南农发酵食品学第二章发酵的生化历程及工艺调控.ppt
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1、第二章 发酵食品形成的 生化历程及工艺调控 主要内容 第一节节 发发酵食品生产产的基本要素 第二节节 发发酵食品生产产的一般工艺艺 第三节节 发发酵食品品质质形成的生化历历程 第一节节 发发酵食品生产产的基本要素 v决定了发发酵产产品的形态态和性质质 v农产农产 品:淀粉、糖蜜、豆、奶、肉等,因 其原料养分的多样样性和复杂杂性,微生物可 有选择选择 地利用。 v生物资资源的改造和更新:利用一些农农副产产 品的残渣作为发为发 酵原料,如作物秸杆。 一、原料(一、原料(发发发发酵基酵基质质质质) 常用原料: v植物原料(以植物蛋白为为主):产产品主要为为 调调味品 v植物原料(以碳水化合物为为主)
2、:产产品主要为为 酒精、有机酸等)。 v动动物原料:以蛋白质为质为 主,风风味物质质主要为为 氨基酸、脂肪酸等。 常用辅辅料: v谷壳、中草药药、食盐盐等(膨松通气、富集微生 物、功能性、风风味、防腐) 一、原料(一、原料(发发发发酵基酵基质质质质) v是发发酵的动动力。 v在发发酵过过程的各个阶阶段,由霉菌、酵母 菌、细细菌等在合适的生长长及产产酶条件下 产产生并积积累大量的酶,使得即使在发发酵 过过程中微生物菌体死亡,仍可由其积积累 的酶作用于合适的底物而产产生所需的代 谢产谢产 物。 二、二、发发发发酵微生物(酵微生物(发发发发酵酵剂剂剂剂) 二、二、发发发发酵微生物(酵微生物(发发发发
3、酵酵剂剂剂剂) 谷类 葡萄糖等 酒精 产香 白酒 糖化酶糖化酶 酒化酶酒化酶 醋 己酸菌己酸菌 醋酸菌醋酸菌 霉菌霉菌酵母酵母 细细 菌菌 l微生物菌种以发酵剂形态用于规模化生产中 l发酵剂(starter) :用人工筛选、适合发酵食品应用 (发酵特性、安全性评价)的微生物经逐级扩培 制备的人工培养物(cultures),活细胞数量高,菌 种活力强。 l常用的食品级菌种:发酵大豆制品(霉菌、细菌 )、泡菜(乳酸菌)、肉类(乳酸菌、细菌、酵 母) l中国的曲是最常见的霉菌型发酵剂,乳酸菌是最 常见、也是最常用的细菌发酵剂,在许多发酵食 品 如酸奶、干酪、酸泡菜、葡萄酒、香肠和火腿 的生产中,乳酸
4、菌的作用都是必不可少的。 二、二、发发发发酵微生物(酵微生物(发发发发酵酵剂剂剂剂) l继代式发酵剂(107-108cfu/ml):不能直接用于生产, 菌种经母发酵剂、中间发酵剂、生产发酵剂的扩培后方 可用于生产。特点是制作过程比较复杂、无菌要求高, 另外还存在菌种使用时间短、保存传代困难、容易污染 问题。 l直投式发酵剂(1010cfu/ml以上) :菌种经大规模高密 度培养后收集菌体,选用合适的保护剂,采用真空冷冻 干燥或热风干燥技术制成的活细胞浓度高、活力强、可 直接用于发酵生产的发酵剂。其特点是简化了生产工艺 ,省去了菌种车间,避免了各厂家微生物技术力量不足 而造成的菌种质量不佳的问题
5、。 二、二、发发发发酵微生物(酵微生物(发发发发酵酵剂剂剂剂) v传统传统 直投式发发酵剂剂:中国的酒药药、大曲 等 二、二、发发发发酵微生物(酵微生物(发发发发酵酵剂剂剂剂) 现现代直投式发发酵剂剂:酸奶、泡菜、发发酵 肉等系列LAB发发酵剂剂。 v葡萄酒的降酸用乳酸菌。 v肉类发类发 酵剂剂(以侗族酸肉为为例) l继继代式发发酵剂剂(目前凝固型酸奶生产产) l关于发酵剂的发展 二、二、发发发发酵微生物(酵微生物(发发发发酵酵剂剂剂剂) 发酵各阶段优势菌的分离鉴定 风味物质和微生物的关系 制备不同阶段使用的直投式发酵剂 生产新式产品 (周期短,周期短,质 质质质量量稳稳稳稳定,便于定,便于调
6、调调调控控) v决定了微生物作用的方向,也决定了产产 物的形成。 v环环境条件包括: v固态发态发 酵:原料配比及预处预处 理、气体环环境 、Aw、RH、pH、热传递热传递 与控温等。 v液态发态发 酵:发发酵液浓浓度(基质浓质浓 度变变化) 、溶氧、pH、T、发发泡与消泡、无菌检查检查 、 发发酵终终点判断等。 三、三、环环环环境条件(境条件(发发发发酵条件)酵条件) 通常通过过控制环环境来控制发发酵的进进程和方向 条件控制:条件控制: 谷物谷物 糖化糖化 产产生生GG 醋酸醋酸 酒精酒精 发发酵酵 通气通气 厌气厌气通气通气 霉菌霉菌 酵母酵母 醋酸菌醋酸菌 l值值得注意的是: l对对于许
7、许多微生物来说说,合适的生长长条件 并非一定是其最佳的产产酶和酶作用条件。 因此,通常将制种和发发酵分开进进行,以各 取所需。 l例:种曲和发发酵 条件控制:条件控制: 三者是互动动 共存的关系。 不同的原料在 一定的菌种和 适宜的环环境条 件下才能得到 所需的目的产产 物。 四、三要素之四、三要素之间间间间的关系的关系 葡萄汁葡萄汁 酵母菌生酵母菌生长长长长良好良好 厌厌厌厌氧氧 有氧有氧 酒精酒精 醋酸醋酸 品品质质质质劣劣变变变变 酒精酒精 发发发发酵旺盛酵旺盛 不同的微生物需不同的环环境条件,不同的条 件又决定了不同的优势优势 菌,同样样,一种原料 在不同的条件下也会由不同的微生物实现
8、转实现转 化。 喷喷洒孢孢子悬悬浮液 l豆腐坯 菌丝丝体覆盖、纯纯白色 或酒孢孢子粉 若水分控制不好,高 汗身(细细菌成为优势为优势 菌) 四、三要素之四、三要素之间间间间的关系的关系 第二节节、发发酵食品生产产的一般工艺艺 v按发发酵基质质的物理性质质分: v固态发态发 酵(SSF, Solid State Fermentation) 是指在没有或几乎没有游离水的不流动动基质质上培养微生物 的过过程,此基质质称为为“醅”。 v液态发态发 酵(LSF,Liquid State Fermentation 或 Liquid Submerge Fermentation)基质质是流动动状态态,称 为发
9、为发 酵“液”。 v半固态发态发 酵(Semi-SSF)发发酵基质质是流动动状 态态,原料颗颗粒悬悬浮于液体中。 基质质呈流动动状态态,称为为“醪 ” 一、一、发发发发酵工酵工艺艺艺艺的的类类类类型型 在现现代发发酵工业业中,往往把固态发态发 酵、 半固态发态发 酵称为为传统发传统发 酵工业业(酿酿造) ,而把液态发态发 酵称为为现现代发发酵工业业(液 态态深层发层发 酵),适合大规规模生产产及现现代 化调调控。 一、一、发发发发酵工酵工艺艺艺艺的的类类类类型型 v按参与发发酵的微生物种类类分: v单单菌发发酵(Monoculture Fermentation) v只有一种微生物对产对产 品的
10、形成是必需的,如: beer, Natto, TemPeh, 抗生素,柠柠檬酸发发酵等 。 v西方多为为之,对对于霉菌较为较为 恐惧,多用细细菌。 v混菌发发酵(Polyculture Fermentation) v指采用两种或两种以上的已知或未知的微生物进进 行的发发酵。 v已知:酸奶等。 v未知:酒曲等。 一、一、发发发发酵工酵工艺艺艺艺的的类类类类型型 v其它分类类法: v按原料:糖类发类发 酵、蛋白质发质发 酵、石油发发 酵。 v按产产品分(工业业上常用):氨基酸发发酵、 有机酸发发酵、核苷酸发发酵、酒精发发酵、维维 生素发发酵、抗生素发发酵等。 v按对对氧气需求:厌厌氧发发酵、需氧发
11、发酵。 v按发发酵工艺艺分:分批式、连续连续 式、流加式 。 一、一、发发发发酵工酵工艺艺艺艺的的类类类类型型 按发发酵操作的分类类 l分批发发酵:在灭灭菌后的培养基中接入生产产菌,而后不再 向发发酵液加入或移出任何物质质(需氧微生物则则需加氧) 的培养方式。 l连续发连续发 酵:是一个开放系统统,通过连续过连续 流加新鲜鲜培养 基并以同样样的流量连续连续 地排放出发发酵液,可使微生物细细 胞群体保持稳稳定的生长环长环 境和生长长状态态,并以发发酵中的 各个变变量多能达到恒定值值而区别别于瞬变变状态态的分批发发酵 。 l分批补补料(流加)发发酵:介于前两者之间间,在分批发发酵 的前提下,连续连
12、续 地或按一定规规律地向系统统内补补入营营养物 ,补补的可以是单单一营营养物也可是多种营营养物,到一定时时 候,便进进行排料但并不排完,留1/3至2/3,然后再补补料 ,重复上述操作。 发发酵尽管有固、液及其它类类型之分,但其原 理、机理是相同的。在总总体的工艺艺上也都涉及 三个主要要素的处处理。 俗称“发发酵三条路”:1、菌种 2、空气 3、培养 基 二、二、发发发发酵的一般工酵的一般工艺艺艺艺 (培养基) 菌种 原料 (大众化、廉价、质量稳定) 纯化、复壮 预处理 斜面 (同一批多转几支,一罐一支,防止退化) 配料、调浆(淀粉) 三角瓶种子 蒸料(糊化、消毒) 种曲 空气 冷却 制曲 空气
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- 发酵 食品 第二 生化 历程 工艺 调控
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