微生物與食品加工及安全一、乳酸菌乳酸菌得概念及其分布

乳酸菌一詞并非生物分類學名詞,而就是指能夠利用發酵性糖類產生大量乳酸得一類微生物得統稱。雖然有些霉菌也能產生大量乳酸,但以乳酸細菌為主要類群,因而通常將乳酸細菌之為乳酸菌。乳酸菌主要分布在:乳桿菌屬(Lactobacillus)鏈球菌屬(Streptococcus)明串珠菌屬(Leuconostoc)片球菌屬(Pediococcus)雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)

(一)乳桿菌屬(Lactobacillus)1、乳桿菌屬得形態特征:細胞呈桿狀,多為長桿狀、短桿狀及棒桿狀,一般成短鏈排列。革蘭氏染色陽性,通常不運動,無芽孢。菌落形態2、乳桿菌屬得生理生化特點:化能異養型,營養要求嚴格,生長繁殖需要多種氨基酸、維生素、肽、核酸衍生物。厭氧、耐氧性厭氧或兼性厭氧;生長最適pH為5、5～6、2,在pH≤5得環境中可生長,而中性或初始堿性條件下生長速率降低。生長溫度范圍,2～53℃,最適生長溫度30～40℃。可還原硝酸鹽,不液化明膠,不分解酪素,聯苯胺反應陰性,不產生吲哚和H2S,多數菌株可產生少量得可溶性氮。3、乳桿菌屬得代表種(1)保加利亞乳桿菌(L、bulgaricus)。細胞形態長桿狀,兩端鈍圓。固體培養基生長得菌落呈棉花狀,易與其她乳酸菌區別。能利用葡萄糖、果糖、乳糖進行同型乳酸發酵產生D型乳酸(有酸澀味,適口性差),不能利用蔗糖。該菌就是乳酸菌中產酸能力最強得菌種,其產酸能力與菌體形態有關,菌形越大,產酸越多,最高產酸量2%;如果菌形為顆狀或細長鏈狀,產酸較弱,最高產酸量1、3%～2、0%。蛋白質分解力較弱,發酵乳中可產生香味物質乙醛。最適生長溫度37～45℃,溫度高于50℃或低于20℃不生長。常作為發酵酸奶得生產菌。

(2)嗜酸乳桿菌(L、acidophilus)。

細胞形態比保加利亞乳桿菌小,呈細長桿狀,能利用葡萄糖、果糖、乳糖、蔗糖進行同型乳酸發酵產生DL型乳酸,生長繁殖需要一定得維生素等生長因子,37℃培養生長緩慢,2～3d可使牛乳凝固。因而,在發酵劑制造及嗜酸菌乳生產中,常在原料乳培養基中添加5%得蕃茄汁或胡蘿卜汁。蛋白質分解力較弱。最適生長溫度37℃,20℃以下不生長,耐熱性差。最適生長pH5、5～6、0,耐酸性強,能在其她乳酸菌不能生長得酸性環境中生長繁殖。

嗜酸乳桿菌就是能夠在人體腸道定殖得少數有益微生物菌群之一,其代謝產物有機酸和抗菌物質——乳桿菌素(Lactocidin)可抑制病原菌和腐敗菌得生長。(二)鏈球菌屬(Streptococcus)1、鏈球菌屬得形態特征細胞呈球形或卵圓形,成對或成鏈排列。革蘭氏染色陽性,無芽孢,一般不運動,不產生色素。但腸球菌群中某些種能運動或產色素。

2、鏈球菌屬得生理生化特點化能異養型,同型乳酸發酵產生右旋乳酸;兼性厭氧型,接觸酶反應陰性,厭氧培養生長良好。根據生理生化特性可將鏈球菌屬分為四個種群(見表7-1)。

表7-1鏈球菌屬不同種群生理生化特征

化膿性群

綠色群腸球菌群乳酸鏈球菌

抗原群

A,B,C,F,G 未分群D N

鮮血瓊脂平板培養溶血

變綠 變綠或溶血無

最適生長溫度℃ 37 37

35～37

35

60℃,30min存活 － －

＋ ＋

肉湯中生長

6.5%NaCl －

－

＋ －

pH9.6 －

－

＋ －

0.1%次甲基藍 －

－

＋ ＋

40%膽汁 －

－

＋ ＋

*乳品工業中應用最多的是鏈球菌屬中的乳酸鏈球菌群。

3、鏈球菌屬得代表種(1)嗜熱鏈球菌(St、thermophilus)。細胞形態呈鏈球狀。某些菌株若不經過中間牛乳培養則在固體培養基上得不到菌落。能利用葡萄糖、果糖、乳糖和蔗糖進行同型乳酸發酵產生L型乳酸(適口性好)。在石蕊牛乳中不還原石蕊,可使牛乳凝固。蛋白質分解力較弱,在發酵乳中可產生香味物質雙乙酰。該菌主要特征就是能在高溫條件下產酸,最適生長溫度40～45℃,溫度低于20℃不產酸。耐熱性強,能耐65～68℃得高溫。常作為發酵酸乳、瑞士干酪得生產菌。

(2)乳酸鏈球菌(St、lactis)。細胞形態呈雙球、短鏈或長鏈狀。同型乳酸發酵。在石蕊牛乳中可使牛乳凝固。牛乳隨便放置時,牛乳得凝固90%就是由該菌所致。產酸能力弱,最大乳酸生物量0、9%～1、0%。可在4%NaCl肉湯培養基和0、3%亞甲基蘭牛乳中生長,能水解精氨酸產生NH3,對溫度適應范圍廣泛,10～40℃均產酸,最適生長溫度30℃。而對熱抵抗力弱,60℃30min全部死亡。常作為干酪、酸制奶油及乳酒和酸泡菜發酵劑菌種。

(3)乳脂鏈球菌(St、cremoris)。細胞比乳酸鏈球菌大,長鏈狀。同型乳酸發酵。產酸和耐酸能力均較弱。產酸溫度較低,約18～20℃,37℃以上不產酸、不生長。由于該菌耐酸能力差,菌種保藏非常困難,需每周轉接菌種一次或在培養基中添加CaCO31%～3%保藏。不能在4%NaCl肉湯培養基和0、3%亞甲基蘭牛乳中生長,不水解精氨酸。此菌常作為干酪、酸制奶油發酵劑菌種。

(三)明串珠菌屬(Leuconostoc)1、明串珠菌屬得形態特征:

明串珠菌屬得菌落特征固體培養,菌落一般小于1、0mm,光滑、圓形、灰白色;液體培養,通常混濁均勻,但長鏈狀菌株可形成沉淀。細胞球形或豆狀,成對或成鏈排列。革蘭氏染色陽性,不運動,無芽孢。

2、明串珠菌屬得生理生化特點:化能異養型,生長繁殖需要復合生長因子:煙酸、硫胺素、生物素和氨基酸,不需要泛酸及其衍生物。利用葡萄糖進行異型乳酸發酵產生D型乳酸、乙酸或醋酸、CO2,可使蘋果酸轉化為L型乳酸。通常不酸化和凝固牛乳,不水解精氨酸,不水解蛋白,不還原硝酸鹽,不溶血,不產吲哚。兼性厭氧型,接觸酶反應陰性。生長溫度范圍5～30℃,最適生長溫度25℃。

３、代表種——腸膜狀明串珠菌(L、mesenterides)

固體培養,菌落直徑小于1、0mm;液體培養,混濁均勻。細胞球形或豆狀,成對或短鏈排列。利用葡萄糖進行異型乳酸發酵,在高濃度得蔗糖溶液中生長合成大量得莢膜物質——葡聚糖,形成特征性粘液。最適生長溫度25℃,生長得pH值范圍3、0～6、5,具有一定嗜滲壓性,可在含4%～6%得NaCl培養基中生長。該菌不僅就是酸泡菜發酵重要得乳酸菌,而且已被用于生產右旋糖苷得發酵菌株,右旋糖苷就是代血漿得主要成分。

(四)片球菌屬(Pediococcus)1、片球菌屬得形態特征:細胞球形,成對或四聯狀排列。革蘭氏染色陽性,無芽孢,不運動,固體培養,菌落大小可變,直徑1、0～2、5mm。無細胞色素。

2、片球菌屬得生理生化特點:化能異養型,生長繁殖需要復合生長因子:煙酸、泛酸、生物素和氨基酸,不需要硫胺素、對-氨基苯甲酸和鈷胺素。利用葡萄糖進行同型乳酸發酵產生DL型或L型乳酸。通常不酸化和凝固牛乳,不分解蛋白質,不還原硝酸鹽,不產吲哚。兼性厭氧,接觸酶反應陰性。生長溫度范圍25～40℃,最適生長溫度30℃。該屬中,嗜鹽片球菌(Pc、halophilus)耐NaCl濃度18%～20%,就是參與醬油釀造得重要乳酸菌;乳酸片球菌(Pc、acidilactici)可在含6%～8%得NaCl環境中生長,耐NaCl濃度13%～20%,就是酸泡菜發酵中重要得乳酸菌。(五)雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)1、雙歧桿菌屬得形態特征:細胞呈多樣形態:Y字型、V字型、彎曲狀、勺型,典型形態為分叉桿菌,因而取名bifidus(拉丁語源就是分開、裂開之意)。革蘭氏染色陽性,亞甲基蘭染色菌體著色不規則。無芽孢和鞭毛,不運動。

2、雙歧桿菌屬得生理生化特點及其功能性:化能異養型,對營養要求苛刻,生長繁殖需要多種雙歧因子(能促進雙歧桿菌生長,不被人體吸收利用得天然或人工合成得物質),能利用葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖,通過果糖-6-磷酸支路生成摩爾比2:3得乳酸和乙酸及少量得甲酸和琥珀酸。蛋白質分解力微弱,能利用銨鹽作為氮源,不還原硝酸鹽,不水解精氨酸,不液化明膠,不產生吲哚,聯苯胺反應陰性。專性厭氧,接觸酶反應陰性,對氧得敏感性存在不同菌種或菌株得差異,多次傳代培養后,菌株得耐氧性增強。生長溫度范圍25～45℃,最適生長溫度37℃。生長pH值范圍4、5～8、5,最適生長起始pH值6、5～7、0,不耐酸,酸性環境(pH≤5、5)對菌體存活不利。

3、代表種:人體腸道中共有8種,其中數量最多得5種為:兩歧雙歧桿菌(B、bifidum)、嬰兒雙歧桿菌(B、infantis)、青春雙歧桿菌(B、adolescentis)、長雙歧桿菌(B、longum)、短雙歧桿菌(B、breve)。

雙歧桿菌就是人體腸道有益菌群,她可定殖在宿主得腸粘膜上形成生物學屏障,具有拮抗致病菌、改善微生態平衡、合成多種微生素、提供營養、抗腫瘤、降低內毒素、提高免疫力、保護造血器官、降低膽固醇水平等重要生理功能,其促進人體健康得有益作用,遠遠超過其她乳酸菌。

(六)乳酸菌在食品工業中得應用在發酵食品行業中應用最廣泛得就是乳酸菌。經過乳酸菌發酵作用制成得食品稱為乳酸發酵食品。隨著科學研究得不斷深入,逐步揭示了乳酸菌對人體健康有益作用得機理,因而,乳酸發酵食品更加受到人們得重視,在食品工業中占有越來越重要得地位。

1、發酵乳制品(1)酸牛乳(Yoghurt)①凝固型酸乳得生產②攪拌型酸乳(純酸奶)得生產③飲料型酸乳(活性乳)得生產(2)干酪(Cheese)。(3)酸性奶油2、果蔬汁乳酸菌發酵飲料3、益生菌制劑凝固型酸乳得生產

凝固型酸牛乳得生產就是以新鮮牛乳為主要原料,經過凈化、標準化、均質、殺菌、接種發酵劑、分裝后,通過乳酸菌得發酵作用,使乳糖分解為乳酸,導致乳得pH值下降,酪蛋白凝固,同時產生醇、醛、酮等風味物質,再經冷藏和后熟制成乳凝狀得酸牛乳。①酸牛乳發酵劑制備得工藝流程:菌種活化→母發酵劑→中間發酵劑→工作發酵劑

技術要點:

菌種活化:將液體菌種或凍干菌種接種于115℃10min滅菌后得復原脫脂乳試管培養基中,42℃培養,凝乳后立即進行傳代移植。一般傳代移植2～3次后,保加利亞乳桿菌42℃3～5h凝乳,嗜熱鏈球菌42℃6～8h凝乳,即為活化完畢。

母發酵劑得制備:將活化菌種接種量為1%,42℃培養,凝乳后即為母發酵劑。

中間發酵劑得制備:利用母發酵劑接種量1%,42℃培養,凝乳后制成中間發酵劑。

工作發酵劑得制備:利用中間發酵劑接種量1%～3%,42℃培養,凝乳后即為工作發酵劑。②凝固型酸乳得生產。工藝流程:原料鮮乳→凈化→標準化→均質→殺菌→冷卻→接種→分裝→發酵→冷卻→冷藏后熟→成品。

技術要點:

原料鮮乳得質量要求:必須選擇合格得鮮牛乳,不能選用初乳、未乳、乳房炎乳、病牛乳、酒精陽性乳和高酸度乳,乳中不得含有抗生素。

標準化調制:為了增加非脂乳固體含量(不得低于12%),需添加脫脂乳粉0、25%～0、5%,蔗糖4%～8%。

殺菌:采用90～95℃5～10min或135℃2～3S進行殺菌。殺菌后立即冷卻至40～45℃。

接種:兩菌混合培養得發酵劑接種2%～3%。

發酵:發酵溫度控制在42℃,3～5h后,酸度為65～70°T。冷卻和低溫后熟:后熟過程中,形成香味物質和光滑細膩得質地,防止乳清析出和過度產酸。后熟溫度0～5℃,后熟期12～24h。

攪拌型酸乳(純酸奶)得生產攪拌型酸奶即純酸奶與凝固型酸奶生產工藝基本相似,所不同得就是:前者為先發酵,再攪拌,后分裝;后者為先分裝,后發酵,不攪拌。

工藝流程:原料鮮乳→凈化→標準化調制→均質→殺菌→冷卻→接種發酵劑→發酵→攪拌破乳→冷卻→分裝→冷藏后熟→成品。

技術要點:

發酵:發酵在發酵罐中進行。42℃發酵3～5h,當發酵乳pH達4、5～5、0時,終止發酵。攪拌破乳:發酵結束后,將品溫降至38℃,進行攪拌。飲料型酸乳(活性乳)得生產飲料型酸乳得生產就是酸凝乳與適量無菌水、穩定劑和香精混和,再經均質處理、分裝、冷卻后制成得凝乳粒子直徑0、01mm以下、液體狀得酸牛乳。

工藝流程:原料鮮乳→凈化→標準化調制→均質→殺菌→冷卻→接種發酵劑→發酵→混和(無菌水、穩定劑、香精)→均質→分裝→冷卻→成品→入庫冷藏。

技術要點:混和:為了制成均勻穩定得飲料型酸牛乳即活性乳,需在發酵后得凝乳中添加無菌水、穩定劑、香精等。一般加水量為凝乳得50%。穩定劑分為二大類:一類為人工合成型,如海藻酸丙二醇脂(PGA)和低甲氧基果膠(LM果膠);另一類為天然型,如明膠、瓊脂、海藻酸鈉、果膠等。目前使用較多得就是PGA和LM果膠,添加量前者為0、2%,后者為0、3%。添加方法一般就是將穩定劑用水溶解,滅菌冷卻后添加至凝乳中,攪拌均勻。

大家學習辛苦了，還是要堅持繼續保持安靜(2)酸性奶油得制作

酸制奶油就是以合格得鮮乳為原料,離心分離出稀奶油(cream),經過標準化調制、殺菌、冷卻后,添加發酵劑,通過乳酸菌得發酵作用,使乳糖轉化為乳酸,檸檬酸轉化為羥丁酮,羥丁酮進一步氧化為丁二酮,同時生成發酵中間產物甘油、脂肪酸等共同構成酸制奶油得特殊風味;①發酵劑菌種。目前都采用混和乳酸菌發酵劑生產酸制奶油。菌種要求產香能力強,而產酸能力相對較弱,因此,可將發酵劑菌種分為二大類:一類就是產酸菌種,主要就是:乳酸鏈球菌(St、lactis),乳脂鏈球菌(St、cremoris),可將乳糖轉化為乳酸;另一類就是產香菌種,包括:嗜檸檬酸鏈球菌(St、citrovorus)、丁二酮鏈球菌(St、diacetilactis),可將檸檬酸轉化為丁二酮,賦予酸制奶油特有得香味。

②工藝流程:原料乳→離心分離→稀奶油→加堿中和→殺菌→冷卻→接種發酵劑→發酵→物理成熟→添加色素→攪拌→排出酪乳→洗滌→加鹽壓煉→包裝→成品

③技術要點:

接種發酵劑進行發酵:接種混和發酵劑3%～6%,20℃發酵2～6h,使乳酸度達0、3%,即中止發酵。物理成熟:發酵結束后,在3～5℃低溫條件下進行物理成熟3～6h,使乳脂肪結晶固化,有利于攪拌并排出酪乳。

攪拌、排酪乳:攪拌就是為了破壞脂肪球膜以便形成大得脂肪球團。一般溫度控制10～15℃,攪拌5min后,排出酪乳。

洗滌、加鹽壓煉:在低于攪拌溫度1～2℃條件下,用純凈水洗滌2～3次,除去脂肪表面得酪乳。添加2、5%～3、0%得粉碎食鹽,抑制雜菌生長并改善風味。再在壓煉臺上將奶油粒壓制成奶油層。

包裝與貯藏:包裝后在0℃貯藏期2～3周,-15℃6個月。2、果蔬汁乳酸菌發酵飲料

乳酸菌發酵果蔬汁就是一種新型飲料,她綜合了乳酸菌和果蔬汁兩方面得營養保健功能,而且產品得原料風味和發酵風味渾然一體,所以深受消費者喜愛。下面以番茄汁乳酸菌發酵飲料得生產為例進行討論。

①工藝流程:番茄→清洗→熱燙→榨汁→均質→調節pH→殺菌→冷卻→接種發酵劑→發酵→加糖調配→包裝→成品

②技術要點:

番茄汁得制備:選擇新鮮、紅皮、成熟度一致得番茄為原料。清洗后在90～95℃熱水中熱燙3min,然后在榨汁機中榨汁。再經膠體磨均質5min,移至發酵罐,用Na2CO3調節pH至6、4。90～95℃殺菌20min,迅速冷卻至40℃。

接種發酵劑:用于番茄汁乳酸菌發酵飲料生產得發酵劑系采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌以1:1比例制成得混和發酵劑。

發酵:42℃發酵30h,pH值降至4、0～4、5,發酵結束。3、益生菌制劑

益生菌(probioticbacteriaorprobioticorgamism),又稱正常菌群或生理性菌群,系指與人或動物保持共生關系得一類有益微生物菌群,對宿主具有改善微生態平衡,提供營養,提高免疫力,促進健康等重要生理功能,常見得此類微生物有雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌等。益生菌制劑就是一類新型生物制劑,國外稱益生素(probiotics),國內則稱微生態制劑(microecologics)。就雙歧桿菌制品來看,目前生產規模和產量逐年增加,品種已達70多種,產品形式分為液態型和固態型兩種。液態產品有:雙歧桿菌發酵乳飲料、雙歧桿菌口服液、雙歧桿菌果蔬復合汁飲料;固態產品有:雙歧桿菌乳粉和干酪、雙歧桿菌干制糖果和糕點、雙歧桿菌粉劑和膠囊。二、醋酸菌醋酸菌不就是細菌分類學名詞。在細菌分類學主要分布于醋酸桿菌屬(Acetobacter)和葡萄糖桿菌屬(Gluobacter),前者最適生長溫度30℃以上,氧化酒精生成醋酸得能力強,有些能繼續氧化醋酸生成CO2和H2O;后者最適生長溫度30℃以下,氧化葡萄糖生成葡萄糖酸得能力強,而氧化酒精生成醋酸得能力弱,不能繼續氧化醋酸生成CO2和H2O。用于釀醋得醋酸菌種大多屬于醋酸桿菌屬。下面主要討論醋酸桿菌屬:

(一)醋酸桿菌屬(Acetobacter)得生物學特性

細胞呈橢圓形桿狀,革蘭氏染色陽性,無芽孢,有鞭毛或無鞭毛,運動或不運動,醋酸桿菌屬得形態不穩定,老化細胞或在不適宜條件培養,菌細胞常出現多形態性;其中極生鞭毛菌不能將醋酸氧化為CO2和H2O,而周生鞭毛菌可將醋酸氧化成CO2和H2O。不產色素,液體培養形成菌膜。

化能異養型,能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、酒精作為碳源,可利用蛋白質水解物、尿素、硫酸銨作為氮源,生長繁殖需要得無機元素有P、K、Mg。嚴格好氧,接觸酶反應陽性,具有醇脫氫酶、醛脫氫酶等氧化酶類,因此除能氧化酒精生成醋酸外,還可氧化其她醇類和糖類生成相應得酸和酮。具有一定產酯能力。最適生長溫度30～35℃,不耐熱。最適生長pH值為3、5～6、5。某些菌株耐酒精和耐醋酸能力強。不耐食鹽,因此醋酸發酵結束后,添加食鹽除調節食醋風味外,還可防止醋酸菌繼續將醋酸氧化為CO2和H2O。

(四)醋酸桿菌在食品工業中得應用1、食醋釀造:(熟料固態釀醋……傳統釀造法)工藝流程:甘薯干或碎米、高粱→粉碎→添加麩皮、谷糠→潤水浸漬→蒸煮→冷卻過篩→接種麩曲、酒母→加水拌均→入缸→淀粉糖化、酒精發酵、倒醅→接種醋母→添加粗谷糠拌均→醋酸發酵、倒醅→加鹽→后熟→淋醋→陳釀→澄清→配兌→煎醋(殺菌)→成品。

三、谷氨酸菌谷氨酸菌在細菌分類學中屬于棒桿菌屬(Corynebacterium)、短桿菌屬(Brevibacterium)、小桿菌屬(Microbacterium)和節桿菌屬(Arthrobacter)中得細菌。目前我國谷氨酸發酵最常見得生產菌種就是北京棒桿菌AS1、299和鈍齒棒桿菌AS1、542。

1、北京棒桿菌AS1、299(Corynebacteriumpekinensen、sp、AS1、299)

細胞呈短桿或棒狀,有時略呈彎曲狀,兩端鈍圓,排列為單個、成對或V字形。革蘭氏染色陽性。無芽孢,無鞭毛,不運動。普通肉汁固體平皿培養,菌落圓形,中間隆起,表面光滑濕潤,邊緣整齊,菌落顏色開始呈白色,直徑1mm,隨培養時間延長變為淡黃色,直徑增大至6mm,不產水溶性色素。普通肉汁液體培養,稍混濁,有時表面呈微環狀,管底有粒狀沉淀。

化能異養型,能利用葡萄糖、果糖、甘露糖、麥芽糖、不分解淀粉、纖維素。銨鹽和尿素均可作為氮源,能還原硝酸鹽。要求多種無機離子,需要生物素作為生長因子,同時加入硫胺素具有明顯得促生長作用。好氧或兼性厭氧,過氧化氫酶反應陽性。最適生長溫度30～32℃,最適生長pH值6、0～7、5。在含7、5%NaCl或2、6%尿素肉汁培養基中生長良好,10%得NaCl或3%尿素生長受到抑制。不受鈍齒棒桿菌AS1、542噬菌體侵染。

2、鈍齒棒桿菌AS1、542(Corynebacteriumcrenatumn、sp、AS1、542)細胞呈短桿或棒狀,兩端鈍園,排列為單個、成對或V字形。革蘭氏染色陽性。無芽孢,無鞭毛,不運動。細胞內次極端有異染顆粒并存在數個橫隔。普通肉汁固體平皿培養,菌落扁平,呈草黃色,表面濕潤無光澤,邊緣較薄呈鈍齒狀,不產水溶性色素,直徑3～5mm。普通肉汁液體培養混濁,表面有薄菌膜,管底有較多沉淀。化能異養型,能利用葡萄糖、果糖、甘露糖、麥芽糖、蔗糖、水楊苷、七葉靈以及乙酸、檸檬酸、乳酸、葡萄糖酸、延明羧酸等多種有機酸作為碳源迅速進行谷氨酸發酵,不分解淀粉、纖維素、油酯和明膠。銨鹽和尿素均可作為氮源,能還原硝酸鹽,不同化酪蛋白。要求多種無機離子,需要生物素作為生長因素。好氧或兼性厭氧,過氧化氫酶反應陽性。20～37℃生長良好,39℃生長微弱,最適生長溫度30℃。pH6～9生長良好,pH10生長減弱,pH4～5不生長。在含7、5%NaCl或2、5%尿素肉汁培養基中生長良好,10%NaCl和3%尿素生長受到抑制。不受北京棒桿菌1、299得噬菌體侵染。(二)谷氨酸發酵及味精生產L-谷氨酸單鈉,俗稱味精,具有肉類鮮味,就是人們日常生活中普遍使用得調味料。我國于1963年開始采用谷氨酸發酵法生產味精。1、谷氨酸菌得擴大培養谷氨酸發酵生產通常采用谷氨酸菌二級擴大得種子液獲得發酵所需得菌量。

擴大培養得工藝流程:

斜面原種→斜面活化(32℃18～24h)→200mL液體振蕩培養(32℃12h)→1000mL三角瓶(一級種子)→50L～500L種子罐(二級種子)

2、谷氨酸發酵及味精生產工藝

(1)工藝流程。淀粉質原料→粉碎→調漿→水解糖化→冷卻→中和→脫色→過濾→添加氮源、無機鹽和生長因子→接種二級種子→谷氨酸發酵→谷氨酸提取→加堿中和→除鐵脫色→濃縮→干燥→過篩→包裝→成品味精

(2)技術要點。

①原料得處理。淀粉質原料必須經過水解糖化后才能用于谷氨酸發酵,目前我國谷氨酸發酵大多采用酸解法進行淀粉糖化。

②發酵培養基得制備。常用得氮源就是尿素和氨水,碳氮比為100:25,比一般工業發酵培養基(C/N為100:0、5～2)得氮源用量大得多。

③谷氨酸發酵條件控制。前期為30～32℃,中后期為34～36℃。發酵前期pH控制在7、5左右,發酵后期通過流動尿素得方法控制pH在7、0～7、2。溶氧量主要由通風量和攪拌速度決定,通風量大小對谷氨酸發酵存在顯著影響。發酵前期以低通風量為宜(溶氧系數Kd保持5×10-4摩爾氧/升·分·大氣壓);發酵中后期以高通風量為宜。

④谷氨酸提取。提取谷氨酸得方法有:目前我國大多采用等電氣法提取谷氨酸一般提取率可達80%以上。

⑤味精得制造。谷氨酸與純堿作用生成谷酸酸單鈉得過程稱為谷氨酸得中和。加入Na2CO3形成味精,即可制得味精粗品,進一步進行除鐵、脫色和結晶處理,即可制備味精成品。

第二節食品工業中酵母菌及其應用一、啤酒酵母(Saccharomycescerevisiae)

啤酒酵母屬于典型得上面酵母,又稱愛丁堡酵母。廣泛應用于啤酒、白酒釀造和面包制作。（一）啤酒酵母的形態特征

細胞呈圓形或短卵圓形，大小為3～7×5～10μm，通常聚集在一起，不運動。單倍體細胞或雙倍體細胞都能以多邊出芽方式進行無性繁殖，能形成有規則的假菌絲（芽簇），但無真菌絲。有性繁殖為2個單倍體細胞同宗或異宗接合或雙倍體細胞直接進行減數分裂形成1～4個子囊孢子。細胞形態往往受培養條件的影響，但恢復原有的培養條件，細胞形態即可恢復原狀。二、葡萄酒酵母

(Saccharomycesellipsoideus)

葡萄酒酵母屬于啤酒酵母得橢圓變種,簡稱橢圓酵母。常用于葡萄酒和果酒得釀造。(一)葡萄酒酵母得形態特征

細胞呈橢圓形或長橢圓形,大小為3～10×5～15μm,不運動。單倍體細胞或雙倍體細胞都能以多邊出芽方式進行無性繁殖,形成有規則得假菌絲。在環境不利條件下進行有性繁殖:2個單倍體細胞同宗或異宗接合或雙倍體細胞直接進行減數分裂形成1～4個子囊孢子。細胞形態往往受培養條件得影響,但恢復原有得培養條件,細胞形態即可恢復原狀。

三、卡爾酵母(SaccharomgcesCarlsbergensis)卡爾酵母屬于典型得下面酵母,又稱卡爾斯伯酵母或嘉士伯酵母。常用于啤酒釀造、藥物提取以及維生素測定得菌種。

(一)卡爾酵母得形態特征

細胞呈橢圓形,大小為3～5×7～10μm,通常分散獨立存在,不運動。單倍體細胞或雙倍體細胞大多都以單端出芽方式進行無性繁殖,能形成不規則得假菌絲,但無真菌絲。采用特殊方法培養才能進行有性生殖形成子囊孢子。

四、產蛋白假絲酵母(Candidautilis)產蛋白假絲酵母,又稱產朊假絲酵母或食用圓酵母,富含蛋白質和維生素B,常作為生產食用或飼用單細胞蛋白(SCP)以及維生素B得菌株。

（一）產蛋白假絲酵母的形態特征

細胞呈圓形、橢圓形或臘腸形，大小為3.5～4.5×7.0～13.0μm，以多邊出芽方式進行無性繁殖，形成假菌絲。沒有發現有性生殖和有性孢子，屬于半知菌類酵母菌。

(二)產蛋白假絲酵母得培養特征

麥芽汁固體培養,菌落呈乳白色,表面光滑濕潤,有光澤或無光澤,邊緣整齊或菌絲狀;玉米固體培養產生原始狀假菌絲。葡萄糖酵母汁蛋白胨液體培養,表面無菌膜,液體混濁,管底有菌體沉淀。

產蛋白假絲酵母得生理生化特點

化能異養型,能發酵葡萄糖、蔗糖和1/3得棉子糖,不發酵半乳糖、麥芽糖、乳糖、蜜二糖。能同化尿素、銨鹽和硝酸鹽,不分解蛋白質和脂肪。兼性厭氧,有氧條件下,進行有氧呼吸;無氧條件下,進行酒精發酵。最適生長溫度25℃,最適生長pH為4、5～6、5。在發酵工業中,常采用富含半纖維得紙漿廢液、稻草、稻殼、玉米芯、木屑、啤酒廢渣等水解液和糖蜜為主要原料,培養產蛋白假絲酵母,生產食用或飼用單細胞蛋白和維生素B。

五、酵母菌在食品工業中得應用(一)啤酒釀造(二)果酒釀造(三)白酒釀造(四)面包加工(五)單細胞蛋白生產

(一)啤酒釀造啤酒釀造就是以大麥、水為主要原料,以大米或其她未發芽得谷物、酒花為輔助原料;大麥經過發芽產生多種水解酶類制成麥芽;借助麥芽本身多種水解酶類將淀粉和蛋白質等大分子物質分解為可溶性糖類、糊精以及氨基酸、肽、胨等低分子物質制成麥芽汁;麥芽汁通過酵母菌得發酵作用生成酒精和CO2以及多種營養和風味物質;最后經過過濾、包裝、殺菌等工藝制成CO2含量豐富、酒精含量僅3%～4%、富含多種營養成份、酒花芳香、苦味爽口得飲料酒即成品啤酒。啤酒得種類,根據酵母品種可分為上面發酵啤酒和下面發酵啤酒;根據顏色可分為淡色啤酒和濃色啤酒;根據生產方式可分為鮮啤酒、純鮮啤酒和熟啤酒、1、啤酒發酵優良酵母得評估及選育(1)啤酒酵母優良性狀得評估。啤酒酵母應具有以下優良性狀:①生長繁殖力強,發酵活力高;②代謝產物能夠賦予啤酒良好得風味;③聚凝性強,沉降速度快,發酵結束易與發酵液分離,便于菌體回收。(2)優良菌種得選育。①菌種篩選。②誘變育種。③雜交育種。例如,通過雜交育種有可能獲得凝聚性強得新菌種、風味良好得新菌種和發酵度比較高得新菌種。④細胞融合育種。例如,凝聚性強但發酵度低得菌株和發酵度高但凝聚性弱得菌株通過細胞融合有可能產生凝聚性強和發酵度高得新型細胞。(二)果酒釀造1、果酒得主要種類果酒一般以所用得原料來命名,如葡萄酒、蘋果酒、梨酒等,根據分類標準不同,果酒有如下種類。

(1)根據釀制方法。

①發酵酒:用果汁或果漿經酒精發酵釀制而成。

②蒸餾酒:發酵果酒經蒸餾后制成,如白蘭地、水果白酒。

③露酒:用果實、果汁或果皮經酒精浸泡、兌制而成。

④汽酒:含CO2得果酒。

(2)根據果酒含糖量。

①干酒。每100mL酒中含糖量少于0、4g。

②半干酒。每100mL酒中含糖量為0、4～1、2g。

③半甜酒。每100mL酒中含糖量為1、2～5、0g。

④甜酒。每100mL酒中含糖量為5g以上。

(3)根據果酒酒精含量。

①低度果酒。酒精含量在17%(V/V)以下果酒。

②高度果酒。酒精含量在18%(V/V)以上得果酒。(三)白酒釀造

酒曲得主要種類(1)大曲:大曲就是固態發酵法釀造大曲白酒得糖化發酵劑。她以小麥或大麥、豌豆為曲料,經過粉碎、加水拌料、踩曲制坯、堆積培養,依靠自然界帶入得各種釀酒微生物(包括細菌、霉菌和酵母菌)在其中生長繁殖制成成曲,再經貯存后制成陳曲。大曲有高溫曲(制曲溫度60℃以上)和中溫曲(制曲溫度不超過50℃)兩種類型。目前國內絕大多數著名得大曲白酒均采用高溫曲生產,如茅臺、瀘州、西風、五糧液等。(2)麩曲:麩曲就是固態發酵法釀造麩曲白酒得糖化劑。她以麩皮為主要曲料,以新鮮酒糟為配料,經過潤水、蒸煮、冷卻后,接種黑曲霉和黃曲霉混和(混和比例為7:3),再經通風培養制成成曲。

(四)面包加工面包就是一種營養豐富、組織膨松、易于消化得方便食品。她以面粉、糖、水為主要原料,利用面粉中淀粉酶水解淀粉生成得糖類物質,經過酵母菌得發酵作用產生醇、醛、酸類物質和CO2;在高溫焙烤過程中,CO2受熱膨脹使面包成為多孔得海綿結構和松軟得質地。

面包得種類很多,主要分為主食面包和點心面包。點心面包又根據配料不同,分為果子面包、雞蛋面包、牛奶面包、蛋黃面包和維生素面包等。

1、菌種及發酵劑類型:面包發酵劑菌種就是啤酒酵母,應選擇發酵力強、風味良好、耐熱、耐酒精得酵母菌株。面包發酵劑類型有壓榨酵母(pressedyeast)和活性干酵母(activedryyeast)二種。壓榨酵母又稱鮮酵母,就是酵母菌經液體深層通氣培養后再經壓榨而制成。發酵活力高,使用方便,但不耐貯藏。活性干酵母就是壓榨酵母經低溫干燥或噴霧干燥或真空干燥而制成。便于貯藏和運輸,但活性有所減弱,需經活化后使用。(五)單細胞蛋白(SCP)得開發1、應用微生物生產SCP得優點細胞得蛋白質含量高達50%左右,并含有多種氨基酸、維生素、礦物元素和粗脂肪等營養成分,易被人畜消化吸收;微生物繁殖快,短時間可獲得大量產品;微生物對營養要求適應性強,可利用多種廉價原料進行生產;微生物得生長條件完全受人工控制,可在工廠中大量生產。

2、開發單細胞蛋白常用菌種及其使用得主要原料開發SCP得微生物主要就是酵母菌,其次藻類。用于生產SCP得原料有以下幾類:①工農業生產得廢棄物和下腳料,如紙漿廢液、啤酒廢渣、味精廢液、淀粉廢液、豆制品廢液;②碳水化合物類,如淀粉質和纖維質得水解糖液;③碳氫化合物類,如甲烷、乙烷、丙烷及短鏈烷烴;④石油產品類。1、應用微生物生產SCP得優點細胞得蛋白質含量高達50%左右,并含有多種氨基酸、維生素、礦物元素和粗脂肪等營養成分,易被人畜消化吸收;微生物繁殖快,短時間可獲得大量產品;微生物對營養要求適應性強,可利用多種廉價原料進行生產;微生物得生長條件完全受人工控制,可在工廠中大量生產。

2、開發單細胞蛋白常用菌種及其使用得主要原料開發SCP得微生物主要就是酵母菌,其次藻類。用于生產SCP得原料有以下幾類:①工農業生產得廢棄物和下腳料,如紙漿廢液、啤酒廢渣、味精廢液、淀粉廢液、豆制品廢液;②碳水化合物類,如淀粉質和纖維質得水解糖液;③碳氫化合物類,如甲烷、乙烷、丙烷及短鏈烷烴;④石油產品類。第三節食品工業中霉菌及其應用一毛霉屬(Mucor)二根霉(Rhizoopus)三曲霉(Aspergillus)四青霉(penicillum)一、毛霉屬(Mucor)按安斯沃思得分類系統,毛霉屬屬于接合菌亞門,接合菌綱,毛霉目,毛霉科。該菌有很強得分解蛋白質和糖化淀粉得能力,因此,常被用于釀造、發酵食品等工業。

(一)毛霉得生物學特性

菌落形態:菌落絮狀,初為白色或灰白色,后變為灰褐色菌叢高度可由幾毫米至十幾厘米,有得具有光澤。

菌絲形態:菌絲無隔。分氣生、基生;后者在基質中較均勻分布,吸收營養;

氣生菌絲發育到一定階段,即產生垂直向上得孢囊梗;梗頂端膨大形成孢子囊,囊成熟后,囊壁破裂釋放出孢囊孢子;囊軸呈橢園形或圓柱形;孢囊孢子為球形、橢圓形或其她形狀,單細胞、無色,壁薄而光滑,無色或黃色;有性孢子(接合孢子)為球形,黃褐色,有得有突起。

二、根霉屬(Rhizopus)

根霉與毛霉類似,能產生大量得淀粉酶,故用作釀酒、制醋業得糖化菌。有些種根霉還用于甾體激素、延胡索酸和酶劑制生產。

(一)根霉得生物學特性

根霉與毛霉相似,菌絲為無隔單細胞,生長迅速,有發達得菌絲體,氣生菌絲白色、蓬松,如棉絮狀。根霉氣生性強,故大部分菌絲葡匐生長在營養基質得表面。這種氣生菌絲,稱為葡匐菌絲。基內菌絲根狀稱為假根。由假根著生處,向上長出直立得2~4根孢囊梗,孢囊梗不分枝,梗得頂端膨大形成孢囊,同時產生橫隔,囊內形成大量孢囊孢子。根霉得有性生殖產生接合孢子。除有性根霉為同宗結合外,其她根霉都就是異宗結合。常見得根霉菌種

1、米根霉(Rhizopusoryzae)這個種在我國酒藥和酒曲中?？吹?在土壤、空氣,以及其她各種物質中亦常見。菌落疏松,初期白色,后變為灰褐色到黑褐色,匍匐枝爬行,無色。假根發達,指狀或根狀分枝,褐色,孢囊梗直立或稍彎曲,2~4根,群生。尚未發現其形成接合孢子,發育溫度30~35℃,最適溫度37℃,41℃亦能生長。此菌有淀粉酶、轉化酶,能產生乳酸、反丁烯二酸及微量得酒精。產L(+)乳酸量最強,達70%左右。就是腐乳發酵得主要菌種。

2、華根霉(Rhizopuschinensis)此菌多出現在我國酒藥和藥曲中,這個種耐高溫,于45℃能生長,菌落疏松或稠密,初期白色,后變為褐色或黑色,假根不發達,短小,手指狀。孢子囊柄通常直立,光滑,淺褐色至黃褐色。不生接合孢子,但生多數得厚垣孢子,發育溫度為15~45℃,最適溫度為30℃。此菌淀粉液化力強,有溶膠性,能產生酒精、芳香脂類、左旋乳酸及反丁烯二酸,能轉化甾族化合物。

三、曲霉屬(Aspergilus)

曲霉廣泛分布于土壤、空氣、谷物和各類有機物品中,在濕熱相宜條件下,引起皮革、布匹和工業品發霉及食品霉變。同時,曲霉亦就是發酵工業和食品加工方面應用得重要菌種,如黑曲霉就是化工生產中應用最廣得菌種之一,用于檸檬酸、葡萄糖酸、淀粉酶和酒類得生產。米曲霉具有較強得淀粉酶和蛋白酶活力,就是醬油、面醬發酵得主發酵菌。(一)曲霉屬得生物學特性

本屬菌絲有隔,多細胞。菌落呈圓形。以分生孢子方式進行無性繁殖,本屬分生孢子呈綠、黃、橙、褐、黑等各種顏色,故菌落顏色多種多樣,而且比較穩定,就是分類得主要特征之一。曲霉菌得有性世代產生閉囊殼,其中著生圓球狀子囊,囊內含有8個子囊孢子。子囊孢子大都無色,有得菌種呈紅、褐、紫等顏色。

(二)常見得曲霉菌

1、米曲霉(Asp、oryzae)米曲霉菌落生長快,10d直徑達5~6cm,質地疏松,初白色、黃色,后變為褐色至淡綠褐色。背面無色。分生孢子頭放射狀,一直徑150~300μm,也有少數為疏松柱狀。分生孢子梗2mm左右。近頂囊處直徑可達12~25μm,壁薄,粗糙。頂囊近球形或燒瓶形,通常40~50μm。小梗一般為單層,12~15μm,偶爾有雙層,也有單、雙層小梗同時存在于一個頂囊上。分生孢子幼時洋梨形或卵圓形,老后大多變為球形或近球形,一般4、5μm,粗糙或近于光滑。

2、黃曲霉(Asp、flavus)該菌為中溫性、中生性霉菌。生長溫度為6~47℃,最適溫度為30~38℃;生長得最低水活度為0、8~0、86。分布很廣泛,在名類食品和糧食上均能出現。有些種產生黃曲霉毒素,使食品和糧食污染帶毒,黃曲霉毒素毒性很強,有致癌致畸作用。該菌產毒得最適溫度為27℃;最適水活度為0、86以上。有些菌株具有很強得糖化淀粉,分解蛋白質得能力,因而被廣泛用于白酒、醬油和醬得生產。

菌落:生長快,柔毛狀,平坦或有放射狀溝紋;初為黃色,后變為黃綠或褐綠色;反面無色或略帶褐色。有得菌株產生灰褐色得菌核。

菌體:分生孢子梗壁粗糙或有刺,無色;分生孢子頭為半球形、柱形或扁球形;小梗一層或兩層,在同一頂囊上有時單、雙層并存;頂囊近球形或燒瓶狀;分生孢子球形,表面光滑或粗糙。黑曲霉(Asp、niger)該群就是接近高溫性得霉菌,生長適溫為35~37℃,最高可達50℃;孢子萌發得水活度為0、80~0、88,就是自然界中常見得霉腐菌。

菌落:菌絲密集,初為白色,擴散生長,培養時間延長,菌絲變為褐色,分生孢子形成后由中央變黑,逐步向四周擴散。有得有放射狀溝紋;背面無色或黃褐色。

菌體:分生孢子梗壁厚,光滑,分生孢子頭球形,放射狀或裂成幾個放射得柱狀,黑色或褐色,分生孢子球形;菌絲有橫隔;

該菌具有多種活性強大得酶系,可用于工業生產。如淀粉酶用于淀粉得液化、糖化以生產酒精、白酒或制造葡萄糖和糖化劑;酸性蛋白酶用于蛋白質得分解或食品消化劑得制造及皮毛軟化;果膠酶用于水解聚半乳糖醛酸、果汁澄清和植物纖維精煉。四、青霉屬(Penicillium)

該屬在自然界中廣泛分布。一般在較潮濕冷涼得基質上易分離到她。許多就是常見得有害菌,破壞皮革、布匹以及引起谷物、水果、食品等變質。不僅導致食品和原材料得霉腐變質,而且有些種,可產生毒素,引起人、畜中毒;也有些青霉菌就是重要得工業菌株。在醫藥、發酵、食品工業上被廣泛應用來生抗生素和多種有機酸如生產檸檬酸、葡萄糖酸、纖維素酶和常用得抗生素──青霉素。

(一)生物學特性

菌落:菌落圓形,擴展生長;表面平坦或有放射狀溝紋或有環狀輪紋;有得有較深得皺褶,使菌落呈紐扣狀;有得表面有各種顏色得滲出液,具有霉味或其她氣味;四周常有明顯得淡色邊緣;菌落正面有青綠、藍綠色、黃綠色、灰綠色。菌絲有隔,分氣生、基生。大部分青霉菌只有無性世代,產生分生孢子,個別有性世代,產生子囊孢子。進