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微生物与食品制造论文2
微生物学及食品制造
内容摘要：
微生物及食品工业的关系随着人们对微生物认识的不断深入,微生物已被广泛应用于食品生产中。
此论文叙述了微生物在食品制造工业中的应用。
关键词：
微生物代谢产物，生产工艺，发酵乳制品，酵母菌，酶
引言：
食品是人类赖以生存的营养来源和能量来源。
而微生物是所有形体微小、单细胞或个体结构简单的多细胞以至没有细胞结构的低等生物的总称¨。
微生物种类繁多、分布广、代谢类型多、代谢能力强、生长繁殖快、易培养、易变异、适应能力强,正是上述特性,使微生物及人类关系密切,几千年的人类生活积累了极为丰富的利用微生物制造食品或提高食品风味和防止微生物腐败食品的经验，至今理论上也已有很大的发展。
微生物及食品工业的关系随着人们对微生物认识的不断深入,微生物已被广泛应用于食品生产中。
今天,基因工程、固定化酶、固定化细胞等先进技术的应用,进一步发掘了微生物在食品工业中的巨大潜力。
我们要充分利用微生物有利的方面为食品工业服务,消除其有害影响,造福人类。
正文：
一、微生物代谢产物的应用
【细菌的应用】
1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。
其中产量最大且及我们关系最为密切的是酿造醋，
原理：
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。
生产工艺：
（1）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。
（2）制造流程：
淀粉液化，糖化——酒精发酵——醋酸发酵它适宜生长温度为28到32度。
它的PH值是3.5——6.5
2发酵乳制品
发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定的微生物进行发酵作用，产生具有特殊风味的食品，称为发酵乳制品。
它们通常具有良好的风味、较高的营养价值、还具有一定的保健作用。
并深受消费者的普遍欢迎。
常用发酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒等。
发酵乳制品主要包括酸奶和奶酪两大类，生产菌种主要是乳酸菌。
常用的有干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸乳球菌、嗜热链球菌等。
目前，发酵乳制品的品种很多，如酸奶、饮料、干酪、乳酪等。
现仅简要介绍一下双歧杆菌酸奶的生产工艺。
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。
（1）生产工艺：
双歧杆菌酸奶的生产有两种不同的工艺。
一种是两歧双歧杆菌及嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵的生产工艺，称共同发酵法。
另一种是将两歧双歧杆菌及兼性厌氧的酵母菌同时在脱脂牛乳中混合培养，利用酵母在生长过程中的呼吸作用，以生物法耗氧，创造一个适合于双歧杆菌生长繁殖、产酸代谢的厌氧环境，称为共生发酵法。
（2）制作流程：
原料乳——标准化——调配——均质——灭菌——冷却40度——接种——发酵——冷却。
发酵温度在38度及39之间。
3氨基酸
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。
下面列举一种应用最广泛的氨基酸——谷氨酸
谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。
谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能及其它氨基酸等并用。
用于食品内，有增香作用。
用于发酵生产谷氨酸的微生物有谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等。
它们都是球形、短杆至棒状；无鞭毛，不运动，不形成芽孢。
生产工艺
（1） 原料
发酵生产谷氨酸的原料有淀粉质原料：
玉米、小麦、甘薯、大米等。
其中甘薯和淀粉最为常用；糖蜜原料：
甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜；氮源料：
尿素或氨水。
（2）工艺流程
味精生产全过程可分五个部分：
淀粉水解糖的制取；谷氨酸生产菌种子的扩大培养；谷氨酸发酵；谷氨酸的提取及分离；由谷氨酸制成味精。
4黄原胶
黄原胶别名汉生胶，又称黄单胞多糖，是国际上70年代发展起来的新型发酵产品。
它是由甘兰黑腐病黄单胞细菌。
以碳水化合物为主要原料，经通风发酵、分离提纯后得到的一种微生物高分子酸性胞外杂多糖。
这些菌株一般呈杆状，革兰氏染色阴性，产荚膜。
在琼脂培养基平板上可形成黄色粘稠菌落，液体培养可形成粘稠的胶状物.。
其作为新型优良的天然食品添加剂用途越来越广泛。
黄原胶通常由玉米淀粉辅以氮源及微量元素经微生物发酵后制得。
生产工艺
（1）原料：
淀粉
（2）菌种的扩培→发酵原料配比→发酵→发酵条件控制→分离→提纯→干燥
【霉菌的应用】
淀粉的糖化、蛋白质的水解均是通过霉菌产生的淀粉酶和蛋白质水解酶进行的。
通常情况是先进行霉菌培养制曲。
淀粉、蛋白质原料经过蒸煮糊化加入种曲，在一定温度下培养，曲中由霉菌产生的各种酶起作用，将淀粉、蛋白质分解成糖、氨基酸等水解产物。
在生产中利用霉菌作为糖化菌种很多。
根霉属中常用的有日本根霉、米根霉、华根霉等；曲霉属中常用的有黑曲霉、宇佐美曲霉、米曲霉和泡盛曲霉等；毛霉属中常用的有鲁氏毛霉，还有红曲属中的一些种也是较好的糖化剂，如紫红曲霉、安氏红曲霉）、锈色红曲霉、变红曲霉等
1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。
原理是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。
生产工艺
（1）原料：
用于酱类生产的霉菌主要是米曲霉，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，
（2）制作流程：
大豆→洗净→浸泡→蒸煮→冷却→混合→接种→厚层通风培养→ 大豆曲→发酵容器→自然升温→加第一次盐水→酱醅保温发酵→加第二次盐水及盐→翻酱→成品
2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，
生产工艺
（1）原料酱油用的原料是植物性蛋白质和淀粉质。
植物性蛋白质遍取自大豆榨油后的豆饼，或溶剂浸出油脂后的豆粕，也有以花生饼、蚕豆代用，传统生产中以大豆为主；淀粉质原料普遍采用小麦及麸皮，也有以碎米和玉米代用，传统生产中以面粉为主。
（2）酿造原料经蒸熟冷却，接入纯粹培养的米曲霉菌种制成酱曲，酱曲移入发酵池，加盐水发酵，待酱醅成熟后，以浸出法提取酱油。
【酵母菌的应用】
酵母菌及人们的生活有着十分密切的关系，几千年来劳动人民利用酵母菌制作出许多营养丰富、味美的食品和饮料。
目前，酵母菌在食品工业中占有极其重要的地位。
利用酵母菌生产的食品种类很多，下面仅介绍几种主要产品。
1面包，面包是产小麦国家的主食，几乎世界各国都有生产。
它是以面粉为主要原料，以酵母菌、糖、油脂和鸡蛋为辅料生产的发酵食品，其营养丰富，组织蓬松，易于消化吸收，食用方便，深受消费者喜爱。
酵母是生产面包必不可少的生物松软剂。
面包酵母是一种单细胞生物，属真菌类。
面包酵母有圆形、椭圆形等多种形态。
以椭圆形的用于生产较好。
酵母为兼性厌氧性微生物，在有氧及无氧条件下都可以进行发酵。
原理：
发酵就是在适宜条件下，酵母利用面团中的营养物质进行繁殖和新陈代谢，产生CO2气体，使面团膨松，并使面团营养物质分解为人体易于吸收的物质。
生产工艺：
（1）原料：
面粉，酵母，水，蛋品，乳品，砂糖，油脂， 添加剂
（2）制作流程 面包生产有传统的一次发酵法、二次发酵法及新工艺快速发酵法等。
一次发酵法工艺流程：
活化酵母→ 原料处理→面团调制→面团发酵→分块、搓圆→整形→醒发→烘烤→冷却→包装（第一次发酵即种子面团发酵，温度为25~30℃，时间2~4h，相对湿度75%）
二次发酵法工艺流程：
原辅料处理→第一次和面→第一次发酵→第二次和面→第二次发酵→整形→醒发→烘烤→冷却→成品 （第二次发酵即生面团发酵，温度28~32℃，时间2~3h。
）
注意：
一次发酵法的特点是生产周期短，所需设备和劳力少，产品有良好的咀嚼感，有较粗糙的蜂窝状结构，但风味较差。
该工艺对时间相当敏感，大批量生产时较难操作，生产灵活性差。
二次发酵法应用较多，其特点是生产出的面包体积大、柔软，且具有细微的海绵状结构，风味良好、生产容易调整，但周期长操作工序多。
2.酿酒
我国是一个酒类生产大国，也是一个酒文化文明古国，在应用酵母菌酿酒的领域里，有着举足轻重的地位。
许多独特的酿酒工艺在世界上独领风骚，深受世界各国赞誉，同时也为我国经济繁荣作出了重要贡献。
酿酒具有悠久的历史，产品种类繁多如：
黄酒、白酒、啤酒、果酒等品种。
而且形成了各种类型的名酒，如绍兴黄酒、贵州茅台酒、青岛啤酒等。
酒的品种不同，酿酒所用的酵母以及酿造工艺也不同，而且同一类型的酒各地也有自己独特的工艺。
现在我只列举了啤酒的制作工艺。
生产工艺：
（1）原料：
啤酒是以优质大麦芽为主要原料，大米、酒花等为辅料，经过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等工序酿制而成的一种含有C02、低酒精浓度和多种营养成分的饮料酒。
它是世界上产量最大的酒种之一。
（2）制作流程：
大麦——制麦——制备麦芽汁——煮沸添加酒花——澄清冷却——发酵
根据酵母在啤酒发酵液中的性状，可将它们分成两大类：
上面啤酒酵母和下面啤酒酵母。
上面啤酒酵母在发酵时，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。
国内啤酒厂一般都使用下面啤酒酵母生产啤酒。
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。
1、二食用菌的营养和医药价值
二食用菌的应用
食品中应用微生物菌体最广泛和直接的是食用菌。
。
食用菌是属于真菌门（Eumycota）中的子囊菌亚门（Ascomycotina）和担子菌亚门（Basidiomycotina）的大型真菌,
主要是担子菌.一般直接作为人类食品，现也有通过各种精细加工，制成更精美的饮料、滋补保健品和医疗药品.食用菌的营养方式可分为腐生菌类、共生菌类，兼性寄生菌类和弱寄生菌类四大类型。
食用菌的营养方式可分为腐生菌类、共生菌类，兼性寄生菌类和弱寄生菌类四大类型。
、食用菌的栽培生产
食用菌的生产分为液体深层发酵培养和固体基质栽培两种方式。
前种方式可在较短时间内获得大量菌丝体和代谢产物。
后一种方式可以获得子实体。
液体发酵法主要是通过发酵获得食用菌的菌丝体和代谢产物，可用于保健食品和药品生产。
固体发酵主要是获得可食用的子实体。
食用菌固体发酵栽培方法简易，原料广泛易得。
三酶的应用
酶是一种生物催化剂，催化效率高、反应条件温和和专一性强等特点，已经日益受到人们的重视，应用也越来越广泛。
生物界中已发现有多种生物酶，在生产中广泛应用的仅有淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶、纤维素酶、葡萄糖异构酶、葡萄糖氧化酶等十几种。
利用微生物生产生物酶制剂要比从植物瓜果、种子、动物组织中获得更容易。
（1）因酶制剂在食品保鲜方面的应用 。
随着人们对食品的要求不断提高和科学技术的不断进步，一种崭新的食品保鲜技术—酶法保鲜技术正在崛起。
酶法保鲜技术是利用生物酶的高效的催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有的优良品质和特性的技术。
由于酶具有专一性强、催化效率高、作用条件温和等特点，可广泛地应用于各种食品的保鲜，有效地防止外界因素，特别是氧化和微生物对食品所造成的不良影响。
葡萄糖氧化酶是一种氧化还原酶，它可催化葡萄糖和氧反应，生成葡萄糖酸和双氧水。
将葡萄糖氧化酶及食品一起置于密封容器中，在有葡萄糖存在的条件下，该酶可有效地降低或消除密封容器中的氧气，从而有效地防止食品成分的氧化作用，起到食品保鲜作用。
（2）酶制剂在淀粉类食品生产中的应用 。
淀粉类食品是指含大量淀粉或以淀粉为主要原料加工而成的食品，是世界上产量最大的一类食品。
淀粉可以通过水解作用生成糊精、低聚糖、麦芽糊精和葡萄糖等产物。
这些产物又可进一步转化为其他产物。
在这些产物的生产中，已广泛应用各种酶。
在淀粉类食品的加工中，多种酶被广泛地应用，其中主要的有a-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、支链淀粉酶、葡萄糖异构酶等。
现在国内外葡萄糖的生产绝大多数是采用淀粉酶水解的方法。
酶法生产葡萄糖是以淀粉为原料，先经a-淀粉酶液化成糊精，再利用糖化酶生成葡萄糖。
果葡糖浆是有葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构化生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖浆。
参考文献：
《发酵食品微生物学》作者：
张蕊中国轻工业出版社
《应用微生物学》作者：
洪坚平中国林业出版社
《食品及微生物》作者：
郭爱莲陕西科学技术出版社
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