微生物与食品发酵课件.pptx
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1、第第8 8章章 微生物与食品酿造微生物与食品酿造1.1.乳酸细菌及其产品乳酸细菌及其产品2.2.纳豆菌与纳豆发酵纳豆菌与纳豆发酵3.3.真菌与食品酿造真菌与食品酿造4.4.微生态与酒微生态与酒重点难点重点难点1.1. 熟悉细菌与食品酿造熟悉细菌与食品酿造2.2. 熟悉细菌与食品酿造熟悉细菌与食品酿造3.3. 熟悉微生物与酿酒熟悉微生物与酿酒4.4. 了解酿造食品的微生物危害了解酿造食品的微生物危害目的要求目的要求第一节第一节 概述概述 酿造酿造,是指利用微生物或酶的发是指利用微生物或酶的发酵作用,将农产品原料制成食品的过程。酵作用,将农产品原料制成食品的过程。相同点相同点不同点不同点发酵发酵都
2、是通过对环境生都是通过对环境生态因子的控制态因子的控制, ,利利用有益微生物改变用有益微生物改变原料的特性原料的特性. . 多是单一微生物多是单一微生物在特定的容器内形在特定的容器内形成特定的产物成特定的产物. .酿造酿造 是多种微生物的是多种微生物的较为复杂的生态系较为复杂的生态系统统, ,产生的特定产品产生的特定产品的过程的过程. .发酵和酿造的异同发酵和酿造的异同发酵食品发酵食品: :经过酶或微生物处理后理化性经过酶或微生物处理后理化性 质发生改变后制成的食品。质发生改变后制成的食品。一、乳酸细菌及其产品一、乳酸细菌及其产品 第二节第二节 细菌与食品的酿造细菌与食品的酿造(一一)乳酸细菌
3、乳酸细菌1.1.概念:为一类革兰氏染色阳性,能发酵概念:为一类革兰氏染色阳性,能发酵碳水化合物转化成乳酸的细菌,发酵的唯一或碳水化合物转化成乳酸的细菌,发酵的唯一或主要产物为乳酸,目前发现的乳酸细菌有球菌、主要产物为乳酸,目前发现的乳酸细菌有球菌、杆菌。杆菌。 2. 2.乳酸菌的种类:乳酸菌的种类: 分属于分属于1919个属个属( (也有认为也有认为4-94-9个属的个属的) ),而且,随,而且,随着研究的深入,还不断有新种加入。着研究的深入,还不断有新种加入。3 3. .乳酸菌的作用乳酸菌的作用: : (1 1)维持)维持肠道菌群的微生态平衡肠道菌群的微生态平衡(2 2)增加机体免疫功能)增
4、加机体免疫功能(3 3)预防和抑制肿瘤发生)预防和抑制肿瘤发生(4 4)提高营养利用率、促进营养吸收乳酸菌的营)提高营养利用率、促进营养吸收乳酸菌的营养作用,如:发酵后产生的乳酸养作用,如:发酵后产生的乳酸, ,可提高钙、磷、可提高钙、磷、铁的利用率铁的利用率, ,促进铁和维生素促进铁和维生素D D 的吸收的吸收(5 5)控制内毒素、降低胆固醇)控制内毒素、降低胆固醇(6 6)延缓机体衰老)延缓机体衰老(二)乳酸发酵的类型(二)乳酸发酵的类型1.1.同型乳酸发酵同型乳酸发酵( (Homofermentation of lactic acid pathyway) 是通过是通过EMP,EMP,发酵
5、终产物中发酵终产物中90%90%以上为乳以上为乳酸的发酵过程。酸的发酵过程。多数乳酸细菌属于这类发酵,如乳酸链球多数乳酸细菌属于这类发酵,如乳酸链球菌。菌。2 2. .异型乳酸发酵异型乳酸发酵(Heterofermentation of lactic acid pathway) 是通过是通过HMP,HMP,发酵终产物除乳酸外,还有乙醇等发酵终产物除乳酸外,还有乙醇等物质。物质。如如 肠膜明串珠菌(肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides) )、短乳杆菌(短乳杆菌(Lactobacillus brevis) ),真菌中的根霉等。,真菌中的根霉等。3 3. .双歧途径双歧途
6、径( (bifidum patheay) 是双歧杆菌的产能代谢模式。是双歧杆菌的产能代谢模式。 双歧杆菌是一类特殊的严格厌氧菌,对营养双歧杆菌是一类特殊的严格厌氧菌,对营养要求较高。在葡萄糖发酵中要求较高。在葡萄糖发酵中2 2个葡萄糖生成个葡萄糖生成3 3个个乙酸、乙酸、2 2个乳酸和个乳酸和2.52.5个个ATPATP。(三)乳酸菌与蔬菜发酵(三)乳酸菌与蔬菜发酵乳酸发酵蔬菜的意义:乳酸发酵蔬菜的意义:()乳酸菌是参与调节人体肠道微生态平衡的主()乳酸菌是参与调节人体肠道微生态平衡的主要菌群。抑制肠道中腐败细菌的生长和减弱腐败要菌群。抑制肠道中腐败细菌的生长和减弱腐败菌在肠道的产毒,防止细胞
7、老化,降低胆固醇,菌在肠道的产毒,防止细胞老化,降低胆固醇,抗肿瘤以及调节人体生理机能等保健和医疗作用。抗肿瘤以及调节人体生理机能等保健和医疗作用。()乳酸菌菌体及其代谢产生的有机酸,可促进()乳酸菌菌体及其代谢产生的有机酸,可促进胃肠道蠕动,帮助消化,防止便秘,同时刺激肠胃肠道蠕动,帮助消化,防止便秘,同时刺激肠道免疫细胞产生抗体,防治疾病。道免疫细胞产生抗体,防治疾病。()改善食品的风味,丰富蔬菜制品的品种。()改善食品的风味,丰富蔬菜制品的品种。()延长食品的保存期()延长食品的保存期. .泡菜的制作与微生物泡菜的制作与微生物()传统的泡菜发酵制作过程和方法)传统的泡菜发酵制作过程和方法
8、在在几种酸泡菜的发酵过程中几种酸泡菜的发酵过程中, ,分离、鉴定出分离、鉴定出: 肠肠膜明串珠菌、葡聚糖明串珠菌、小片球菌、植膜明串珠菌、葡聚糖明串珠菌、小片球菌、植物乳杆菌、短乳杆菌、发酵乳杆菌、棒状乳杆菌等物乳杆菌、短乳杆菌、发酵乳杆菌、棒状乳杆菌等乳酸乳酸菌种类。明串珠菌、片球菌一般在发酵前期出菌种类。明串珠菌、片球菌一般在发酵前期出现。乳杆菌则在发酵的中后期占优势现。乳杆菌则在发酵的中后期占优势, ,其中以植物乳其中以植物乳杆菌最常见。杆菌最常见。 腌渍腌渍酸菜在自然发酵过程中酸菜在自然发酵过程中, ,乳酸菌活动的顺序乳酸菌活动的顺序大致是:大致是:肠膜明串珠菌肠膜明串珠菌 短乳杆菌短
9、乳杆菌 啤酒片球啤酒片球菌菌 植物植物乳酸杆菌乳酸杆菌。 (2)(2)发酵过程的化学变化和微生物生态发酵过程的化学变化和微生物生态肠肠膜明串珠膜明串珠( (球)菌球)菌 短乳杆菌短乳杆菌 啤酒啤酒片球菌片球菌 植物乳酸杆菌植物乳酸杆菌 刚刚开始表面附生的乳酸菌和腐败菌共同生长开始表面附生的乳酸菌和腐败菌共同生长-( (嫌气条件嫌气条件) )乳酸菌占优势乳酸菌占优势-(-(微酸微酸) )抑制杂菌生抑制杂菌生长长 微生物微生物种类种类: :乳酸菌、假单孢杆菌、产气肠杆菌、乳酸菌、假单孢杆菌、产气肠杆菌、阴沟肠杆菌、短小芽孢菌等。阴沟肠杆菌、短小芽孢菌等。 肠肠膜明串珠菌膜明串珠菌是这一段时间增长最
10、快的是这一段时间增长最快的菌。菌。A A 微酸阶段微酸阶段: : 乳酸乳酸浓度越来越高,达到酸化成熟阶段。浓度越来越高,达到酸化成熟阶段。 微生物微生物的特点:杂菌(腐败菌)受到抑制的特点:杂菌(腐败菌)受到抑制。 乳酸菌乳酸菌的主要类群:的主要类群:肠膜明串珠菌、植物乳杆肠膜明串珠菌、植物乳杆菌、短乳杆菌和发酵乳杆菌菌、短乳杆菌和发酵乳杆菌。 B B 酸化成熟阶段:酸化成熟阶段:乳酸浓度过高,乳酸菌受到抑,此时微生物活动乳酸浓度过高,乳酸菌受到抑,此时微生物活动几几乎乎停止。蔬菜得以保存停止。蔬菜得以保存。 发酵发酵过程中的过程中的pH pH 值的变化是反映值的变化是反映发酵程度发酵程度的的
11、数量指标数量指标当当pH pH 值范围在值范围在3.183.183.163.16之间之间时时, ,产品色产品色、香、味、香、味俱佳俱佳, ,为为产品形成期产品形成期。此时。此时乳酸含量为乳酸含量为1 %1 %左右左右。(成品泡菜,如果密封不严,白地霉和野生的酵母得以生成品泡菜,如果密封不严,白地霉和野生的酵母得以生长,利用乳酸,造成腐败。)长,利用乳酸,造成腐败。)C C 过酸阶段:过酸阶段: 酸度酸度: 乳酸菌具有很强的抗酸性乳酸菌具有很强的抗酸性, ,这也是它在竞争这也是它在竞争中的一个有利条件中的一个有利条件。 盐盐浓度:浓度: 盐浓度在盐浓度在2 %2 %4 %4 %时时, ,对腐败菌
12、已有明显抑对腐败菌已有明显抑制作用制作用, ,但对乳酸菌影响不大但对乳酸菌影响不大, ,且发酵产品评价且发酵产品评价最佳。当盐含量达到最佳。当盐含量达到10 %10 %时时, ,乳酸发酵大大降低乳酸发酵大大降低, ,产酸量明显减少产酸量明显减少, ,乳酸菌受到抑制乳酸菌受到抑制。(3 3)影响泡菜质量的因素)影响泡菜质量的因素 温度:温度: 温度温度范围必然对产品风味、质量产生重要影响。范围必然对产品风味、质量产生重要影响。在生产中合理使用发酵温度显得十分重要日均温在生产中合理使用发酵温度显得十分重要日均温25 ,25 ,由原料到成品需一周由原料到成品需一周, ,而而日均日均温温11,11,需
13、两需两周左右能完成发酵。周左右能完成发酵。 在在发酵前期如果发酵温度较低发酵前期如果发酵温度较低, ,肠膜明串珠菌肠膜明串珠菌和小片球菌在乳酸菌区系中占优势和小片球菌在乳酸菌区系中占优势, ,进行异型乳酸进行异型乳酸发酵发酵, ,对乳酸发酵过程的启动与产品风味的形成起对乳酸发酵过程的启动与产品风味的形成起重要作用。重要作用。 后期后期, ,进行进行同型乳酸发酵的植物乳杆菌、短乳同型乳酸发酵的植物乳杆菌、短乳杆菌等杆菌等, ,所要求的发酵温度要高一些。所要求的发酵温度要高一些。榨菜的生产与微生物榨菜的生产与微生物(1 1)榨菜生产工艺)榨菜生产工艺 榨菜榨菜鲜头鲜头整形修剪整形修剪初腌(防腐和抽
14、水)初腌(防腐和抽水)上囤上囤围压围压复腌复腌分等整形分等整形漂洗脱盐漂洗脱盐拌料拌料装袋装袋真真空包装空包装巴氏杀菌巴氏杀菌冷却干燥冷却干燥打包打包抽检出厂。抽检出厂。(2 2) 发酵过程:发酵过程: 发酵发酵的过程以的过程以肠膜明串珠菌肠膜明串珠菌为代表的异型乳酸为代表的异型乳酸发酵产生乳酸、乙酸、乙醇、甘露醇、葡聚糖。发酵产生乳酸、乙酸、乙醇、甘露醇、葡聚糖。 乳酸发酵程度,一般通过加盐水或添加有抑菌乳酸发酵程度,一般通过加盐水或添加有抑菌作用的香辛料来调节。(传统通过压榨、晾晒、作用的香辛料来调节。(传统通过压榨、晾晒、风干等脱水作用调节)风干等脱水作用调节)(3 3)腌制过程中的有害
15、微生物:)腌制过程中的有害微生物: 大肠杆菌大肠杆菌等等:发酵初期的有害菌,产生腐败和亚:发酵初期的有害菌,产生腐败和亚硝酸。硝酸。 丁酸菌丁酸菌等腐败菌等腐败菌:产生的丁酸具有:产生的丁酸具有强烈臭味。强烈臭味。 腐败腐败性细菌性细菌如枯草芽孢杆菌、荚膜杆菌、荚膜粘如枯草芽孢杆菌、荚膜杆菌、荚膜粘化菌和腐臭杆菌等化菌和腐臭杆菌等, ,消耗腌制榨菜中的营养成分消耗腌制榨菜中的营养成分, ,使使产品变质、产生恶臭味产品变质、产生恶臭味, ,同时产生一些有害物质如同时产生一些有害物质如亚硝胺。亚硝胺。 产产膜酵母:膜酵母: 在在榨菜和卤水表面常出现一层由产膜酵母为榨菜和卤水表面常出现一层由产膜酵母
16、为主的灰白色有皱纹的薄膜。其在有氧条件下利用主的灰白色有皱纹的薄膜。其在有氧条件下利用有机酸,使有机酸,使pHpH升高,导致腐败菌生长升高,导致腐败菌生长。霉菌霉菌: 白地白地霉等在有氧条件下生长,使霉等在有氧条件下生长,使pHpH升高,导升高,导致腐败菌生长。致腐败菌生长。二、乳酸菌与发酵二、乳酸菌与发酵乳制品乳制品 新鲜原乳经过微生物的发酵作用,成为具有特殊新鲜原乳经过微生物的发酵作用,成为具有特殊风味的食品,这些食品称之为风味的食品,这些食品称之为发酵乳制品发酵乳制品。 该制品具有良好风味,较高营养,同时具有一定该制品具有良好风味,较高营养,同时具有一定的保健作用。其的保健作用。其产品主
17、要有干酪、酸奶油、酸乳、产品主要有干酪、酸奶油、酸乳、马奶酒等马奶酒等。 1 1、发酵乳制品的风味物质与微生物、发酵乳制品的风味物质与微生物(1 1)乳酸乳酸 乳糖乳糖的乳酸发酵是乳制品所共有的最为重要的乳酸发酵是乳制品所共有的最为重要的乳糖代谢的乳糖代谢方式。方式。 一般一般乳液中含有乳液中含有4.74.74.94.9% %的乳糖,乳酸最的乳糖,乳酸最高可达高可达1.5%1.5%(消耗消耗3030的乳糖)的乳糖)。 常见常见的微生物的微生物: : 乳链球菌、嗜热链球菌、乳杆菌乳链球菌、嗜热链球菌、乳杆菌。(2 2)双乙酰,又)双乙酰,又称丁二酮称丁二酮 : 可使发酵可使发酵乳制品具有奶油的特
18、征,有一种乳制品具有奶油的特征,有一种类似坚果仁的香味。类似坚果仁的香味。 主要微生物主要微生物:乳脂:乳脂串珠菌、乳链球菌丁串珠菌、乳链球菌丁二酮亚种。二酮亚种。(3 3)乙醛)乙醛 : 在在酸奶中重要的风味。酸奶中重要的风味。 由由嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌产生。嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌产生。(5 5)乙醇乙醇: 是是某些发酵乳制品的风味化合物之一。如酸某些发酵乳制品的风味化合物之一。如酸奶中明串株菌和一些酵母可产生。奶中明串株菌和一些酵母可产生。 在在马奶酒中由圆酵母产生,其酒精含量一般马奶酒中由圆酵母产生,其酒精含量一般为为0.10.1% %1 1% %。(6 6)挥发性挥发性脂肪酸
19、脂肪酸:甲酸、乙酸和丙酸等。:甲酸、乙酸和丙酸等。( (1)1)生产过程生产过程: : 消毒消毒牛乳牛乳 接种接种 37 37 38 38 培养培养( (2)2)微生物微生物菌种菌种: 嗜嗜热热链球菌链球菌 保加利亚保加利亚乳乳杆菌杆菌 嗜嗜酸乳酸乳杆菌杆菌 双歧双歧乳乳杆菌杆菌2 2、 酸奶酸奶是乳汁乳酸发酵形成的凝乳状食品。是乳汁乳酸发酵形成的凝乳状食品。(1) (1) 嗜嗜热热链球菌链球菌 G+ ;微需氧;最适生长温度为40-45;能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖;蛋白质分解能力微弱;对抗生素极敏感;细胞呈卵圆形,成对或形成长链。 嗜热链球菌为同型乳酸发酵菌,产生L()-乳酸;代谢过程中有
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