第五章微生物在食品发酵工业中的应用 PPT课件
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微生物在发酵工业中的应用全解PPT53页
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
微生物在发酵工业中的应用全解 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
微生物在发酵工业中的应用全解 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
食品微生物学第五章微生物在食品工业中的应用（可编辑）
微生物在食品工业中的应用微生物在食品工业中的应用5.1 微生物与乳制品5.2 微生物与发酵调味品5.3 微生物与酿造酒5.4 微生物与单细胞蛋白5.5 食品工业中微生物酶制剂微生物在食品工业中的应用微生物在食品工业中的应用5.1 微生物与乳制品5.1.1 乳制品中的乳酸细菌类群乳酸细菌是一类能使可发酵性碳水化合物转化成乳酸的细菌的统称。
它并非是微生物分类学上的名词,只是由于这类细菌在自然界分布广泛,在工业、农业和医药等与人类生活密切相关的重要领域应用价值高,且有些种、属的细菌对人的健康带来益处,也有些对人畜致病,而受到人们的极大重视。
随着人们对乳酸菌的研究不断深入,乳酸菌群中出现了许多新的属、种。
几乎每年都有乳酸细菌新种(属)的报道。
目前发现的乳酸菌,至少分布于19个属的微生物中。
下面介绍几种在乳制品中的乳酸菌属(种)。
微生物在食品工业中的应用微生物在食品工业中的应用5.1.1.1 乳杆菌属 (1)形态特征细胞多呈长或细长杆状、弯曲形短杆状及棒状球杆状,一般呈链排列。
大多数革兰氏染色阳性,有些菌株革兰氏染色或甲基蓝染色显示两极体,内部有颗粒物条纹状。
通常不运动,有的具有周生鞭毛能够运动。
无芽孢。
大多不产色素。
微生物在食品工业中的应用微生物在食品工业中的应用 (2)生理生化特点化能异养型,对营养要求严格,生长繁殖需要多种氨基酸、维生素等。
根据对碳水化合物的发酵类型,可将乳杆菌属分为三个类群,即第一类是同型发酵群:发酵葡萄糖产生85%以上的乳酸,不能发酵戊糖和葡萄糖酸盐;第二类是兼异性发酵群:即能发酵葡萄糖产生85%以上的乳酸,也以发酵某些戊糖和葡萄糖酸盐;第三类是异型发酵群:发酵葡萄糖产生等量物质的乳酸、乙酸、乙醇及CO 。
2微生物在食品工业中的应用微生物在食品工业中的应用 (3)乳酸杆菌属的代表种①保加利亚乳杆菌。
细胞形态长杆状、两端钝圆。
固体培养基生长的菌落呈棉花状,极易与其他乳酸菌区别。
能利用葡萄糖、果糖、乳糖进行同型乳酸发酵,不能利用蔗糖。
发酵工程在食品中的应用 PPT课件
广泛分布于土壤、空气、水等潮湿和偏酸性的环境中
绒毛状，网状、絮状菌丝体
1.产黄青 霉
2.紫红曲 3.点青霉 4.黑曲霉 5.米曲霉
部分霉菌菌落形态
泡菜发酵中的有益菌
乳酸菌 酵母和醋酸菌
酸奶、奶酪的乳酸发酵剂 乳酸菌发酵剂
乳杆菌、乳球菌、链球菌、明串珠菌、双歧杆菌
酵母发酵剂
乳糖发酵型酵母（开菲儿酸奶）
5-7d）→装坛→低温发酵→压榨→煮酒（灭菌）→装坛泥
封→堆置陈化（后熟）→出厂
淋饭酒 摊饭酒 喂饭酒
黄酒的 分类
以酒药、麦曲或米曲、红曲及淋饭
酒母为糖化发酵剂，进行自然的、
传统工艺黄酒 多菌种的混合发酵生产而成，发酵取代自然发酵，以大型发 酵生产代替小型手工操作，生产过程 简化，原料利用率高，去除了笨重的 体力劳动
长些，皮薄的时间短些）； ⑤压榨：液体进行后发酵（20-25℃，一周），澄清，取
上部液体，其中低挡的装瓶，较高档次的换桶（最好是 橡木桶，橡木能产生抑菌物质，同时具有一种天然植物 香）陈化三年（5℃）；渣进行蒸馏，调香，制成白兰 地（酒精多）。
葡萄酒的再加工
起泡葡萄酒：是一种含CO2的葡萄酒，以葡萄酒为基础 ，通过加糖发酵产生或人工压入CO2。
3.出芽短梗霉
4.多孢丝抱酵母
5.荚复膜孢酵
2.产肮假丝酵母 13.大型罗伦隐球酵母
红 酵
母1.酿酒酵母
12.玫红法佛酵母
6.解脂复膜孢
14.美极梅奇酵母
11.深红酵母
啤
酒 10.鲁氏酵母
15.浅红酵7母.季也蒙有孢汉逊酵
酵
母
8.碎囊汉逊酵母
9.卡氏酵母
（3）霉菌/丝状真菌
传统发酵食品 生产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等 不利方面：食品发霉变质，引起病害
绒毛状，网状、絮状菌丝体
1.产黄青 霉
2.紫红曲 3.点青霉 4.黑曲霉 5.米曲霉
部分霉菌菌落形态
泡菜发酵中的有益菌
乳酸菌 酵母和醋酸菌
酸奶、奶酪的乳酸发酵剂 乳酸菌发酵剂
乳杆菌、乳球菌、链球菌、明串珠菌、双歧杆菌
酵母发酵剂
乳糖发酵型酵母（开菲儿酸奶）
5-7d）→装坛→低温发酵→压榨→煮酒（灭菌）→装坛泥
封→堆置陈化（后熟）→出厂
淋饭酒 摊饭酒 喂饭酒
黄酒的 分类
以酒药、麦曲或米曲、红曲及淋饭
酒母为糖化发酵剂，进行自然的、
传统工艺黄酒 多菌种的混合发酵生产而成，发酵取代自然发酵，以大型发 酵生产代替小型手工操作，生产过程 简化，原料利用率高，去除了笨重的 体力劳动
长些，皮薄的时间短些）； ⑤压榨：液体进行后发酵（20-25℃，一周），澄清，取
上部液体，其中低挡的装瓶，较高档次的换桶（最好是 橡木桶，橡木能产生抑菌物质，同时具有一种天然植物 香）陈化三年（5℃）；渣进行蒸馏，调香，制成白兰 地（酒精多）。
葡萄酒的再加工
起泡葡萄酒：是一种含CO2的葡萄酒，以葡萄酒为基础 ，通过加糖发酵产生或人工压入CO2。
3.出芽短梗霉
4.多孢丝抱酵母
5.荚复膜孢酵
2.产肮假丝酵母 13.大型罗伦隐球酵母
红 酵
母1.酿酒酵母
12.玫红法佛酵母
6.解脂复膜孢
14.美极梅奇酵母
11.深红酵母
啤
酒 10.鲁氏酵母
15.浅红酵7母.季也蒙有孢汉逊酵
酵
母
8.碎囊汉逊酵母
9.卡氏酵母
（3）霉菌/丝状真菌
传统发酵食品 生产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等 不利方面：食品发霉变质，引起病害
第五章-发酵过程控制ppt课件(全)
第一节 发酵方式
一、概述
发酵：指在厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇 等的分解代谢过程。
广义发酵：微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经过 特定的代谢转变成所需产物的过程。
微生物培养：亦称微生物发酵，发酵生产按微生物培养工艺 不同可以分为固态发酵和液态发酵两种类型。两者在工艺过 程上大体相同，主要工艺过程为： 斜面菌种培养～菌体或孢子悬浮液制备～种子扩大培养～ 发酵培养～发酵产物与发酵基质分离～提纯与精制～成品。
分批培养的特点是操作简单，易于掌握，是最常见的操作方 式。
分批发酵过程一般可粗分为四期：即适应期（也有称停滞期 或延滞期的）、对数（指数）生长期、生长稳定期和死亡期；
也可细分为六期：即停滞期、加速期、对数期、减速期、静 止期和死亡（衰亡）期
分批培养中的微生物的典型生长曲线
停滞期（Ⅰ）
停滞期（Ⅰ）： 刚接种后的一段时间内，细胞不生长，细胞 数目和菌量基本不变。
第五章 发酵过程及控制
学习目标
知识目标 能陈述发酵过程的影响因素（温度、溶氧、pH等）； 能陈述不同发酵方式的理论及异同及优劣； 掌握发酵动力学的有关原理、发酵器的分类及发展趋势。 能力目标 能够找出发酵最适宜条件，并采取相应控制措施； 能够进行发酵终点判断； 能够进行发酵过程重要检测；
三、产物形成动力学
产物形成与生长的关系 细胞生长与代谢产物形成之间的动力学关系决定
于细胞代谢中间产物所起的作用。描述这种关系的 模式有三种，即生长联系型模式、非生长联系型模 式和复合型模式。 （1）生长联系型模式 （2）非生长联系型模式 （3）复合模式
四、生长得率与产物得率
1.生长得率和产物得率的定义 生长得率：消耗每单位数量的基质所得到的菌体，
食品生物技术--发酵工程
2020/5/13
• 生物反应过程主要有这样一些特点：
– 采用可再生资源作为主要原料，因而原料来源丰实，价格低廉，过 程中废物的危害性较小，但由于原料的成分复杂，往往难以控制会 给产品质量带来一定的影响；
– 由于采用的是生物催化剂，反映过程一般在常温常压下进行而很易失活，难以长期 使用；
2020/5/13
四. 生物反应过程的分类 1、酶催化反应过程
采用游离酶或固定化酶为催化剂时的反应过程。生物体中所进行的反 应几乎都是在酶的催化下进行的。工业生产中所用的酶，或是经提取 分离得到的游离酶，或是固定在多种载体上的固定化酶 。
2、微生物反应过程 采用活细胞为催化剂时的反应过程。这既包括一般的微生物发酵反应 过程，也包括固定化细胞反应过程和动植物细胞的培养过程。
2020/5/13
一、发酵工程主要内容
发酵工程是指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生 产代谢产物的技术。
发酵工程由于涉及到生物催化剂，因而与化学反应有关。由于 生物技术的最终目标是建立工业生产过程为社会服务，因而该生产 过程可称为生物反应过程（亦称为生化反应过程）。
在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养， 或利用固定化酶、固定化细胞所做的反应器加工底物（即有生化催 化剂参加），以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。主要 是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件，如酸碱度、湿 度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容。
3、废水的生物处理过程 它是利用微生物本身的分解能力和净化能力，除去废水中污染物质的 过程。
2020/5/13
五、生物化学工程的基本内容 生化工程由三部分组成：上游工程，发酵过程和下游工 程。
上游工程：包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温 度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等；
• 生物反应过程主要有这样一些特点：
– 采用可再生资源作为主要原料，因而原料来源丰实，价格低廉，过 程中废物的危害性较小，但由于原料的成分复杂，往往难以控制会 给产品质量带来一定的影响；
– 由于采用的是生物催化剂，反映过程一般在常温常压下进行而很易失活，难以长期 使用；
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四. 生物反应过程的分类 1、酶催化反应过程
采用游离酶或固定化酶为催化剂时的反应过程。生物体中所进行的反 应几乎都是在酶的催化下进行的。工业生产中所用的酶，或是经提取 分离得到的游离酶，或是固定在多种载体上的固定化酶 。
2、微生物反应过程 采用活细胞为催化剂时的反应过程。这既包括一般的微生物发酵反应 过程，也包括固定化细胞反应过程和动植物细胞的培养过程。
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一、发酵工程主要内容
发酵工程是指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生 产代谢产物的技术。
发酵工程由于涉及到生物催化剂，因而与化学反应有关。由于 生物技术的最终目标是建立工业生产过程为社会服务，因而该生产 过程可称为生物反应过程（亦称为生化反应过程）。
在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养， 或利用固定化酶、固定化细胞所做的反应器加工底物（即有生化催 化剂参加），以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。主要 是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件，如酸碱度、湿 度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容。
3、废水的生物处理过程 它是利用微生物本身的分解能力和净化能力，除去废水中污染物质的 过程。
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五、生物化学工程的基本内容 生化工程由三部分组成：上游工程，发酵过程和下游工 程。
上游工程：包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温 度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等；
发酵工程在食品中的应用PPT课件
啤酒、葡萄酒、面包发酵菌种——酵母
酿造啤酒、酒精、饮料酒，发酵面包 提取核酸、麦角醇、细胞色素C、辅酶A等
啤酒酵母
卡尔斯伯酵母
啤酒酿造中的典型 可食用、药用、饲料用
啤酒酵母变种 由葡萄果皮分离而来，用于葡萄
酒酿造
产香——汉逊氏酵母
能产乙酸乙酯，用于食品增香 但却是酒精发酵工业的有害菌
酒精工业有害菌——毕赤酵母
①防治腹泻；②缓解不耐乳糖症状；③预防阴道感染； ④增强人体免疫力；⑤缓解过敏作用；⑥降低血清胆固 醇；⑦预防癌症和抑制肿瘤生长
常见益生菌
乳酸菌 双歧杆菌、乳杆菌、链球菌应用较多 酪酸菌（有芽孢） 可用于临床治疗肠道失衡 纳豆芽孢杆菌 抗菌、溶血栓（纳豆激酶）、产分解酶、抗癌等
（2）酵母
分布：酵母菌主要分布在含糖质较高的偏酸性环境，诸 如果品、蔬菜、花蜜和植物叶子上，特别是葡萄园和果 园的土壤中，因而称为糖菌。
液化酶生产
Bacillus subtilis 枯草杆菌
产品：中温液化酶
地衣芽孢杆菌
产品：高温液化酶，蛋白酶等
谷氨酸生产——诱变育种后的棒杆菌
棒状杆菌
产氨短杆菌
产品：谷氨酸 产品：氨基酸、核苷酸
益生菌
是指改善宿主微生态平衡而发挥有益作用，达到 提高宿主健康水平和健康状态的活菌制剂及其代 谢产物。
特点 （1）原料好：淀粉多，胚乳多。（2）水好 ：鉴湖水，秋天水呈青黛色。
2.加饭酒:蒸饭分批加入，保持高浓度的培养基，高浓度发酵。
3.善酿:进一步提高酒精度，用状元酒代替水冲缸，装坛。
4.香雪:黄酒蒸馏，酒浓度高。
5.花雕:雕花的缸装的状元红。
B.其他几种有特色的酒
①江阴黑酒（木酒），米煮熟后炒焦，用木头装 坛；
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2018/9/7 12
2.1
用于酒精发酵：
淀粉质原料 → 葡萄糖 十 曲(含“糖化酶”) → 糖化
酵母菌(“酒化 酶”)
发酵为酒精。
制曲方法不同，酒精发酵方法也随之不同，常用的 有：液体曲糖化法、根霉糖化法（Amylo法）、麸曲糖 化法（固体曲）、加酶糖化法和麦芽糖化法等。目前 国内以液体曲糖化法为主，以黑曲霉培养的液体曲作 为淀粉质原料的糖化剂。
2018/9/7 6
用微生物来生产酶产品，具有微生物生长 繁殖快，生活周期短，生产能力几乎可以不受 限制地扩大，能满足迅速扩张的市场需求; 此 外，微生物种类繁多，微生物酶品种齐全.多样 性。近几十年来，微生物酶已经发展成为大规 模的工业生产，成了各种酶制剂的主要来源， 特别是当基因工程介入时，动植物细胞中存在 的酶，几乎都能够利用微生物细胞获得。 因此，有计划和仔细地筛选微生物菌株，通 常可以获得能够生产几乎任何一种酶的适当菌 株。
2018/9/7
10
1.3 微生物酶开发的一般程序
最佳产酶条件研究
菌种分 离纯化→胞外酶 酶的制备→ 收集菌体→破碎→胞内酶
酶学研究
产品→扩大→工业生产
物理诱变
保藏菌种 微生物育种→
化学诱变 遗传工程 分子改造→
2018/9/7
基因工程
11
二、微生物酶在食品工业中的应用： 利用胞外酶将原料中大分子蛋白质、淀粉等分 解为可被细菌和酵母菌利用的小分子物质，如氨基 酸、葡萄糖等； 利用胞内酶，通过代谢调节和人工控制发酵条 件，利用糖类等某些营养物质在发酵过程中积累大 量的代谢产物，如酒精、氨基酸、柠檬酸、乳酸、 乙酸等发酵产品； 此外，还可利用某些微生物在人工培养过程中 产生大量的酶的特性，从发酵液（物）中提取酶来 生产酶制剂（淀粉酶、蛋白酶、纤维素分解酶等） ， 广泛用于食品发酵、制药、制糖、制革和饲料工业 中。
供人饮用的、乙醇含量在0.5％～65％（体积分
数,V/V）的饮品，包括各种发酵酒、蒸馏酒、配制
酒。
发酵酒是以谷物、水果、乳类等为原料，主要 经 “谷物 → 糖化酶糖化→酵母酒化” 或“无需
将原料糖化而直接经酵母发酵”等工艺而制得。酒
精含量小于24％ (V/V) 的饮料酒，主要是啤酒、果 酒、黄酒、乳酒和低度白酒等5类。
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1897 年 Buchner 发现酶的细胞外作用现象，从而 导致了酶的商品化生产。最初的商品酶制剂主要以 动植物为原料提取，如从牛胃中提取凝乳酶、从胰 脏中提取胰酶、从血液中提取凝血酶及从植物材料 中提取淀粉酶等。之后，Takamine利用霉菌来生产 淀粉酶使得酶制剂工业取得突破。其方法甚至在今 天仍被采用。 20世纪90年代以后，随着基因工程的广泛介入， 经过酶基因重组， “基因工程 + 发酵工艺 + 先进发 酵设备”可以算是酶工业的第三次飞跃。微生物作 为酶制剂来源的地位得到了进一步的加强，显示出 了动植物无法与其比拟的巨大优越性。
第
五
章
微生物在食品发酵 工业中的应用
2018/9/7 1
应用于发酵工业的微生物种类，主
要有：
细菌，放线菌，
酵母菌，霉菌等。
人类对微生物的应用可概括为两大
方面： 利用微生物的酶及其代谢产物； 利用微生的菌体及其内含物。
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2
主要内容 一、微 生 物 的 酶 及 微 生 物 代 谢
产物的应用 二、微 生 物 的 菌 体 及 其 内 含 物 的应用
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2.2.1 用于啤酒酿造：
主发酵阶段，啤酒酵母在充02冷却麦芽汁中行有氧 呼吸，可发酵糖类进入TCA循环彻底分解为H2O和CO2 并放大量热量，菌体细胞大量增殖； 后发酵阶段，当酵母增殖到一定程度，即进行厌氧 发酵，可发酵糖类经EMP途径被发酵产生乙醇、CO2 和少量热量。 啤酒发酵是多种酶参与的复杂生化反应过程，只有 95％～96％可发酵性糖生成乙醇与CO2；其余的2.0 ％～2.5％用于合成酵母新细胞； 另有1.5～2.5％糖类 转化成高级醇、有机酸、酯类、双乙酰、醛类、含硫 化合物等副产物，给啤酒带来生涩与不成熟的风味。
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13
发酵机理 淀粉质原料
黑曲霉糖化酶
葡萄糖 酒精 十 CO2
酵母菌ＥＭＰ途径（行厌氧发酵）
目前，常用糖化酶产生菌是： 黑曲霉As3.4309（俗称UV—11号），该菌产糖化 酶系纯、糖化力较高、耐高温、耐低pH、糖化时最适 温度600Ｃ 最适 pH4.0～4.6。
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14
2018/9/7
7
1.2 微生物酶的种类:
酶的组成与分类 单聚体蛋白 酶蛋白 寡聚体蛋白:谷酰胺合成酶 多聚体蛋白:丙酮酸脱氢酶 酶 辅因子 辅基: 血红素 辅酶: NAD, FAD, 生物素等 激活剂: 金属离子
胞内酶 酶 胞外酶
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胞内酶的分布： 酶种类 参与物质运输的酶 参与糖代谢的酶 呼吸酶 蛋白质合成酶 光合作用酶
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部位 细胞膜 细胞质 内膜或线粒体 核糖体 色素体
9
目前巳发现的微生物的酶巳有2500多种，使 用价值高而大量规模化生产的仅20多种。
主要有，淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、
纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶等10余种。 广泛应用于，食品、发酵、纺织、制革、医 药、造纸、日用化工、水产加工、畜禽饲料、三 废处理、化学分析等，其中60％用于食品工业。
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第 一 节
微生物的酶 及微生物代谢产物 的应用
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一、微生物酶
1.1 概况： 酶（enzyme）是活细胞产生的一种生物催 化剂。 酶是一类具有催化功能的蛋白质，能够使 生物体内发生各种各样的生物化学变化，无论 是动物、植物或微生物本身，它们的生长、发 育、繁衍后代等，新陈代谢时所进行的一切生 化变化，几乎都是在酶的催化下发生的，可以 说没有酶就没有生命。酶的催化作用很早就为 人们的生活所利用。
酒精酵母酶系较复杂，主要有： ① 蔗糖转化酶：将蔗糖 葡萄糖 十 果糖；
② 麦芽糖酶： 将麦芽糖
③
2个葡萄糖；
酒
酒化酶系（类）：参与催化葡萄糖 精 十 CO2 的各种酶的总称。
酒精发酵不需游离氧参加，否则酵母菌将糖彻底分解 为水和CO2 ，同时获得大量菌体和能量。
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2. 2 用于饮料酒的酿造：
2.1
用于酒精发酵：
淀粉质原料 → 葡萄糖 十 曲(含“糖化酶”) → 糖化
酵母菌(“酒化 酶”)
发酵为酒精。
制曲方法不同，酒精发酵方法也随之不同，常用的 有：液体曲糖化法、根霉糖化法（Amylo法）、麸曲糖 化法（固体曲）、加酶糖化法和麦芽糖化法等。目前 国内以液体曲糖化法为主，以黑曲霉培养的液体曲作 为淀粉质原料的糖化剂。
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用微生物来生产酶产品，具有微生物生长 繁殖快，生活周期短，生产能力几乎可以不受 限制地扩大，能满足迅速扩张的市场需求; 此 外，微生物种类繁多，微生物酶品种齐全.多样 性。近几十年来，微生物酶已经发展成为大规 模的工业生产，成了各种酶制剂的主要来源， 特别是当基因工程介入时，动植物细胞中存在 的酶，几乎都能够利用微生物细胞获得。 因此，有计划和仔细地筛选微生物菌株，通 常可以获得能够生产几乎任何一种酶的适当菌 株。
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1.3 微生物酶开发的一般程序
最佳产酶条件研究
菌种分 离纯化→胞外酶 酶的制备→ 收集菌体→破碎→胞内酶
酶学研究
产品→扩大→工业生产
物理诱变
保藏菌种 微生物育种→
化学诱变 遗传工程 分子改造→
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基因工程
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二、微生物酶在食品工业中的应用： 利用胞外酶将原料中大分子蛋白质、淀粉等分 解为可被细菌和酵母菌利用的小分子物质，如氨基 酸、葡萄糖等； 利用胞内酶，通过代谢调节和人工控制发酵条 件，利用糖类等某些营养物质在发酵过程中积累大 量的代谢产物，如酒精、氨基酸、柠檬酸、乳酸、 乙酸等发酵产品； 此外，还可利用某些微生物在人工培养过程中 产生大量的酶的特性，从发酵液（物）中提取酶来 生产酶制剂（淀粉酶、蛋白酶、纤维素分解酶等） ， 广泛用于食品发酵、制药、制糖、制革和饲料工业 中。
供人饮用的、乙醇含量在0.5％～65％（体积分
数,V/V）的饮品，包括各种发酵酒、蒸馏酒、配制
酒。
发酵酒是以谷物、水果、乳类等为原料，主要 经 “谷物 → 糖化酶糖化→酵母酒化” 或“无需
将原料糖化而直接经酵母发酵”等工艺而制得。酒
精含量小于24％ (V/V) 的饮料酒，主要是啤酒、果 酒、黄酒、乳酒和低度白酒等5类。
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1897 年 Buchner 发现酶的细胞外作用现象，从而 导致了酶的商品化生产。最初的商品酶制剂主要以 动植物为原料提取，如从牛胃中提取凝乳酶、从胰 脏中提取胰酶、从血液中提取凝血酶及从植物材料 中提取淀粉酶等。之后，Takamine利用霉菌来生产 淀粉酶使得酶制剂工业取得突破。其方法甚至在今 天仍被采用。 20世纪90年代以后，随着基因工程的广泛介入， 经过酶基因重组， “基因工程 + 发酵工艺 + 先进发 酵设备”可以算是酶工业的第三次飞跃。微生物作 为酶制剂来源的地位得到了进一步的加强，显示出 了动植物无法与其比拟的巨大优越性。
第
五
章
微生物在食品发酵 工业中的应用
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应用于发酵工业的微生物种类，主
要有：
细菌，放线菌，
酵母菌，霉菌等。
人类对微生物的应用可概括为两大
方面： 利用微生物的酶及其代谢产物； 利用微生的菌体及其内含物。
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主要内容 一、微 生 物 的 酶 及 微 生 物 代 谢
产物的应用 二、微 生 物 的 菌 体 及 其 内 含 物 的应用
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2.2.1 用于啤酒酿造：
主发酵阶段，啤酒酵母在充02冷却麦芽汁中行有氧 呼吸，可发酵糖类进入TCA循环彻底分解为H2O和CO2 并放大量热量，菌体细胞大量增殖； 后发酵阶段，当酵母增殖到一定程度，即进行厌氧 发酵，可发酵糖类经EMP途径被发酵产生乙醇、CO2 和少量热量。 啤酒发酵是多种酶参与的复杂生化反应过程，只有 95％～96％可发酵性糖生成乙醇与CO2；其余的2.0 ％～2.5％用于合成酵母新细胞； 另有1.5～2.5％糖类 转化成高级醇、有机酸、酯类、双乙酰、醛类、含硫 化合物等副产物，给啤酒带来生涩与不成熟的风味。
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发酵机理 淀粉质原料
黑曲霉糖化酶
葡萄糖 酒精 十 CO2
酵母菌ＥＭＰ途径（行厌氧发酵）
目前，常用糖化酶产生菌是： 黑曲霉As3.4309（俗称UV—11号），该菌产糖化 酶系纯、糖化力较高、耐高温、耐低pH、糖化时最适 温度600Ｃ 最适 pH4.0～4.6。
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1.2 微生物酶的种类:
酶的组成与分类 单聚体蛋白 酶蛋白 寡聚体蛋白:谷酰胺合成酶 多聚体蛋白:丙酮酸脱氢酶 酶 辅因子 辅基: 血红素 辅酶: NAD, FAD, 生物素等 激活剂: 金属离子
胞内酶 酶 胞外酶
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胞内酶的分布： 酶种类 参与物质运输的酶 参与糖代谢的酶 呼吸酶 蛋白质合成酶 光合作用酶
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部位 细胞膜 细胞质 内膜或线粒体 核糖体 色素体
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目前巳发现的微生物的酶巳有2500多种，使 用价值高而大量规模化生产的仅20多种。
主要有，淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、
纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶等10余种。 广泛应用于，食品、发酵、纺织、制革、医 药、造纸、日用化工、水产加工、畜禽饲料、三 废处理、化学分析等，其中60％用于食品工业。
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第 一 节
微生物的酶 及微生物代谢产物 的应用
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一、微生物酶
1.1 概况： 酶（enzyme）是活细胞产生的一种生物催 化剂。 酶是一类具有催化功能的蛋白质，能够使 生物体内发生各种各样的生物化学变化，无论 是动物、植物或微生物本身，它们的生长、发 育、繁衍后代等，新陈代谢时所进行的一切生 化变化，几乎都是在酶的催化下发生的，可以 说没有酶就没有生命。酶的催化作用很早就为 人们的生活所利用。
酒精酵母酶系较复杂，主要有： ① 蔗糖转化酶：将蔗糖 葡萄糖 十 果糖；
② 麦芽糖酶： 将麦芽糖
③
2个葡萄糖；
酒
酒化酶系（类）：参与催化葡萄糖 精 十 CO2 的各种酶的总称。
酒精发酵不需游离氧参加，否则酵母菌将糖彻底分解 为水和CO2 ，同时获得大量菌体和能量。
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2. 2 用于饮料酒的酿造：