11 第十一章 微生物的应用.ppt

第1页：微生物的食品应用章节封面

第十一章

第2页：食品应用章节导览

• 第一节食醋
• 第二节酱油
• 第三节腐乳
• 第四节发酵乳制品
• 第五节发酵酒类
• 第六节氨基酸

第3页：食醋酿造的菌种

• 第一节食醋菌种：纹膜醋酸菌(Acetobacter a ceti)、许氏醋酸菌(A schutz en bach ii)、恶臭醋酸菌(A.rances) 混浊变种、巴氏醋酸菌(A.pasteurianus) 巴氏亚种。
• 反应过程：醋酸菌在充分供氧的情况下生长繁殖，将乙醇氧化为醋酸。
• 依据菌种的不同，还可产生其它有机酸及有香味的酯类等。
• 食醋生产的原料：高粱、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、枣等含糖或含淀粉的果实等。
• 食醋自古以来就是我国人民生活中的必需品。
• 它是一种酸性调味料，除含有醋酸外，还含有糖分，氨基酸等营养物质，能增进人们的食欲

第4页：食醋发酵与菌种

• 食醋是细菌的发酵制品，通常是利用醋酸杆菌进行好氧发酵而产生
• 如果以淀粉质为原料，还需要霉菌和酵母菌的参与
• 如果以糖类物质为原料，需加入酵母菌
• 只有以乙醇类物质为原料，才不需其它微生物参与，单用醋酸杆菌就可完成酿醋作用
• 下面我们以淀粉质为原料，介绍参与与酿造作用的有关微生物。
• 一、菌种

第5页：食醋酿造的微生物

• 2、酵母菌利用糖进行酒精发酵的菌种主要是酿酒酵母。
• 3、醋酸菌醋酸菌是醋酸发酵的主要菌种，它能氧化酒精为醋酸。
• 醋酸菌的形态为短杆或长杆细胞、单独、成对或排列成链状。
• 不形成芽孢。
• 革兰氏染色幼龄阴性，老龄不稳定。
• 好氧。
• 喜欢在含糖和酵母膏的培养基上生长。
• 最适生长温度为30℃左右，最适 pH 值为

第6页：食醋酿造菌种的分类

• 根据对维生素的要求和对有机酸的同化性能等区别，食醋酿造菌种可分为2 个属：醋酸杆菌属和葡萄糖杆菌属。
• 醋酸杆菌属现已发现53 种。
• 它们的特点是：能氧化乙醇成醋酸，有些可继续氧化成 CO2 和水
• 不氧化葡萄糖
• 不要求维生素
• 能同化主要有机酸。
• 葡萄糖杆菌属发现有8 个种，它们的特点是：能氧化乙醇成醋酸，但氧化能力很弱，并且不再分解醋酸生成 CO2 和水
• 能氧化葡萄糖或葡萄糖酸

第7页：国内外食醋生产菌种

• 目前国内外用于生产食醋的菌种有：奥尔兰醋杆菌（Acetobacter orleanense）、许氏醋杆菌（A. schutzenbachii）、弯醋杆菌（A. curvum）、产醋醋杆菌（A. acetigenum）、醋化醋杆菌（A. aceti）、恶臭醋杆菌（A. rancens） 等。
• 我国目前使用人工纯培养的醋酸菌种，主要有二株：一株是中科院微生物研究所培育出的恶臭醋酸杆菌 AS.1.41。
• 另一株是上海酿造研究所和上海醋厂从丹东速酿醋中分离而得，编号为沪酿
• 1.01

第8页：食醋发酵机理

• 1. 淀粉糖化曲霉菌能分泌多种淀粉酶，完成淀粉糖化作用。
• 2、酒精发酵这一过程是利用酵母菌在无氧条件下经 EMP 途径，将葡萄糖发酵成乙醇和 CO2。
• 3、醋酸发酵乙醇在醋酸菌的作用下氧化成乙酸，这个过程称为醋酸发酵。
• 它是食醋生产的主要环节。
• 乙醇氧化过程可分为两个阶段：首先，乙醇在乙醇脱氢酶的催化下氧化成乙醛。
• 然后，乙醛在乙醛脱氢酶作用下，氧化成乙酸 二、发酵机理

第9页：食醋的色香味

• 4、食醋的色、香、味（1） 食醋色素食醋生产如使用红曲做糖化剂，则红曲霉色素赋予食醋红色。
• 食醋在发酵过程中，主要通过美拉德反应和酶褐变反应生成色素。
• （2） 食醋香气发酵过程中产生各种有机酸和醇类，通过酯化反应合成各种酯类，赋于食醋以特殊的香气。
• 酯类以乙酸乙酯为主。
• （3） 食醋的味酸味：醋酸是形成酸味的主体酸。
• 甜味：由糖分组成。
• 鲜味：来源于蛋白质的水解产物氨基酸和菌体自溶核酸的降解物核苷酸。
• 咸味：来自食盐

第10页：酱油概述

• 酱油是我国传统的发酵食品之一，在我国有着悠久的历史，酱油不仅营养丰富，含有糖份、多肽、氨基酸、维生素、食盐和水等物质，而且赋予食品以咸味、鲜味、香味和颜色，增进人们的食欲，因而是人们生活中不可缺少的调味品。
• 随着世界上食用酱油的人数增加，对酱油的需要量也随之增加，同时，对酱油的质量也会提出更高的要求。
• 因此，酱油酿造工业在食品工业中的地位愈加显得重要。
• 第二节酱油
• 一、概述

第11页：酱油酿造的菌种

• 酱油是多种微生物混合作用的结果。
• 霉菌、酵母和细菌都参与了复杂的物质转化过程。
• 其中对原料发酵快慢、成品颜色浓淡、味道鲜美程度有直接关系的微生物是米曲霉和酱油曲霉
• 对酱油风味有直接关系的微生物是酵母菌和乳酸菌。
• 1、米曲霉和酱油曲霉酱油中应用的曲霉菌主要是米曲霉（Aspergillus oryzae） 和酱油曲霉（A. sojae）。
• 米曲霉菌落生长很快，初为白色，渐变黄色。
• 分生孢子成熟后，成黄绿色。
• 分生孢子头为放射形、顶囊球形或瓶形。

第12页：酱油曲霉

• 酱油曲霉是日本学者坂口在30 年代从酱油中分离出来的，并应用于酱油生产。
• 酱油曲霉分生孢子表面有小突起，米曲霉α-淀粉酶活性较高，而酱油曲霉体内含多聚半乳糖醛酸酶较高。
• 目前，日本制曲使用的是混合曲霉，其中米曲霉占79%，酱油曲霉占21%。
• 我国则使用纯米曲霉菌种。
• 广泛使用的菌种是米曲霉
• 3.042，该菌株的特点是：蛋白酶活力高，比原菌种
• 3.863 提高30%，生长繁殖速度快，制曲时间由原来48h 缩短到22～28h
• 原料出品率提高5%以上

第13页：酱油酿造中的酵母菌

• 2、酵母菌从酱醪中分离出的酵母有7 个属，23 个种。
• 其基本形态是圆形、卵圆形、柠檬形、腊肠形等。
• 最适生长温度为28～30℃，pH 值在
• 4.5～5.6 之间合适。
• 与酱油质量关系非常密切的酵母菌是鲁氏酵母、易变球拟酵母、埃契氏球拟酵母、无名球拟酵母等。
• 在这当中，又以鲁氏酵母影响最为重要。
• 它占酵母总数的45%左右，由空气中自然接种。
• 它是常见的耐高渗透压酵母，能在18%食盐的基质中繁殖。

第14页：酱油酿造中的乳酸菌

• 3、乳酸菌从酱醪中分离出的细菌有6 个属18 个种。
• 和酱油发酵关系最为密切的是乳酸菌。
• 其菌体杆状、球形、分散或成链状。
• 对氧要求不一。
• 在乳酸菌中，酱油四联球菌、嗜盐片球菌、酱油片球菌与酱油风味形成有密切关系。
• 在酱醪发酵过程中，前期嗜盐片球菌多，后期四联球菌多些。
• 乳酸菌的作用是利用糖产生乳酸，和乙醇作用生成乳酸乙酯，香气很浓。
• 由于产生乳酸，降低了发酵醪的 pH 值，使醪的 pH 值在5 左右，这样就促进了鲁氏酵母的繁殖。

第15页：酱油酿造机理

• 酿造酱油的过程，实际上是多种微生物的协同作战的过程，通过这些微生物产生的酶的催化作用，将原料中的大分子有机物逐步分解为简单物质，再经过复杂的物理化学和生物化学的反应，就形成了具有独特风味的调味副食品——酱油。
• 目前已知酱油的化学成分多达三四百种，这些物质都是在这个复杂的变化过程中产生的。
• 原料中的蛋白质经过由米曲霉所分泌的蛋白酶作用，逐渐分解成、胨、多肽和氨基酸。
• 三、机理

第16页：米曲霉分泌的酶类

• 米曲霉分泌的蛋白酶可分为3 种：酸性蛋白酶（最适 pH 值为3）、中性蛋白酶（最适 pH 值为7 左右）、碱性蛋白酶（最适 pH 值为8）。
• 其中以碱性蛋白酶最多。
• 故在酱油发酵过程中，如果 pH 值过低，会影响蛋白质的水解。
• 米曲霉中外肽酶活力高于其它曲霉，故有利于氨基酸的生成。
• 米曲霉中分泌的谷氨酰胺酶分解原料中的游离的谷氨酰胺，生成谷氨酸。
• 原料中的淀粉质经过米曲霉产生的淀粉酶的糖化作用，水解成糊精和葡萄糖。
• 米曲霉分泌的淀粉酶主要有α-淀粉酶
• 分解淀粉的α-1，4 葡萄糖苷键，生成麦芽糖、糊精和少量葡萄糖

第17页：酱油中的有机酸

• 酱油中含有多种高级脂肪酸，其中最重要的有乳酸、醋酸、玻珀酸、葡萄糖酸等。
• 乳酸是由乳酸菌利用葡萄糖进行发酵而来。
• 乳酸菌还可利用五碳糖（阿拉伯糖和木糖） 发酵生成乳酸和醋酸。
• 琥珀酸或经 TCA 循环或经谷氨酸氧化产生
• 某些醋酸菌能将葡萄糖氧化成葡萄糖酸
• 酱油中其它的甲酸等是经相应的醛类氧化而来。
• 这些有机酸是酱油的重要呈味物质，又是酱油香气的重要组分。
• 酵母菌的酒清发酵生成的乙醇，由氨基酸脱氨、脱羧后形成的少一个碳原子的高级醇，构成了酯类的前体物质。

第18页：酱油色素的形成

• 关于酱油色素的形成，目前一般认为有2 个途径：第一个途径是经过美拉德反应（mai-llard reaction）。
• 它是氨基化合物和羰基化合物之间的氨基-羰基反应。
• 分为初始、中间和终了三个阶段，最终形成褐色物质——类黑色素，这是最主要的生成途径：第二个途径是经过酶褐变反应，由曲生成的多酚氧化酶将蛋白质的水解产物酪氨酸氧化成黑色素。
• 关于酱油的五味，一般认为：鲜味来源于氨基酸和核酸类物质的钠盐
• 甜味主要来源于糖类、某些氨基酸（甘氨酸等）、醇类（如甘油等）
• 酸味来源于有机酸
• 苦味来源于某些氨基酸（如酪氨酸等）、乙醛等
• 咸味主要来源于食盐

第19页：曲霉污染与黄曲霉毒素

• 1、曲霉污染有些原料本身发霉，或在发酵过程中污染了某些曲霉菌
• 其中有些曲霉能产生黄曲霉毒素
• 有些生产菌种也能产生黄曲霉毒素。
• 2、细菌污染酱油中卫生指标规定，细菌数每 ml 不超过5 万个。
• 其中大肠杆菌最近似值，100ml 不得超过30 个。
• 不得检出致病菌。
• 如果超过标准，则表示发生污染。
• 这种污染主要来源于种曲、容器等，也可能与污染粪便有关。

第20页：酱油生花与产膜酵母

• 酱油生“花”是污染耐盐性产膜酵母所致。
• 例如盐生接合酵母（Zy go sac charon y ces als us）、日本接合酵母（Z. jqponicus）、粉状毕赤氏酵母（Pichia farinosa）、球拟酵母属（Torulopsis） 和醭酵母属（Mycoderma） 中的某些种等。
• 酱油生“花”是由于浓度过稀、成熟不完全、含糖过多、食盐不足、杀菌不彻底或容器不清洁所引起。
• 酱油生霉后，质量下降，成分变坏，糖分和全氮减少，香气消失，鲜味减弱，并产生臭味、苦涩味。
• 有人对江苏省镇江地区11 个县、市的11 个厂家生产的各类酱油进行了霉菌污染检查，结果在25 份样品中，青霉检出率为60%（15 份）、曲霉为48%（12 份）、镰刀菌为24%（6 份）。
• 这些菌种中大部分可产生毒素，直接影响人体的健康。
• 3、酱油生“花”

第21页：腐乳酿造的菌种

• 腐乳以前都是靠自然发霉法。
• 这种方法周期长，受季节性影响，而且容易污染。
• 目前多采用人工纯种培养，大大缩短了生产周期，而且不易污染，常年都可生产。
• 现在用于腐乳发霉的菌种有腐乳毛霉、鲁氏毛霉，五通桥毛霉、总状毛霉、华根霉。
• 另外在细菌型腐乳中，克东腐乳是利用微球菌属中的种进行酿造。
• 武汉腐乳是利用枯草杆菌进行酿造的。
• 第三节腐乳腐乳为我国著名的传统发酵食品，有1000 多年的制造历史。
• 它味道鲜美，营养丰富，价格便宜，因而受到人们的欢迎。

第22页：腐乳酿造机理

• 腐乳的酿造过程，是几种微生物及其所产生的酶的不断作用的过程。
• 在发酵前期，主要是毛霉等的生长发育期，在豆乳坯周围布满菌丝，同时分泌各种酶，引起豆乳中少量淀粉的糖化和蛋白质的逐步降解。
• 此时由外界来到坯上的细菌、酵母也随之繁殖，参与发酵。
• 加入食盐、红曲、黄酒等辅料，装坛后，即进行厌氧的后发酵。
• 毛霉产生的蛋白酶和细菌、酵母的发酵作用，经过复杂的生物化学变化，将蛋白质分解为蛋白胨、多肽和氨基酸等物质。
• 同时生成一些有机酸、醇类、酯类，最后制成具有特殊色、香、味的腐乳成品。
• 二、机理

第23页：腐乳制作的工艺流程

（三） 工艺流程腐乳的制作工艺比较简单，一般分为3 个阶段：（1） 制豆腐坯（2） 人工发霉（3） 装坛发酵

第24页：红曲与红曲霉色素

• 红曲是制造红腐乳不可缺少的配料。
• 红曲霉色素是天然色素，使用安全。
• 它是由红曲霉属的一些种经固体或液体培养产生的色素，通常是几种不同结构的色素的混和物。
• 红曲霉色素包括红曲霉素、红曲霉红素、红曲霉黄素和红斑红曲霉素等几种色素。
• 红曲霉的菌丝分隔，初为白色，后逐渐变为红色或紫色。
• 它既产生分生孢子，也产生子囊孢子。
• 腐生菌，嗜酸，耐高温（35～47℃），耐乙醇（4～10%），能利用多种碳源，本身能合成多种维生素，抗杂菌污染能力强

第25页：发酵乳制品的种类

• 第四节发酵乳制品发酵乳制品的种类：酸制奶油、干酪、酸牛乳、嗜酸菌乳、马奶酒等。
• 常用的乳酸菌：干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸乳球菌、乳脂乳球菌、嗜热链球菌等。
• 反应过程：乳酸菌分解乳糖进行同型乳酸发酵或异型乳酸发酵。
• 注意事项：在整个加工过程中，对原料灭菌处理采用的温度较低，所以接种剂量要大，以防止污染

第26页：发酵乳制品

• 以牛奶为原料，经微生物发酵，可以制得许多发酵乳制品。
• 例如酸牛奶、酸奶油、干酪和酸乳酒等。
• （一） 菌种用于发酵乳制品的菌种，主要是一类能产生乳酸的细菌。
• 乳酸细菌发酵糖类的类型可分为两种：同型乳酸发酵和异型乳酸发酵。
• 同型乳酸发酵，乳酸菌几乎能将全部葡萄糖转变为乳酸
• 异型乳酸发酵，乳酸菌除将葡萄糖转变为乳酸外还同时产生乙醇和 CO2。
• 能引起同型乳酸发酵的乳酸细菌称为同型乳酸菌，例如干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、乳链球菌等。
• 能引起异型乳酸发酵的乳酸细菌称为异型乳酸菌。

第27页：乳酸细菌的分类

• 从形状上分，乳酸细菌可分为乳酸球菌和乳酸杆菌二类。
• 乳酸球菌按照形态构造和生化反应特征的不同可归属于三个属：链球菌属、片球菌属和明串珠菌属。
• 前两个属中的乳酸球菌都进行同型乳酸发酵。
• 后一属中的乳酸菌则进行异型乳酸发酵。
• 所有的乳酸杆菌都归属于一个属：乳杆菌属。
• 这一属的乳酸菌发酵葡萄糖的类型不定。
• 所有的乳酸细菌通常是不运动的。
• 不形成芽孢。

第28页：乳制品的发酵

• （二） 乳制品的发酵
• 1、酸性奶油（sour cream） 酸性奶油是将稀奶油消毒杀菌后，接种发酵菌剂，在一定的条件下，经过复杂的生物化学反应后而形成的产物。
• 目前常采用混合菌剂进行发酵。
• 常用作酸性奶油的菌种是乳链球菌、乳脂（酪） 链球菌、噬柠檬酸链球菌、丁二酮乳链球菌和噬柠檬酸明串珠菌等。
• 乳链球菌和乳酪链球菌能使乳液中的柠檬酸分解为羟丁酮，然后氧化成具有芳香味的丁二酮。
• 目前认为较好的奶油发酵剂一般含有乳链球菌、乳酪链球菌和丁二酮乳链球菌三种菌的混合菌种。
• 在德国、荷兰和丹麦，他们采用由等量的乳酪链球菌和糖乳链球菌，再加10%的噬柠檬酸链球菌所组成的混合菌种进行发酵

第29页：酸性奶油

• 由于在酸性奶油中含有一定量的乳酸，因而 pH 值较低，再者还存在相当数量的乳酸细菌，所以一般较为稳定。
• 但是它们也常受到有害微生物的污染而影响其质量。
• 这主要是由于以下原因所造成：（1） 生产菌种爱到噬菌体的侵染，而使菌体发生裂解
• （2） 酸性奶油成品中，有时会有不同程度的其它杂菌存在。
• 这些杂菌容易引起酸性奶油腐败变质。
• 例如假单胞菌属和黄杆菌属中的某些菌种，可分解奶油中的脂肪和蛋白质，从而产生酸败臭味：一些霉菌和酵母能在其表面上繁殖，产生各种色斑

第30页：酸牛奶

• 2、酸牛奶（yoghurt,sour milk） 酸牛奶是一种新型的发酵乳制品，具有较高的营养价值和特殊风味，极易被身体吸收，还可起着一定的疗效作用，因而受到欢迎。
• 酸牛奶是由优质鲜乳经脱脂（或不脱脂）、消毒后，接入乳酸发酵菌剂后发酵而制成。
• 酸牛奶一般使用嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus） 和保加利亚乳杆菌两种菌的混合菌种作为纯培养发酵剂。
• 酸牛奶中含有大量的活乳酸菌，一般每 g 中有106～107 个之多。
• 有研究表明，这些乳酸菌对治疗肠道疾病有一定的疗效

第31页：干酪

• 3、干酪（cheese） 干酪是一种富含营养又容易消化吸收的食品。
• 它是蛋白质、脂肪和钙、磷、硫的丰富来源，又有大量的维生素。
• 干酪是由优质鲜乳经杀菌后，加入凝乳酶和微生物菌种，首先使乳液形成凝块，然后脱去乳清，再压块，发酵，逐渐“成熟”而成。
• 制造干酪，现已很少进行自然发酵，目前都采用纯培养发酵剂来进行发酵成熟。
• 发酵剂的制备与奶油发酵剂相同，多采用混合的乳酸菌，有的也采用丙酸菌和丝状菌。
• 干酪在制造和成熟过程中，经历了复杂性的生物化学和微生物学的变化过程

第32页：蔬菜水果的乳酸发酵

• 蔬菜和水果的乳酸发酵食品主要的乳酸发酵果蔬品种：泡菜、酸菜榨菜、冬菜、酸藏蘑菇、橄榄等。
• 发酵方法：自然发酵、纯种发酵常用菌种：植物乳杆菌、黄瓜乳杆菌、短乳杆菌、肠膜明串珠菌、小片球菌、发酵乳杆菌等。
• 亚硝酸问题

第33页：酒精发酵

工业上的发酵是个广义

，它包括所有利用微生物将一种物质转变为另外一些物质的过程。

第34页：酒精发酵的菌种

• （1）K 氏酵母是从日本引进的菌种。
• 细胞呈卵圆形。
• 该菌生长速度快，适合于糖度不超过19°Bx 的发酵。
• （2） 南阳1300 细胞多数呈椭圆形，比 K 氏酵母略大。
• 适合于高浓度糖分发酵，能耐受13%的酒精。
• （3） 南阳混合酵母（1308） 细胞多数为圆形，该菌适合于在含有单宁物质的原料中进行发酵。
• 这些酵母菌同属于一个种内的不同品系。
• 通常是啤酒酵母

第35页：酒精酵母的培养条件

• 多数酒精酵母菌种的最适生长温度是28～30℃，进行酒精发酵的最适温度是30～33℃。
• 最适 pH 值为
• 4.5～5.5，但在 pH 值为
• 3.5～4.0 的条件下，还可生长繁殖。
• 在40℃，酵母个体迅速衰老死亡。
• 多数酵母菌对酒精的最大耐受量为12%左右。
• 这些酵母菌体内有一个复杂的酶系统。
• 借助于这个酶系统的作用，来完成发酵过程中一系列复杂的生物化学反应。

第36页：酒精发酵机理

• 2、发酵机理以淀粉质为原料制造酒精的原理，首先是利用曲霉产生的大量糖化酶将淀粉和糊精转化为单糖。
• 然后酒精酵母将利用单糖进行发酵，在无氧条件下，经过 EMP 途径，生成酒精和 CO2。
• 酒精发酵过程中不需要游离氧参加，因此是厌氧发酵，整个过程是在密闭的发酵罐中进行。
• 如果在发酵中有氧气参加，则酵母菌通过有氧呼吸获得能量，将糖彻底分解为 CO2 和水，同时产生大量的菌体，使酒精的产量大为减少，因此不宜开口发酵

第37页：酒精发酵的糖化剂

• （1） 制曲发酵法生产酒精所使用的糖化剂，目前有三大类：固体曲、液体曲和酶制剂。
• 生产糖化剂的菌种从前多采用东酒1 号。
• 自1979 年以来，推广使用了新菌种黑曲霉 AS.3.4309（即 UY-11），使糖化剂的制造出现了一次飞跃。
• （2） 酒母培养用于酒精发酵中的酵母菌种子称酒母。
• 培养基的糖浓度一般为12～13°Bx，另加
• 0.05 %～0.1%（NH4）2SO4。
• 培养温度在28～32℃左右，pH 值维持在
• 4.0 左右。

第38页：酒精发酵三阶段

• （3） 发酵酒精发酵分为三个阶段：①前发酵开始发酵至6～10h，为前发酵时期。
• 该期酵母迅速生产繁殖，但酒精和 CO2 的产生量较少，糖浓度下降慢，温度上升也慢，温度在30～32℃左右。
• ②主发酵主发酵时间一般在12～24h 之间。
• 该期内升温猛，糖度下降快，发酵旺盛，酒精迅速积累，CO2 大量放出。
• 温度一般控制在36℃以内，否则酸度上升，影响出酒率。
• ③后发酵后发酵历时40h 之久。
• 这时 CO2 生成量大大减少，糖浓度很低且下降缓慢。
• 温度在30℃左右

第39页：啤酒概述

• （二） 饮料酒（beverage） 凡含有乙醇成分的饮料，都称为酒。
• 由于原料、菌种、工艺和发酵条件的不同，酒有很多种类，一般可分为啤酒、黄酒、果酒和白酒4 类。
• 1、啤酒（beer） 啤酒是以麦芽、酒花为原料，经过麦芽糖化和酵母发酵而成的，含有低度酒精（一般含酒精3～5%左右） 和 CO2 的饮料酒，营养价值很高，素有“液体面包”之称

第40页：啤酒酵母

• （1） 菌种制造啤酒，大多数采用啤酒酵母的各种菌株。
• 啤酒酵母的细胞形态为圆形或卵圆形。
• 幼年细胞较小，成熟时细胞较大。
• 液体中培养的细胞往往大于在固体培养基中生长的细胞。
• 啤酒酵母在麦芽汁琼脂培养基上生长，菌落表现出光滑、湿润、乳白色，边缘整齐的特征。
• 在液体培养基中，呈混浊状态。
• 上面啤酒酵母，悬浮于液面形成醭，而下面啤酒酵母则呈凝聚状，沉积于容器的底部

第41页：上面与下面啤酒酵母

• 从分类的角度来看，上面啤酒酵母和下面啤酒酵母，是属于酵母属中的两个并列的种。
• 英国、新西兰等国家主要用上面啤酒酵母进行啤酒生产，欧洲则主要采用下面啤酒酵母进行啤酒生产。
• 目前我国各啤酒厂大多数采用下面啤酒酵母进行啤酒生产。
• 用梨形酵母（S. piriformis） 和蠕形杆菌（Bacterium vermiforme） 共同发酵可以制造姜汁啤酒（ginger beer）

第42页：啤酒发酵机理

• （2） 发酵机理啤酒发酵的机理和酒精发酵的机理一样，即麦芽经过糖化后，制成含麦芽糖、葡萄糖的麦芽汁。
• 麦芽汁再经啤酒酵母进行发酵，形成啤酒。
• 其主要生化反应仍是葡萄糖通过 EMP 途径，形成 CO2 和乙醇。
• 不过，在啤酒发酵中，人们并不象对酒精发酵那样将主要注意力集中在提高乙醇产量方面。
• 相反地，却对乙醇以外的某些微量风味物质感兴趣

第43页：啤酒生产工艺流程

（3） 工艺流程啤酒生产的工艺流程大致如下：大麦→加工处理→生成麦芽→糖化→麦芽汁→过滤煮沸→ 添加酒花→冷却澄清→主发酵→后发酵→啤酒过滤→包装

第44页：麦芽的制备

• ①制备麦芽原料大麦经过处理以后，经过浸渍，吸收水分，在适当温度和足量的空气条件下，开始发芽。
• 大麦在发芽过程中，内含物质发生变化，形成许多酶类。
• 麦芽经干燥处理后，即为成品，可供糖化之用。
• ②制造麦芽汁成品麦芽经粉碎后，与温水混合，借助麦芽自身的多种水解酶（主要有淀粉酶、蛋白酶、半纤维素酶等），将淀粉、蛋白质等高分子物质分解成可溶性低分子糖类、糊精、胨、肽、氨基酸等，这就是糖化过程。
• 糖化后的糖化醪经过滤、煮沸、添加酒花（hop） 后，让其冷却澄清，即可供发酵用

第45页：麦芽汁发酵

• ③发酵制备好的麦芽汁，加入酵母后，在适当条件下，开始发酵。
• 发酵分为主发酵和后发酵两个阶段。
• 主发酵阶段，根据发酵表面现象又可分为低泡、高泡和落泡三个期（有的分为四期、五期或六期）。
• 后发酵也称啤酒的贮藏阶段。
• 在贮藏期内，残糖继续进行发酵，饱充 CO2，啤酒逐渐趋于成熟和澄清。
• ④成品啤酒经过后发酵的成熟酒，其残余酵母和蛋白质凝固物沉淀于底部，少量悬浮于酒液中。
• 经过滤后，即可得到透明的成品啤酒

第46页：啤酒生产中的有害微生物

• （4） 啤酒生产中的有害微生物在啤酒生产过程中，危害发酵和影响啤酒质量的微生物包括以下种类：①野生酵母凡是本厂培养的啤酒酵母以外的其它酵母均称野生酵母。
• 不少野生酵母引起生产障碍和影响啤酒质量。
• 有的影响发酵，有的引起啤酒的混浊，有的则使啤酒产生讨厌的气味。
• 常见的野生酵母种类有：巴氏酵母、葡萄酒酵母、啤酒酵母浑浊变种、强壮酵母、魏氏酵母、啤酒醭酵母等。
• ②细菌污染细菌污染时，常使啤酒发生混浊、发粘、变酸。
• 主要种类乳酸杆菌、醋酸菌及片球菌等

第47页：黄酒

• 2、黄酒(yellow wine, Shao-hsing rice wine) 生产黄酒的菌种是根霉菌、曲霉菌和绍兴酵母的混和物。
• 生产原料主要是糯米。
• 在酿造过程中，淀粉糖化、酒精发酵和陈酿（ageing） 作用同时进行，所以糖液浓度不会过高积累。
• 黄酒经酿成后，酒精含量约为15～20%，营养价值很高

第48页：果酒

• 3、果酒（fruit wine） 果酒是利用水果汁液经发酵而成的酒。
• 酒精含量一般为9～16%。
• 果酒中不仅含有果品中原有的营养成分（如维生素 B1、B2、C 等），而且还带有果品的独特风味，所以受到欢迎。
• 在果酒产量中，葡萄酒占居首位。
• 进行葡萄酒生产的菌种主要是葡萄酒酵母（Saccharomyces cllisoideus）。
• 生产原料是葡萄。
• 葡萄经过处理后，接入菌种，即开始发酵。
• 如果果皮与汁同时发酵，产品称为红葡萄酒

第49页：白酒

• 4、白酒（distillate spirits） 白酒是用淀粉或含可发酵糖等物质为原料，经过发酵、蒸馏而制成的一种蒸馏酒。
• 一般用“大曲”中的微生物作为菌种。
• 大曲是用小麦、大麦和豌豆为原料，经自然接种而制成的大砖块形的酒曲。
• 由于是自然接种，曲中微生物复杂，但大曲中的特定成份是一种选择性培养基，因而决定了对酿酒起重要作用的微生物在曲中占优势。
• 曲中主要是曲霉和酵母等。
• 白酒在发酵过程中除产生酒精外，还产生较多的酯类、高级酯类以及挥发性游离酸等物质，因而比其它酒更具香味。
• 白酒中含酒精浓度一般在60%左右

第50页：氨基酸类食品添加剂

• 食品添加剂中常见的氨基酸种类谷氨酸钠为鲜味剂、色氨酸和甘氨酸为甜味剂、赖氨酸为营养增强剂等生产用菌种谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等用于生产谷氨酸
• 北京棒杆菌的营养缺陷型菌株用于生产赖氨酸。
• 常用原料小麦、玉米、甘薯、大米等淀粉质物质
• 糖蜜等含糖丰富的物质。
• 第六节氨基酸

第51页：谷氨酸发酵

• 谷氨酸过去是由水解法制得。
• 自从1957 年用微生物发酵糖类生产谷氨酸获得成功以来，发酵法就逐渐取代了水解法。
• 味精是 L-谷氨酸的钠盐，具有强烈的鲜味。
• （一） 菌种能利用糖质发酵生产谷氨酸的微生物很多，但主要是一些细菌。
• 例如棒状杆菌属、短杆菌属、节杆菌属、微杆菌属等。
• 常用的菌种有：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌、双歧短杆菌等。
• 在我国，目前生产上采用的菌种主要有：北京棒状杆菌 AS.1.299、钝齿棒状杆菌 AS.1.542、黄色短杆菌617 和短杆菌 T-613 等。
• 一、谷氨酸发酵

第52页：谷氨酸发酵机理

• （二） 发酵机理以糖质为发酵原料时，谷氨酸的生物合成途径包括糖的酵解（EMP）、已糖磷酸支路（HMP）、三羧酸循环（TCA）、乙醛酸循环、Wood—Werkman 反应（CO2 的固定作用） 等。
• 以黄色短杆菌为谷氨酸产生菌，谷氨酸的生物合成途径与上述大致相同。
• 所不同的是，在以葡萄糖为碳源的培养基中，黄色短杆菌具有一定量的异柠檬酸酶。
• （三） 工艺流程以糖质为原料，发酵生产谷氨酸的工艺流程

第53页：生物素与谷氨酸合成

• 在谷氨酸生物合成过程中，生物素起着重要的作用。
• 实验证明，当生物素缺乏时，L-谷氨酸的形成强烈受阻
• 但量太高时，也要阻碍 L-谷氨酸的生物合成。
• 只有在生物素限量下，才会大量分泌谷氨酸。
• 许多适当浓度的农副产品，如玉米浆、甘蔗糖蜜等可用来代替生物素而加入到培养基中

第54页：柠檬酸发酵

• 柠檬酸是一种重要的化工原料，广泛用于食品、医药等工业。
• 食品工业中，用量约占40%，常作为酸味剂加入饮料、果酱、糖果等食品中。
• 医药工业中，用量约为30%，常作为调味剂用于糖浆、片剂。
• 柠檬酸过去是从柑桔或菠萝中提取获得。
• 自从1917 年第一次报告由黑曲霉浅盘培养生产柠檬酸，特别是1938 年首次发表深层培养论文以来，柠檬酸逐渐改用发酵法进行生产。
• 二、柠檬酸发酵

第55页：柠檬酸发酵的菌种

• （一） 菌种能产生柠檬酸的微生物很多，但以霉菌为主。
• 例如，梨形毛霉、淡黄青霉、桔青霉、黑曲霉、棒曲霉、文氏曲霉、宇佐美曲霉、绿色木霉等。
• 其中以黑曲霉和文氏曲霉产生柠檬酸的能力较强，并且能够利用多种碳源，因此常是生产上使用的菌种。
• 但近年来，发现假丝酵母属中一些种、某些细菌也能很好地生产柠檬酸。
• 其中假丝酵母也已用于连续发酵。
• 我国目前所使用的菌种是黑曲霉 Co827 。
• 它是由上海工业微生物研究所选育成功的一支优良高产菌种，产酸率比原菌种大幅度提高

第56页：柠檬酸发酵机理

• （二） 发酵机理关于由黑曲霉发酵生产柠檬酸的机理问题，已经积累了许多资料。
• 虽然看法并非完全一致，但大多数学者都认为柠檬酸发酵与三羧酸循环是有着密切关系的。
• 普遍相信，在黑曲霉细胞内即存在三羧酸循环，也存在着乙醛酸循环
• 乌头酸酶或异柠檬酸脱氢酶可被某些因素，例如金属离子的缺乏或代谢产物的存在，而受到抑制，这有利于柠檬酸的累积。
• 目前一般认为，柠檬酸的形成是依下列途径进行的：葡萄糖经 EMP 途径变为丙酮酸。
• 丙酮酸由丙酮酸氧化酶氧化成乙酸和 CO2，继而经乙酰磷酸形成乙酰辅酶 A。
• 然后由于柠檬酸合成酶的作用，和草酰乙酸合成为柠檬酸

第57页：柠檬酸发酵的工艺因素

• （三） 工艺流程在柠檬酸发酵中，下列因素有着重要的影响：（1） 要使乌头酸酶或异柠檬酸脱氢酶缺失或尽量降低其活性，这样可以阻碍三羧酸循环的正常进行，从而增加了柠檬酸的累积。
• 实践中可往培养基中加入亚铁氰化钾（要加得适时适量） 或采取诱变手段改造菌种，来达到上述目的。
• （2） 发酵液中的 pH 值对柠檬酸的生成影响很大，特别是用糖蜜原料进行发酵。
• 在以黑曲霉为菌种，以糖质为原料，发酵生产柠檬酸的过程中，如果 pH 值在2～3 时，则发酵产物主要是柠檬酸
• 如果 pH 值接近中性或碱性，则会产生较多的葡萄糖酸和草酸