微生物與食品制造的論文

【專家解說】：　　微生物與食品制造 鄭大 食品藥品安全與檢測（廣告） 　　摘要 　　微生物是一類寶貴而又豐富的生物資源 。它廣泛應用于食品、發(fā)酵、制藥、環(huán)保、冶金和農(nóng)業(yè)等眾多行業(yè)。這類資源如能進一步科學合理地開發(fā)，必將為人類創(chuàng)造出巨大的物質(zhì)財富。民以食為天，食品是人類賴以生存的基礎。近年來，全世界由于人 口的增加和生活水平的提高，對食品的質(zhì)和量提出了更高的要求。隨著食品資源的不斷被利用，開辟新的食品資源 已越來越引起人們的思考。在尋找食品新資源的過程中，雖然人們還習慣把著眼點主要放在擴大種植業(yè)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)上，但由于微生物具有與眾不同的特點，已使人們產(chǎn)生濃厚的興趣，開拓了人們尋找食品新資源的視野。經(jīng)過不斷研究和開發(fā)，一大批應用微生物生產(chǎn)的食品相繼面市。微生物在豐富食品種類、增加或提高營養(yǎng)成分的含量以及改善食品的風味方面正日益扮演重要的角色，顯示出廣闊的應用前景，逐漸實現(xiàn)食品由植物、動物二維結(jié)構(gòu)向植物、動物、微生物三維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。 　　正文 　　微生物發(fā)酵 　　當今人們采用的主要技術是利用微生物的發(fā)酵來制造食品。微生物發(fā)酵就是利用微生物，在適宜的條件下，將原料經(jīng)過特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。微生物菌種是進行發(fā)酵的根本因素，通過變異和菌種篩選，可以獲得高產(chǎn)的優(yōu)良菌株并使生產(chǎn)設備得到充分利用，也可以因此獲得按常規(guī)方法難以生產(chǎn)的產(chǎn)品。發(fā)酵有三大過程要素 1、溫度 2、PH值 3、氧氣 　　現(xiàn)代微生物發(fā)酵工程的內(nèi)容　 　　⑴利用現(xiàn)代化的手段對微生物加以篩選和改造，以形成更符合工業(yè)生產(chǎn)需要的新菌種的工業(yè)微生物育種技術、其中滲透了基因工程、細胞工程的一些內(nèi)容，經(jīng)過改造的、滿足人們需要的微生物菌種通常被稱之為工程菌；　　 　?、莆⑸锞w的生產(chǎn)，即利用先進的生產(chǎn)工藝高速地對某種微生物進行大量的純培養(yǎng)，即工程菌的克隆；　　 　?、菑奈⑸镏蟹蛛x有用物質(zhì)，如利用微生物以一些廉價的廢棄物做底物生產(chǎn)單細胞蛋白質(zhì)等；　 　　⑷微生物初級和次級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵生產(chǎn)，如生產(chǎn)氨基酸，抗生素等生理活性物質(zhì)；　　 　?、砂l(fā)酵產(chǎn)物的分離純化和加工后處理；　　 　　⑹利用微生物控制或參與工業(yè)生產(chǎn)，如采礦、冶金等；以及微生物生物反應器的研究開發(fā)，新型發(fā)酵裝置、生物傳感器和使用電子計算機控制的自動化連續(xù)發(fā)酵的技術等等。 　　微生物與釀造品 　　一、醋酸菌的應用——食醋的生產(chǎn) 　　我們知道，食醋是我國人民日常生活中的調(diào)味品之一，也是我國利用微生物生產(chǎn)的一個古老的產(chǎn)品。在民間，食醋的生產(chǎn)是采用存在于自然界中的醋酸菌進行自然發(fā)酵的；在工廠里，為了提高產(chǎn)量和質(zhì)量，避免雜菌污染，采用人工純接種的方式進行發(fā)酵。 　　長期以來用于食醋生產(chǎn)的細菌有紋膜醋酸菌（醋化醋桿菌）、許氏醋桿菌。但目前應用最多的是惡臭醋桿菌混濁變種（AS1.41）、巴氏醋酸菌巴氏亞種(瀘釀1.01號)。 　　 醋酸菌在充分供給氧氣的情況下生長繁殖,并把基質(zhì)中的乙醇氧化為醋酸，這是一個生物氧化過程，反應式省略。 　　 根據(jù)菌種不同，在發(fā)酵過程中還可產(chǎn)生少量的其它有機酸以及有香味的酯類等，使食醋具有良好的風味，因此，選擇優(yōu)良的菌種對食醋生產(chǎn)非常重要。 　　 食醋的釀造方法通常可分為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵兩大類，我國傳統(tǒng)的釀造法多采用固態(tài)發(fā)酵。用這種方法生產(chǎn)的醋風味較好，但需要的輔料多，發(fā)酵周期長，原料利用率低，勞動強度大 　?。ㄒ唬┰?　　 可用于食醋生產(chǎn)的原料很多，有糧食、干鮮果品、野生的含糖或淀粉的果類等。例如：糖、蜜、高梁、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、棗類等。一般著名的食醋仍以糯米、大米、高梁等糧食原料為主。 　?。ǘ┕に嚵鞒?　　 原料混合→ 加水拌勻、蒸煮→ 冷卻后加麩曲和酒目→ 糖化、發(fā)酵→ 接入醋酸菌→ 醋酸發(fā)酵→ 加鹽陳釀→ 淋酸 →陳釀（脂化、增香、增加固形物和色澤、使醋酸提高到5%以上）→配兌→ 滅菌→ 包裝、成品。 　　 我國生產(chǎn)的食醋品種很多，而且有許多名優(yōu)產(chǎn)品。如山西陳醋、鎮(zhèn)江香醋、四川麩醋、江浙的玫瑰醋、福建的紅曲醋以及東北的白醋等。各種醋在選料、發(fā)酵工藝及最后的調(diào)配料、陳釀上都有各自的特點。 　　二、氨基酸發(fā)酵 　　 氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本成分。在氨基酸中有八種是體內(nèi)（人體）不能合成但又需要的氨基酸，通常這八種氨基酸稱為必需氨基酸，人體只有通過食物來獲得。 　　 另外，在食品工業(yè)中，氨基酸可以作為調(diào)味料，如谷氨酸鈉——味精，作為鮮味劑使用；色氨酸和甘氨酸可作甜味劑。在食品中添加某些氨基酸可提高食品的營養(yǎng)價值，如在大米中添加賴氨酸，可提高蛋白質(zhì)的利用率等。為了改善禽畜的飼料質(zhì)量，往往也添加賴氨酸和蛋氨酸等必需氨基酸。因此，氨基酸的生產(chǎn)具有重要的意義。 　　 最初，氨基酸的生產(chǎn)通過水解蛋白質(zhì)進行。自1957年用微生物直接發(fā)酵糖類生產(chǎn)谷氨酸獲得成功，投入工業(yè)化生產(chǎn)以來，氨基酸的研究和生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展，約有十余種進入工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，我國也于1963年開始了谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)。 　?。ㄒ唬┕劝彼徕c（味精）的生產(chǎn)： 　　 谷氨酸發(fā)酵菌：谷氨酸棒桿菌、菌色短桿菌等。 　　 我國使用的生產(chǎn)菌株：北京棒狀桿菌，AS1.299；鈍齒棒桿菌，AS1.542。這些菌的共同特性是：菌體為球形，短桿至棒狀，無鞭毛、不運動、不形成芽孢，革蘭氏染色陽性，生長需要求生物素，在通氣條件下培養(yǎng)產(chǎn)生谷氨酸。 　　 谷氨酸發(fā)酵的生化過程：首先是葡萄糖經(jīng)糖酵解和單磷酸已糖支路兩種途徑生成丙酮酸，丙酮酸→乙酰輔酶A→三羧循環(huán)→生成α—酮戊二酸，在谷氨酸脫氫酶的作用下，在NH4+存在時生成L—谷氨酸。 　　 1、原料：發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸鈉的原料有淀粉質(zhì)類的玉米、甘薯、小麥、大米等，其中甘薯淀粉最為常用。此外，糖蜜等也可用來作發(fā)酵培養(yǎng)基的碳源。氮源可用尿素或氨水。 　　 2、工藝流程： 　　 淀粉質(zhì)原料→糖化→冷卻過濾→加入玉米漿及其它營養(yǎng)物，配成合適的培養(yǎng)基→按種發(fā)酵菌→發(fā)酵→發(fā)酵液→提?。ǖ入婞c法、離子交換法等）→谷氨酸結(jié)晶→Na2CO3中和→谷氨酸鈉（味精）→經(jīng)過去鐵、脫色、過濾、濃縮、結(jié)晶（味精）→干燥后即得成品。 　　三、蔬菜和水果的乳酸發(fā)酵食品 　　 蔬菜和水果經(jīng)乳酸菌的發(fā)酵，不僅可以得到富于營養(yǎng)、具有一定風味的產(chǎn)品，是一種食物的加工方法；同時又是一種具有悠久歷史的食品保藏方法。隨著人們對果蔬乳酸發(fā)酵食品的營養(yǎng)價值及其對人體的有益作用認識的逐漸提高，使果蔬食品乳酸發(fā)酵加工業(yè)得到了發(fā)展，不但品種增多，而且加工過程也從家庭式的手工業(yè)逐漸走向機械化的工業(yè)生產(chǎn)。 　　 我國人民在制作乳酸發(fā)酵果蔬制品方面具有悠久的歷史，包括美味營養(yǎng)的酸泡菜、酸腌菜、漬酸菜，還有花樣繁多、風味各異的醬腌菜、乳酸發(fā)酵的果蔬汁等等，舉不勝舉。 　　酵母菌在食品制造中的應用 　　 酵母菌的應用非常廣泛，主要有食品制造（酒類、面包的生產(chǎn)）、單細胞蛋白、醫(yī)藥化工（核酸、維生素的生產(chǎn)），石油烴類發(fā)酵等。 　　 酵母菌與人類生活的關系十分密切，長期以來人們利用酵母菌制作食物Pr，面包，各種酒類等多種食品，因此，酵母菌在食品工業(yè)中占有極其重要的地位。 　　 下面介紹酵母菌在食品中的應用 　　面包的生產(chǎn) 　　 面包和饅頭幾乎是我國廣大城鄉(xiāng)人民經(jīng)常食用的食品，它們都是由面粉經(jīng)過酵母菌發(fā)酵后制成的，其質(zhì)地松軟，味香可口，但面包的原料配合較為合理，經(jīng)過烘烤而成，因而更加可口和富于營養(yǎng)，也便于攜帶和保存。 　　 用于制造面包的酵母——啤酒酵母，可以從啤酒廠得到，但有專業(yè)的工廠生產(chǎn)酵母制品，專門用來生產(chǎn)面包的酵母產(chǎn)品有壓榨酵母（鮮酵母）、活性干酵母（ADY），一般用壓榨酵母較多。 　　 面包制造是以面粉為主要原料，加水和酵母菌混合成面團，在30℃左右發(fā)酵，酵母菌利用面粉中淀粉酶分解淀粉生成的麥、葡、果、蔗糖，產(chǎn)生二氧化碳、醇、醛和一些有機酸等產(chǎn)物。 　　 二氧化碳使面團膨脹，發(fā)酵好的面團，經(jīng)過揉搓添加配料，成型后放到烘焙爐中在高溫下烘烤。二氧化碳受熱膨脹使面包成為多孔的海綿狀結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有松軟的質(zhì)地。發(fā)酵中產(chǎn)生的有機酸、醇、醛等賦予面包以特有的風味。有的還添加各種食用香精、果仁、果脯等輔料，形成不同的花色品種。 　　微生物酶在食品工業(yè)中的應用 　　 酶用于食品制造歷史悠久，但對于酶的了解則是近代科學的重要成就。隨著食品工業(yè)的發(fā)展，對于酶的品種、數(shù)量、質(zhì)量提出了更高的要求。因此，世界各國都普遍重視酶的研究和生產(chǎn)。 　　一、微生物生產(chǎn)酶制劑的優(yōu)點 　　 一般認為M 細胞至少能產(chǎn)生2500種以上不同的酶。 　　 微生物酶的生產(chǎn)具有選擇性（選擇菌株），便于工業(yè)化生產(chǎn)，不受季節(jié)、氣候、地理等條件的限制；生產(chǎn)能力也可以不受限制，而且M生長周期短，有可能保證酶的供應。 　　二、微生物酶及其在食品工業(yè)中的應用 　　 1、酶生產(chǎn)用的微生物：微生物酶制劑可以由細菌、放線菌、酵母菌、霉菌、等M產(chǎn)生。 　　 2、酶的種類：微生物酶的種類較多，主要包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、果膠酶、過氧化氫酶等。各種酶類在食品工業(yè)中起到不同的作用。 　　發(fā)酵工程在在食品工業(yè)上的應用： 　　主要有三大類產(chǎn)品，一是生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生產(chǎn)食品添加劑；三是幫助解決糧食問題。 　　在食品工業(yè)中，不僅利用微生物生產(chǎn)食品產(chǎn)品，而且還把它作為食品衛(wèi)生標準中的檢測指標之一來判斷食品的衛(wèi)生質(zhì)量，從而有效地保證了產(chǎn)品質(zhì)量，更好地指導消費和保護人類的身體健康 。 　　在微生物發(fā)酵方面，利益與弊端并存，發(fā)展與挑戰(zhàn)同在，我們要做的就是通過不斷發(fā)展的科技趨利避害，直面挑戰(zhàn)才能求得發(fā)展。盡管我們今天享用的許多產(chǎn)品還離不開傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)，但現(xiàn)代微生物工程已沖擊到包括傳統(tǒng)食品發(fā)酵業(yè)、制藥業(yè)、有機酸制造業(yè)、飼料業(yè)等各個產(chǎn)業(yè)。