微生物與食品

1.1 食醋

食醋是我國勞動(dòng)人民在長(cháng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中制造出來(lái)的一種酸性調味品。它能增進(jìn)食欲，幫助消化，在人們飲食生活中不可缺少。在我國的中醫藥學(xué)中醋也有一定的用途。全國各地生產(chǎn)的食醋品種較多。著(zhù)名的山西陳醋、鎮江香醋、四川麩醋、東北白醋、江浙玫瑰米醋、福建紅曲醋等是食醋的代表品種。食醋按加工方法可分為合成醋、釀造醋、再制醋三大類(lèi)。其中產(chǎn)量最大且與我們關(guān)系最為密切的是釀造醋，它是用糧食等淀粉質(zhì)為原料，經(jīng)微生物制曲、糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等階段釀制而成。其主要成分除醋酸(3%～5%)外，還含有各種氨基酸、有機酸、糖類(lèi)、維生素、醇和酯等營(yíng)養成分及風(fēng)味成分，具有獨特的色、香、味。它不僅是調味佳品，長(cháng)期食用對身體健康也十分有益。

1.1.1 生產(chǎn)原料

目前釀醋生產(chǎn)用的主要原料有：薯類(lèi) 如甘薯、馬鈴薯等；糧谷類(lèi)如玉米、大米等；糧食加工下腳料 如碎米、麩皮、谷糠等；果蔬類(lèi) 如黑醋栗、葡萄、胡蘿卜等；野生植物 如橡子、菊芋等；其他 如酸果酒、酸啤酒、糖蜜等。

生產(chǎn)食醋除了上述主要原料外，還需要疏松材料如谷殼、玉米芯等，使發(fā)酵料通透性好，好氧微生物能良好生長(cháng)。

 

1.2 發(fā)酵乳制品

發(fā)酵乳制品是指良好的原料乳經(jīng)過(guò)殺菌作用接種特定的微生物進(jìn)行發(fā)酵作用，產(chǎn)生具有特殊風(fēng)味的食品，稱(chēng)為發(fā)酵乳制品。它們通常具有良好的風(fēng)味、較高的營(yíng)養價(jià)值、還具有一定的保健作用。并深受消費者的普遍歡迎。常用發(fā)酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、馬奶酒等。

發(fā)酵乳制品主要包括酸奶和奶酪兩大類(lèi)，生產(chǎn)菌種主要是乳酸菌。乳酸菌的種類(lèi)較多，常用的有干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)、保加利亞乳桿菌(L. bulgaricus)、嗜酸乳桿菌(L. acidophilus)、植物乳桿菌(L. plantarum)、乳酸乳桿菌(L. Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)等。

近年來(lái)，隨著(zhù)對雙歧乳酸桿菌在營(yíng)養保健方面作用的認識，人們便將其引入酸奶制造，使傳統的單株發(fā)酵，變?yōu)殡p株或三株共生發(fā)酵。由于雙歧桿菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促進(jìn)腸胃功能作用基礎上，又具備了防癌、抗癌的保健作用。雙歧桿菌因其菌體尖端呈分枝狀(如Y型或V型)而得名。雙歧桿菌是無(wú)芽孢革蘭氏陽(yáng)性細菌，專(zhuān)性厭氧、不抗酸、不運動(dòng)、過(guò)氧化氫酶反應為陰性，最適生長(cháng)溫度為37~41℃。初始生長(cháng)最適pH6.5~7.0，能分解糖。雙歧桿菌能利用葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生醋酸和乳酸(2：3)，不產(chǎn)生CO2。目前已知的雙歧桿菌共有24種，其中9種存在于人體腸道內，它們是兩歧雙歧桿菌(B. bifidum)、長(cháng)雙歧桿菌(B. longum)、短雙歧桿菌(B. brevvis)、嬰兒雙歧桿菌(B. angulatum)、鏈狀雙歧桿菌(B. adolescentis)、假鏈狀雙歧桿菌(B. pseudocatenulatum)和牙雙歧桿菌(B. dentmum)等。應用于發(fā)酵乳制品生產(chǎn)的僅為前面5種。

雙歧桿菌與人體，除了如在酸奶中起到和其它乳酸菌一樣的對乳營(yíng)養成分的“預消化”作用，使鮮乳中的乳糖、蛋白質(zhì)水解成為更易為人體吸收利用的小分子以外，主要產(chǎn)生雙歧桿菌素。其對腸道中的致病菌如沙門(mén)氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌等具有明顯的殺滅效果。乳中的雙歧桿菌還能分解積存于腸胃中的致癌物N-亞硝基胺，防止腸道癌變，并能通過(guò)誘導作用產(chǎn)生細胞干擾素和促細胞分裂劑，活化NK細胞，促進(jìn)免疫球蛋白的產(chǎn)生、活化巨嗜細胞的功能，提高人體的免疫力，增強人體對癌癥的抵抗和免疫能力。

目前，發(fā)酵乳制品的品種很多，如酸奶、飲料、干酪、乳酪等�，F僅簡(jiǎn)要介紹一下雙歧桿菌酸奶的生產(chǎn)工藝。

雙歧桿菌酸奶的生產(chǎn)有兩種不同的工藝。一種是兩歧雙歧桿菌與嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌等共同發(fā)酵的生產(chǎn)工藝，稱(chēng)共同發(fā)酵法。另一種是將兩歧雙歧桿菌與兼性厭氧的酵母菌同時(shí)在脫脂牛乳中混合培養，利用酵母在生長(cháng)過(guò)程中的呼吸作用，以生物法耗氧，創(chuàng )造一個(gè)適合于雙歧桿菌生長(cháng)繁殖、產(chǎn)酸代謝的厭氧環(huán)境，稱(chēng)為共生發(fā)酵法。

1.3 氨基酸發(fā)酵

1.3.1 概述

氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本成分，其中有8種氨基酸是人體不能合成但又必需的氨基酸，稱(chēng)為必需氨基酸，人體只有通過(guò)食物來(lái)獲得。另外在食品工業(yè)中，氨基酸可作為調味料，如谷氨酸鈉、肌苷酸鈉、鳥(niǎo)苷酸鈉可作為鮮味劑，色氨酸和甘氨酸可作為甜味劑，在食品中添加某些氨基酸可提高其營(yíng)養價(jià)值等等。因此氨基酸的生產(chǎn)具有重要的意義。表7~1列出部分氨基酸生產(chǎn)所用的菌株。

自從60年代以來(lái)，微生物直接用糖類(lèi)發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸獲得成功并投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國成為世界上最大的味精生產(chǎn)大國。味精以成為調味品的重要成員之一，氨基酸的研究和生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對傳統的工藝不斷地進(jìn)行改革，但如何保持傳統工藝生產(chǎn)的特有風(fēng)味，從而使新工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品更具魅力，是今后研究的課題。

1.5 黃原膠

1.5.1 概況

黃原膠(Xamthan Gum)別名漢生膠，又稱(chēng)黃單胞多糖，是國際上70年代發(fā)展起來(lái)的新型發(fā)酵產(chǎn)品。它是由甘蘭黑腐病黃單胞細菌(Xanthomonas campestris)以碳水化合物為主要原料，經(jīng)通風(fēng)發(fā)酵、分離提純后得到的一種微生物高分子酸性胞外雜多糖。其作為新型優(yōu)良的天然食品添加劑用途越來(lái)越廣泛。

國際上，黃原膠開(kāi)發(fā)及應用最早的是美國。美國農業(yè)部北方地區Peoria實(shí)驗室于60年代初首先用微生物發(fā)酵法獲得黃原膠。1964年，美國Merck公司Keco分部在世界上首先實(shí)現了黃原膠的工業(yè)化生產(chǎn)。1979年世界黃原膠總產(chǎn)量為2000t，1990年達4000t以上。在美國，黃原膠年產(chǎn)值約為5億美元，僅次于抗生素和溶劑的年產(chǎn)值，在發(fā)酵產(chǎn)品中居第3位。

我國對黃原膠的研究起步較晚，進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究的單位，如南開(kāi)大學(xué)、中科院微生物研究所、山東食品發(fā)酵研究所等，均已通過(guò)中試鑒定。目前全國有煙臺、金湖、五連等數家黃原膠生產(chǎn)廠(chǎng)，年產(chǎn)在200t左右，主要用作食品添加劑。我國生產(chǎn)黃原膠的淀粉用量一般在5%左右，發(fā)酵周期為72~96h，產(chǎn)膠能力30~40g/L，與國外比較，生產(chǎn)水平較低。隨著(zhù)黃原膠生產(chǎn)和應用范圍的進(jìn)一步發(fā)展，目前北京、四川、鄭州、蘇州、山東等地都有黃原膠生產(chǎn)新廠(chǎng)建成，預示著(zhù)我國的黃原膠生產(chǎn)將呈現一個(gè)新的局面。

2 食品制造中的酵母及其應用

酵母菌與人們的生活有著(zhù)十分密切的關(guān)系，幾千年來(lái)勞動(dòng)人民利用酵母菌制作出許多營(yíng)養豐富、味美的食品和飲料。目前，酵母菌在食品工業(yè)中占有極其重要的地位。利用酵母菌生產(chǎn)的食品種類(lèi)很多，下面僅介紹幾種主要產(chǎn)品。

2.1 面包

面包是產(chǎn)小麥國家的主食，幾乎世界各國都有生產(chǎn)。它是以面粉為主要原料，以酵母菌、糖、油脂和雞蛋為輔料生產(chǎn)的發(fā)酵食品，其營(yíng)養豐富，組織蓬松，易于消化吸收，食用方便，深受消費者喜愛(ài)。

酵母是生產(chǎn)面包必不可少的生物松軟劑。面包酵母是一種單細胞生物，屬真菌類(lèi)，學(xué)名為啤酒酵母。面包酵母有圓形、橢圓形等多種形態(tài)。以橢圓形的用于生產(chǎn)較好。酵母為兼性厭氧性微生物，在有氧及無(wú)氧條件下都可以進(jìn)行發(fā)酵。

2.2 釀酒

我國是一個(gè)酒類(lèi)生產(chǎn)大國，也是一個(gè)酒文化文明古國，在應用酵母菌釀酒的領(lǐng)域里，有著(zhù)舉足輕重的地位。許多獨特的釀酒工藝在世界上獨領(lǐng)風(fēng)騷，深受世界各國贊譽(yù)，同時(shí)也為我國經(jīng)濟繁榮作出了重要貢獻。

釀酒具有悠久的歷史，產(chǎn)品種類(lèi)繁多如：黃酒、白酒、啤酒、果酒等品種。而且形成了各種類(lèi)型的名酒，如紹興黃酒、貴州茅臺酒、青島啤酒等。酒的品種不同，釀酒所用的酵母以及釀造工藝也不同，而且同一類(lèi)型的酒各地也有自己獨特的工藝。

2.2.1 啤酒

啤酒是以?xún)?yōu)質(zhì)大麥芽為主要原料，大米、酒花等為輔料，經(jīng)過(guò)制麥、糖化、啤酒酵母發(fā)酵等工序釀制而成的一種含有C02、低酒精濃度和多種營(yíng)養成分的飲料酒。它是世界上產(chǎn)量最大的酒種之一。

3.1 生產(chǎn)用霉菌菌種

淀粉的糖化、蛋白質(zhì)的水解均是通過(guò)霉菌產(chǎn)生的淀粉酶和蛋白質(zhì)水解酶進(jìn)行的。通常情況是先進(jìn)行霉菌培養制曲。淀粉、蛋白質(zhì)原料經(jīng)過(guò)蒸煮糊化加入種曲，在一定溫度下培養，曲中由霉菌產(chǎn)生的各種酶起作用，將淀粉、蛋白質(zhì)分解成糖、氨基酸等水解產(chǎn)物。

在生產(chǎn)中利用霉菌作為糖化菌種很多。根霉屬中常用的有日本根霉(Rhizopus japonicus AS3. 849)、米根霉(Rhizopus oryzae)、華根霉(Rhizopus chinensis〉等；曲霉屬中常用的有黑曲霉(Aspergillus niger)、宇佐美曲霉(Asp. usamii)、米曲霉(Asp. oryzae)和泡盛曲霉(Asp. awamori)等；毛霉屬中常用的有魯氏毛霉(Mucor rouxii)，還有紅曲屬(Monascus)中的一些種也是較好的糖化劑，如紫紅曲霉(Monascus. Purpurens)、安氏紅曲霉(Monascus. anka)、銹色紅曲霉(Monascus. rubiginosusr)、變紅曲霉(Monascus. serorubescons AS3.976)等。

3.2 醬類(lèi)

醬類(lèi)包括大豆醬、蠶豆醬、面醬、豆瓣醬、豆豉及其加工制品，都是由一些糧食和油料作物為主要原料，利用以米曲霉為主的微生物經(jīng)發(fā)酵釀制的。醬類(lèi)發(fā)酵制品營(yíng)養豐富，易于消化吸收，即可作小菜，又是調味品，具有特有的色、香、味，價(jià)格便宜，是一種受歡迎的大眾化調味品。

用于醬類(lèi)生產(chǎn)的霉菌主要是米曲霉（Asp.oryzae），生產(chǎn)上常用的有滬釀3.042，黃曲霉Cr-1菌株（不產(chǎn)生毒素），黑曲霉（Asp. Nigerf-27）等。所用的曲霉具有較強的蛋白酶、淀粉酶及纖維素酶的活力，它們把原料中的蛋白質(zhì)分解為氨基酸，淀粉變?yōu)樘穷?lèi)，在其他微生物的共同作用下生成醇、酸、酯等，形成醬類(lèi)特有的風(fēng)味。

3.3 醬油

醬油是人們常用的一種食品調味料，營(yíng)養豐富，味道鮮美，在我國已有兩千多年的歷史。它是用蛋白質(zhì)原料(如豆餅、豆柏等)和淀粉質(zhì)原料(如麩皮、面粉、小麥等)，利用曲霉及其他微生物的共同發(fā)酵作用釀制而成的。

醬油生產(chǎn)中常用的霉菌有米曲霉、黃曲霉和黑曲霉等，應用于醬油生產(chǎn)的曲霉菌株應符合如下條件：不產(chǎn)黃曲霉毒素；蛋白酶、淀粉酶活力高，有谷氨酰胺酶活力；生長(cháng)快速、培養條件粗放、抗雜菌能力強；不產(chǎn)生異味，制曲釀造的醬制品風(fēng)味好。

1923年美國科學(xué)家研究成功了以廢糖蜜為原料的淺盤(pán)法檸檬酸發(fā)酵，并設廠(chǎng)生產(chǎn)。1951年美國Miles公司首先采用深層發(fā)酵大規模生產(chǎn)檸檬酸。我國1968年用薯干為原料采用深層發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸成功，許多微生物都能產(chǎn)生蘋(píng)果酸，

食品制造中的主要微生物酶制劑及其應用

酶是一種生物催化劑，催化效率高、反應條件溫和和專(zhuān)一性強等特點(diǎn)，已經(jīng)日益受到人們的重視，應用也越來(lái)越廣泛。生物界中已發(fā)現有多種生物酶，在生產(chǎn)中廣泛應用的僅有淀粉酶、蛋白酶、果膠酶、脂肪酶、纖維素酶、葡萄糖異構酶、葡萄糖氧化酶等十幾種。利用微生物生產(chǎn)生物酶制劑要比從植物瓜果、種子、動(dòng)物組織中獲得更容易。因為動(dòng)、植物來(lái)源有限，且受季節、氣候和地域的限制，而微生物不僅不受這些因素的影響，而且種類(lèi)繁多、生長(cháng)速度快、加工提純容易、加工成本相對比較低，充分顯示了微生物生產(chǎn)酶制劑的優(yōu)越性�，F在除少數幾種酶仍從動(dòng)、植物中提取外，絕大部分是用微生物來(lái)生產(chǎn)的。

4.1 主要酶制劑、用途及產(chǎn)酶微生物

酶制劑可以由細菌、酵母菌、霉菌、放線(xiàn)菌等微生物生產(chǎn)。

.3.1 酶制劑在食品保鮮方面的應用

隨著(zhù)人們對食品的要求不斷提高和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種嶄新的食品保鮮技術(shù)—酶法保鮮技術(shù)正在崛起。酶法保鮮技術(shù)是利用生物酶的高效的催化作用，防止或消除外界因素對食品的不良影響，從而保持食品原有的優(yōu)良品質(zhì)和特性的技術(shù)。由于酶具有專(zhuān)一性強、催化效率高、作用條件溫和等特點(diǎn)，可廣泛地應用于各種食品的保鮮，有效地防止外界因素，特別是氧化和微生物對食品所造成的不良影響。

葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase）是一種氧化還原酶，它可催化葡萄糖和氧反應，生成葡萄糖酸和雙氧水。將葡萄糖氧化酶與食品一起置于密封容器中，在有葡萄糖存在的條件下，該酶可有效地降低或消除密封容器中的氧氣，從而有效地防止食品成分的氧化作用，起到食品保鮮作用。

酶制劑在淀粉類(lèi)食品生產(chǎn)中的應用

淀粉類(lèi)食品是指含大量淀粉或以淀粉為主要原料加工而成的食品，是世界上產(chǎn)量最大的一類(lèi)食品。淀粉可以通過(guò)水解作用生成糊精、低聚糖、麥芽糊精和葡萄糖等產(chǎn)物。這些產(chǎn)物又可進(jìn)一步轉化為其他產(chǎn)物。在這些產(chǎn)物的生產(chǎn)中，已廣泛應用各種酶。

在淀粉類(lèi)食品的加工中，多種酶被廣泛地應用，其中主要的有a-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、支鏈淀粉酶、葡萄糖異構酶等�，F在國內外葡萄糖的生產(chǎn)絕大多數是采用淀粉酶水解的方法。酶法生產(chǎn)葡萄糖是以淀粉為原料，先經(jīng)a-淀粉酶液化成糊精，再利用糖化酶生成葡萄糖。果葡糖漿是有葡萄糖異構酶催化葡萄糖異構化生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖漿。