微生物在食品工业中的应用

食醋

食醋是我国劳动人民在长期的生产实践中制造出来的一种 酸性调味品。它能增进食欲，帮助消化，在人们饮食生活 中不可缺少。在我国的中医药学中醋也有一定的用途。全 国各地生产的食醋品种较多。著名的山西陈醋、镇江香醋、 四川麸醋、东北白醋、江浙玫瑰米醋、福建红曲醋等是食 醋的代表品种。食醋按加工方法可分为合成醋、酿造醋、 再制醋三大类。其中产量最大且与我们关系最为密切的是 酿造醋，它是用粮食等淀粉质为原料，经微生物制曲、糖 化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。其主要成分除 醋酸(3%～5%)外，还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、 维生素、醇和酯等营养成分及风味成分，具有独特的色、 香、味。它不仅是调味佳品，长期食用对身体健康也十分 有益。

将上述酵母培养液倒入5T发酵槽内，加入冷麦芽 汁1.8T，达到酵母种子液与麦芽汁体积之比为1： 2，在7~7.5℃下培养24h，期间通入无菌空气。 之后追加冷麦芽汁至满量5T。满槽后转入正常发 酵。冷麦芽汁的量与酵母种子液体积之比为 1:0.85。主发酵(也称前发酵)6~7天。主发酵结 束后，即将发酵液(俗称嫩啤酒)从酒液排出口引 入后发酵罐，并完成后发酵，待嫩啤酒排完，应 及时回收发酵槽底部的酵母，经过筛和漂洗，得 到零代酵母，这种酵母泥即可供生产使用。酵母 泥存放的时间不得超过3天，并做到先洗涤的先用。 扩大培养后，经过车间生产周转过来的第1次沉淀 酵母，称为第一代种子。在正确洗涤和正常发酵 条件下，酵母使用代数一般为7~8代
3 微生物与酿造酒
① 啤酒酵母
根据酵母在啤酒发酵液中的性状，可将它们分成两大类：上面啤酒 酵母(Saccharomyces cerevisiae)和下面啤酒酵母 (Saccharomyces carlsbergensis)。上面啤酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)在发酵时，酵母细胞随CO2浮在发酵 液面上，发酵终了形成酵母泡盖，即使长时间放置，酵母也很少下沉。 下面啤酒酵母(Saccharomyces carlsbergensis)在发酵时，酵母悬 浮在发酵液内，在发酵终了时酵母细胞很快凝聚成块并沉积在发酵罐 底。按照凝聚力大小，把发酵终了细胞迅速凝聚的酵母，称为凝聚性 酵母；而细胞不易凝聚的下面啤酒酵母，称为粉未性酵母。影响细胞 凝聚力的因素，除了酵母细胞的细胞壁结构外，外界环境(例如麦芽 汁成分、发酵液pH值、酵母排出到发酵液中的CO2量等)也起着十分 重要的作用。国内啤酒厂一般都使用下面啤酒酵母生产啤酒。 上面啤酒酵母和下面啤酒酵母，两者在细胞形态、对棉子糖发酵能 力、凝聚性以及啤酒发酵温度等方面有明显差异。但当培养组分和培 养条件改变时，两种酵母各自的特性也会发生变化。 用于生产上的啤酒酵母，种类繁多。不同的菌株，在形态和生理特 性上不一样，在形成双乙酰高峰值和双乙酰还原速度上都有明显差别， 造成啤酒风味各异。
④ 啤酒发酵

将酵母泥与麦芽汁按1：1进行混合，通入无菌空气，使酵母细胞悬浮 并压送到酵母增殖池的麦芽汁中，使麦芽汁与酵母细胞充分地混匀， 待满池后再放置12~24h。在长出新酵母细胞和分离去凝固物后，将 酵母培养液和新麦芽汁同时添加到发酵罐。 然后采用下部顶CO2泵入大罐，由于其容量较大，常需分批送入 麦汁，一般要求在10~18h内装满罐，品温以9℃为宜。装满罐后麦 汁即进入发酵阶段。24h后要在锥罐底排放一次冷凝固物和酵母死细 胞。5~7d后，当麦汁糖度降到4.8~5.0度左右时，要封罐让其自升 温至12℃，当罐压升到0.08~0.09MPa，糖度降到3.6~3.8度时， 要提高罐压到0.10~0.12MPa，并以0.2~0.3℃/h的速度使罐温降 温到5℃，并保持此罐温12~24h，自发酵的第七至八天开始排放酵 母。由于罐压较大，排放的酵母不能再回收利用。在发酵接近后期时， 在2~3d内继续以0.l℃/h的速度降温，使罐温降至0~l℃，并保持此 温7~l0d，且保持罐压0.1MPa，啤酒发酵总时间约需21~28d。
生产原料
目前酿醋生产用的主要原料有： 薯类 如甘薯、马铃薯等；粮谷类 如玉米、 大米等；粮食加工下脚料 如碎米、麸皮、 谷糠等；果蔬类 如黑醋栗、葡萄、胡萝卜 等；野生植物 如橡子、菊芋等；其他 如酸 果酒、酸啤酒、糖蜜等。 生产食醋除了上 述主要原料外，还需要疏松材料如谷壳、 玉米芯等，使发酵料通透性好，好氧微生 物能良好生长。

近年来，随着对双歧乳酸杆菌在营养保健方面作 用的认识，人们便将其引入酸奶制造，使传统的单株 发酵，变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引 入，使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础 上，又具备了防癌、抗癌的保健作用。双歧杆菌因其 菌体尖端呈分枝状(如Y型或V型)而得名。双歧杆菌是 无芽孢革兰氏阳性细菌，专性厌氧、不抗酸、不运动、 过氧化氢酶反应为阴性，最适生长温度为37~41℃。 初始生长最适pH6.5~7.0，能分解糖。双歧杆菌能利 用葡萄糖发酵产生醋酸和乳酸(2：3)，不产生CO2。 目前已知的双歧杆菌共有24种，其中9种存在于人体 肠道内，它们是两歧双歧杆菌(B. bifidum)、长双歧 杆菌(B. longum)、短双歧杆菌(B. brevvis)、婴儿 双歧杆菌(B. angulatum)、链状双歧杆菌(B. adolescentis)、假链状双歧杆菌(B. pseudocatenulatum)和牙双歧杆菌(B. dentmum) 等。应用于发酵乳制品生产的仅为前面5种。
生产原料
目前酿醋生产用的主要原料有： 薯类 如甘薯、马铃薯等；粮谷类 如玉米、 大米等；粮食加工下脚料 如碎米、麸皮、 谷糠等；果蔬类 如黑醋栗、葡萄、胡萝卜 等；野生植物 如橡子、菊芋等；其他 如酸 果酒、酸啤酒、糖蜜等。 生产食醋除了上 述主要原料外，还需要疏松材料如谷壳、 玉米芯等，使发酵料通透性好，好氧微生 物能良好生长
双歧杆菌与人体，除了如在酸奶中起到和

其它乳酸菌一样的对乳营养成分的“预消 化”作用，使鲜乳中的乳糖、蛋白质水解 成为更易为人体吸收利用的小分子以外， 主要产生双歧杆菌素。其对肠道中的致病 菌如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏 菌等具有明显的杀灭效果。乳中的双歧杆 菌还能分解积存于肠胃中的致癌物N-亚硝 基胺，防止肠道癌变，并能通过诱导作用 产生细胞干扰素和促细胞分裂剂，活化NK 细胞，促进免疫球蛋白的产生、活化巨嗜 细胞的功能，提高人体的免疫力，增强人 体对癌症的抵抗和免疫能力。
③ 啤酒酵母扩大培养工艺

在无菌室打开原菌试管，挑取1菌耳酵母菌菌落，接人己灭菌的盛有 5ml麦芽汁的试管中，共3支试管，每支接1菌耳。接种后塞好棉塞， 置25℃恒温箱中培养24h。 从上述3支已活化1次的酵母试管中，分别挑取菌液3~4菌耳，接 种到盛有5ml已灭菌麦芽汁的另外3支试管中，于25℃可培养24h。 接着再重复1次，总共活化3次。 将3支经3次活化的试管酵母，分别倒入3支盛有25ml灭菌麦芽汁 的试管中。接种后，试管口用火焰灭菌，再放入25℃恒温箱中培养 24h。用于接种的酵母培养液与麦芽汁体积之比为1:5。 将上述培养好的酵母种液，分别倒入3个盛有250ml灭菌麦芽汁的 500ml三角瓶中。接种后瓶口用火焰灭菌，然后放入25℃恒温箱中 培养24h。酵母种液与麦芽汁体积之比为1:10。培养期间要经常振荡 容器，以增加溶解氧。 将上述培养好的酵母种液，分别倒人3个盛有3L灭菌麦芽汁的5L 三角瓶中。接种后瓶口用火焰灭菌，然后将三角瓶置于灭菌室在常温 下培养24h。酵母种液与麦芽汁体积之比为1:12。培养温度比上一次 培养要低，目的是让酵母逐步适应低温发酵的要求，但降温幅度不能 太大，否则会影响酵母活性。培养期间要经常振荡大三角瓶。
酱油

酱油是人们常用的一种食品调味料，营养丰富， 味道鲜美，在我国已有两千多年的历史。它是用 蛋白质原料(如豆饼、豆柏等)和淀粉质原料(如麸 皮、面粉、小麦等)，利用曲霉及其他微生物的共 同发酵作用酿制而成的。 酱油生产中常用的霉菌 有米曲霉、黄曲霉和黑曲霉等，应用于酱油生产 的曲霉菌株应符合如下条件：不产黄曲霉毒素； 蛋白酶、淀粉酶活力高，有谷氨酰胺酶活力；生 长快速、培养条件粗放、抗杂菌能力强；不产生 异味，制曲酿造的酱制品风味好。
2.微生物与调味品
味精 氨基酸发酵

概述 氨基酸是组成蛋白质的基本成分，其中有8 种氨基酸是人体不能合成但又必需的氨基酸，称 为必需氨基酸，人体只有通过食物来获得。另外 在食品工业中，氨基酸可作为调味料，如谷氨酸 钠、肌苷酸钠、鸟苷酸钠可作为鲜味剂，色氨酸 和甘氨酸可作为甜味剂，在食品中添加某些氨基 酸可提高其营养价值等等。因此氨基酸的生产具 有重要的意义。表7~1列出部分氨基酸生产所用 的菌株。 自从60年代以来，微生物直接用糖类发 酵生产谷氨酸获得成功并投入工业化生产。我国 成为世界上最大的味精生产大国。味精以成为调 味品的重要成员之一，氨基酸的研究和生产得到 了迅速发展。
② 啤酒酵母的扩大培养流程

扩大培养是将实验室保存的纯种酵母，逐步增 殖，使酵母数量由少到多，直至达到一定数量后， 供生产需要的酵母培养过程。 斜面试管—→5ml麦芽汁试管3支(各活化3次)— →25ml麦芽汁试管3只—→250ml麦芽汁三角瓶 3支—→3L麦芽汁三角瓶3支—→100L铝桶1只 (第1次加麦芽汁18L第2次加麦芽汁73L)— →100L大缸3只(一次加满)—→1T增殖槽1只(加 麦芽汁600L)—→5T发酵槽(第一次加麦芽汁 1.8T第二次加麦芽汁3.2T)
酱类

酱类包括大豆酱、蚕豆酱、面酱、豆瓣酱、豆豉及其加工 制品，都是由一些粮食和油料作物为主要原料，利用以米 曲霉为主的微生物经发酵酿制的。酱类发酵制品营养丰富， 易于消化吸收，即可作小菜，又是调味品，具有特有的色、 香、味，价格便宜，是一种受欢迎的大众化调味品。 用 于酱类生产的霉菌主要是米曲霉（Asp.oryzae），生产 上常用的有沪酿3.042，黄曲霉Cr-1菌株（不产生毒素）， 黑曲霉（Asp. Nigerf-27）等。所用的曲霉具有较强的 蛋白酶、淀粉酶及纤维素酶的活力，它们把原料中的蛋白 质分解为氨基酸，淀粉变为糖类，在其他微生物的共同作 用下生成醇、酸、酯等，形成酱类特有的风味。