第一章 绪论
1、食品发酵:利用微生物细胞或其产生的酶进行大分子物质转化的过程,实际上就是利用微生物生产发酵食品的过程。 特点:
发酵过程安全,设备要求简单 原料广泛,成本低廉 反应专一,副产物少 代谢多样,适应范围广 营养丰富,易受污染 菌种十分关键
2、发酵食品:利用可以食用的农产品(畜产品、微生物产品),经过有益微生物的活动而加工生成的产品。
3、发酵食品种类:酒精饮料类、乳制品类、豆制品类、发酵蔬菜类、发酵调味品类、发酵调味品类、发酵面制品类、发酵肉制品类 4、科学家及其主要贡献 列文虎克:发明显微镜
巴斯德:曲颈瓶实验、巴氏消毒灭菌法、彻底否定自然发生说、证实发酵由微生物引起、免
疫学-预防接种
罗伯特柯赫:发明培养基并利用其纯化微生物
李斯特:首创石炭酸喷洒手术及煮沸手术用具,为防腐、消毒及无菌操作奠定了基础 布赫纳:酶的作用 哈登:证明辅酶的存在 弗莱明:发现青霉素
5、发酵工业的工程技术发展史
第一个转折点——微生物纯种分离培养技术建立
第二个转折点——通气搅拌的好氧发酵工程技术建立
第三个转折点——人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术的建立 第四个转折点——发酵动力学、发酵连续自动化工程技术的建立 第五个转折点——微生物生物合成和化学合成相结合工程技术
第二章 食品发酵微生物学原理 一、酵母分类
1、 酿酒酵母(啤酒酵母),是糖酵母属中最主要的酵母菌种 2、 卡尔斯伯酵母:国内啤酒酿造主要使用的菌种 3、 面包酵母
(1) 压榨酵母:采用酿酒酵母生产的含水分70%-73%的块状产品,呈淡黄色,俗称
鲜酵母
(2) 活性干酵母:采用酿酒酵母生产,含水量8%左右、颗粒状、具有发面能力的干
酵母
(3) 快速活性干酵母:具有快速高效发酵力的细小颗粒状(直径小于1mm),水分含
量4%—6%
(4) 球拟酵母:生产甘油等多元醇
(5) 汉逊酵母
(6) 假丝酵母:生产酵母蛋白 (7) 红酵母 二、细菌及其分类
特点:分布广,数量多,体型微小 1、 革兰氏阴性无芽孢杆菌
(1) 大肠杆菌 (2) 醋酸杆菌属 2、 革兰氏阳性无芽孢杆菌
(1) 短杆菌:生产多种氨基酸:谷氨酸、缬氨酸、肌氨酸;生产核苷酸类产物
(2) 棒杆菌:高产谷氨酸;生产多种氨基酸;生产5’-核苷酸、水杨酸、棒状杆菌素
等
(3) 乳酸杆菌:分为同型发酵群和异型发酵群,工艺生产乳酸、乳酸钙,发酵生产
乳制品
(4) 双歧杆菌 3、 革兰氏阳性芽孢杆菌
枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、果糖芽孢杆菌、芽孢梭菌 4、 革兰氏阳性球菌
微球菌、链球菌、明串珠菌 三、霉菌
形成菌丝体的丝状真菌的统称 1、 曲霉属:有分生孢子 2、 青霉属:具有帚状枝
3、 根霉属:有匍匐菌丝并生出假根,向上伸出孢囊梗,形成孢子囊 4、 毛霉
四、固态发酵分类
1、按微生物情况和形成的产品分为
自然富集固态发酵、强化微生物混合固态发酵、限定微生物混合固态发酵 单菌固态纯种发酵 2、固态发酵产品类型
有机酸、生物活性物质、风味物质、其他物质
五、液态发酵 分类
1、 分批发酵法:一次性向发酵罐中投入培养液,发酵完毕又一次性放出原料的发酵方法 2、 分批补料发酵法:在分批发酵中,间歇或连续补加新鲜培养基的发酵方法 3、 连续发酵法
六、发酵技术过程控制 参数
1、物理参数:温度、压力(内部高于外部)、搅拌转速(转/分)、搅拌功率(每立方米发酵液所消耗的功率)、空气流量、黏度
2、化学参数:pH、基质浓度(糖氮磷等)、溶解氧浓度、氧化还原电位、产物浓度、废气
中氧、二氧化碳的含量
3、生物参数:菌体浓度、菌丝形态
温度的影响及其控制 1、 影响微生物生长繁殖
2、 影响各种酶反应速率和蛋白质性质 3、 影响发酵液物理性质 4、 影响代谢产物生长合成 影响发酵温度变化的因素 产热的因素: 生物热(Q生物)、搅拌热(Q搅拌) 散热的因素: 蒸发热(Q蒸发)、辐射热(Q辐射)
pH对发酵过程影响 1、 改变膜电荷状态
2、 影响微生物对某些营养物质及中间代谢产物利用
3、 引起某些酶激活或抑制,使生物合成途径发生改变,代谢产物发生变化
溶解氧对发酵过程影响
影响菌体生长、产物合成及产物性质
过低:影响微生物呼吸,从而造成代谢异常 过高:可能抑制产物合成
泡沫产生原因及其控制
1、 通气搅拌的剧烈程度:通气大,搅拌强烈可使泡沫增多 2、 培养基配比与原料组成:粘度大,产生泡沫多而持久 3、 菌种、种子质量与接种量:菌种质量好,泡沫产生几率少 4、 灭菌质量:灭菌质量不好,产生大量泡沫,加消泡剂也无效 消泡方法:
机械消泡:罐内或罐外安装耙式消泡器、旋转叶片式消泡器 化学消泡:常用天然消泡剂—天然油脂、聚醚类、高级醇类
第三章 啤酒
1、 定义:啤酒是以麦芽、水为主要原料,加啤酒花(包括啤酒花制品)经酵母发酵酿制而成
的、含有CO2、起泡的,低酒精度的发酵酒 2、 分类
(1)按酵母性质分
上面发酵啤酒:浸出糖化法制备麦汁 下面发酵啤酒:煮出糖化法制备麦汁 (2)根据麦汁浓度
低浓度啤酒:原麦汁浓度低于8%,酒精含量0.8%—2.2%
中浓度啤酒:原麦汁浓度8%-16&,酒精含量2.5%—3.5%,几乎为淡色啤酒
高浓度啤酒:原麦汁浓度在16%以上,酒精含量3.6%-5.5%,多为浓色啤酒 (3)按啤酒色泽
淡色啤酒、浓色啤酒、黑色啤酒 (4)按杀菌方法
鲜啤酒、熟啤酒、纯生啤酒 3、 啤酒生产原料
大麦:分为二棱、四棱、六棱大麦 大麦化学成分:
(1) 淀粉,由20%直链淀粉与80%支链淀粉组成
(2) 纤维素和半纤维素及影响
正面:
可降解,提高麦汁浸出率 对啤酒泡沫和口感丰富度有益 提高可溶性的膳食纤维 负面:
增加麦汁黏度
降低了啤酒过滤速度 易造成啤酒混浊
(3) 蛋白质
其含量及类型直接影响大麦发芽力、酵母营养、啤酒风味、泡持性、非生物稳定性、适口性等
主要有清蛋白(唯一能溶于水的高分子蛋白) 球蛋白 醇溶蛋白 谷蛋白
(4) 脂类 (5) 多酚类 对大麦质量要求
(1) 发芽力强,发芽率在95%以上
(2) 浸出物含量高,不低于76%,干粒重大于40g (3) 蛋白质含量适中 (4) 麦粒色泽好
(5) 水分含量低于13%
酒花有效成分 (1) 酒花油
(2) 酒花苦味物质:α-苦味酸,β-苦味酸 (3) 多酚类物质 主要作用:
赋予啤酒特有的香味和爽口的苦味
在煮沸时加入能促进蛋白质凝固,有利于麦芽汁澄清 能增进啤酒泡持性和稳定性
可起到防腐剂作用,增加麦芽汁和啤酒防腐能力
酒花制品:酒花球果、酒花颗粒、酒花浸膏、酒花油
4、 制麦:把原料大麦制成麦芽的过程
目的:
使大麦生成各种酶
使大麦胚乳的成分在酶作用下,达到适度溶解 去掉绿麦芽生腥味
产生啤酒特有的色、香风味成分
5、 麦芽汁制备(糖化)
工序包括原辅料粉碎、糖化、麦汁过滤、麦汁煮沸和添加酒花、麦汁冷却等过程
方法分类:煮出糖化法、浸出糖化法、双醪糖化法、外加酶制剂糖化法
浸麦目的:
提高大麦含水量,达到发芽的水分要求 方法:
(1) 间歇浸麦法 (2) 喷雾浸麦法
麦汁煮沸目的:
(1) 蒸发多余水分,使麦汁浓缩到定型浓度
(2) 破坏全部酶及消灭麦汁中存在各种微生物,稳定麦汁组分,保证质量 (3) 浸出酒花有效成分,赋予麦汁特有苦味、香味
(4) 析出热变性及形成絮状沉淀蛋白质,提高啤酒稳定性
(5) 煮沸过程中pH降低有利于β-球蛋白析出和成品pH的降低,有利于啤酒稳定性
提高
(6) 蒸出以挥发异味,提高麦汁质量