微生物在食品发酵工业中的应用

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1、第五章微生物在食品发酵工业中的应用2021/7/141应用于发酵工业的微生物种类，主要有：细菌，放线菌，酵母菌，霉菌等。人类对微生物的应用可概括为两大方面：利用微生物的酶及其代谢产物；利用微生的菌体及其内含物。2021/7/142主要内容一、微生物的酶及微生物代谢产物的应用二、微生物的菌体及其内含物的应用2021/7/143第一节微生物的酶及微生物代谢产物的应用2021/7/144一、微生物酶1.1概况：酶（enzyme）是活细胞产生的一种生物催化剂。酶是一类具有催化功能的蛋白质，能够使生物体内发生各

2、种各样的生物化学变化，无论是动物、植物或微生物本身，它们的生长、发育、繁衍后代等，新陈代谢时所进行的一切生化变化，几乎都是在酶的催化下发生的，可以说没有酶就没有生命。酶的催化作用很早就为人们的生活所利用。2021/7/1451897年Buchner发现酶的细胞外作用现象，从而导致了酶的商品化生产。最初的商品酶制剂主要以动植物为原料提取，如从牛胃中提取凝乳酶、从胰脏中提取胰酶、从血液中提取凝血酶及从植物材料中提取淀粉酶等。之后，Takamine利用霉菌来生产淀粉酶使得酶制剂工业取得突破。其方法甚至在今天

3、仍被采用。20世纪90年代以后，随着基因工程的广泛介入，经过酶基因重组，“基因工程+发酵工艺+先进发酵设备”可以算是酶工业的第三次飞跃。微生物作为酶制剂来源的地位得到了进一步的加强，显示出了动植物无法与其比拟的巨大优越性。2021/7/146用微生物来生产酶产品，具有微生物生长繁殖快，生活周期短，生产能力几乎可以不受限制地扩大，能满足迅速扩张的市场需求;此外，微生物种类繁多，微生物酶品种齐全.多样性。近几十年来，微生物酶已经发展成为大规模的工业生产，成了各种酶制剂的主要来源，特别是当基因工程介入时，动

4、植物细胞中存在的酶，几乎都能够利用微生物细胞获得。因此，有计划和仔细地筛选微生物菌株，通常可以获得能够生产几乎任何一种酶的适当菌株。2021/7/1471.2微生物酶的种类:酶的组成与分类单聚体蛋白酶蛋白寡聚体蛋白:谷酰胺合成酶多聚体蛋白:丙酮酸脱氢酶酶辅基:血红素辅因子辅酶:NAD,FAD,生物素等激活剂:金属离子胞内酶酶胞外酶2021/7/148胞内酶的分布：酶种类部位参与物质运输的酶细胞膜参与糖代谢的酶细胞质呼吸酶内膜或线粒体蛋白质合成酶核糖体光合作用酶色素体2021/7/149目前巳发现的微生

5、物的酶巳有2500多种，使用价值高而大量规模化生产的仅20多种。主要有，淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶等10余种。广泛应用于，食品、发酵、纺织、制革、医药、造纸、日用化工、水产加工、畜禽饲料、三废处理、化学分析等，其中60％用于食品工业。2021/7/1410菌种分离纯化初筛复筛摇瓶试验最佳产酶条件研究酶的制备→微生物育种→收集发酵液→胞外酶收集菌体→破碎→胞内酶酶学研究产品→扩大→工业生产物理诱变化学诱变分子改造→遗传工程基因工程保藏菌种1.3微生物酶开发的一般程序20

6、21/7/1411二、微生物酶在食品工业中的应用：利用胞外酶将原料中大分子蛋白质、淀粉等分解为可被细菌和酵母菌利用的小分子物质，如氨基酸、葡萄糖等；利用胞内酶，通过代谢调节和人工控制发酵条件，利用糖类等某些营养物质在发酵过程中积累大量的代谢产物，如酒精、氨基酸、柠檬酸、乳酸、乙酸等发酵产品；此外，还可利用某些微生物在人工培养过程中产生大量的酶的特性，从发酵液（物）中提取酶来生产酶制剂（淀粉酶、蛋白酶、纤维素分解酶等），广泛用于食品发酵、制药、制糖、制革和饲料工业中。2021/7/14122.1用于酒精

7、发酵：淀粉质原料十曲(含“糖化酶”)→糖化→葡萄糖发酵为酒精。制曲方法不同，酒精发酵方法也随之不同，常用的有：液体曲糖化法、根霉糖化法（Amylo法）、麸曲糖化法（固体曲）、加酶糖化法和麦芽糖化法等。目前国内以液体曲糖化法为主，以黑曲霉培养的液体曲作为淀粉质原料的糖化剂。酵母菌(“酒化酶”)2021/7/1413发酵机理淀粉质原料黑曲霉糖化酶葡萄糖酵母菌ＥＭＰ途径（行厌氧发酵）酒精十CO2目前，常用糖化酶产生菌是：黑曲霉As3.4309（俗称UV—11号），该菌产糖化酶系纯、糖化力较高、耐高温、耐低p

8、H、糖化时最适温度600Ｃ最适pH4.0～4.6。2021/7/1414酒精酵母酶系较复杂，主要有：①蔗糖转化酶：将蔗糖葡萄糖十果糖；②麦芽糖酶：将麦芽糖2个葡萄糖；③酒化酶系（类）：参与催化葡萄糖酒精十CO2的各种酶的总称。酒精发酵不需游离氧参加，否则酵母菌将糖彻底分解为水和CO2，同时获得大量菌体和能量。2021/7/14152.2用于饮料酒的酿造：供人饮用的、乙醇含量在0.5％～65％（体积分数,V/V）的饮品，包括各种发酵酒、蒸馏酒、配制酒。发酵