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第八章微生物与发酵食品第一节细菌在食品制造中的应用一、食醋食醋是我国人民日常生活中主要调味品之一，也是我国利用微生物生产的一个古老的产品。
（一）、菌种食醋是细菌的发酵产品，常利用醋酸杆菌进行好氧发酵而生产。
如以淀粉为原料，还需霉菌和酵母菌的参与；如以糖类物质为原料，需加入酵母菌；只有以乙醇类物质为原料，单纯利用醋酸杆菌就可完成酿醋作用。
1、曲霉菌酿醋先酿酒，曲霉菌的作用是将淀粉水解为葡萄糖，为酒精发酵提高条件。
常用的菌种是黑曲霉(Aspergillus niger)，宇佐美曲霉(amii)等。
现常用是北微所选育的黑曲霉变异株UV-11，编号为AS.3.4309，最适pH值为3.5-5.0。
米曲霉常用菌株有沪酿 3.040,沪酿 3.042(AS3.951),AS3.863等。
黄曲霉菌株有AS3.800、AS3.384等。
2、酵母菌酵母菌通过其酒化酶系统把葡萄糖转化为酒精和二氧化碳，完成酿醋过程中的酒精发酵阶段。
其菌种主要是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
3、醋酸菌醋酸菌具有氧化酒精生成醋酸的能力。
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30o C左右，最适pH 值为5.4-6.3。
目前国内外用于生产的食醋菌种有：奥尔兰醋酸杆菌(Acetobacter orleanwnse)、许氏醋酸杆菌(A.schutzenbachu)、弯曲杆菌(A.curvum)、产醋醋杆菌(A.acetigenum)、醋化醋杆菌(A.aceti)、恶臭醋杆菌(A.ranlens)等。
我国目前使用人工纯培养的醋酸菌种，主要有中微所培育出的恶臭醋杆菌的混浊变种(AS1.41)、上海酿造所和上海醋厂从丹东速酿醋中分离而得的巴氏醋杆菌(A.pasteurianus)巴氏亚种（沪酿1.01号）。
微生物与食品发酵微生物是一类非常微小的生物体，包括细菌、真菌和酵母等。
在食品加工和制作过程中，微生物起着至关重要的作用，特别是在食品发酵中。
食品发酵是利用微生物的代谢反应来改善食品的品质、味道和保存性的过程。
一、微生物对食品发酵的作用1. 产生酶：微生物可以产生各种酶，例如淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶等。
这些酶可以分解食材中的复杂物质，将其转化为更简单的物质，方便人体吸收和消化。
2. 发酵代谢：微生物通过发酵代谢来改变食材的性质。
比如，乳酸菌发酵牛奶会产生乳酸，使牛奶呈酸性，增加其保鲜期。
另外，酵母菌的发酵可以产生二氧化碳，使面团膨胀发酵，制作出松软的面包。
3. 产生芳香物质：微生物在发酵过程中会产生各种芳香物质，如酮、醇、醛等。
这些化合物可以赋予食品特殊的风味和香气。
4. 抑制食材变质：一些微生物可以产生抑菌物质，抑制其他有害微生物的繁殖，延长食品的保鲜期。
二、常见的发酵食品及其微生物1. 酸奶：酸奶是利用乳酸菌对牛奶发酵制成的。
乳酸菌在发酵过程中将乳糖转化为乳酸，使牛奶变酸。
酸奶富含活性乳酸菌，有助于调节肠道菌群平衡，增强免疫力。
2. 白酒：白酒是利用酒曲中的酵母菌对谷物进行发酵制成的。
酵母菌在发酵过程中将谷物中的淀粉转化为酒精和二氧化碳，形成了酒精，赋予了白酒其特有的香气和味道。
3. 酱油：酱油是利用酱母对大豆和小麦粉进行发酵制成的。
酱母是一种含有多种微生物的发酵剂，包括大豆霉、面霉和酵母等。
在发酵过程中，这些微生物分解大豆中的蛋白质和淀粉，形成酱油中的氨基酸和糖类物质。
4. 咖啡：咖啡是利用咖啡豆发酵制成的。
咖啡豆在采摘后要进行发酵，以去除豆膜和豆浆，使豆子呈现出咖啡的独特风味。
5. 奶酪：奶酪是利用乳酸菌和霉菌对牛奶发酵制成的。
乳酸菌发酵使牛奶变酸，霉菌则负责产生特殊的风味和质地。
三、发酵过程的条件与控制成功的食品发酵过程需要合适的温度、湿度和发酵时间等条件。
1. 温度：不同的微生物对温度有不同的要求。
![[农学]微生物与发酵食品](https://img.taocdn.com/s1/m/d8e5e659551810a6f424869a.png)
微生物与发酵食品知识点●发酵：利用微生物的代谢活动，通过生物催化剂（微生物细胞或酶）将有机物质转化成产品的过程(广义)；在有氧条件下，糖类或近似糖类物质的分解（狭义）●酿造（天然，有环境微生物进入参与竞争）与发酵比较●同：控制环境因子，利用微生物改变原料的特性，获得所需产品●不同：●发酵食品：经过微生物（细菌、霉菌和酵母等）或酶的作用使加工原料发生许多理想的十分重要的生物化学变化及物理变化后制成的食品。
优点，微生物分解为小分子，易于吸收●乳酸细菌：一类能使可酵解性碳水化合物转化为乳酸的细菌的通称●泡菜制作中微生物的消长变化●发酵乳制品：原乳为原料，经微生物发酵而制成的具有特殊风味的食品●酸奶●嗜热链球菌：阳，微需氧，最适温度40-45度，能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖，蛋白质分解能力弱，对抗生素敏感，卵圆形形成对或长链●保加利亚乳杆菌：阳，微厌氧，40-43度，能发酵葡萄糖、果糖和乳糖，但不能利用蔗糖，热耐受性差，蛋白质●嗜酸乳杆菌：阳，微厌氧35-38，还能利用麦芽糖等作为碳源，热耐受性差，蛋白质分解能力弱，同型乳酸发酵●双歧杆菌：阳●为什么使用混合菌种接种：混合时两者生长状况都比各自的好，保加利亚乳杆菌分解酪蛋白，游离的氨基酸为嗜热链球菌生长提供营养物质，后者产生的甲酸能促进前者的生长。
●干酪●主要成分蛋白质和脂肪●硬、软、半硬●1●纳豆：发酵大豆，抑菌解酒●纳豆菌●发酵食品●发酵剂：是指生产酸乳制品及乳酸菌制剂时所用的特定微生物培养物●组成：单一/混合分类：传代式/直投式●作用：乳酸发酵；产生风味；降解蛋白质、脂肪●真菌发酵食品●霉菌与腐乳-毛霉或根霉●霉菌与豆酱-米曲霉，原理同酱油●霉菌与豆豉-毛霉、曲霉或细菌，原理同酱油●根霉与丹贝-少孢根霉●酱油制曲和酱醅发酵是两个重要阶段●1●要求●酱油生产微生物起的作用即反应式？●酱油发酵过程微生物变化●微生物菌体食品●螺旋藻●单细胞蛋白 SCP●优点●要求●1●食用菌●微生物多糖●醋酸细菌：氧化乙醇生成醋酸的一类细菌总称，醋酸杆菌属、葡萄糖杆菌属●醋酸杆菌属生物学特征●1●食醋酿造中的微生物●淀粉糖化微生物●乙醇发酵微生物●醋酸发酵微生物●后熟与陈酿●1●微生物与酿造酒●啤酒生产流程● 白酒的三种发酵剂●味精-谷氨酸工艺过程和微生物所起的作用。
微生物与食品发酵食品发酵是一种古老的加工技术，通过微生物的作用，将食品中的某些成分转化为有益的产物，提高食品的质量和口感。
微生物在这个过程中起着至关重要的作用，它们包括了厌氧微生物、需氧微生物和兼性微生物等。
本文将会详细介绍微生物参与食品发酵的过程，并探讨微生物对食品品质的影响。
一、微生物在食品发酵中的作用微生物参与食品发酵的过程可以分为以下几个方面：1. 产酸作用：许多微生物在生长代谢过程中，会产生有机酸，例如乳酸菌会将葡萄糖转化为乳酸，酵母菌会将葡萄糖转化为乙醇。
这些有机酸的产生会使食品口感酸甜，增加食品的风味。
2. 产醇作用：酵母菌在发酵过程中会产生乙醇，这进一步改善了食品的风味。
例如，面包中的酵母菌通过产醇作用，使面包具有独特的风味。
3. 分解复杂物质：某些微生物能够分解食品中的复杂物质，将其转化为更易被消化吸收的简单物质。
例如，发酵豆腐中的大豆中含有的抗营养物质在微生物的作用下得以降解，提高了豆腐的营养价值。
4. 抑制有害菌的生长：一些微生物通过产生抗菌物质抑制有害菌的生长，保证食品的安全性。
乳酸菌在酸奶发酵过程中产生的乳酸和乳酸菌素就具有抑制肠道有害菌生长的作用。
二、微生物对食品品质的影响微生物参与食品发酵的过程对食品品质有着深远的影响，下面我们将重点介绍几个方面：1. 改善食品的口感：微生物通过产酸和产醇作用，改变了食品的pH值和味道，使得食品更加酸甜可口。
例如，乳酸菌和酵母菌在酸奶和啤酒的发酵过程中，使得这些食品具有独特的口感。
2. 提高食品的保质期：某些微生物在发酵过程中产生的抗菌物质可以抑制有害菌的生长，延长食品的保质期。
这在很大程度上提高了食品的储存稳定性，减少了食品腐败的可能性。
3. 增加食品的营养价值：微生物能够分解食品中的复杂物质，并转化为更易被人体吸收的简单物质，从而增加了食品的营养价值。
例如，发酵面包中酵母菌通过分解面粉中的淀粉，生成较小的糖分子，提高了面包中的可溶性糖含量。
第八章微生物与发酵食品第一节细菌在食品制造中的作用一、食醋食醋是我国人民日常生活中主要调味品之一，也是我国利用微生物生产的一个古老的产品。
（一）、菌种食醋是细菌的发酵产品，常利用醋酸杆菌进行好氧发酵而生产。
如以淀粉为原料，还需霉菌和酵母菌的参与；如以糖类物质为原料，需加入酵母菌；只有以乙醇类物质为原料，单纯利用醋酸杆菌就可完成酿醋作用。
1、曲霉菌酿醋先酿酒，曲霉菌的作用是将淀粉水解为葡萄糖，为酒精发酵提高条件。
常用的菌种是黑曲霉(Aspergillus niger)，宇佐美曲霉(amii)等。
现常用是北微所选育的黑曲霉变异株UV-11，编号为AS.3.4309，最适pH值为3.5-5.0。
米曲霉常用菌株有沪酿3.040,沪酿3.042(AS3.951),AS3.863等。
黄曲霉菌株有AS3.800、AS3.384等。
2、酵母菌酵母菌通过其酒化酶系统把葡萄糖转化为酒精和二氧化碳，完成酿醋过程中的酒精发酵阶段。
其菌种主要是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
3、醋酸菌醋酸菌具有氧化酒精生成醋酸的能力。
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30oC左右，最适pH值为5.4-6.3。
目前国内外用于生产的食醋菌种有：奥尔兰醋酸杆菌(Acetobacter orleanwnse)、许氏醋酸杆菌(A.schutzenbachu)、弯曲杆菌(A.curvum)、产醋醋杆菌(A.acetigenum)、醋化醋杆菌(A.aceti)、恶臭醋杆菌(A.ranlens)等。
我国目前使用人工纯培养的醋酸菌种，主要有中微所培育出的恶臭醋杆菌的混浊变种(AS1.41)、上海酿造所和上海醋厂从丹东速酿醋中分离而得的巴氏醋杆菌(A.pasteurianus)巴氏亚种（沪酿1.01号）。
（二）、发酵机理(C6H12O6)N+nH2O nC6H12O6C 6H12O6+2ADP+2Pi 2CH3CH2OH+CO2+2ATPCH3CH2OH+NAD CH3CHO+NADH2CH3CHO+NAD+H2O CH3OOH+NADH2色素：美拉德反应和酶促褐变反应；香气：有机酸和醇类通过酯化反应合成各种酯类，脂类以乙酸乙酯为主；酸味：醋酸是形成酸味的主体酸；甜味：糖分；鲜味：蛋白质的水解产物氨基酸和菌体自溶核酸的降解产物核苷酸。
（三）、工艺流程食醋的酿造方法通常分为固态发酵和液态发酵两大类。
我国传统的酿造法多采用固体发酵，该法生产的醋风味较好，但需要辅料多，发酵周期长，原料利用率低，劳动强度大。
一般工艺流程为：原料混合，加水拌匀，烝煮，冷凉和加麸皮和酵母，糖化、发酵，拌糠接入醋酸菌，醋酸发酵，加盐陈酿，淋醋，陈醋，配兑，灭菌，包装，成品。
生产原料可用于食醋生产的原料很多，有糖蜜、高粱、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿等干果以及野生含糖和含淀粉的果实等。
一般著名的醋仍以糯米、大米、高粱等粮食作物为原料。
我国食醋名优产品如山西陈醋、镇江陈醋、江浙玫瑰醋等。
二、发酵乳制品（一）乳酸菌及其有关属1、乳杆菌属形态多样，长、细长、弯曲及短杆、棒形球杆状，一般形成链，通常不运动，无芽胞，G＋。
微嗜氧，营养要求复杂，需要氨基酸、肽、核酸衍生物、盐类、脂肪酸、可发酵的碳水化合物。
生长温度范围2-53℃，最适生长温度30-40℃，耐酸pH5.5-6.2。
不能还原硝酸盐，H2O2酶反应阴性，细胞色素阴性。
G+C范围32%-53%。
常用菌种：德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、嗜酸乳杆菌等。
目前将乳杆菌分为三个亚属：专性同型发酵群、兼性异性发酵群和专性异型发酵群。
2、链球菌属通常排列成对或链，无芽胞，G＋，发酵碳水化合物主要是乳酸，代谢过程中不能利用氧，但可在氧环境中生长，是一种耐氧的厌氧菌，H2O2酶反应阴性。
该菌属有些是人和动物的病原菌，如牛乳房炎的无乳链球菌；引起咽喉炎的溶血链球菌；食品发酵工业上应用的有乳酸链球菌、乳酪链球菌、嗜热乳链球菌等。
3、明串珠菌属细胞球形，通常呈豆状，G＋，不运动，无芽胞，兼性厌氧，菌落通常小于Φ1㎝，光滑、圆形，灰白色。
培养液生长物混浊均匀，但形成长链的菌株趋向于沉淀。
生长温度范围5-30℃，最适20-30℃。
需要复合生长因子、氨基酸以及烟酸、硫胺素、生物素、可发酵葡萄糖，产生D（-）乳酸，乙醇和CO2。
接触酶阴性，无细胞色素，不水解精氨酸，通常不酸化和凝固牛乳。
不分解蛋白，不产生吲哚，不还原硝酸盐，不溶血。
G+C为38-44%。
食品中常用的菌种有肠膜明串珠菌、及其乳脂亚种、酒明串珠菌等。
4、双歧杆菌属双歧杆菌属细菌的细胞呈现多样形态，有短杆较规则形或纤细杆状带有尖细末端的细胞，有呈球形者，弯曲状的分支或分叉形，棍棒状或匙形。
单个或链状，V形，栅栏状排列，聚合成星状等。
G＋，不抗酸，不形成芽孢，不运动、厌氧，最适生长温度37-41℃，初始生长最适pH6.5-7.0。
G+C含量为55-67%。
常用菌种：模式种为双歧双歧杆菌。
应用在发酵乳制品有双歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌、长双歧杆菌和短双歧杆菌。
5、片球菌属细胞圆球形，一般成对，单个罕见，G＋，不运动，不形成芽孢，兼性厌氧。
菌落大小可变，Φ1.2-2.5㎝，最适生长温度范围25-40℃，生长时需要有复合的生长因子和氨基酸，还需要烟酸、泛酸、生物素。
接触酶阴性，无细胞色素，通常不酸化和凝固牛乳，不分解蛋白，不产生吲哚，不还原硝酸盐，不水解马尿酸钠。
（二）、乳酸发酵类型葡萄糖进入细胞后的代谢情况依微生物的不同而不同。
乳酸菌属于兼性厌氧菌和厌氧菌，它们只能通过发酵作用进行糖代谢，主要产物有乳酸、和一些其它还原性的产物。
根据菌体内酶系统的差异，其代谢途径分三类，即同型发酵途径、异型发酵途径和双歧途径。
同型乳酸发酵是指发酵终产物90%以上为乳酸的乳酸发酵过程。
异型乳酸发酵是指终产物中除乳酸外，还有乙醇、二氧化碳等成分的乳酸发酵过程。
双歧途径是双歧杆菌的产能模式。
在葡萄糖代谢中，2mol葡萄糖产生3mol乙酸，2.5mol乳酸和ATP。
（三）、泡菜泡菜是一种独特而具有悠久历史的大众的乳酸发酵蔬菜制品,制作工艺可以追溯到2000多年前,乳酸发酵的“冷加工”方法对蔬菜和营养成分,色香味体的保持极为有利,产品既有良好的感官品质,又节约能源。
具有设备简单,操作容易,成本低廉,原料丰富,食用方便等众多优点。
千百年来,泡菜以其酸鲜纯正,脆嫩芳香,清爽可口,回味悠久,解腻开胃,促消化,增食欲的品位及功效吸引着国内外众多消费者。
使泡菜这种食文化世代相传、源远流长、经久不衰。
如今以成都泡菜为代表的中国泡菜与韩国泡菜、日本泡菜齐名,成为世界公认的健康发酵蔬菜制品。
虽然三国泡菜生产工艺各有绝技,产品质量各具特色,但是无一不焕发出青春,以崭新的面貌继续造福于人类。
韩国泡菜具有千年以上的历史,但直到1950年前后,仍停留在家庭作坊的制作方式。
自1974年出现第一家工厂化生产泡菜的企业以来,今日韩国泡菜几乎成为纯粹的工业产品。
由于韩国泡菜的不断更新在国际上得到了认可。
1997年在国际食品规格委员会会议上,将泡菜的国际标记定为韩国“泡菜”两字发音的“kimchi”。
此外韩国清州大学于2000年增设了泡菜食品科学专业。
日本生产的日式泡菜源于韩国,后根据本国国情加以改进自成一家。
自80年代后期开始盛行,除满足本国消费外也批量出口。
产品从口味到制作工艺均与中国泡菜和韩国泡菜有明显区别。
制作方式为:使用天然色素或酱油泡制,没有经过乳酸菌作用,属于低盐、低酸的非发酵型蔬菜制品，通常需冷链销售。
国内的泡菜产地主要在四川成都,成都泡菜以其独有的高品质闻名于世。
目前成都地区的蔬菜年产量已达到300万吨。
丰富的原料资源和自然优势造就了泡菜行业的崛起和兴旺。
据不完全统计,仅成都及周边地区的泡菜生产企业就在千家以上。
产品畅销祖国大江南北,甚至远销国外。
但是也应当看到,在众多泡菜生产企业中除为数不多的具备工业化生产能力以外,其余均属零星、分散、小规模的作坊式生产。
在制作泡菜过程中，微生物类群的消长变化，可以分为三个阶段：第一阶段为微酸阶段：乳酸菌利用蔬菜中的可溶性养分进行乳酸发酵，形成乳酸，抑制了其他微生物的活动，主要菌为链球菌和肠膜明串珠菌，另外常见的微生物类群还有假单胞菌、产气肠杆菌、阴沟肠杆菌、短小芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、多黏芽孢杆菌等。
第二阶段为酸化成熟阶段：腐败微生物的活动受到抑制后，更有利于乳酸菌的大量繁殖和乳酸发酵的继续进行使乳酸浓度愈来愈高，达到了酸化成熟阶段。
参与发酵的优势微生物种类有肠膜明串珠菌、植物乳杆菌、短乳杆菌和发酵乳杆菌。
第三阶段为过酸阶段：当乳酸浓度继续增高，乳酸菌的活动受到抑制，此时泡菜和酸菜内的微生物活动几乎完全停止，因此蔬菜得以长时间保存不坏。
这一期间的优势微生物主要是植物乳杆菌和短乳杆菌。
乳酸菌在发酵过程中，除了产乳酸外，还产生大量的乙醛、乙醇、二氧化碳、甘露醇、葡聚糖及其它风味物质。
（四）、发酵乳制品新鲜的原乳经过微生物的发酵作用，成为具有特殊风味的食品，这些食品称之为发酵乳制品。
该制品具有良好的风味，较高的营养，同时具有一定的保健作用。
其产品主要有干酪、酸奶油、酸乳、马奶酒等。
1、菌种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。
同型发酵即一些乳酸菌在发酵过程中能使80%-90%的葡萄糖转化为乳酸，仅有很少量的其他产物，引起这种发酵的乳酸菌叫做同型乳酸菌。
常用的菌种有干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、保加利亚乳杆菌(L.bulgaricus)、乳链球菌(Streptococcus lactis)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilum)、胚芽乳杆菌(L.plantarum)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)、丁二酮链球菌(Strediacetilactis)等等。
异型发酵即一些乳酸菌在发酵过程中，能使发酵液中50%的糖转化为乳酸，另外50%的糖转化为其他有机酸、醇、二氧化碳等，引起这种发酵的乳酸菌叫做异型乳酸菌。
常用的菌种有嗜柠檬酸明串珠菌(Lcuconostoc citrovorum)和葡萄糖明串珠菌(L.dextranicum)等。
所有的乳酸菌通常是不运动的，不形成芽孢。
兼性厌氧，罕见色素，营养要求复杂。
在固体培养基上形成的菌落较小。
它们对酸具有高度的耐性。
2、发酵乳制品种类（1）、酸性奶油酸性奶油就是把从合格鲜乳中分离出来的稀奶油，经过杀菌冷却，接种纯发酵剂，在合适温度下进行发酵而产生一定的芳香风味和酸度，在经物理成熟得到的合格产品。
