发酵食品工艺

第六章 微生物发酵制药工艺

6.1 微生物发酵与制药

6.2 微生物生长与生产的关系

6.3 微生物生产菌种建立 6.4 发酵培养基制备

6.4 发酵培养基制备

• 概念（medium） 供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要

的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。

• 培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生 物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量。

6.4.1 培养基的成分

碳源

氮源 无机盐 水 生长因子

前体与促进剂

消泡剂

1、碳源(carbon sources)

概念：

构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质。 作用： 为正常生理活动和过程提供能量来源，为细胞物 质和代谢产物的合成提供碳骨架。

碳源种类

糖类：葡萄糖、淀粉、糊精和糖蜜

脂肪：豆油、棉籽油和猪油 醇类：甘油、乙醇、甘露醇、山梨醇、肌醇 蛋白类：蛋白胨、酵母膏 速效碳源：糖类、有机酸

迟效碳源：酪蛋白水解产生的脂肪酸

2、氮源（nitrogen sources）

概念： 构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质。

作用：为生长和代谢主要提供氮素来源。 种类：无机氮源、有机氮源

有机氮源

几乎所有微生物 都能利用有机氮 源

黄豆饼粉、花生饼粉

棉籽饼粉、玉米浆、蛋 白\胨、酵母粉、尿素

无机氮源

氨水、铵盐和硝酸盐等。氨盐比硝酸盐更快被利用。

工业应用：主要氮源或辅助氮源；调节pH值 生理酸性物质：代谢后能产生酸性残留物质。

（NH4）2SO4利用后，产生硫酸

生理碱性物质：代谢后能产生碱性残留物质。 硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。

3、无机盐和微量元素

• 概念：组成生理活性物质或具有生理调节作用矿物质

• 作用方式：低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。 • 种类：盐离子

磷、硫、钾、钠、镁、钙，常常添加

铁、锌、铜、钼、钴、锰、氯，一般不加。

4、水

菌体细胞的主要成分。

营养传递的介质。 良好导体，调节细胞生长环境温度。 培养基的主要成分之一。

发酵食品工艺六大实验

引言

发酵是一种利用微生物代谢产物来改变食品性质的传统食品加工方法，已经在人类的饮食中存在了几千年。通过发酵，食品中的一些成分会发生转化，从而产生出独特的风味、口感和营养特性。发酵食品工艺的实验是研究发酵过程中微生物活性以及对食品品质的影响的重要方法。

本文将介绍发酵食品工艺中的六个主要实验，包括酵母发酵实验、乳酸菌发酵实验、酸奶制作实验、豆豉制作实验、酱油酿造实验和葡萄酒酿造实验。每个实验都将详细介绍所需材料、步骤和实验结果。

实验一：酵母发酵实验

材料：

• 酵母

• 糖

• 水

• 发酵容器

步骤：

1. 将一定量的酵母、糖和水混合在发酵容器中。

2. 将发酵容器密封，并放置在适宜的温度下。

3. 观察发酵液中气泡的产生和发酵液的膨胀情况。

4. 记录发酵时间和发酵液的味道特征。

实验结果：

• 发酵过程中，酵母会利用糖分解产生二氧化碳和乙醇。

• 发酵液会产生气泡，并逐渐膨胀。

• 发酵液会具有酒精味道。

实验二：乳酸菌发酵实验

材料：

• 乳酸菌培养基

• 酸奶样品

• 培养皿 步骤：

1. 将乳酸菌培养基倒入培养皿中。

2. 从商业酸奶样品中取一定量涂抹在培养皿的表面。

3. 将培养皿密封，放置在适宜的温度下。

4. 观察培养皿中乳酸菌的生长情况。

5. 记录乳酸菌生长的时间和培养皿中的酸奶味道特征。

实验结果：

• 培养皿中会出现白色或黄色的菌落。

• 培养皿中的酸奶样品会发酵产生酸味。

实验三：酸奶制作实验

材料：

• 牛奶

• 酸奶菌种

• 酸奶制作器

步骤：

1. 将牛奶加热至80℃，然后快速冷却至40℃。

2. 加入酸奶菌种到牛奶中，并充分搅拌均匀。

3. 将混合好的牛奶和菌种倒入酸奶制作器中。

4. 将酸奶制作器密封并放置在适宜的温度下，静置6-8小时。

5. 取出制作好的酸奶，放入冰箱冷藏。

实验结果：

• 经过发酵，牛奶会变酸，具有酸奶的口感和酸味。

食品发酵工程

发酵工程是采用现代发酵设备，利用微生物的生长和代谢活动，经优选的细胞或经现代 技术改造的菌种进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的食品或食品的功能成分。

(一)影响微生物发酵的因素

1.温度温度是影响微生物生长繁殖的最重要的因素之一。对于微生物发酵，温度从多方 面产生影响，主要表现在对细胞生长、产物形成、发酵液的物理性质和生物合成等方面产生 影响。随着温度的升高，细胞的生长繁殖加快，但同时酶失去活性的速度也加快，菌体提前 衰老，对发酵不利。

2.pH值pH值对微生物的生长代谢也起关键作用。多数细菌生长的最适宜的pH值范围在6.3～7.5，真菌和酵母菌生长的最适pH值为3～6，放线菌生长的最适pH范围为7～8。

3.含水量的影响水是发酵的主要媒介，含水量是决定发酵成功与否的关键因素之一。应 根据原料的性质(细度、持水性等)、微生物的特性(厌氧、兼性厌氧或需氧)、培养室条件(温 度、湿度、通风状况)等来决定基质的含水量。若含水量较高，则导致基质多孔性降低，减 少了基质内气体的体积和气体交换，难以通风、降温，增加了杂菌污染的危险；而含水量低， 则造成基质膨胀程度低，微生物生长受抑制，后期可因为微生物生长及蒸发造成物料干燥， 微生物难以生长，产量降低。

4.氧对发酵的影响氧气的供应往往是决定在好氧深层培养中，发酵能否成功的重要限制 因素之一。随着高产菌株的广泛应用和营养丰富的培养基的采用，生物发酵对氧的要求更高。 在发酵旺盛时期，即使培养基已被空气饱和，它所储存的氧量仍然很少，一般也只能维持正 常呼吸15～30秒。其后微生物的呼吸就会受到限制，所以生物生长过程中，通常采用通风、 搅拌或翻动来增大氧的传递。

(二)发酵技术在食品工业中的应用

微生物发酵技术在食品工业中的应用包括：生产微生物酶，培养微生物菌体，获取微生物体内或体外的各种有用酶类物质；生产微生物代谢产品；生产微生物转化产品，利用微生 物酶的作用来改变农产品、畜产及水产品的色、香、味等；生产微生物菌体，培养细菌、酵 母菌和真菌，然后从培养物中分离出菌体，用作粮食、饲料或其他再加工制品。

发酵食品工艺学

引言

发酵食品工艺学是一门研究食品通过发酵过程进行加工的学科。发酵食品是人类自古以来便开始使用的食品，通过微生物的作用，原料能够发生化学变化，产生新的风味和营养价值。发酵食品工艺学的研究旨在了解并优化发酵过程，使食品更好地满足人们的口感和健康需求。

发酵食品的定义和分类

发酵食品是指通过微生物代谢产生的酶或酶源，使原料发生化学变化，改变其组织结构、形状、营养成分及风味的食品。根据微生物参与发酵的方式和原料的不同，发酵食品可以分为以下几类：

1. 非酒精性发酵食品：如酸奶、豆腐等，主要通过乳酸菌或豆腐乳菌等乳酸菌类微生物的发酵作用。

2. 酒精性发酵食品：如啤酒、葡萄酒等，主要通过酵母菌类微生物的发酵作用。

3. 醋酸发酵食品：如米醋、苹果醋等，主要通过醋酸菌类微生物的发酵作用。

4. 纳豆、味噌等食品：利用若干种特定的发酵微生物产生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等酶类物质，对原料进行发酵。

5. 干酪、木耳等食品：利用某些真菌、细菌等微生物对原料进行发酵。

发酵食品的发酵过程

发酵食品的发酵过程主要涉及到微生物在适宜条件下的生长和代谢过程。下面以酸奶为例，介绍典型的发酵过程：

原料准备

酸奶的原料主要包括牛奶、乳酸菌等。首先需要在卫生条件下对牛奶进行处理，将其加热到80℃以上，以杀灭可能存在的有害微生物。

添加发酵剂

将预处理好的牛奶冷却至适宜的温度（一般为40-45℃），并将乳酸菌发酵剂加入其中。乳酸菌发酵剂是由生产厂家培养纯净的乳酸菌并制成的。添加乳酸菌后，需要搅拌均匀。 发酵过程

将搅拌均匀的牛奶发酵液放入恒温箱中，保持在适宜的温度下（一般为35-45℃）发酵。在发酵过程中，乳酸菌利用牛奶中的乳糖产生乳酸，降低pH值。同时，其他物质也发生一系列的酶解、氧化还原和代谢过程，使牛奶的口感和营养成分发生改变。

停止发酵

当酸奶的pH降至适宜的范围（一般为4.0-4.5）时，即可停止发酵。此时，酸奶的口感酸甜可口，具有一定的保质期。