酵母在食品行业的应用综述

酵母在食品行业中的应用 学院:生物工程学院 班级:090421班 姓名:王以正 学号:09042114 摘要:酵母菌是食品行业广泛应用的一种菌,本文阐述了工业用酵母菌的种类类与生理功能特点,主要对酵母菌在酒业、面食类中的应用进行了综述。并对酵母菌的开发方向进行了展望。 关键词:酵母菌种类生理功能应用展望 正文:酵母菌是一些单细胞真菌,并非系统演化分类的单元,在自然界分布广泛,主要生长在偏酸性的潮湿的含糖环境中。酵母也是人类文明史中利用最早,应用最广泛,人类直接食用最多的一种微生物。具有发酵,强化营养,增加风味等多种功能。酵母工业的发展距今已有两个多世纪的历史。如今,酵母菌的生理功能正不断被人们发现,酵母菌的应用越来越广泛。 一·常用工业用酵母菌的种类 工业上常用的酵母菌有以下几种: (1)啤酒酵母 啤酒酵母是酵母属中应用较广泛的一个种。啤酒酵母属于典型的上面酵母,又称爱丁堡酵母。广泛应用于啤酒、白酒酿造和面包制作。 啤酒酵母的培养特征:麦芽汁固体培养,细胞个体形态特征为圆形、卵圆形或椭圆形。细胞的长宽比例为1~2左右。菌落形态为乳白色,透明度差,表面光滑湿润且具有光泽,边缘与锯齿状相似;随着培养时间延长,菌落颜色变成暗黄色,无光泽。在麦芽汁液体中培养,培养液表面产生泡沫,液体变混,发酵度较高,不易凝集沉淀,后期菌体悬浮在液面上形成酵母泡盖。“上面酵母”由此得名。易于凝集沉淀,发酵度较低的酵母称为“下面酵母”。 啤酒酵母的生理生化特性:酵母菌是化能异养型微生物,能发酵包括葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖以及1/3的棉子糖的糖类,而不发酵蜜二糖、乳糖和甘油醛,也不发酵淀粉、纤维素等多糖。不分解蛋白质,在氮源中能利用硫酸铵,不能利用硝酸钾。兼性厌氧,有氧条件下,将可发酵性糖类通过有氧呼吸作用彻底氧化为二氧化碳和水,释放大量能量供细胞生长;无氧条件下,使可发性糖类通过发酵作用(EMP途径)生成酒精和二氧化碳,释放较少能量供细胞生长。最适生长温度25℃,发酵最适温度10-25℃。最适发酵pH为4.5-6.5。真正发酵度达60%-65%。 啤酒酵母的无性繁殖为芽殖,有性繁殖能形成子囊孢子。一般每个子囊内含有1、4个圆形、卵圆形的表面光滑的子囊孢子。 根据啤酒酵母细胞长与宽的比例,可把它们分为三组:第一组酵母的细胞多为圆形、卵圆形,长宽比例为1~2。这个组的酵母主要供生产啤酒、白酒和酒精以及面包用。第二组酵母的细胞大多是卵形或长卵形,长宽比例为2。包括啤酒酵母的一些变种,如葡萄酒酵母等菌种,一般多为供生产葡萄酒、果酒用。第三组酵母的细胞为长圆形,长宽比例大于2。这组的酵母耐高渗透压,供发酵甘蔗糖蜜生产酒精用。 啤酒酵母的应用范围十分广泛,常用于传统的发酵行业,如啤酒、白酒、果酒、酒精、药用酵母片以及制造面包等,所以又称为酿酒酵母。近几年来,还利用啤酒酵母提取核酸、麦角固醇、细胞色素C、凝血质和辅酶A等。由于酵母菌体内的维生素、蛋白质含量较高,食用安全,所以啤酒酵母作为一种单细胞蛋白(SCP)可作食用、药用和饲料用酵母。它的转化酶可用于转化蔗糖,制造酒心巧克力。在维生素的微生物法测定中,啤酒酵母常被用于测定生物素、泛酸、硫胺素、肌醇等的含量。 (2)葡萄汁酵母 葡萄汁酵母为酵母目、酵母科、葡萄汁酵母属。是出发菌株。 以葡萄汁酵母菌为出发菌株,通过对其培养基的优化来提高辅酶Q10产量。确定了菌种最佳培养时间为36h,初步确定最佳培养基组成为蔗糖4%,可溶性淀粉0.2%,酵母菌浸粉4%,蛋白胨1%,NaCl 0.5%,pH7.0时辅酶Q10产量最大为48.54mg/L,其中 蔗糖对发酵产辅酶Q10影响显著。最适培养温度28-30℃。 在麦芽汁中25℃培养3天,细胞呈圆形、卵形、椭圆形或腊肠形。在麦芽汁琼脂培养基上菌落为乳白色,平滑、有光泽、边缘整齐。 能产生子囊抱子,每个子囊内有孢子1、4个。孢子呈圆形或椭圆形,表面光滑。葡萄汁酵母发酵能力很强,在液体培养中常出现混浊现象。 葡萄汁酵母与酿酒酵母的主要区别在于它能发酵棉子糖和蜜二糖。葡萄汁酵母也能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖和半乳糖。不能发酵乳糖。能利用硫酸铵,不能利用硝酸钾。葡萄汁酵母常用于酿造威士忌、啤酒酿造的底层发酵,也可食用、药用或作饲料。 (3)汉逊酵母 汉逊酵母营养细胞的形态多样,多为圆形、椭圆形、卵圆形、腊肠形等。多边芽殖。有的种类能形成假菌丝。子囊形状与营养细胞相同。子囊孢子1、4个,形状为帽形、土星形、圆形、半圆形,表面光滑。 汉逊酵母属中一个常见的种是异常汉逊酵母。异常汉逊酵母细胞呈圆形,直径4~7μm。也有腊肠形的,为2.5~6×4.5~20μm。腊肠形中也有长达30μm者。多边芽殖,能由细胞直接形成子囊,每个子囊内有1、4个子囊抱子,多数为2个。子囊孢子礼帽形,由子囊内放出后常聚集不分散。异常汉逊酵母生长在麦芽汁琼脂斜面上的菌落平坦,呈乳白色、无光泽,边缘丝状。在麦芽汁液体培养基中,波面有白色菌璞,培养液变成混浊,底部有菌体沉淀。异常汉逊酵母不能发酵乳糖及蜜二糖。对麦芽糖及半乳糖或弱发酵或不发酸。能同化硝酸盐,氧化烃类能力亦强,能利用煤油作碳源。 汉逊酵母多能产生乙酸乙酯,从而增加产品香味,可用于酿酒和食品工业。但由于能利用酒精作碳源,又能在饮料表面产生干皱的菌璞,所以又是酒精生产的有害菌。 (4)球拟酵母 球拟酵母属与假丝酵母同属隐球酵母科,细胞呈球形、卵形或略长形,生殖方式为多边出芽繁殖。在麦芽汁斜面上菌落为乳白色,表面皱褶,无光泽,边缘整齐或不整齐。在液体培养基中有沉渣及酵母环出现,有时亦能产生菌璞。无假菌丝,无色素,能进行酒精发酵。但酒精发酵能力较弱,能产生乙酸乙酯(因菌种而异),增加白酒和酱油的风味。有些种能产生甘油等多元醇。在适宜条件下能将40%的糖转化为多元醇。其代表菌种为白色球拟酵母,广泛存在于自然界,能发酵甘油。球形球拟酵母是耐高渗酵母,可在高糖浓度的基质如蜜饯、蜂蜜等上生长。有的菌种也可进行石油发酵,可生产蛋白质或其他产品。 (5)假丝酵母 假丝酵母细胞呈圆形、卵形或长形。多边出芽繁殖。能形成假菌丝,故名假丝酵母。在麦芽汁琼脂培养基上菌落为乳白色,平滑,有光泽,边缘整齐或菌丝状。液体培养的能形成浮膜。 假丝酵母能发酵葡萄糖、蔗糖、棉子糖。不能发酵麦芽糖、半乳糖、乳糖、蜜二糖。不分解脂肪。能同化硝酸盐。假丝酵母的蛋白质和维生素B含量都比啤酒酵母高。它能以尿素和硝酸盐作氮源,在培养基中不加其它因子即可生长。它能利用造纸工业中的亚硫酸废液,也能利用糖蜜、马铃薯淀粉和木材水解液等。因此假丝酵母常用来处理工业和农副产品加工业的废弃物,生产可食用的蛋白质,在综合利用中很有价值。假丝酵母属中有的菌能转化50%的糖成为甘油。 假丝酵母也是脂肪酶的生产菌种,在工业上可用于绢纺原料的脱脂。 不少假丝酵母能利用正烷烃为碳源进行石油发酵脱蜡,并产生有价值的产品。其中氧化正烷烃能力较强的假丝酵母多是解脂假丝酵母或热带假丝酵母。有些种类可用作饲料酵母;个别种类能引起人或动物的疾病。 (6)毕赤氏酵母 毕赤氏酵母,是甲醇营养型酵母中的一类能够利用甲醇作为唯一碳源和能源的酵母菌。细胞为椭圆形、长椭圆形或腊肠形,单个或成短链。异形接合形成子囊孢子。予囊孢子椭圆形。在无性生长期主要以单倍体形式存在,当环境营养限制时,常诱导2个生理类型不同的接合型单倍体细胞交配,融合成双倍体。 在麦芽汁琼脂上菌落为乳白色,无光泽,边缘有细缺口。在麦芽汁液体培养基中培养,培养液表面有白而皱的粗糙的菌璞,底内有菌体沉淀。 毕赤氏酵母分解糖的能力弱,不产生酒精。能氧化酒精,能耐高或较高浓度酒精。常使酒类和酱油产生白花,形成浮膜,为酿造工业中的有害菌,如粉状毕赤氏酵母。 (7)红酵母 红酵母属亦属于隐球酵母科,细胞呈圆形、卵形或长杆形,对周围环境的适应能力很强,多边芽殖,其特点是有明显的红色或黄色色素。很多种因由荚膜而形成粘质状菌落,如粘红酵母。培养温度27℃~36℃都能生长。 红酵母菌没有酒精发酵的能力,少数种类为致病菌,常见于空气中。有的菌,如粘红酵母,能产生脂肪,可由菌体提取大量脂肪,其脂肪含量可达干物质量的50%-60%。但合成脂肪的速度较慢,如培养液中添加氮和磷,可加快其合成脂肪的速度。此外,粘红酵母还可产生丙氨酸、谷氨酸、蛋氨酸等多种氨基酸。 (8)棉病针孢酵母 棉病针孢酵母又名棉病囊霉。在麦芽汁和马铃留培养基上26℃培养良好。培养初期湿润的匍匐菌丝蔓延生长,菌落无色或灰白色;2—3天后渐趋淡黄色,5天后呈柠橙黄色,7~10天后菌落周围的培养基因核黄素的扩散而呈黄绿色。生物素对于促进棉病针孢酵母的生长具有重要影响。 棉病针孢酵母能危害许多重要的经济作物,如棉花、柑桔、蕃茄等。最早是从染病的棉桃上分离而来。该菌具有大量合成核黄素的能力,因此它是核黄素生产的重要菌种,甘氨酸对核黄素的产生有促进作用。 (9)白地霉 白地霉是地霉属中常见的一个种。繁殖方式为裂殖,形成的节孢子单个或连接成链,孢子呈长筒形、方形,也有椭圆或圆形,末端钝圆。 菌落呈平面扩散,生长快,扁平,乳白色,短绒状或近于粉状,有同心圈可放射线,有的呈中心突起。在麦芽汁中,28~30℃培养一天,会产生白色的、呈毛绒状或粉状的璞,毛绒状或粉状,韧或易碎,具有真菌丝。有的分枝,横隔或多或少。生长温度33~37℃。对葡萄糖、甘露糖、果糖等发酵较弱。有氧时能同化甘油、乙醇、山梨醇和甘露醇。能分解果胶、油脂等。能同化多种有机氮源和尿素,不同化硝酸盐。 白地霉能水解蛋白,其中多数能液化明胶、胨化牛奶,少数只能胨化牛奶,不能液化明胶。此菌最高生长温度33~37℃。 菌体细胞含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素和大量的核酸,菌体蛋白营养价值高,可供食用及饲料用,也可用于提取核酸。它具有适应性强、生长快、产量大、培养 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 简单等特点。 白地霉广泛分布在烂菜、饲料、泡菜、有机肥、动物粪便、各种乳制品和土壤等处。可用于处理发酵工业和食品加工业的有机废水并生产药用、食用或饲用单细胞蛋白。 在制曲中,白地霉的污染会降低糠化力,直接影响出酒率,所以它是白酒生产中的有害菌。 二.酵母菌的生理功能 1.发酵功能 发酵功能是酵母菌最主要的功能。人类最早就是将酵母菌应用于食品生产中,例如酒精饮料、酱油、食醋、馒头和面包的发酵等等。 2.营养强化功能 经研究发现,酵母菌本身也具有很高的营养价值。其菌体含水量约为75%-85%,干物质含量是15%-25%。酵母菌富含维生素B群,素食者常缺乏的B1、B2、B12,在酵母粉中皆可提供完全的满足; 从酵母菌中提取的蛋白质色泽乳白,无异味,纯度高。目前酵母菌提取蛋白主要添加到面包、饼干中作为营养强化剂,也添加到香肠、火腿等食品中,增强产品的口味。除此之外,酵母菌中水溶性维生素和麦角甾醇(维生素D的前体)含量非常丰富。值得一提的是,酵母菌很容易富集硒元素,所以经过特殊工艺添加到食品之后可以补充人体内的硒元素。 3.调味功能 酵母菌还能够被用来生产调味料。酵母调味料是一种微生物制品,在调味领域主要呈现鲜味和醇厚味的作用。酵母调味料是采用世界微生物最大产量的酵母为主要原料,根据人们不同的口味进行热反应和调配,而得到多种满足不同人们口感需求的生物调味品,安全而无副作用。 例如酵母精就是其中一种。酵母精也叫酵母味素,是以酵母为原料,经过使用酵母自身酶系或添加酶制剂进行分解消化,再经过滤、浓缩等精制工序制成的天然调味料。酵母精具有强烈的呈味性能,富含十多种氨基酸、肽、呈味核苷酸、维生素及微量元素等。营养丰富、滋味鲜美、肉香味浓郁、后味悠长,集调味与营养两大功能于一体,可与动物肉类提取物相媲美,是味精、植物水解蛋白等调味料所无法比拟的,可以广泛地应用于食品加工中,起到改善产品风味、提高产品品质及营养价值等功能。 人们常说:80年代吃味精,90年代吃鸡精,二十一世纪人们将要广泛的吃天然的微生物精华——酵母调味料。 三.酵母菌在食品加工中的应用 (1)酵母菌在烘烤食品中的作用 1. 使制品疏松 酵母在发酵时利用原料中的葡萄糖、果糖、麦芽糖等糖类及a-淀粉酶对面粉中淀粉进行转化后的糖类进行发酵作用,产生大量的二氧化碳,并由于面筋网络组织的形成,而被留在网状组织内,使烘烤食品组织疏松多孔,呈海绵状结构,体积增大。酵母还有增加面筋扩展的作用,使发酵时所产生的二氧化碳能保留在面团内,提高面团的持气能力。如用化学数疏松剂则无此作用。 2. 改善风味作用 面团在发酵过程中,经历了一系列复杂的生物化学反应,产生了面包制品特有的发酵香味。同时,便形成了面包制品所特有的芳香,浓郁,诱人食欲的烘烤香味。 3. 增加营养价值 在面团制作过程中,酵母中的各种酶对面团中的各种有机物发生的生化反应,将高分子的结构复杂的物质变成结构简单的、相对分子质量较低能为人体直接吸收的中间生成物和单分子有机物,如淀粉中的一部分变成麦芽糖和葡萄糖,蛋白质水解成胨、肽和氨基酸等生成物。这对人体消化吸收非常有利,提高了谷物的生理价值。酵母本身蛋白质含量甚高,且含有多种维生素,使面包的营养价值增高。 (2)酵母菌在酒工业中的应用 1. 啤酒酿造 啤酒酿造是以大麦、水为主要原料,以大米或其它未发芽的谷物、酒花为辅助原料;大麦经过发芽产生多种水解酶类制成麦芽;借助麦芽本身多种水解酶类将淀粉和蛋白质等大分子物质分解为可溶性糖类、糊精以及氨基酸、肽、胨等低分子物质制成麦芽汁;麦芽汁通过酵母菌的发酵作用生成酒精和CO2以及多种营养和风味物质;最后经过过滤、包装、杀菌等工艺制成CO2含量丰富、酒精含量仅3%~4%、富含多种营养成份、酒花芳香、苦味爽口的饮料酒即成品啤酒。 啤酒酵母应具有以下优良性状: ①生长繁殖力强,发酵活力高; ②代谢产物能够赋予啤酒良好的风味; ③聚凝性强,沉降速度快,发酵结束易与发酵液分离,便于菌体回收。 2果酒酿造 果酒酿造是以多种水果如葡萄、苹果、梨、桔子、山楂、杨梅、猕猴桃等为原料,经过破碎、压榨,制取果汁;果汁通过酵母菌的发酵作用形成原酒;原酒再经陈酿、过滤、调配、包装等工艺制成酒精含量8.5%以上、含多种营养成分的饮料酒称为果酒。在各种果酒中葡萄酒是主要品种,其产量居世界第二位饮料酒种。 3白酒酿造 酒曲的主要种类: 大曲: 大曲是固态发酵法酿造大曲白酒的糖化发酵剂。它以小麦或大麦、豌豆为曲料,经过粉碎、加水拌料、踩曲制坯、堆积培养,依靠自然界带入的各种酿酒微生物(包括细菌、霉菌和酵母菌)在其中生长繁殖制成成曲,再经贮存后制成陈曲。大曲有高温曲(制曲温度60℃以上)和中温曲(制曲温度不超过50℃)两种类型。目前国内绝大多数著名的大曲白酒均采用高温曲生产,如茅台、泸州、西风、五粮液等。 麸曲: 麸曲是固态发酵法酿造麸曲白酒的糖化剂。它以麸皮为主要曲料,以新鲜酒糟为配料,经过润水、蒸煮、冷却后,接种黑曲霉和黄曲霉混和(混和比例为7:3),再经通风培养制成成曲。 小曲(米曲): 小曲(米曲)是半固态发酵法酿造小曲白酒(米酒)的糖化发酵剂。它以米粉或米糠为原料,添加或不添加中草药,经过浸泡、粉碎,接入纯种根霉和酵母菌或二者混和种曲,再经制坯、入室培养、干燥等工艺制成小曲。 液体曲。液体曲可作为液态发酵法酿酒制醋的糖化剂。它是将曲霉菌的种子液接入发酵培养基中,在发酵罐中进行深层液体通气培养,得到含有丰富酶系的培养液称为液体曲。小结与展望 随着中国城乡居民的生活越来越富裕,生活节奏也越来越快,人们对食品的要求也越来越高,在要求食品的色香味的同时,也对食品的营养提出了更高的要求。 酵母菌发酵食品属于保健食品,众所周知,保健食品是当今世界食品发展的必然趋势,保健食品不仅在色香味有要求,而且还要求具有调节人体生理功能的作用。因此,酵母菌在食品工业中有强大的生命力和广阔的前景。 目前,国内对酵母菌的应用虽然已较全面面和广泛,且快速发展,但仍存在有待提高的空间。比如酵母菌发酵食品的种类和产量上与发达国家相比还有较大的差距。许多酵母菌制品还没有形成工业化生产。应最大程度利用酵母菌发展产品的优势,研究开发更多的新型品种并使其产业化、规模化。利用酵母菌开发更多的有利于人体健康的食品,应用高新技术开发酵母菌在食品上得使用。 综上所述,随着食品工业的发展,其要求也越来越高,酵母菌在食品工业中的应用空间将越来越广阔。 参考文献: [1]王景芝主编. 酵母菌生产与应用手册. 北京市:中国轻工业出版社,2005.07 [2]杨琪中国质量安全报2011年2059期六版 [3]韦革宏主编.微生物学.北京市:科学出版社,2008 [4]刘冬,张学仁主编. 发酵工程.北京市:高等教育出版社,2007 [5](英)巴尼特(Barnett,J.A.)等著;胡瑞清译. 酵母菌的特征与鉴定手册. 青岛市:青岛海洋大学出版社, 1991.06. 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