原料對釀酒用微生物進行富集和擴大培養制成的自然糖化發酵劑。包含：霉菌（糖化菌）、細菌（芽孢桿菌）、酵母菌、生酸菌（乳酸菌）。(2)小曲 米粉、米

18、糠加或不加中草藥、接種陳曲或純根霉、酵母菌制成的糖化發酵劑。微生物種群較單一、用曲量小、出酒率高、發酵周期短。產品風味稍差。 (3)麩曲 以麩皮、酒糟、谷殼等制成曲料，殺菌后接入糖化菌和酒母制成。2. 曲種南京農業大學食品院食品微生物組 淀粉質原料經過蒸煮、加入小曲和酒母經糖化、酒精發酵和壓濾而成。生產特點： 含多種菌共同發酵而成，香味充分復雜。 糖化發酵直接進行，酒精濃度高（15-20%） 低溫長時間釀造 陳釀(二)黃酒南京農業大學食品院食品微生物組以麥芽為主要原料，輔以啤酒花發酵出的低酒度釀造酒。原輔料： 原料：大麥芽1. 輔料：大米、玉米、酒花、淀粉酶（三）啤酒南京農業大學食品院食品微生

19、物組2. 啤酒釀造的工藝南京農業大學食品院食品微生物組啤酒酵母 1540南京農業大學食品院食品微生物組啤酒酵母的菌落形態南京農業大學食品院食品微生物組以果汁為原料進行酵母菌酒精發酵，經陳釀、澄清而成的含9-13%的酒。以下以葡萄酒為例（四）果酒南京農業大學食品院食品微生物組（四）果酒南京農業大學食品院食品微生物組釀造葡萄酒的橡木桶南京農業大學食品院食品微生物組葡萄酒的發酵和罐裝機械設備南京農業大學食品院食品微生物組第三節 霉菌在食品制造中的應用 淀粉的糖化 醬油的釀造 醬類（大豆醬、面醬、豆瓣醬等）的制作 豆腐乳 有機酸 (檸檬酸、乳酸、醋酸等的發酵生產)南京農業大學食品院食品微生物組1. 菌

20、種：根霉、毛霉。根霉： 耐高溫，37可生長繁殖，在2528 4048小時生長較好，夏天用。如米根霉、溶膠根霉等。毛霉： 20 為最適生長溫度，冬天用。如總狀毛霉、腐乳毛霉、高大毛霉、五通橋毛霉、魯氏毛霉等。霉菌有豐富的蛋白酶以及脂肪酶和肽酶，使蛋白質降解為具有鮮味的氨基酸，形成有特殊風味的發酵食品。一、豆腐乳南京農業大學食品院食品微生物組2. 生產工藝流程南京農業大學食品院食品微生物組一些常見腐乳制品南京農業大學食品院食品微生物組二、 醬油1. 醬油生產原料與輔料原料 基本原料： 蛋白質原料、淀粉質原料、食鹽和水等 輔助原料： 增色劑、助鮮劑、防腐劑等南京農業大學食品院食品微生物組2. 醬油釀

21、造中的主要微生物（1）米曲霉(Aspergillus oryzae)醬油曲霉(Aspergillus sojeo)（2）酵母菌（3）乳酸菌南京農業大學食品院食品微生物組中科院菌種米曲霉3.951，滬釀米曲霉 3.042，在18%的鹽中不生長，含糖化酶、蛋白酶豐富。 酸性蛋白酶 pH3.5 對醬油的鮮味也 起重要作用1）蛋白酶 中性蛋白酶 pH7.2 對醬油的鮮味起 主要作用 堿性蛋白酶 pH9.5（1）米曲霉南京農業大學食品院食品微生物組 2）淀粉酶： 使原料糖化，供給米曲霉的碳源，還供給酵母菌、乳酸菌的糖原產生乳酸乙酯、乙酸乙酯等特殊香味物質。（1）米曲霉南京農業大學食品院食品微生物組3）肽

22、酶、谷氨酰胺酶： 米曲霉中可分離到三種氨基肽酶，四種酸性羧基肽酶，與醬油鮮味有密切的關系。 蛋白酶 氨基肽酶、羧基肽酶 蛋白質 肽 氨基酸 谷氨酰胺酶 谷胺酰胺 谷氨酸 維持醬油鮮味其它還有果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶降解原料中的多糖，使醬渣少、醬油的粘度低、澄清度好，過濾速度快。 （1）米曲霉南京農業大學食品院食品微生物組主要是耐鹽力強的魯氏酵母、球擬酵母在18%的食鹽中可生長，低鹽固態發酵的醬油鹽分在1215%。 魯氏酵母：可分解脂肪、蛋白質是發酵型的。酵母菌 球擬酵母：產生酯香型風味，如烷基苯酚、4-乙基苯酚、 4-乙基愈創苯酚 結合酵母：乙醇發酵，賦予醬油的醇香味。（2）酵母菌南京農業

23、大學食品院食品微生物組作用是使醬醪pH值降在5以下，適于魯氏酵母生長，同時可提高醬油的顏色、香氣。（3） 乳酸菌南京農業大學食品院食品微生物組原料 加水蒸煮 冷卻 接種米曲霉 通風制曲 曲料拌鹽水糖漿 入池（保溫）發酵 醬醅淋油 調配 包裝殺菌 成品3.醬油發酵的工藝流程南京農業大學食品院食品微生物組第四節 微生物酶在食品工業中的應用 一、微生物生產酶制劑的特點 優點：種類多、便于工業化生產、產量大可保證供應。 缺點：一種微生物可同時產生多種酶，因此工序較復雜。 南京農業大學食品院食品微生物組 二、產酶培養 1. 固體培養法 固體培養是以皮麩或米糠為主要原料，另外添加谷糠、豆餅等為輔助原料。經過對原料發酵前處理，在一定的培養條件下微生物進