发酵技术的发展概况.ppt
一、发酵技术的发展概况,发酵技术是生物技术中最早发展和应用的食品加工技术之一。许多传统的发酵食品，如酒、豆豉、甜酱、豆瓣酱、酸乳、面包、火腿、腌菜、腐乳以及干酪等。随着分子生物学和细胞生物学的快速发展，现代发酵技术应运而生。传统发酵技术与DNA重组技术、细胞(动物细胞和植物细胞)融合技术结合，已成为现代发酵技术及工程的主要特征。,二、食品发酵与食品的品质,(一)发酵技术的基本概念发酵是利用微生物的代谢活动，通过生物催化剂(微生物细胞或酶)将有机物质转化成产品的过程。狭义的说在有氧条件下，糖类或近似糖类物质的分解。例如：乳酸链球菌是在缺氧的条件下将乳糖转化成乳酸醋酸杆菌则在有氧条件将酒精转化成醋酸 发酵技术是利用发酵来获得产品的技术。,（二）发酵食品的特色和作用,1、抑制腐败菌和一般病原菌的生长 2、发酵食品能提高原有的末发酵食品的营养价值 3、在食品发酵后，其原来的色泽、形状、风味都会有所改变，而且是按着人们的意愿去改变的,三、发酵保藏的原理,利用能形成酒精和酸的微生物生长并进行新陈代谢活动，抑制脂解菌和朊解菌的活动。脂解菌侵袭脂肪、磷脂和类脂物质，除非含量特低，否则会产生蛤败和鱼腥味等异味朊解菌会分解蛋白质及其它含氮物质，并产生腐臭味。,将封闭在不易消化物质构成的植物结构和细胞内的营养物素释放出来，增加食品的营养价值。伴随着微生物分解食品中大分子(如蛋白质、多糖)的同时，由于微生物的新陈代谢也会产生一些代谢产物，这些代谢产物有许多是营养性的物质，如氨基酸、有机酸等。种籽和谷物中含有人体不易消化的纤维素、半纤维素和类似的聚合物发酵时在酶的裂解下能形成人类能够消化吸收的成分如简单糖类和糖的衍生物，从而增加了营养价值。发酵菌特别是霉菌，能将食品组织细胞壁分解，从而使得细胞内的营养物质更容易直接地被人体吸收。在食品发酵后，其原来的色泽、形状、风味可按着人们的意愿去改变。,四、食品发酵中微生物的利用,(一)发酵食品中细菌的利用1、乳酸菌发酵 乳酸细菌分布：空气中肉、乳、果蔬等食品的表面上水以及器具等的表面上种类：有球状、杆状等等，属于兼嫌气性的居多数，也有专嫌气性的一般生长发育的最适温度为2630。,乳酸菌发酵类型：按对糖发酵特性的不同，可分为同型发酵和异型发酵。同型发酵是指乳酸菌在发酵过程中，能使80%90%的糖转化为乳酸，仅有少量的其他产物，引起这种发酵的乳酸菌叫做同型乳酸菌。菌种有：干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、胚芽乳杆菌 异型发酵是指一些乳酸菌在发酵过程中使发酵液中大约50%的糖转化为乳酸，另外的糖转变为其他有机酸、醇、二氧化碳、氢等，引起这种发酵的乳酸菌叫异型乳酸菌。菌种有双歧杆菌、蚀橙明串珠菌和戊糖明串珠菌等,蔬菜的乳酸发酵过程,实例-酸奶,它是由优质鲜乳经脱脂、消毒后，加入乳酸发酵菌剂，经过发酵而制成的。菌种有：保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳链球菌、嗜热链球菌等。一般采用两种以上的混合菌种，在一定的温度下经过1248h的发酵过程后，乳液即形成均匀糊状液体，酸度可达1%左右，并具有特殊的风味。在这种已发酵完毕的酸奶中，根据不同的口味和要求，还可加入食糖、柠檬酸、果汁及香料等物质配成各种酸乳，这种含有活的乳酸菌的酸乳，在保证卫生的条件下就不需要再经消毒处理，可以直接供人们饮用。,2.醋酸菌发酵,醋酸发酵是利用醋酸杆菌进行的有氧发酵。醋酸发酵条件：发酵液一般保持在30左右的温度，发酵原料液偏于酸性。因为醋酸杆菌为需氧菌，通常通气进行发酵。在上述条件下，醋酸菌得以大量生长繁殖，使发酵液中乙醇转化为醋酸，酯酸杆菌产酸高的发酵液中醋的含量可达10%以上。发酵原液经过过滤、蒸煮杀菌后，再稀释至2%3%的醋酸浓度，调味后，即为食用醋。,(二)发酵酒和面包中酵母菌的利用,1.酵母菌用于生产饮料酒 2.用酵母菌制造面包,酿酒的原料,含淀粉较多的谷物和野生植物，如大麦、大米、高粱;植物块根，如红薯、木薯;含糖分较多的水果，如葡萄、山楂、橘子等；凡是供酿酒用的淀粉原料，一般都要先经过糊化及酶的糖化，然后再加入一定的酵母菌种进行酒精发酵。,啤酒是以大麦为主要原料，经发芽、糖化、啤酒酵母发酵制成。在酿造啤酒时，通常要加入酒花。酿酒专用的葡萄中含有丰富的糖分，在葡萄酒酵母的作用下可直接酿造葡萄酒。近年来生产葡萄酒多使用以葡萄汁酵母制得的活性干酵母。酒精发酵过程中是进行密闭发酵，在培育酵母菌种时须进行通气发酵。,(三)发酵食品中霉菌的利用,1.霉菌制造腐乳 2.酱油制造中霉菌的利用,五、食品发酵时有关因素的控制控制,温度酸度氧的供应 食盐 乙醇 菌种使用量,1、温度,发酵所需的温度依微生物的种类而异，温度起伏会影响发酵效果。温度为0时，牛乳中很少有乳酸菌活动。4.4时微生物稍有生长即使乳变味。21.l时乳酸链球菌生长比较突出。37.8时保加利亚乳杆菌迅速生长。温度升至65.6时则嗜热乳杆菌生长而其他微生物基本死亡。,2、酸度,由于大多数的微生物生长所需的pH在7，所以酸度，不论是食品原有的成分、外加的或发酵后产生的，都有抑制有害微生物生长的作用。含酸食品有一定的防腐能力，但是有氧存在时在表面就会有霉菌生长，它会将酸消耗掉，以致食品失去了防腐能力，导致在这类食品表面会发生脂肪分解和其他降解活动。食品中的酸度也会因蛋白质分解产生的氨类物质而下降，从而为脂肪分解和其他降解类型细菌的生长活动创造条件。,3、氧的供应,细菌有需氧的、厌氧的或兼性厌氧的。霉菌是需氧性的，在缺氧条件下不能生长，故缺氧是控制霉菌生长的重要途径。醋酸菌是需氧菌，它们在缺氧条件下难以生长，因此，酿醋时要先让酵母在缺氧条件下将糖转化成酒精，然后再在通气条件下由醋酸菌将酒精氧化生成醋酸。酵母菌是兼性厌氧菌，在大量空气供应的条件下酵母繁殖远超过发酵活动;但在缺氧条件下，则进行酒精发酵将糖分转化成酒精。肉毒杆菌为专性厌氧菌，它只有在完全缺氧的条件下才能良好地生长。乳酸菌是兼性厌氧菌，它在缺氧条件下，才能将糖分转化成乳酸。,4、食盐,不同浓度的盐溶液对微生物有不同的影响 各种微生物对不同盐液浓度的耐受性并不相同,5、乙醇,发酵时产生酒精阻止了有害微生物在果汁中的繁殖 乙醇的防腐作用，与其浓度关系密切。酵母不能忍受它自己所产生的超过某种浓度时的酒精及其他发酵产物。按容积计12%15%发酵酒精就能抑制酵母的生长。一般发酵饮料酒的酒精含量为8%13%，缺少防腐能力，还需进行巴氏杀菌。如果饮料酒中加入酒精，使其含量达到20%(按容积计)，一般就不需要巴氏杀菌处理也可防止变质和腐败。葡萄酒的发酵主要由原始糖分，酵母种类、发酵温度和含氧量。酵母的种类是一个重要因素。虽然酒精对所有酵母都有抑制作用，它比其他酵母忍耐酒精的能力高些。乳酸菌能耐较高的酒精浓度，在含酒精26%(体积分数)或更高情况下仍能生长和繁殖。,6、菌种使用量,发酵开始时如有大量预期菌种存在，即能迅速繁殖并抑制住其他杂菌生长，促使发酵向着预定的方向发展。因此，发酵技术的发展已改为使用预先培养的菌种，这种培养菌种称为发酵剂或酵种。它可以是纯菌种，也可以是混合菌种。酵种一般是专门大规模培养，然后在保护剂共存下，低温真空脱水干燥，在惰性气体保护下储存备用。,六、发酵食品形成过程,原料第一阶段：包括淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素、半纤维素、木质素、芳香物质的降解以及其它物质的降解。第二阶段：包括醇类、有机酸、酯类、氨基酸、脂肪酸、芳香族化合物以及其它物质的形成。第三阶段：产物再平衡,七、发酵食品的附加值,发酵有利于食品保藏保健作用增加营养价值,
