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微生物在食品工业中的应用


食醋

食醋是我国劳动人民在长期的生产实践中制造出来的一种 酸性调味品。它能增进食欲,帮助消化,在人们饮食生活 中不可缺少。在我国的中医药学中醋也有一定的用途。全 国各地生产的食醋品种较多。著名的山西陈醋、镇江香醋、 四川麸醋、东北白醋、江浙玫瑰米醋、福建红曲醋等是食 醋的代表品种。食醋按加工方法可分为合成醋、酿造醋、 再制醋三大类。其中产量最大且与我们关系最为密切的是 酿造醋,它是用粮食等淀粉质为原料,经微生物制曲、糖 化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。其主要成分除 醋酸(3%~5%)外,还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、 维生素、醇和酯等营养成分及风味成分,具有独特的色、 香、味。它不仅是调味佳品,长期食用对身体健康也十分 有益。

将上述酵母培养液倒入5T发酵槽内,加入冷麦芽 汁1.8T,达到酵母种子液与麦芽汁体积之比为1: 2,在7~7.5℃下培养24h,期间通入无菌空气。 之后追加冷麦芽汁至满量5T。满槽后转入正常发 酵。冷麦芽汁的量与酵母种子液体积之比为 1:0.85。主发酵(也称前发酵)6~7天。主发酵结 束后,即将发酵液(俗称嫩啤酒)从酒液排出口引 入后发酵罐,并完成后发酵,待嫩啤酒排完,应 及时回收发酵槽底部的酵母,经过筛和漂洗,得 到零代酵母,这种酵母泥即可供生产使用。酵母 泥存放的时间不得超过3天,并做到先洗涤的先用。 扩大培养后,经过车间生产周转过来的第1次沉淀 酵母,称为第一代种子。在正确洗涤和正常发酵 条件下,酵母使用代数一般为7~8代
3 微生物与酿造酒
① 啤酒酵母
根据酵母在啤酒发酵液中的性状,可将它们分成两大类:上面啤酒 酵母(Saccharomyces cerevisiae)和下面啤酒酵母 (Saccharomyces carlsbergensis)。上面啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)在发酵时,酵母细胞随CO2浮在发酵 液面上,发酵终了形成酵母泡盖,即使长时间放置,酵母也很少下沉。 下面啤酒酵母(Saccharomyces carlsbergensis)在发酵时,酵母悬 浮在发酵液内,在发酵终了时酵母细胞很快凝聚成块并沉积在发酵罐 底。按照凝聚力大小,把发酵终了细胞迅速凝聚的酵母,称为凝聚性 酵母;而细胞不易凝聚的下面啤酒酵母,称为粉未性酵母。影响细胞 凝聚力的因素,除了酵母细胞的细胞壁结构外,外界环境(例如麦芽 汁成分、发酵液pH值、酵母排出到发酵液中的CO2量等)也起着十分 重要的作用。国内啤酒厂一般都使用下面啤酒酵母生产啤酒。 上面啤酒酵母和下面啤酒酵母,两者在细胞形态、对棉子糖发酵能 力、凝聚性以及啤酒发酵温度等方面有明显差异。但当培养组分和培 养条件改变时,两种酵母各自的特性也会发生变化。 用于生产上的啤酒酵母,种类繁多。不同的菌株,在形态和生理特 性上不一样,在形成双乙酰高峰值和双乙酰还原速度上都有明显差别, 造成啤酒风味各异。
④ 啤酒发酵

将酵母泥与麦芽汁按1:1进行混合,通入无菌空气,使酵母细胞悬浮 并压送到酵母增殖池的麦芽汁中,使麦芽汁与酵母细胞充分地混匀, 待满池后再放置12~24h。在长出新酵母细胞和分离去凝固物后,将 酵母培养液和新麦芽汁同时添加到发酵罐。 然后采用下部顶CO2泵入大罐,由于其容量较大,常需分批送入 麦汁,一般要求在10~18h内装满罐,品温以9℃为宜。装满罐后麦 汁即进入发酵阶段。24h后要在锥罐底排放一次冷凝固物和酵母死细 胞。5~7d后,当麦汁糖度降到4.8~5.0度左右时,要封罐让其自升 温至12℃,当罐压升到0.08~0.09MPa,糖度降到3.6~3.8度时, 要提高罐压到0.10~0.12MPa,并以0.2~0.3℃/h的速度使罐温降 温到5℃,并保持此罐温12~24h,自发酵的第七至八天开始排放酵 母。由于罐压较大,排放的酵母不能再回收利用。在发酵接近后期时, 在2~3d内继续以0.l℃/h的速度降温,使罐温降至0~l℃,并保持此 温7~l0d,且保持罐压0.1MPa,啤酒发酵总时间约需21~28d。
生产原料
目前酿醋生产用的主要原料有: 薯类 如甘薯、马铃薯等;粮谷类 如玉米、 大米等;粮食加工下脚料 如碎米、麸皮、 谷糠等;果蔬类 如黑醋栗、葡萄、胡萝卜 等;野生植物 如橡子、菊芋等;其他 如酸 果酒、酸啤酒、糖蜜等。 生产食醋除了上 述主要原料外,还需要疏松材料如谷壳、 玉米芯等,使发酵料通透性好,好氧微生 物能良好生长。

近年来,随着对双歧乳酸杆菌在营养保健方面作 用的认识,人们便将其引入酸奶制造,使传统的单株 发酵,变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引 入,使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础 上,又具备了防癌、抗癌的保健作用。双歧杆菌因其 菌体尖端呈分枝状(如Y型或V型)而得名。双歧杆菌是 无芽孢革兰氏阳性细菌,专性厌氧、不抗酸、不运动、 过氧化氢酶反应为阴性,最适生长温度为37~41℃。 初始生长最适pH6.5~7.0,能分解糖。双歧杆菌能利 用葡萄糖发酵产生醋酸和乳酸(2:3),不产生CO2。 目前已知的双歧杆菌共有24种,其中9种存在于人体 肠道内,它们是两歧双歧杆菌(B. bifidum)、长双歧 杆菌(B. longum)、短双歧杆菌(B. brevvis)、婴儿 双歧杆菌(B. angulatum)、链状双歧杆菌(B. adolescentis)、假链状双歧杆菌(B. pseudocatenulatum)和牙双歧杆菌(B. dentmum) 等。应用于发酵乳制品生产的仅为前面5种。
生产原料
目前酿醋生产用的主要原料有: 薯类 如甘薯、马铃薯等;粮谷类 如玉米、 大米等;粮食加工下脚料 如碎米、麸皮、 谷糠等;果蔬类 如黑醋栗、葡萄、胡萝卜 等;野生植物 如橡子、菊芋等;其他 如酸 果酒、酸啤酒、糖蜜等。 生产食醋除了上 述主要原料外,还需要疏松材料如谷壳、 玉米芯等,使发酵料通透性好,好氧微生 物能良好生长
双歧杆菌与人体,除了如在酸奶中起到和

其它乳酸菌一样的对乳营养成分的“预消 化”作用,使鲜乳中的乳糖、蛋白质水解 成为更易为人体吸收利用的小分子以外, 主要产生双歧杆菌素。其对肠道中的致病 菌如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏 菌等具有明显的杀灭效果。乳中的双歧杆 菌还能分解积存于肠胃中的致癌物N-亚硝 基胺,防止肠道癌变,并能通过诱导作用 产生细胞干扰素和促细胞分裂剂,活化NK 细胞,促进免疫球蛋白的产生、活化巨嗜 细胞的功能,提高人体的免疫力,增强人 体对癌症的抵抗和免疫能力。
③ 啤酒酵母扩大培养工艺

在无菌室打开原菌试管,挑取1菌耳酵母菌菌落,接人己灭菌的盛有 5ml麦芽汁的试管中,共3支试管,每支接1菌耳。接种后塞好棉塞, 置25℃恒温箱中培养24h。 从上述3支已活化1次的酵母试管中,分别挑取菌液3~4菌耳,接 种到盛有5ml已灭菌麦芽汁的另外3支试管中,于25℃可培养24h。 接着再重复1次,总共活化3次。 将3支经3次活化的试管酵母,分别倒入3支盛有25ml灭菌麦芽汁 的试管中。接种后,试管口用火焰灭菌,再放入25℃恒温箱中培养 24h。用于接种的酵母培养液与麦芽汁体积之比为1:5。 将上述培养好的酵母种液,分别倒入3个盛有250ml灭菌麦芽汁的 500ml三角瓶中。接种后瓶口用火焰灭菌,然后放入25℃恒温箱中 培养24h。酵母种液与麦芽汁体积之比为1:10。培养期间要经常振荡 容器,以增加溶解氧。 将上述培养好的酵母种液,分别倒人3个盛有3L灭菌麦芽汁的5L 三角瓶中。接种后瓶口用火焰灭菌,然后将三角瓶置于灭菌室在常温 下培养24h。酵母种液与麦芽汁体积之比为1:12。培养温度比上一次 培养要低,目的是让酵母逐步适应低温发酵的要求,但降温幅度不能 太大,否则会影响酵母活性。培养期间要经常振荡大三角瓶。
酱油

酱油是人们常用的一种食品调味料,营养丰富, 味道鲜美,在我国已有两千多年的历史。它是用 蛋白质原料(如豆饼、豆柏等)和淀粉质原料(如麸 皮、面粉、小麦等),利用曲霉及其他微生物的共 同发酵作用酿制而成的。 酱油生产中常用的霉菌 有米曲霉、黄曲霉和黑曲霉等,应用于酱油生产 的曲霉菌株应符合如下条件:不产黄曲霉毒素; 蛋白酶、淀粉酶活力高,有谷氨酰胺酶活力;生 长快速、培养条件粗放、抗杂菌能力强;不产生 异味,制曲酿造的酱制品风味好。
2.微生物与调味品
味精 氨基酸发酵

概述 氨基酸是组成蛋白质的基本成分,其中有8 种氨基酸是人体不能合成但又必需的氨基酸,称 为必需氨基酸,人体只有通过食物来获得。另外 在食品工业中,氨基酸可作为调味料,如谷氨酸 钠、肌苷酸钠、鸟苷酸钠可作为鲜味剂,色氨酸 和甘氨酸可作为甜味剂,在食品中添加某些氨基 酸可提高其营养价值等等。因此氨基酸的生产具 有重要的意义。表7~1列出部分氨基酸生产所用 的菌株。 自从60年代以来,微生物直接用糖类发 酵生产谷氨酸获得成功并投入工业化生产。我国 成为世界上最大的味精生产大国。味精以成为调 味品的重要成员之一,氨基酸的研究和生产得到 了迅速发展。
② 啤酒酵母的扩大培养流程

扩大培养是将实验室保存的纯种酵母,逐步增 殖,使酵母数量由少到多,直至达到一定数量后, 供生产需要的酵母培养过程。 斜面试管—→5ml麦芽汁试管3支(各活化3次)— →25ml麦芽汁试管3只—→250ml麦芽汁三角瓶 3支—→3L麦芽汁三角瓶3支—→100L铝桶1只 (第1次加麦芽汁18L第2次加麦芽汁73L)— →100L大缸3只(一次加满)—→1T增殖槽1只(加 麦芽汁600L)—→5T发酵槽(第一次加麦芽汁 1.8T第二次加麦芽汁3.2T)
酱类

酱类包括大豆酱、蚕豆酱、面酱、豆瓣酱、豆豉及其加工 制品,都是由一些粮食和油料作物为主要原料,利用以米 曲霉为主的微生物经发酵酿制的。酱类发酵制品营养丰富, 易于消化吸收,即可作小菜,又是调味品,具有特有的色、 香、味,价格便宜,是一种受欢迎的大众化调味品。 用 于酱类生产的霉菌主要是米曲霉(Asp.oryzae),生产 上常用的有沪酿3.042,黄曲霉Cr-1菌株(不产生毒素), 黑曲霉(Asp. Nigerf-27)等。所用的曲霉具有较强的 蛋白酶、淀粉酶及纤维素酶的活力,它们把原料中的蛋白 质分解为氨基酸,淀粉变为糖类,在其他微生物的共同作 用下生成醇、酸、酯等,形成酱类特有的风味。
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