1、微生物发酵与食品生产微生物发酵与食品生产n我们的日常生活中也接触到许多发酵我们的日常生活中也接触到许多发酵食品，请思考这样一个问题：哪些食食品，请思考这样一个问题：哪些食品是由微生物发酵生产的？相应的发品是由微生物发酵生产的？相应的发酵种类是什么？酵种类是什么？举例说出利用微生物发酵生产的举例说出利用微生物发酵生产的5 5种食品种食品n酒类：酒类：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用酿酒酵母，在厌氧条件下进行发酵，将利用酿酒酵母，在厌氧条件下进行发酵，将葡萄糖转化为酒精生产的葡萄糖转化为酒精生产的。白酒经过蒸馏，。白酒经过蒸馏，因此酒的主要成分是水和酒精，以及一
2、些加因此酒的主要成分是水和酒精，以及一些加热后易挥发物质，如各种酯类、其他醇类和热后易挥发物质，如各种酯类、其他醇类和少量低碳醛酮类化合物。果酒和啤酒是非蒸少量低碳醛酮类化合物。果酒和啤酒是非蒸馏酒，发酵时酵母将果汁中或发酵液中的葡馏酒，发酵时酵母将果汁中或发酵液中的葡萄糖，转化为酒精，而其他营养成分会部分萄糖，转化为酒精，而其他营养成分会部分被酵母利用，产生一些代谢产物，如氨基酸、被酵母利用，产生一些代谢产物，如氨基酸、维生素等，也会进入发酵的酒液中。因此，维生素等，也会进入发酵的酒液中。因此，果酒和啤酒营养价值较高。果酒和啤酒营养价值较高。n醋：醋：食品店或超市出售的醋中，除了白醋是食品店
3、或超市出售的醋中，除了白醋是由化学合成的食品级醋酸勾兑的外，其他的由化学合成的食品级醋酸勾兑的外，其他的则是由则是由醋酸菌醋酸菌在好氧条件下发酵，将固体发在好氧条件下发酵，将固体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。由于使用酵产生的酒精转化为醋酸生产的。由于使用的微生物菌种或曲种的差异，在葡萄糖发酵的微生物菌种或曲种的差异，在葡萄糖发酵过程中会产生乳酸或其他有机酸，因而使醋过程中会产生乳酸或其他有机酸，因而使醋有不同的风味。有不同的风味。n酱油：酱油：酱油生产以大豆为主要原料，其他有麦麸、酱油生产以大豆为主要原料，其他有麦麸、小麦、玉米等，将原料经粉碎制成固体培养基，在小麦、玉米等，将原料经粉碎制成
4、固体培养基，在好氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如好氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉黑曲霉进进行发酵。微生物在生长过程中会产生大量的蛋白酶，行发酵。微生物在生长过程中会产生大量的蛋白酶，将培养基中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，将培养基中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后淋洗、调制成酱油产品。酱油富含氨基酸和肽，然后淋洗、调制成酱油产品。酱油富含氨基酸和肽，具有特殊香味。具有特殊香味。酱：酱：以大豆和少量面粉为原料，蒸煮后在空气中自然发以大豆和少量面粉为原料，蒸煮后在空气中自然发酵。发酵过程主要是能够产生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶酵。发酵过程主要是能够产生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的的霉
5、菌霉菌，将大豆中的蛋白质、脂肪、淀粉分解，产生出，将大豆中的蛋白质、脂肪、淀粉分解，产生出氨基酸、多肽、甘油、脂肪酸等多种物质。这些物质使氨基酸、多肽、甘油、脂肪酸等多种物质。这些物质使酱具有独特的酱香味。酱具有独特的酱香味。n酸奶：酸奶：牛奶在厌氧条件下，由牛奶在厌氧条件下，由乳酸菌乳酸菌发酵，发酵，将乳糖分解，并进一步发酵产生乳酸和其他将乳糖分解，并进一步发酵产生乳酸和其他有机酸，以及一些芳香物质和维生素等；同有机酸，以及一些芳香物质和维生素等；同时蛋白质也部分水解。因此，酸奶是营养丰时蛋白质也部分水解。因此，酸奶是营养丰富、易消化，少含乳糖，是适合于有乳糖不富、易消化，少含乳糖，是适合于
6、有乳糖不适应症者的优良食品。适应症者的优良食品。n酒酿酒酿：是大米经蒸煮后，接种是大米经蒸煮后，接种根霉根霉，在好氧条，在好氧条件下，发酵生产的含低浓度酒精和不同糖分的件下，发酵生产的含低浓度酒精和不同糖分的食品。根霉在生长时会产生大量的淀粉酶，将食品。根霉在生长时会产生大量的淀粉酶，将大米中的淀粉水解成葡萄糖，同时利用部分葡大米中的淀粉水解成葡萄糖，同时利用部分葡萄糖发酵产生酒精。萄糖发酵产生酒精。n面包：现在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）经活化后，与面粉混合发酵，再加入各种添加剂，经烤制生产的。面粉发酵后淀粉结构发生改变，变得易于消化、营养易于吸收。n馒头：馒头：以前做馒头的面粉是经
7、自然发酵后蒸制以前做馒头的面粉是经自然发酵后蒸制的，如果连续使用面肥发酵，经几代发酵，微的，如果连续使用面肥发酵，经几代发酵，微生物会因生长优势而单一化。发酵的菌种一般生物会因生长优势而单一化。发酵的菌种一般多为多为乳酸菌乳酸菌。因为发酵产酸，在蒸制前要用碱。因为发酵产酸，在蒸制前要用碱中和酸，制得的馒头才松软适口、带有特殊香中和酸，制得的馒头才松软适口、带有特殊香味。现在，大批量生产是采用味。现在，大批量生产是采用干酵母干酵母发酵，所发酵，所以不产酸，不需要再用碱中和即可蒸制。以不产酸，不需要再用碱中和即可蒸制。n泡菜：（乳酸菌）n腐乳：（毛霉、青霉、酵母、曲霉等）n酸菜：与泡菜类似。n糖果
8、、饼干、果冻糖果、饼干、果冻等添加了等添加了红曲色素红曲色素，以调节色泽；，以调节色泽；n果汁、饼干、面包、点心、方便面果汁、饼干、面包、点心、方便面等添加了等添加了黄原胶黄原胶，起，起悬浮、稳定、增稠、改善口感、防止粘牙、延长储存期悬浮、稳定、增稠、改善口感、防止粘牙、延长储存期等作用；等作用；n各类罐头，包括蔬菜、水果、蘑菇、鱼类、肉类、蛋类各类罐头，包括蔬菜、水果、蘑菇、鱼类、肉类、蛋类罐头，香肠，包装奶罐头，香肠，包装奶等添加了等添加了乳链杆菌肽乳链杆菌肽，以保鲜、防，以保鲜、防腐，保存营养和改善口感等；腐，保存营养和改善口感等；n各种果汁、啤酒和饮料各种果汁、啤酒和饮料中均需使用中均
9、需使用柠檬酸或乳酸柠檬酸或乳酸作为酸作为酸味剂调节口味、口感；味剂调节口味、口感；n可以说市场上出售的各类食品均加有各种食品添加剂，可以说市场上出售的各类食品均加有各种食品添加剂，其中约其中约70%70%80%80%的食品添加剂是用发酵法的食品添加剂是用发酵法，或发酵产生，或发酵产生的酶，加工生产的。的酶，加工生产的。微生物工程发酵与食品生产微生物工程发酵与食品生产微生物与微生物与发酵食品发酵食品发酵生产发酵生产的历史的历史传统发酵工业传统发酵工业现代发酵工业现代发酵工业发酵与发酵与发酵食品发酵食品微生物发酵微生物发酵需要的条件需要的条件传统发酵技传统发酵技术的作用术的作用防止食物腐败防止食物
10、腐败口感更好口感更好营养更好营养更好更易消化更易消化现代发酵技现代发酵技术的作用术的作用生产效率高生产效率高质量易控制质量易控制确保安全性确保安全性发酵食品发酵食品的生产的生产发酵食品的生产发酵食品的生产菌种的选育菌种的选育菌种的扩大培养菌种的扩大培养培养基的配制培养基的配制水水碳源碳源氮源氮源无机盐类无机盐类生长因子生长因子灭菌和接种灭菌和接种发酵的条件控制发酵的条件控制温度温度溶氧量溶氧量分离和提纯分离和提纯加料口加料口放料口放料口无菌空气入口无菌空气入口排气口排气口冷却水进口冷却水进口冷却水出口冷却水出口PHPH检测及控制装置检测及控制装置搅拌器搅拌器n原始发展阶段（原始发展阶段（发酵技
11、术原始，顶多是家庭小制作，技术发酵技术原始，顶多是家庭小制作，技术进步缓慢，完全是经验式的，并不知道其中的原理进步缓慢，完全是经验式的，并不知道其中的原理 。）n传统发酵工业阶段（传统发酵工业阶段（人们才开始了解发酵现象的本质人们才开始了解发酵现象的本质 ，采用开放式的发酵方式，生产过程较为简单，对生产设备要求不采用开放式的发酵方式，生产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模一般不大高，规模一般不大 。）n现代发酵工业阶段（现代发酵工业阶段（生产技术要求高；生产规模大；技生产技术要求高；生产规模大；技术发展速度快；菌种的生产能力大幅度提高，新产品、新技术、术发展速度快；菌种的生产能力大幅度提高
12、，新产品、新技术、新设备的应用达到前所未有的程度新设备的应用达到前所未有的程度。）n生物技术产业阶段生物技术产业阶段 （利用构建的基因工程菌生产利用构建的基因工程菌生产 ）n四千年前，利用微生物酿酒；四千年前，利用微生物酿酒；n18571857年，巴斯德证明活酵母能酒精发酵；年，巴斯德证明活酵母能酒精发酵；1919世纪世纪末到末到2020世纪世纪3030年代，利用微生物生产的新产品不年代，利用微生物生产的新产品不断出现断出现n2020世纪世纪40-5040-50年代，无菌技术的发展和大型发酵罐年代，无菌技术的发展和大型发酵罐的设计成功，例：弗洛里、钱恩研究出了大规模的设计成功，例：弗洛里、钱恩
13、研究出了大规模生产青霉素方法生产青霉素方法n2020世纪世纪7070年代后，分子生物学的发展，利用基因年代后，分子生物学的发展，利用基因工程将特定的基因转移到微生物中，获得能生产工程将特定的基因转移到微生物中，获得能生产特定产品的基因工程菌，再进行发酵培养。特定产品的基因工程菌，再进行发酵培养。传统发酵工业传统发酵工业现代发酵工业现代发酵工业生物技术产业阶段生物技术产业阶段原始发酵工业原始发酵工业二、微生物发酵需要条件的探究二、微生物发酵需要条件的探究 微生物的发酵需要糖类，当有糖类存在时酵母微生物的发酵需要糖类，当有糖类存在时酵母菌能进行发酵。菌能进行发酵。实验内容：实验内容：探究酵母菌发酵
14、所需要的条件探究酵母菌发酵所需要的条件假设假设号瓶号瓶内容物内容物结果结果1 1温水、酵母温水、酵母2 2温水、酵母和温水、酵母和5mL5mL盐水盐水3 3温水、酵母和温水、酵母和5mL5mL糖水糖水4 4温水、酵母和温水、酵母和30mL30mL糖水糖水5 5温水、温水、5mL5mL糖水糖水实验记录表实验记录表无气体产生无气体产生无气体产生无气体产生有气体产生有气体产生有大量气体产生有大量气体产生无气体产生无气体产生思考：思考：1 1、为什么要加入温水？、为什么要加入温水？2 2、设置、设置3 3号和号和4 4号瓶的目的是什么？为什么要设置号瓶的目的是什么？为什么要设置5 5号瓶？号瓶？3 3
15、、如果在瓶中加入牛奶、硝酸盐则结果有何不同？、如果在瓶中加入牛奶、硝酸盐则结果有何不同？n发酵：发酵：是利用微生物，在适宜的条件下，将是利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。要的产物的过程。如：如：生长因子无机盐水氮源碳源酸碱度成 分是细是细胞内胞内各种各种化学化学反应反应的进的进行场行场所所合成自合成自身物质身物质提供能提供能量，最量，最常用的常用的是糖类是糖类是微生物细是微生物细胞生长繁殖胞生长繁殖和生物合成和生物合成不可缺的物不可缺的物质。分为无质。分为无机氮和有机机氮和有机氮两种氮两种提供不提供不可缺少可缺少的矿质的矿质元素元素如：如：酵母酵母膏、膏、动物动物肝脏肝脏浸出浸出液、液、麦芽麦芽汁汁根根据据不不同同的的微微生生物物进进行行调调节节思考：蛋白胨、酵母膏可以作为什么？思考：蛋白胨、酵母膏可以作为什么？
