对酵母的认识,老师让我写一篇论文,字数不要太多,谢谢。
以糖、淀粉等工农业副产品为原料发酵培养产生的微生物产品。它是酵母的简称。酵母是人类直接消耗最大的微生物。1986年,世界面包酵母年产量为1.8万吨(以30%固形物计算)。酵母富含蛋白质、脂肪、糖和B族维生素,以及酶、辅酶、核糖核酸、甾醇和一些代谢中间体。一些酵母,如酿酒酵母,能够在厌氧条件下将糖转化为乙醇和二氧化碳。
发展简史公元前2300年,人们开始用含有酵母的“老酵母”制作面包。从埃及底比斯地区出土的面包店和酿酒厂的残留模型可以看出,早在公元前2000年,人类就已经很好地利用酵母制作发酵食品和葡萄酒。公元前13世纪,烤面包的技术从埃及传到了地中海等地区。1680 A .范·列文虎克用显微镜从一滴啤酒中发现了酵母细胞。很快,人类开始有意识地使用酵母(啤酒酵母泥)制作面团。酵母的重要性逐渐引起了工业界的注意。
19世纪中期,欧洲的工业革命产生了大量人口密集的地区,这就需要工业大规模生产面包酵母,以满足面包生产的需要。1846年,奥地利人M. Marckhoff在维也纳建立了世界上第一个酵母工厂。该厂以粮食为原料,采用温和通风培养法,同时获得酵母和酒精,被称为“维也纳法”。因为酵母是用压榨机从培养液中分离出来的,所以产品叫“压榨酵母”。1876年,法国l .巴斯德发表了空气中的氧气可以促进酵母繁殖的理论,为大规模通风培养生产酵母奠定了基础。20世纪初,由于酵母离心机的出现,丹麦和德国开始采用祖鲁夫法生产酵母,即糖液缓慢流入通气的发酵液中,俗称“流加培养法”和“分批培养法”。丘拉夫的方法产品收率高,原料消耗低,工艺控制容易,一直沿用至今,并不断改进完善。自20世纪20年代以来,酵母生产的原料已扩大到使用糖蜜、木材水解产物、亚硫酸盐纸浆废液和糖蜜酒精废液。20世纪60年代,以石油、煤炭、天然气等碳氢化合物及其二次加工产品(如醋酸、乙醇、甲醇)为原料的工厂相继建立,改变了长期以来以碳水化合物为原料的传统。
第一次世界大战爆发后不久,德国开始研究用现代方法生产酵母,以解决粮食短缺和生产成本高的问题。到目前为止,生产实践和科学发展已经为生产活性干酵母提供了条件。二战的爆发客观上促进了酵母生产的发展。由于压榨酵母含水量高,易腐烂,需要冷藏车运输,不能满足战时特殊环境的要求,导致活性干酵母无法大规模生产。从65438年到0945年,美国和欧洲的一些军事机构和工厂生产了400多万磅活性干酵母,以备战时急需。活性干酵母主要供应面包、蛋糕等烘焙行业,并已扩展到酿造酒的应用,主要是葡萄酒和其他果酒。由于基因工程和干燥技术的发展,20世纪60年代末出现了一种新型的可直接与面粉混合制作面团的高发酵性速效干酵母,由荷兰Gusteau公司首先研发生产。
中国的酵母生产始于1922。在1949之前,只有上海李大华卫生食品厂和上海新亚酵素厂生产面包酵母,年产量仅为12t(以干酵母计)。20世纪50年代,中国的酵母生产有了很大发展,建立了几十家工厂,形成了独立的工业体系。20世纪80年代初,酵母工厂的数量迅速增加到40多家。广东省的酵母粉产量居全国第一。到1988,已建成两座年产2kt速效干酵母的工厂。此外,江苏、河南等地利用味精废液和酒精废液建厂生产饲料酵母,年产量100 ~ 500t。面包酵母的种类从单一的压榨酵母增加到活性干酵母和快速活性干酵母。食用酵母、药用酵母和饲料酵母的生产也有不同程度的发展。1985年,我国酵母总产量达到11kt,其中面包酵母约5kt。
世界酵母生产正在向大型化和自动化方向发展,生产过程已由计算机控制,劳动生产率高。例如,丹麦酒精公司的酵母厂平均每人每年生产200吨压榨酵母。荷兰Gist公司面包酵母产量较大,年产量20万吨,其中一半加工成速效干酵母出口;法国的勒沙夫是150 kt;美国环球食品公司是120kt。
产品分类酵母产品有几种分类方法。根据人类食用和动物饲料的不同目的,可分为食用酵母和饲料酵母。食用酵母分为面包酵母、食品酵母和药用酵母。
面包酵母分为压榨酵母、活性干酵母和快速活性干酵母。
①压榨酵母:由酿酒酵母生产的含水量为70 ~ 73%的块状产品。呈淡黄色,结构致密易粉碎,起毛能力强。在4℃可保存约65438±0个月,在0℃可保存2 ~ 3个月。产品最初是将离心后的酵母乳用板框压滤机压榨脱水而得,故称压榨酵母,俗称鲜酵母。发酵时,其用量为面粉的1 ~ 2%,发酵温度为28 ~ 30℃,发酵时间因酵母用量、发酵温度、面团含糖量等因素而异,一般为1 ~ 3小时。
②活性干酵母:含8%左右水分,具有发酵能力的干酵母制品。采用耐干燥、发酵力稳定的酒精母获得新鲜酵母,再经挤压成型、干燥制成。发酵效果类似于压榨酵母。产品用充有真空或惰性气体(如氮气或二氧化碳)的铝箔袋或金属罐包装,保质期为半年至1年。与压榨酵母相比,具有保存期长、无需低温保存、运输和使用方便等优点。
③快速活性干酵母:具有快速高效发酵能力的新型细颗粒产品(直径小于65438±0mm)。水分含量为4-6%。它是在活性干酵母的基础上,利用基因工程技术获得高度耐干的酿酒酵母菌株,经特殊的营养配比、严格的增殖培养条件和流化床干燥设备干燥而成。和活性干酵母一样,用真空或惰性气体保存,保质期大于1年。与活性干酵母相比,它的颗粒更小,发酵力更高。使用时可直接与面粉混合加水制成面团发酵,短时间内发酵后即可烘烤成食品。这种产品在20世纪70年代才出现在市场上,深受消费者欢迎。
食品酵母是供人食用的干酵母粉或颗粒状产品,不具备发酵和繁殖能力。它可以通过回收啤酒厂的酵母泥获得,也可以根据人类营养的要求,经过特殊培养和干燥而获得。美国、日本和一些欧洲国家在面包、蛋糕、饼干、烤饼等常见食品中添加5%左右的食用酵母粉,以提高食品的营养价值。酵母自溶物可用作肉、果酱、汤、奶酪、面包、蔬菜和调味品的添加剂。它被用作婴儿食品和保健食品中的食品营养强化剂。从酵母自溶提取物中制备的5’-核苷酸可用作添加剂,与谷氨酸一钠结合以增强食品风味(见核苷酸调味)。从酵母中提取的浓缩转化酶被用作方鸡蛋巧克力的液化剂。从乳清中产生的酵母中提取乳糖酶,可用于牛奶加工中增加甜度,防止乳清浓缩液中乳糖结晶,满足乳糖不耐受消费者的需求。
药用酵母的制作方法和性质与食用酵母相同。由于富含蛋白质、维生素、酶等多种生理活性物质,制成酵母片,如生母片,治疗饮食不合理引起的消化不良。体质较弱的人服用后可以在一定程度上调节代谢功能。在酵母培养过程中,如果加入一些特殊元素,使酵母中含有硒、铬等微量元素,对某些疾病有一定疗效。如含硒酵母用于治疗克山病、大骨节病,有一定的防止细胞衰老的作用;含铬酵母可用于治疗糖尿病。
饲料酵母通常由假丝酵母或脆壁克鲁维酵母通过培养和干燥制成。它是一种粉末状或颗粒状的产品,没有发酵力和死细胞。它富含蛋白质(约30 ~ 40%)、B族维生素、氨基酸等物质,被广泛用作动物饲料的蛋白质补充剂。能促进动物的生长发育,缩短饲养周期,增加肉蛋量,提高肉质和瘦肉率,改善皮毛光泽,增强幼畜抗病能力。
产品质量面包酵母的主要质量指标是发酵力,即某一种面团在一定时间、温度下发酵排出的二氧化碳量(以毫升表示)。目前国际上通用的测定方法是海达克面团法。美国、西欧国家和中国都采用了这种方法。苏联用发酵后面团增加的体积来计算酵母的发酵力。罗马尼亚通过将面团沉入水中并计算面团浮到水面所需的时间来计算酵母的发酵力。由于酵母工厂使用的测量条件不同,如温度、时间、酵母用量和面团类型,因此没有统一的国际标准。一般发酵力的范围是500 ~ 1200。数值越大,酵母的发酵力越高,产品质量越好。食品酵母和药用酵母主要以蛋白质和B族维生素的含量为主。蛋白质含量是饲料酵母的主要分级标准。
生理学
酵母是特化或兼性好氧的,目前还没有特化的厌氧酵母。在缺氧的情况下,发酵的酵母通过将糖转化为二氧化碳和乙醇来获得能量。
C6H12O6(葡萄糖)→2C2H5OH+2CO2
在酿造过程中,乙醇被保留;在烤面包或蒸馒头的过程中,二氧化碳引发面团,而酒精挥发。
繁殖
酵母可以通过出芽进行无性繁殖,也可以通过形成子囊孢子进行有性繁殖。无性繁殖是指在环境条件适宜的情况下,从母细胞中长出一个芽,逐渐长到成熟的大小,然后从母体中分离出来。营养状况不好时,一些能有性繁殖的酵母菌会形成孢子,在条件适宜时再次萌发。一些酵母,如假丝酵母,不能无性繁殖。
制造方法
将纯酵母在琼脂斜面试管中多次逐级扩大培养,然后在发酵罐中增殖培养,再经离心分离、压榨、干燥得到酵母产品。下图显示了从糖蜜生产面包酵母的过程。
不同的
大多数酵母菌可以在富含糖分的环境中分离出来,比如一些水果(葡萄、苹果、桃子等。)或植物分泌物(如仙人掌汁)。有些酵母生活在昆虫体内。
使用
酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是最常被提及的酵母,千百年来人类一直用它来发酵面包和葡萄酒,在面包和馒头的发酵过程中会从面团中释放出二氧化碳。
在医药工业中,酵母及其制品用于治疗一些消化不良,并能改善和调节人体的代谢功能。因此,药用酵母的生产在酵母工业中占有重要地位。
酵母是一种简单的单细胞真核生物,易于培养,生长迅速,因此在现代生物学研究中被广泛应用。酿酒酵母作为一种重要的模式生物,也是遗传学和分子生物学的重要研究材料。
损害
有些酵母菌对生物或电器有害,例如红酵母会在浴帘等潮湿的家具上生长;白色念珠菌会在潮湿的人体上皮组织如阴道内壁生长。
酵母
在畜牧业中,酵母被广泛用作浓缩饲料,以增加饲料中蛋白质的含量,对提高家畜的产肉量、产蛋量和产奶量,改善肉质,提高毛皮质量有明显作用。
①菌种:用于生产面包酵母的菌种为酿酒酵母。用于生产食品酵母和药用酵母的菌种有酿酒酵母和葡萄汁酵母。用于生产饲料酵母的菌种有产朊假丝酵母和脆壁克鲁维酵母,后者也可用于生产食用酵母和酵母自溶物。
②原料:主要是甜菜糖蜜(见甜菜)、甘蔗糖蜜(见甘蔗)、粮食原料。甜菜糖蜜含糖量高(还原糖50%左右),生产的酵母颜色较浅。由于含有酵母不能利用的甜菜碱,酵母废水中的生物需氧量(BOD)较高。甘蔗糖蜜的含糖量略低于甜菜糖蜜,酵母生长所必需的生物素含量和灰分含量较高。生产酵母时,如果能使用80%的甜菜糖蜜和20%的甘蔗糖蜜,得到的酵母在质量和数量上都较好。但无论哪种糖蜜含有阻碍酵母生长繁殖、影响最终产品质量的杂质,都必须经过处理后才能用于生产。常用的处理方法有硫酸或磷酸加热处理澄清法。糖蜜稀释后,加入少量酸,升温至90 ~ 65438±000℃,保温0.5 ~ 65438±0.0小时,然后加入石灰乳中和至糖液pH值为5.0左右,通过自然沉降或机械分离得到澄清的糖液,供酵母生长繁殖。
玉米、小麦、土豆也可以作为酵母生产的原料。但由于酵母不能直接利用淀粉,必须用酸或酶水解成糖。由于淀粉水解等因素,酵母培养的条件与糖蜜不同。此外,亚硫酸盐浆废液、木材水解液、乳清、酒精废液、味精废液都可以作为生产饲料酵母的原料。苏联等国家以正构烷烃、甲醇等石油加工品为原料生产饲料酵母。
为了保证酵母的生长繁殖,除了供应上述碳源外,还必须添加一定量的营养盐如磷酸铵、硫酸铵、硫酸镁、氨水、尿素等作为氮源和磷源。为了使面包酵母具有较高的发酵能力,氮源和磷源应按一定比例添加。此外,生物素、泛酸、肌醇和硫胺素是酵母生长繁殖的基本元素,可根据产品种类和所用原料适当补充。
(3)增殖培养:从实验室纯种的斜面试管开始,在严格的无菌条件下,将烧瓶(500-5000 ml)、卡尔费休瓶(10l)和种子罐(500-10000L)中的酵母细胞逐渐扩大,增加酵母细胞数量,然后接种种子罐中的酵母作为种母。继续使用该酵母作为种母进行培养,得到第二代酵母。通过同样方法获得的第三代酵母是商业酵母。从三角瓶培养到母罐培养,一般采用12 be′麦汁作为培养基,30℃微通气培养12 ~ 24小时。如果种子罐较大,可以用部分麦汁和部分糖蜜作为培养基,在30℃培养12 ~ 14小时。培养结束后,应通过显微镜检查酵母的生长情况,酵母细胞应大小均匀、强壮且无杂菌。一般情况下,500l母罐培养可获得约5kg鲜酵母(以压榨酵母计算)。
商品酵母的繁殖是在一个50~200 m3的发酵罐中通过通气和培养进行的。将母罐中的酵母添加到发酵罐中,并与一定量的水混合至一定浓度。在通风条件下,按比例加入糖液和营养盐,在30℃培养12 ~ 18小时。在培养过程中,残糖量控制在0.10 ~ 0.50g/100ml,用氢氧化钠或碳酸钠将培养液的pH调至4.5±0.5。通气量因发酵罐类型、培养条件和酵母种类而异,一般约为1:1,即每分钟通入与发酵液相同体积的空气。培养过程中产生的泡沫用食用油或合成消泡剂消泡。培养结束时,酵母浓度一般为4 ~ 6%(以干基计)。在理想条件下,酵母细胞可在2.5小时内呈指数增长,100g糖可转化为56.7g干细胞物质。
(4)分离压榨:酵母增殖培养阶段结束后,用离心机将酵母从发酵液中分离出来,用水洗涤酵母乳2-3次,除去发酵液中的酵母代谢副产物、杂质和杂菌。一般最终酵母乳含18 ~ 20%酵母(以压榨酵母计)。如果酵母乳颜色较深,可以增加水洗的次数和量,或者在水洗水中加入少量的酸,增加水洗效果。正常酵母乳是乳白色或略带米色。酵母乳通过板框压滤机或真空转鼓过滤机脱水。脱水酵母呈饼状,含水量为70-73%。加入少许食用油,调好水分后,用挤压机挤压成一定形状和重量的块状产品(如50g、500g),用蜡纸包装,在0-4℃贮藏销售。
⑤干燥:将新鲜酵母干燥成活性干酵母是一个技术要求很高的过程,需要避免酵母在干燥过程中因受热而失去发酵力。传统的干燥方法是将新鲜酵母挤压成圆筒状(2 ~ 3 mm长),然后在箱式干燥机中连续或间歇干燥,热风温度不超过40℃。这种方法使用的设备简单,但干燥时间长,发酵力损失大。目前,用这种方法生产活性干酵母的厂家很少。
流化床干燥设备在国际上广泛用于生产商业活性干酵母和快速活性干酵母,分为连续式和间歇式两种。在干燥过程中,酵母颗粒处于沸腾状态。在干燥初期,酵母的含水量高,空气的温度可达100 ~ 150℃,所以酵母的脱水速度快。干燥后期要适当降低空气温度,使酵母温度保持在30℃~ 40℃之间,总干燥时间约为65438±0小时,因干燥机形状、装料量、空气状况不同而不同。在干燥前,向鲜酵母中添加某种乳化剂,可以改善干酵母的复水性能,增强酵母对热干燥的抵抗力,减少发酵力的损失。常用的乳化剂有山梨糖醇酐单硬脂酸酯、蔗糖酯、柠檬酸酯,添加量为酵母干物质的0.5 ~ 2.0%。为了防止干酵母氧化,还可以添加少量的抗氧化剂如丁酰羟基茴香醚,添加量为0.65438±0%。由于这些化合物的加入,活性干酵母的储存稳定性大大提高。
食品酵母、药用酵母、饲料酵母的干燥比较简单。因为这些产品不需要保留酵母的发酵力,所以可以使用离心喷雾干燥和滚筒干燥。