微生物在食品发酵中的应用论文

微生物用于食品工业在我国已有悠久的历史。食醋、酱油、啤酒、泡菜、面包等传统发酵食品均已在人们的生活中占有了重要的地位。随着食品工业的兴起以及微生物研究技术的飞速发展, 微生物在食品工业中发挥着越来越重要的作用。本文就其在食品工业中应用的研究热点进行了综述。 1、现代微生物技术在食品上的进步 与传统微生物发酵技术相比，现代微生物技术无论从应用范围还是生产效率上都有极大的进步。 首先在对生产菌种的认识上，现代微生物技术有了更加科学的了解。传统自然发酵中的微生物体系成分复杂，单一菌种发酵活力较低，不适合工业化大规模生产。而随着微生物科学的发展进步，人类对发酵过程中的微生物有了科学的认识，能够采用纯种的菌株进行发酵，大大提高了产率，同时还运用基因工程技术选育新的菌种，利用辐射等理化因素进行诱变育种以及菌株杂交等手段来产生形状更加优良的菌种。 在发酵技术上，现代微生物食品加工一般在发酵罐等发酵设备中，连续自动地进行，发酵的全部参数，如温度、pH、罐压、溶解氧、空气流量、二氧化碳含量等均可自动记录控制，工作效率大大提高。而且食品加工过程都有着良好生产操作规范，在容易发生食品安全问题的环节上，建立了相应的预防控制措施，充分保证产品的安全性。 同时现代发酵技术在获取发酵产物的同时，还开始利用微生物产生的酶来生产食品，这也是较传统发酵食品的一大进步。如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等已被广泛应用于苏打饼干、面包、蛋品、奶酪等各类食品的生产。 2、微生物技术在食品工业的应用 （1）益生菌，是指通过改善肠道菌群微生态平衡而对宿主动物的健康产生有益作用的活体微生物。益生菌具有可以控制肠道感染，减缓乳糖不耐症，抗腹泻降低血浆胆固醇的含量，增强免疫力，防癌抑癌等功效。目前应用于人体的益生菌有双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、蜡样芽胞杆菌、地衣芽胞杆菌、酵母菌等。在这些益生菌当中研究最多的要属乳酸杆菌属和双岐杆菌属等。对于芽孢杆菌属的研究相对较少。有研究表明芽孢杆菌属有着很强的营养特性, 并且具有耐高温, 耐酸碱的良好稳定性和优良的产酸、产酶、产维生素等性能, 能保持较高活菌数, 并且能够较好地发挥生理生化作用。 （2）微生物风味剂，酵母抽提物被誉为第三代调味剂，是以新鲜的酵母为原料，采用生物酶解技术，将酵母细胞内的蛋白质、核酸等进行生物降解精制而成的复合型天然调味料。其富含多种氨基酸、肽类物质、维生素等营养成分，已被广泛地应用于食品工业。国内在酵母抽提物方面的研究尚处于起步阶段，由于其口感好，鲜度高，营养丰富等多方面的优点，将具有广阔的前景。 （3）微生物防腐剂，防腐剂是食品工业生产中最重要的添加剂之一，添加剂的安全性始终是一亟待解决的问题。随着对微生物研究的不断深入，各种天然防腐剂相继发现，这类防腐剂不仅安全无毒甚至对人体有保健作用。随着人们健康意识的提高，用微生物防腐剂代替化学防腐剂已成为食品保藏技术的发展趋势，对各种微生物防腐剂抑菌物质的鉴定，抗菌谱的确立，食品毒理学分析等将成为研究的重点。另外，通过生物工程技术对抑菌物质的遗传调控进行研究，不仅具有理论意义而且有广泛的应用前景。在应用微生物防腐剂时可以同时使用几种或与来自动植物的防腐剂配合使用，利用他们之间的协同效应增强效果。 3、有害微生物的预防及食品的保藏在食品贮藏过程中，会发生微生物滋生使食品变质的现象。可以通过微生物学知识结合数学模型对食品产品中的微生物危害，和食源性病原微生物的危害情况进行预测。 除了食品的保藏，食品安全问题也已成为国际组织、各国政府、工商企业和消费者关注的焦点和目前研究的热点。各国政府有权采取强制性卫生措施保护本国人民健康、免受进口食品的危害，同时要求各国政府采取的卫生措施必须建立在风险评估的基础上。因此，风险评估是各国制定食品卫生标准和实施食品安全管理的基础。开展食源性微生物风险评估，对有效管理食品的安全问题，保护消费者健康，具有重要的意义。在此背景下，食品风险评估技术近年来也得到充分发展。 4、微生物学在食品领域应用的展望 从微生物食品的发展来看,可食用微生物作为未来开发的食源,尚处于“幼稚”期,但优势明显,开发潜力巨大,具有产业化发展前景。 随着生物技术的飞速发展，利用基因工程对微生物进行菌种改造从根本上解决发酵食品生产工艺中的问题，已在食品工业中开展试用。功能性食品及食品添加剂等各方面的生产都将与微生物紧密相连，微生物将为食品工业的发展开辟更广泛的前景。微生物在食品工业中的应用也远远不仅如此，今后将会发挥越来越重要的作用。

食品发酵离不开微生物的参与，微生物是获得发酵产品的内因。

最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在，称为正常菌群，其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收，菌群在这些过程中发挥的作用，以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调，就会引起腹泻。

微生物在单细胞蛋白中的应用一 摘要 微生物细胞含有丰富的蛋白质，而这正是人和动物不可缺少的营养物质，这是微生物食品倍受青睐的一个原因。人们热衷于微生物食品的开发，还有一个重要的原因，就是它可以解决因人们对蛋白质的需求增加而导致的粮食供求矛盾。 关键词 微生物细胞 蛋白质 营养物质二 引言 食品特别是蛋白质的短缺，正在对我们人类构成威胁。在这种情况下，开发新的食品资源就显得十分重要。在我们食用的各种食品中，除了动物食品和植物食品外，还包含了微生物食品。事实上，人类在很早的时候就开始食用微生物了，比如说我们所食用的味道鲜美的香茹，就是真菌形成的菌落，其他还有木耳、猴头、灵芝等，都是极具营养价值和药用价值的食用微生物。现已被人们广泛栽培和利用。三 正文单细胞蛋白定义单细胞蛋白是通过培养单细胞生物而获得的菌体蛋白质。单细胞蛋白的优点一 SCP营养丰富 二 利用原料广 可就地取材，廉价大量地解决原料问题。三 生产速率高 一般蛋白质生产速度同猪、牛、羊等体重的倍增时间成正比。四 劳动生产率高 生产不受季节气候的制约，易于人工控制，同时由于在大型发酵罐中立体式培养占地面积少。五 可以完全工业化生产 单细胞蛋白生产比农业生产需要的劳动力少，又不受地区、季节和气候条件的制约，可在占地有限的小设备上进行，不仅数量大，而且质量好，远远超过现有粮食品种的蛋白质。六 单细胞生物易诱变，比动、植物品种容易改良 可采用物理、化学、生物学方法定向诱变育种，获得蛋白质含量高、质量好、味美，并易于提取蛋白质的优良菌种。单细胞蛋白种类与具备条件及生产过程用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。这些微生物通常要具备下列条件：所生产的蛋白质等营养物质含量高，对人体无致病作用，味道好并且易消化吸收，对培养条件要求简单，生长繁殖迅速等。单细胞蛋白的生产过程也比较简单：在培养液配制及灭菌完成以后，将它们和菌种投放到发酵罐中，控制好发酵条件，菌种就会迅速繁殖；发酵完毕，用离心、沉淀等方法收集菌体，最后经过干燥处理，就制成了单细胞蛋白成品。单细胞蛋白特性（1）在理想情况下，菌种甚易使单细胞蛋白质产量倍加，而其所需时间要比使农作物蛋白质量倍增所消耗时间快500倍，比其他一般饲养家畜产量所耗的时间倍增快1000-5000倍。（2）单细胞蛋白质研究发展的实验要比研究农作物或家畜的实验易于进行，而且在极短的时间内就可得到有价值的数据与结果。（3）单细胞蛋白质的生产不受季节，空间，阳光的种种限制。单细胞蛋白的作用通过微生物发酵可以生产大量的微生物蛋白，不仅可供人类直接食用，也可作为家畜、家禽的高蛋白饲料，为我们提供质优价高的肉类蛋白，它的脂肪含量只有瘦牛肉的１０％，深受广大消费者的欢迎。一方面微生物蛋白食品的开发可以缓解耕地减少、粮食紧缺的矛盾，另一方面高蛋白的微生物蛋白食品的开发，也有利于改善人们的食品结构。1 作为畜禽饲料添加剂据分析，酵母单细胞蛋白中蛋白质含量为45％－55％，比大豆高30％以上；细菌的单细胞蛋白中蛋白质的含量高达70％，比大豆高50％，比鱼粉高20％。因此，在各类饲料中加入单细胞蛋白添加剂，可以取得诸如使猪长得更快、牛产奶更多这样的效果。如在畜禽的饲料中，只要添加3％～10％的单细胞蛋白，便能大大提高饲料的营养价值和利用率。2 作为食用蛋白质 单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。其中，蛋白质含量高达40%～80%，比大豆高10%～20%，比肉、鱼、奶酪高20%以上；氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖氨酸。单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富的酶类和生物活性物质，如辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等。单细胞蛋白不仅能制成“人造肉”供人们直接食用，而且还能提高食品的某些物理性能。开发单细胞蛋白的意义 蛋白质是维持生命的基本物质，它是组成人体器官、组织和体内酶、激素以及免疫球蛋白的主要成分。全世界蛋白质缺乏的问题已存在多年，生物技术开发单细胞蛋白是解决这一问题的重要途径。单细胞蛋白是现代饲料工业和食品工业中重要的蛋白来源。但单细胞蛋白作为当前比较尖端的科技产品，还处于刚刚起步阶段，尤其在我国还不成熟，其发展前景是广阔的。四 参考文献[1]李丽立 杨坤明 现代生物技术与畜牧业[2]栾玉静 单细胞蛋白的开发利用[3]魏瑶 单细胞蛋白

微生物在食品工业中的应用1 食醋食醋是我国劳动人民在长期的生产实践中制造出来的一种酸性调味品。它能增进食欲，帮助消化，在人们饮食生活中不可缺少。在我国的中医药学中醋也有一定的用途。全国各地生产的食醋品种较多。著名的山西陈醋、镇江香醋、四川麸醋、东北白醋、江浙玫瑰米醋、福建红曲醋等是食醋的代表品种。食醋按加工方法可分为合成醋、酿造醋、再制醋三大类。其中产量最大且与我们关系最为密切的是酿造醋，它是用粮食等淀粉质为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。其主要成分除醋酸(3%～5%)外，还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等营养成分及风味成分，具有独特的色、香、味。它不仅是调味佳品，长期食用对身体健康也十分有益。1 生产原料目前酿醋生产用的主要原料有：薯类 如甘薯、马铃薯等；粮谷类 如玉米、大米等；粮食加工下脚料 如碎米、麸皮、谷糠等；果蔬类 如黑醋栗、葡萄、胡萝卜等；野生植物 如橡子、菊芋等；其他 如酸果酒、酸啤酒、糖蜜等。生产食醋除了上述主要原料外，还需要疏松材料如谷壳、玉米芯等，使发酵料通透性好，好氧微生物能良好生长。2 发酵乳制品发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定的微生物进行发酵作用，产生具有特殊风味的食品，称为发酵乳制品。它们通常具有良好的风味、较高的营养价值、还具有一定的保健作用。并深受消费者的普遍欢迎。常用发酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒等。发酵乳制品主要包括酸奶和奶酪两大类，生产菌种主要是乳酸菌。乳酸菌的种类较多，常用的有干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、保加利亚乳杆菌(L bulgaricus)、嗜酸乳杆菌(L acidophilus)、植物乳杆菌(L plantarum)、乳酸乳杆菌(L Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)等。近年来，随着对双歧乳酸杆菌在营养保健方面作用的认识，人们便将其引入酸奶制造，使传统的单株发酵，变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础上，又具备了防癌、抗癌的保健作用。双歧杆菌因其菌体尖端呈分枝状(如Y型或V型)而得名。双歧杆菌是无芽孢革兰氏阳性细菌，专性厌氧、不抗酸、不运动、过氧化氢酶反应为阴性，最适生长温度为37~41℃。初始生长最适pH5~0，能分解糖。双歧杆菌能利用葡萄糖发酵产生醋酸和乳酸(2：3)，不产生CO2。目前已知的双歧杆菌共有24种，其中9种存在于人体肠道内，它们是两歧双歧杆菌(B bifidum)、长双歧杆菌(B longum)、短双歧杆菌(B brevvis)、婴儿双歧杆菌(B angulatum)、链状双歧杆菌(B adolescentis)、假链状双歧杆菌(B pseudocatenulatum)和牙双歧杆菌(B dentmum)等。应用于发酵乳制品生产的仅为前面5种。双歧杆菌与人体，除了如在酸奶中起到和其它乳酸菌一样的对乳营养成分的“预消化”作用，使鲜乳中的乳糖、蛋白质水解成为更易为人体吸收利用的小分子以外，主要产生双歧杆菌素。其对肠道中的致病菌如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌等具有明显的杀灭效果。乳中的双歧杆菌还能分解积存于肠胃中的致癌物N-亚硝基胺，防止肠道癌变，并能通过诱导作用产生细胞干扰素和促细胞分裂剂，活化NK细胞，促进免疫球蛋白的产生、活化巨嗜细胞的功能，提高人体的免疫力，增强人体对癌症的抵抗和免疫能力。目前，发酵乳制品的品种很多，如酸奶、饮料、干酪、乳酪等。现仅简要介绍一下双歧杆菌酸奶的生产工艺。双歧杆菌酸奶的生产有两种不同的工艺。一种是两歧双歧杆菌与嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵的生产工艺，称共同发酵法。另一种是将两歧双歧杆菌与兼性厌氧的酵母菌同时在脱脂牛乳中混合培养，利用酵母在生长过程中的呼吸作用，以生物法耗氧，创造一个适合于双歧杆菌生长繁殖、产酸代谢的厌氧环境，称为共生发酵法。3 氨基酸发酵1 概述氨基酸是组成蛋白质的基本成分，其中有8种氨基酸是人体不能合成但又必需的氨基酸，称为必需氨基酸，人体只有通过食物来获得。另外在食品工业中，氨基酸可作为调味料，如谷氨酸钠、肌苷酸钠、鸟苷酸钠可作为鲜味剂，色氨酸和甘氨酸可作为甜味剂，在食品中添加某些氨基酸可提高其营养价值等等。因此氨基酸的生产具有重要的意义。表7~1列出部分氨基酸生产所用的菌株。自从60年代以来，微生物直接用糖类发酵生产谷氨酸获得成功并投入工业化生产。我国成为世界上最大的味精生产大国。味精以成为调味品的重要成员之一，氨基酸的研究和生产得到了迅速发展。随着科学技术的进步，对传统的工艺不断地进行改革，但如何保持传统工艺生产的特有风味，从而使新工艺生产出的产品更具魅力，是今后研究的课题。5 黄原胶1 概况黄原胶(Xamthan Gum)别名汉生胶，又称黄单胞多糖，是国际上70年代发展起来的新型发酵产品。它是由甘兰黑腐病黄单胞细菌(Xanthomonas campestris)以碳水化合物为主要原料，经通风发酵、分离提纯后得到的一种微生物高分子酸性胞外杂多糖。其作为新型优良的天然食品添加剂用途越来越广泛。国际上，黄原胶开发及应用最早的是美国。美国农业部北方地区Peoria实验室于60年代初首先用微生物发酵法获得黄原胶。1964年，美国Merck公司Keco分部在世界上首先实现了黄原胶的工业化生产。1979年世界黄原胶总产量为2000t，1990年达4000t以上。在美国，黄原胶年产值约为5亿美元，仅次于抗生素和溶剂的年产值，在发酵产品中居第3位。我国对黄原胶的研究起步较晚，进行开发研究的单位，如南开大学、中科院微生物研究所、山东食品发酵研究所等，均已通过中试鉴定。目前全国有烟台、金湖、五连等数家黄原胶生产厂，年产在200t左右，主要用作食品添加剂。我国生产黄原胶的淀粉用量一般在5%左右，发酵周期为72~96h，产胶能力30~40g/L，与国外比较，生产水平较低。随着黄原胶生产和应用范围的进一步发展，目前北京、四川、郑州、苏州、山东等地都有黄原胶生产新厂建成，预示着我国的黄原胶生产将呈现一个新的局面。2 食品制造中的酵母及其应用酵母菌与人们的生活有着十分密切的关系，几千年来劳动人民利用酵母菌制作出许多营养丰富、味美的食品和饮料。目前，酵母菌在食品工业中占有极其重要的地位。利用酵母菌生产的食品种类很多，下面仅介绍几种主要产品。1 面包面包是产小麦国家的主食，几乎世界各国都有生产。它是以面粉为主要原料，以酵母菌、糖、油脂和鸡蛋为辅料生产的发酵食品，其营养丰富，组织蓬松，易于消化吸收，食用方便，深受消费者喜爱。酵母是生产面包必不可少的生物松软剂。面包酵母是一种单细胞生物，属真菌类，学名为啤酒酵母。面包酵母有圆形、椭圆形等多种形态。以椭圆形的用于生产较好。酵母为兼性厌氧性微生物，在有氧及无氧条件下都可以进行发酵。2 酿酒我国是一个酒类生产大国，也是一个酒文化文明古国，在应用酵母菌酿酒的领域里，有着举足轻重的地位。许多独特的酿酒工艺在世界上独领风骚，深受世界各国赞誉，同时也为我国经济繁荣作出了重要贡献。酿酒具有悠久的历史，产品种类繁多如：黄酒、白酒、啤酒、果酒等品种。而且形成了各种类型的名酒，如绍兴黄酒、贵州茅台酒、青岛啤酒等。酒的品种不同，酿酒所用的酵母以及酿造工艺也不同，而且同一类型的酒各地也有自己独特的工艺。