微生物與食品及能源制藥工程一班微生物在食品中的應用酵母菌廣泛利用于制作饅頭、酒、醋等利用乳酸菌制造乳酪、乳酸食品利用霉菌制造醬油、米酒乳桿菌用于制作泡菜、豆腐乳微生物本身常被當作食品，如香菇一.奶制品牛奶中含有豐富的營養成分：脂肪酸、蛋白質，乳糖、維生素等，是微生物理想的培養基。從乳牛身上獲得牛奶時，其中已含有多種細菌。將新鮮牛奶置于室溫下，由于其中乳酸菌的作用，牛奶發生自然發酵的產酸過程，由乳糖發酵產生乳酸，乳酸使蛋白質凝固。可溶性酪蛋白＋乳酸＋鈣離子不溶性蛋白凝乳乳糖＋水乳酸乳酸菌乳酸乳酸主要應用于食品、醫藥、化工等領域。世界消費量10萬噸左右，部分發酵法生產，部分由化學法生產。酸奶中的乳酸是由細菌產生的，主要是右旋乳酸。近年來米根霉等霉菌產生的左旋乳酸（可降解高分子聚合物），正處于快速發展的時期，估計20年內，年產量會超過100萬噸，取代檸檬酸成為產量最大的有機酸。不同奶制品的風味和特征，主要是由于在發酵和加工過程中采用不同的微生物的緣故。生產高質量的奶制品，必須將雜菌去除，然后根據不同的目的加入純培養的菌種。酸奶產業中常用的細菌：保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌，乳鏈菌。嗜熱鏈球菌發酵乳制品目前根據發酵乳制品的生產過程、發酵劑的種類、產品的特征及其他特性的不同大致將發酵乳制品分為四大類：發酵乳、干酪、酸乳菌制劑和酸乳粉。有些發酵乳制品除乳酸菌細菌外、酵母菌、霉菌也參與發酵。二.從蔬菜到泡菜、腌菜蔬菜制泡菜、腌菜的作用機理和奶制品相同，也是乳酸菌的作用。不同之處在于牛奶中的糖類可以被直接利用，蔬菜中的糖需要從組織中釋放并水解后利用。泡菜中的不同風味是由于發酵過程中產生的酸、酯和二丁酮的種類及含量不同造成的。泡菜中加鹽的目的是抑制雜菌生長（滲透壓滅菌）和吸取蔬菜汁。發酵利用的菌群都是蔬菜的正常菌群，最重要的是腸膜明串珠菌。發酵過程中，隨著酸度的提高腸膜明串珠菌逐漸被乳酸菌取代。中國泡菜、韓國泡菜和日本泡菜中國泡菜，歷史最長，主要以蘿卜和白菜（酸菜）為主，中國是泡菜的故鄉。韓國泡菜的獨特之處在于引入了辣椒，發酵出來的有乳酸味道的泡菜是世界其他地方沒有的，其中這要歸功于辣椒的主成分“Capsaicin（辣椒素）”，它能預防泡菜的酸敗，起保持美味的作用，目前世界知名度最高。日本泡菜（新香）基本沒有自然發酵的過程。Capsaicin(辣椒素）三.大型真菌食用蘑菇是理想的天然食品或多功能食品，學名雙孢蘑菇中國曾在世界上首次馴化并人工栽培成功了香菇，木耳、金耳、銀耳、金針菇、猴頭菇、竹蓀等。野生的如牛肝菌、羊肝菌、正紅菇等也可以大量采集。食藥兩用真菌中國藥用包括試驗有效的大型真菌約500余種。主要有茯苓、靈芝、冬蟲夏草、云芝、蜜環菌等。藥用部分主要是子實體，但有一些是通過現代發酵工業大量繁殖的菌絲體加工制藥的。國內外研究表明天然的藥用真菌藥效要好的多。冬蟲夏草冬蟲夏草是一種學名為麥角菌科冬蟲夏草菌寄生于一種學名為鱗翅目蝙蝠科昆蟲草蝙蝠幼蟲上的子座或蝙蝠科其它種別昆蟲幼蟲上的子座及幼蟲尸體的復合體冬蟲夏草出產地為青海省、西藏自治區、四川省、甘肅省、云南省等地。蝙蝠科許多種別的蝙蝠蛾為繁衍后代，產卵于土壤中，卵之后轉變成幼蟲，在此時的前后，不同種別的冬蟲夏草菌中的一種在特殊條件下，侵入蟄居于土壤中的一部分蝙蝠科幼蟲體內，之后，冬蟲夏草菌吸收幼蟲體內的物質作為生存的營養條件，并在幼蟲體內不斷繁殖,致使幼蟲體內充滿菌絲而死。目前,在自然界,蝙蝠蛾自產卵到幼蟲期感染冬蟲夏草菌至轉變成真正的冬蟲夏草,前后大概需要時間6年以上。通過人工發酵培養得到的冬蟲夏草菌絲體實際上是一種新的物品，而不是真正的冬蟲夏草。目前，真正意義上的冬蟲夏草只有天然野生的。冬蟲夏草的生長四微生物與酒類釀造人類利用酵母菌釀菌已有幾千年歷史。4000多年前，中國利用酵母菌釀酒。1856年巴斯德證明酒精是微生物產生的

當時普遍認為是糖的化學裂解。1897年布希納發現酒精發酵是“酒化酶”的作用。釀酒中的微生物大曲

大曲中含有豐富的微生物，提供了釀酒所需要的多種微生物混合菌群。特別是大曲中含有霉菌，這是世界上最早把霉菌應用于釀酒的實例。大曲中含有多種酵母菌，具有發酵能力、產酯能力。在制曲中，一些微生物分解原料產生的代謝產物，如氨基酸、乳酸等形成大曲酒中特有的香味的前體物質。霉菌：黑曲霉群、灰綠曲霉群、毛霉、根霉及紅曲霉等。細菌：主要以芽孢桿菌類較多，其中包括巨大芽孢桿菌、嗜熱芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌等。生酸細菌：乳球菌和乳酸桿菌為主。

酵母菌：以酒精酵母、漢遜氏酵母和假絲酵母較為常見。酵母是決定啤酒質量的最重要的因素之一。它與原料一起決定了啤酒的pH、香味和最終質量。（1）啤酒酵母細胞呈圓形、卵圓形或臘腸形。（2）葡萄汁酵母也叫卡爾酵母細胞呈橢圓形或長橢圓形，細胞以出芽方式進行無性繁殖，形成有規則的假菌絲。（3）常見的雜菌最重要的是乳桿菌、啤酒片球菌和某些野生酵母。變形黃桿菌在啤酒中留下邪雜味，產氣氣桿菌是污染麥芽汁的雜菌。

釀造啤酒的微生物微生物與啤酒啤酒是以麥芽為主要原料的釀造酒，是各種酒類中酒精含量最低的飲料酒，也是世界上產量最大的飲料酒。主要酒類釀造中涉及到的微生物白酒（燒酒）參與的微生物：酵母菌、霉菌和細菌微生物來源：大曲、空氣、發酵窖中窖泥香味來源：微生物生成的酯原料：大米、玉米、高粱、大麥葡萄酒參與的微生物：酵母菌、細菌細菌主要有好氧性醋酸菌和厭氧性乳酸菌原料：葡萄汁酒精濃度可以達到14％。為什么要適量飲用紅葡萄酒腫瘤疾病的化學預防劑，對降低血小板聚集，預防。治療動脈粥樣硬化，心腦血管疾病的化學預防劑。

含有有效成分白藜蘆醇，在葡萄仔中存在。虎仗等中藥中含量更高。五.微生物與面包制作面包和饅頭幾乎是我國廣大城鄉人民經常食用的食品，它們都是由面粉經過酵母菌發酵后制成的

面包制作中的微生物用于制造面包的酵母——啤酒酵母

可以從啤酒廠得到，但有專業的工廠生產酵母制品，專門用來生產面包的酵母產品有壓榨酵母（鮮酵母）、活性干酵母（ADY），一般用壓榨酵母較多。六.微生物與調味品釀造醬油：參與微生物：米曲霉，酵母和細菌米曲霉：分泌蛋白酶和淀粉酶，分解蛋白為氨基酸，同時將淀粉水解為糖。酵母：能產生特殊的香氣。細菌：醬香的來源。食醋：參與微生物：黑曲霉，米曲霉，酵母，醋酸菌黑曲霉和米曲霉：分解蛋白，產色素酵母：一般使用釀酒酵母醋酸菌：主要產醋酸微生物，直接影響質量。醬油生產工藝

固態低鹽發酵法工藝流程：

原料混合→潤料→蒸料→冷卻→接種曲→深層通風培養→成曲→粉碎↓成熟醬←醬醅保溫發酵←入發酵容器←拌和制醅↑稀鹽水糖↑糖漿↑鹽水醬油制作過程中微生物菌群的變化乳酸菌

醬醅pH

乳酸耐鹽魯氏接合酵母菌酒精、甘油其他微生物繁殖發酵重芳香物質人工接種

米曲霉制曲時應控制前期溫度32～35℃，有利于菌體生長；后期溫度控制28～30℃，有利于蛋白酶的生成。氧氣、水分充足米曲霉食鹽、氧氣量的減少米曲霉醋酸細菌

形態特征：兩端鈍園和桿狀，單生或呈鏈排列，無芽孢，屬革蘭氏陰性菌。醋酸細菌生長最適pH為3.5～6.5。醋酸細菌為好氧菌。

氧化酒精生成醋酸。

新型“果醋”飲料微生物與其他發酵調味品1泡菜乳酸菌：腸膜明串株菌、植物乳桿菌、發酵乳桿菌和短乳桿菌

2榨菜乳酸菌：腸膜串明珠菌、植物乳桿菌、發酵乳桿菌和短乳桿菌

3豆腐乳

絲狀真菌：如毛霉屬、根霉屬等，其中以毛霉菌釀造的腐乳占多數。

微生物與生物能源2008年我國GDP已經達到30萬億元，但伴隨著對能源需求的增加。全世界面臨著嚴重的能源危機。石油的價格最高已經達到了147美元/桶。人類需要尋找可再生能源，以減少對化石能源的依賴。國家發改委于2007年9月公布《可再生能源中長期發展規劃》。燃料乙醇的優點及其開發意義燃料乙醇是一種良好的增氧劑,它可以增加汽油的含氧量,使其充分燃燒。目前用的甲基叔丁基醚（MTNBE)會對地下水造成嚴重的污染,而且其生產難度比較大燃料乙醇的辛烷值高,調和辛烷值一般可以達到120左右,可以有效提高汽油的抗爆指數。有利于環境的改善。使用車用乙醇汽油,可以使汽車尾氣的污染水平均降低30%以上。其中一氧化碳排放下降30.8%,揮發性烴類化合物排放下降13.4%,二氧化碳的排放量降低27%纖維素和淀粉是地球上最豐富的有機資源之一,它是一種可以再生的資源,燃料乙醇生產技術

1.以淀粉類和糖蜜類物質為原料的生產技術

以玉米為例,其生產過程包括:玉米預處理(粉碎)、脫胚制漿、液化、糖化、發酵、蒸餾、脫水和變性等燃料乙醇生產工藝

2.以纖維素類物質為原料的生產技術

以纖維素為原料發酵生產燃料乙醇,首先將纖維素進行酸解和堿解或酶解預處理,釋放出的葡萄糖可進入乙醇發酵途徑以纖維素類物質為原料的生產工藝燃料乙醇發展過程中存在的問題目前燃料乙醇生產中存在的最大問題是降低成本。據報道,以玉米為原料生產燃料乙醇,其綜合成本是3897元/t,其中原料費用是3047元/t,即原料的成本占綜合成本的78.19%。美國乙醇的生產成本只有2770元/t,而國內乙醇的生產成本為3671元/t,相差901元/t。在以纖維素為原料生產燃料乙醇的過程中,最大的問題是原料的預處理。纖維素水解為單糖，需要纖維素酶，該酶的成本相當高，需要技術的突破。微生物與生物柴油生物柴油是清潔的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料，是優質的石油柴油代用品。生物柴油的概念生物柴油的意義1）能源安全的戰略意義。到2020年前后，石油進口量有可能超過3億噸2）環境保護意義。低CO2，低毒性3）農業結構調整的經濟意義。有效利用荒地，農民增收4）優良的使用特性。安全，低能耗，兼容性現狀：各國的生產狀況（2003年）

我國生物柴油的發展2001年9月海南正和能源公司使用食用費油生產生物柴油，年產1萬噸。2007年底，我國投產和在建的裝置總產能估計100萬噸。2011年前還約有40家不同規模的生物柴油企業投產，產能約600萬噸。生物柴油的原料目前是制約其發展的主要因素。我國生物柴油原料植物的主要品種：文冠果，蓖麻（東北耐寒植物），歐李，沙棘（西北耐旱灌木及草本），黃連木（華北）和麻風樹（西南亞熱帶植物），我國是世界第二大產棉國，利用不宜食用的棉籽油作為生物柴油的原料也是一個可行的方法。我國現有油料能源樹種約300萬公頃，大多分布在交通不便山區，適當養護后每公頃果實可超過0.6噸，可生產生物柴油60萬噸。需要有意識利用荒地種植油料作物，中石化投資23.5億元在攀枝花地區建立50萬畝麻風樹種植基地等。藻類是低等放氧自養型微生物，在水中生長繁殖，不會引起與農業和牧業用地的競爭矛盾。地球上的生物每年通過光合作用生產的生物質，其中40％應歸功于藻類的光合作用。大多數藻類產于海洋或陸地水中，其中鹽藻是一種營養豐富的單細胞藻類，含有豐富的油脂、β-胡蘿卜素、蛋白質、多糖等。鹽藻主要分布在近海水域，有很大的鹽度適用范圍，在0～38℃接近淡水（<0.1mol/LNaCl）環境和飽和鹽水（5Mol/LNaCl）環境中均能生存。我國有1.8萬公里的海岸線，在西北還有很多大大小小的鹽湖，這都為鹽藻的養殖和開發提供了條件。中國科學院大連化學物理研究所、植物研究所、水生生物研究所，清華大學、青島海洋大學等單位在培育產油菌種，獲得高脂含量藻細胞，用基因工程開發高產的油藻品種等方面，已取得許多科研成果和海水及淡水藻類物質的產業化經驗。發展富含油質的微藻或“工程微藻”是拓展生物柴油原料來源的一個發展趨勢。工程微藻是未來生物柴油的發展的趨勢微生物與沼氣沼氣是微生物在缺氧時，通過發酵將作物秸桿、雜草、人畜糞便等有機物分解而產生的一種可燃性氣體。沼氣是多種氣體的混合氣，有甲烷、二氧化碳、氫氣、氧氣、硫化氫等。

一.多種細菌分泌的酶，將復雜的有機物質分解為一些低分子量的簡單有機物及二氧化碳、氫氣、硫化氫等無機物。稱為酸發酵。參與的微生物有纖維素分解細菌、蛋白質分解細菌、果膠分解細菌、丁酸細菌、醋酸細菌等。二.有甲烷細菌分泌酶，將簡單有機物分解為甲烷和