微生物和食品制造论文
摘要
微生物是一种珍贵而丰富的生物资源。广泛应用于食品、发酵、制药、环保、冶金、农业等多个行业。如果这种资源能够得到科学合理的进一步开发,必将为人类创造巨大的物质财富。民以食为天,食物是人类生存的基础。近年来,由于人口的增加和生活水平的提高,世界对食物的质量和数量提出了更高的要求。随着食物资源的不断利用,开辟新的食物资源引起了越来越多人的思考。在寻找新的食物资源的过程中,虽然人们习惯于把重点放在扩大种植、畜牧和水产养殖上,但由于微生物的独特特性,人们对寻找新的食物资源产生了浓厚的兴趣,开阔了眼界。经过不断的研发,大量由微生物生产的食品已经投放市场。微生物在丰富食品种类、增加或提高营养成分含量、改善食品风味等方面发挥着越来越重要的作用,显示出广阔的应用前景,逐步实现食品从植物、动物二维结构向植物、动物、微生物三维结构的转变。
主体
微生物发酵
现在人们使用的主要技术是通过微生物发酵来制作食物。微生物发酵是在适宜的条件下,利用微生物,通过特定的代谢途径,将原料转化为人类需要的产品的过程。微生物菌株是发酵的基本因素。通过诱变和菌株筛选,可以获得高产的优良菌株,充分利用生产设备,还可以获得常规方法难以生产的产品。发酵有三个工艺因素:1,温度2,PH 3,氧气。
现代微生物发酵工程的内容
(1)利用现代手段筛选和改造微生物,形成更符合工业化生产需要的新菌株的工业化微生物育种技术,渗透了基因工程和细胞工程的部分内容。满足人们需求的经过改造的微生物菌株通常称为工程菌;
⑵微生物细胞的生产是指利用先进的生产技术,即工程菌的克隆,高速进行一种微生物的大量纯培养;
(3)从微生物中分离有用物质,如利用微生物以一些廉价的废弃物为底物生产单细胞蛋白;
(4)发酵生产微生物的初级和次级代谢产物,如氨基酸、抗生素和其他生理活性物质;
(5)发酵产物的分离、纯化和后处理;
[6]利用微生物控制或参与工业生产,如采矿和冶金;以及微生物生物反应器、新型发酵装置、生物传感器和计算机控制的自动连续发酵技术等的研发。
微生物和酿造产品
一、醋酸菌的应用——生产醋
众所周知,醋是我们日常生活中的调味品之一,也是我国利用微生物产生的一种古老产品。在民间,醋的制作是由自然界存在的醋酸菌自然发酵而成;在工厂,为了提高产量和质量,避免杂菌污染,采用人工纯接种进行发酵。
长期用于食醋生产的菌种有横纹醋杆菌(aceti醋杆菌)和徐氏醋杆菌。但目前使用最广泛的是恶臭醋杆菌变种。浊度(AS1.41)和醋酸杆菌巴氏亚种。巴氏杆菌(吕娘1.01)。
醋酸菌在供氧充足的情况下生长繁殖,将底物中的乙醇氧化成乙酸,为生物氧化过程,反应式省略。
根据不同的菌种,在发酵过程中可以产生少量的其他有机酸和芳香酯,使醋具有良好的风味。因此,选择优良的菌种对食醋生产至关重要。
醋的酿造方法通常可分为固体发酵和液体发酵两大类,我国传统的酿造方法多采用固体发酵。这种方法生产的醋风味好,但需要的辅料多,发酵周期长,原料利用率低,劳动强度大。
(1)原材料
食醋生产中可利用的原料很多,如粮食、干鲜果品、含糖或淀粉的野果等。比如:糖、蜂蜜、高粱、大米、玉米、红薯、糖粒、梨、柿子、枣等。一般著名的醋还是以糯米、大米、高粱等食品原料为主。
(2)工艺流程
混合原料→加水搅拌蒸煮→冷却后加入麸曲和酒精→糖化发酵→接种醋酸菌→醋酸发酵→加盐陈酿→浸酸→陈酿(加脂、调味、增固、增色、醋酸提高到5%以上)→勾兑→杀菌→包装、成品。
中国生产的醋品种繁多,名品众多。如山西老陈醋、镇江香醋、四川麸醋、江浙玫瑰醋、福建红曲醋、东北白醋等。各种醋在选材、发酵工艺、最后勾兑、陈酿等方面都有各自的特点。
二、氨基酸发酵
氨基酸是蛋白质的基本成分。有八种氨基酸是体内(人体)不能合成,但又是必需的。通常这八种氨基酸称为必需氨基酸,人体只能通过食物获取。
此外,在食品工业中,氨基酸可用作调味料,如谷氨酸钠-味精,作为调味剂;色氨酸和甘氨酸可以用作甜味剂。在食物中添加某些氨基酸可以提高食物的营养价值。比如在大米中添加赖氨酸,可以提高蛋白质的利用率。为了改善家畜的饲料品质,常添加赖氨酸、蛋氨酸等必需氨基酸。因此,氨基酸的生产意义重大。
最初,氨基酸是通过水解蛋白质产生的。自1957利用微生物直接发酵糖类成功生产谷氨酸,并投入工业生产以来,氨基酸的研究和生产发展迅速,已有十种左右进入工业规模生产。在中国,谷氨酸发酵生产始于1963。
(一)谷氨酸钠(味精)的生产:
谷氨酸发酵菌:谷氨酸棒杆菌、赭曲霉等。
在中国使用的生产菌株:北京棒状杆菌,as 1.299;;钝齿棒状杆菌,AS1.542。这些细菌的共同特征是:细菌呈球形,短至杆状,无鞭毛,不运动,不产芽孢,革兰氏阳性,生长需要生物素,通气培养产生谷氨酸。
谷氨酸发酵的生化过程:首先葡萄糖通过糖酵解和己糖单磷酸分支生成丙酮酸,丙酮酸→乙酰辅酶A→三羧酸循环→α-酮戊二酸,在NH4+存在下,谷氨酸脱氢酶作用下生成L-谷氨酸。
1.原料:发酵生产谷氨酸钠的原料有淀粉玉米、红薯、小麦、大米,其中红薯淀粉最常用。此外,糖蜜还可以作为发酵培养基的碳源。氮源可以是尿素或氨。
2、工艺流程:
淀粉原料→糖化→冷却过滤→添加玉米浆等营养物质配制成合适的培养基→菌种发酵→发酵→发酵液→提取(等电点法、离子交换法等。)→结晶谷氨酸→中和→Na2CO3 →谷氨酸钠(味精)→除铁、脱色、过滤、浓缩、结晶(味精)→干燥得成品。
三、蔬菜和水果的乳酸发酵食品
蔬菜和水果可以通过乳酸菌发酵,不仅可以得到具有一定风味的营养产品,也是一种食品加工方法。同时,它是一种历史悠久的食物保存方法。随着人们对果蔬乳酸发酵食品的营养价值及其对人体有益作用认识的逐步提高,果蔬食品的乳酸发酵加工业得到了发展,不仅品种增多,而且加工过程也逐渐从家庭手工业走向机械化工业生产。
中国人制作乳酸发酵果蔬制品的历史悠久,包括美味营养的泡菜、酸菜、酸菜、各种花样和风味的泡菜、乳酸发酵的果蔬汁等等。
酵母在食品制造中的应用
酵母用途广泛,主要用于食品制造(葡萄酒和面包生产)、单细胞蛋白、医药化工(核酸和维生素生产)、石油烃发酵等。
酵母与人类生活的关系非常密切。长期以来,人们用酵母制作食品公关、面包、酒等食品。因此,酵母在食品工业中占有极其重要的地位。
下面介绍酵母在食品中的应用。
面包生产
面包和馒头几乎是中国城乡人民的常见食品。它们都是由酵母发酵的面粉制成的。它们质地柔软,味道鲜美,但面包的原料合理,烤制而成,因此更加美味营养,便于携带和保存。
用于制作面包的啤酒酵母,可以从啤酒厂获得,但是有专业的工厂生产酵母产品。专门用来生产面包的酵母产品有压酵母(鲜酵母)和活性干酵母(ADY),一般压酵母用的多。
面包由面粉制成,加水和酵母混合,在30℃左右发酵。酵母利用面粉中的淀粉酶将淀粉分解成小麦、葡萄糖、水果和蔗糖,并产生二氧化碳、酒精、醛类和一些有机酸等产物。
二氧化碳使面团膨胀,发酵好的面团揉好后加入配料,然后放入烘烤炉中高温烘烤。当二氧化碳受热膨胀时,面包变成多孔的海绵结构,产品质地柔软。发酵过程中产生的有机酸、醇和醛赋予面包独特的风味。有的还加入各种食用香精、坚果、果脯等辅料,形成不同品种的颜色。
微生物酶在食品工业中的应用
酶在食品制造中的应用由来已久,但对酶的认识是现代科学的重要成就。随着食品工业的发展,对酶的品种、数量和质量提出了更高的要求。因此,世界各国都非常重视酶的研究和生产。
一、微生物生产酶制剂的优势
一般认为M细胞可以产生至少2500种不同的酶。
微生物酶的生产具有选择性(选择菌种),便于工业化生产,不受季节、气候、地理等条件限制;生产能力也可以无限,M的生长周期短,可以保证酶的供应。
二、微生物酶及其在食品工业中的应用
1.产酶微生物:微生物酶制剂可由细菌、放线菌、酵母菌、霉菌等产生。
2.酶的种类:微生物酶的种类很多,主要有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶和过氧化氢酶。各种酶在食品工业中起着不同的作用。
发酵工程在食品工业中的应用:
有三种主要类型的产品。一种是生产传统发酵产品,如啤酒、果酒、醋等。二是生产食品添加剂;第三是帮助解决粮食问题。
在食品工业中,微生物不仅用于生产食品,还作为食品卫生标准中的检测指标之一,用于判断食品的卫生质量,从而有效地保证产品质量,更好地指导消费,保护人体健康。
在微生物发酵中,利与弊并存,发展与挑战并存。我们要做的就是通过不断发展科技,趋利避害,直面挑战来谋求发展。虽然我们今天享用的很多产品都离不开传统的发酵工业,但是现代微生物工程已经冲击了包括传统的食品发酵工业、制药工业、有机酸制造工业、饲料工业等各个行业。