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食品科学概论第二版:发酵食品微生物应用

时间:2023-08-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:(二)发酵肉制品发酵肉制品是指在自然或人工控制条件下,利用微生物或酶的作用,使原料肉发生一系列生物化学变化及物理变化,而形成具有特殊风味、色泽、质地以及较长保存期的肉制品。而制曲过程则属于好氧自然发酵,空气、原料、工具中的各种微生物都有可能侵入并参与发酵,因而成品豆腐乳及其发酵过程中检出的微生物种类繁多。豆腐乳发酵生产用微生物多为丝状真菌,包括毛霉属、根霉属的一种。

食品科学概论第二版:发酵食品微生物应用

(一)发酵乳制品

1.酸奶

酸奶属于乳酸菌发酵乳,起源于保加利亚,是以牛奶为主要原料,经加热处理和加入乳酸菌培养物发酵后,乳糖变为乳酸,蛋白质遇酸凝固而制得的一类发酵乳制品。

在传统酸奶生产中,涉及的微生物菌群非常复杂。研究发现,酸奶发酵中起主导作用的是保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌,其他如嗜温乳球菌和明串珠菌在风味成分及抑制物的产生上起到辅助作用,而广泛分布的酵母,如糙醭假丝酵母、克鲁斯假丝酵母、热带假丝酵母等,则主要是一些腐败菌。

乳酸菌大量存在于环境中,种类多,目前已知的乳酸菌类群至少可以包含23个属,分别为乳杆菌属、肉食杆菌属、双歧杆菌属、链球菌属、肠球菌属、乳球菌属、明串珠菌属、片球菌属、气球菌属、奇异菌属、漫游球菌属、利斯特氏菌属、芽孢乳杆菌属、芽孢杆菌属的少数种、环丝菌属、丹毒丝菌属、孪生菌属、糖球菌属、四联球菌属、酒球菌属、乳球形菌属、营养缺陷菌属和魏斯氏菌属。

2.奶酪

奶酪是另一类重要的以乳酸菌发酵为主的传统发酵食品。奶酪起源于中东,是以牛奶等动物乳为主要原料,经凝乳并分离出乳清而制得的新鲜或发酵成熟的乳制品。成熟的干酪,被誉为“奶黄金”。

奶酪中除存在细菌类的乳酸菌群外,还有丙酸菌和丝状菌。常见的细菌类乳酸菌有乳酸乳球菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、瑞士乳杆菌、噬柠檬酸明串珠菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌等。

奶酪中的次生菌群包括霉菌、酵母、细菌的一些种类。其中,霉菌类主要有青霉属的沙门柏干酪青霉、酪生青霉、娄地青霉以及地霉属的白地霉等;酵母类主要与蛋白质及脂类的降解及风味物质的形成有关;细菌类(如扩展短杆菌)与涂抹和去皮干酪的橘红色及含硫氨基酸的特征风味有关;弗氏微球菌具高蛋白、脂类水解能力,在干酪成熟中起重要作用;弗氏丙酸杆菌能转化乳酸为风味成分丙酸、乙酸以及能产生导致干酪孔眼形成的CO2等,其他的如干酪乳杆菌及其亚种、植物乳杆菌、弯曲乳杆菌、短乳杆菌等也发挥着一定作用。

(二)发酵肉制品

发酵肉制品是指在自然或人工控制条件下,利用微生物或酶的作用,使原料肉发生一系列生物化学变化及物理变化,而形成具有特殊风味、色泽、质地以及较长保存期的肉制品。发酵肉制品以发酵灌肠制品为主,也包括部分火腿。发酵肉制品常见分类方法如下。

(1)按产地:可分为德国、美国、意大利、匈牙利等产品,如塞尔维拉特香肠、黎巴嫩大香肠、萨拉米香肠等。

(2)按加工过程中水分散失程度和水分蛋白含量比例:可分为半干发酵肉制品和干发酵肉制品。半干发酵肉制品的含水量为40%~45%,干发酵肉制品的含水量为25%~40%。

(3)按发酵程度及成品的pH:可分为低酸发酵肉制品和高酸发酵肉制品。前者是指在0~25℃低温下进行腌制、发酵、干燥,产品pH在5.5以上的发酵肉制品,如各种发酵火腿、萨拉米等干制发酵香肠;而后者是指在25℃以上进行发酵、干燥,产品pH值在5.5以下的发酵肉制品,如各种美式半干发酵香肠。

(4)按发酵加工温度:可分为低温发酵产品和高温发酵产品。

(5)按产品加工与食用肉制品形态:可分为块状发酵肉制品、馅状发酵肉制品与可食发酵副产品。

(三)豆类发酵食品

1.豆豉

豆豉是一种以大豆为原料,经微生物发酵而制成的传统发酵食品,源于我国先秦,距今已有两千多年的历史,其风味物质主要是氨基酸、有机酸和酯类等,挥发性风味物以脂肪酸和酯类为主。

根据豆豉制作工艺的不同,参与豆豉发酵的微生物优势菌分别有霉菌类的根霉、毛霉曲霉以及细菌类的纳豆杆菌、小球菌等类别。由不同优势菌系发酵而成的豆豉,其形态外观和风味特征各不相同。例如,永川豆豉属毛霉型豆豉;广东阳江豆豉和浏阳豆豉属曲霉型豆豉;印尼天培属根霉型豆豉;我国云南、贵州、山东一带民间制作的家常豆豉和日本纳豆属细菌型豆豉。

永川豆豉和浏阳豆豉是典型的中国豆豉代表,采用自然发酵制曲和厌氧发酵成熟的制作方式,大都局限于冬春季生产。毛霉豆豉曲中的微生物以总状毛霉为主,兼有产纤维素酶活力高的绿色青霉及少量酵母以及乳酸菌等细菌类微生物。曲霉豆豉曲中的微生物以米曲霉为主,也包括毛霉、青霉、酵母以及乳酸菌。

2.豆腐

豆腐乳是将豆腐坯自然接种或纯种接种制曲后,经盐浸、调味和后熟而制成的。后熟过程属于厌氧发酵,各种酶类和酵母、厌氧细菌等促进蛋白质和淀粉等大分子物质降解,形成氨基酸、酒精、有机酸和酯类等风味物质。而制曲过程则属于好氧自然发酵,空气、原料、工具中的各种微生物都有可能侵入并参与发酵,因而成品豆腐乳及其发酵过程中检出的微生物种类繁多。豆腐乳发酵生产用微生物多为丝状真菌,包括毛霉属、根霉属的一种。

(四)蔬菜发酵制品

蔬菜发酵是利用有益微生物的作用,控制一定生产条件对蔬菜进行加工的一种方式。(www.xing528.com)

1.泡菜中的细菌菌群

细菌类微生物以乳酸菌群为主,包括链球菌属、明串珠菌属、乳杆菌属、片球菌属、肠球菌属的一些种以及嗜盐四联球菌等。

肠膜明串珠菌、乳酸片球菌一般在发酵前期出现,短乳杆菌则在主发酵的中后期占优势,尤以植物乳杆菌最常见。在德国酸白菜的发酵中,发酵初期以肠膜明串珠菌的异型乳酸发酵为主,大量产气,随着酸度的增加,乳酸菌的同型乳酸发酵逐渐占优势,产气较少,短乳杆菌、植物乳杆菌类逐步取代肠膜明串珠菌得以大量生长繁殖。另外,其他的一些乳酸细菌,如弯曲乳杆菌、米酒醋杆菌、粪肠球菌、融合乳杆菌、醋酸片球菌、啤酒片球菌等,也能从发酵酸白菜中分离得到。

2.泡菜中的酵母菌

酵母类微生物主要出现于主发酵期,其中发酵酵母是引起二次发酵的因素。主要包括球拟酵母属、酵母菌属、汉逊酵母属的一些种以及球形酒香酵母等。

后发酵阶段,主要的氧化酵母除膜醭德巴利酵母、奥梅尔拟内孢霉、盐膜接合酵母和克鲁斯氏假丝酵母外,其他发酵和氧化酵母很少出现。

3.泡菜中的霉菌菌群

霉菌类微生物主要出现于发酵糖逐步耗尽的后发酵期,局限于与空气接触的盐水表面,是微生物制备中不受欢迎的微生物类群,尤其是溶解果胶能力较强的菌株的生长,是蔬菜软化腐败的重要因子。

(五)发酵调味品

调味品包括天然调味品、化学调味品、复合调味品和风味调味品等类别,是人们日常生活中不可缺少的一大类食品。酱油、食醋、酱类以及各民族的传统风味调味品,由于均通过微生物发酵而产生,因而又被称为发酵调味品。发酵调味品历史悠久,种类繁多,深受世界各国人民喜爱。

1.酱油

在酱油制备中,发酵初期利用曲霉制成酱油,淀粉酶首先将原料淀粉转化为糖,再经曲霉、酵母和细菌的协同作用而产生诸如乙醇、有机酸、醛等风味物质。另外,在曲霉分泌的蛋白酶作用下,原料中的蛋白质被分解成多种氨基酸并形成盐类物质。同时,乙醇与有机酸生成酯类而产香,糖分解产物与氨基酸结合产生褐色。

在酱油酿造过程中,一系列的生物化学反应形成了酱油独特的色、香、味、体,这主要体现在制曲和酱醪(酱醅)发酵这两个重要阶段。在制曲过程中,米曲霉分泌并积累大量的蛋白酶、淀粉酶等,将蛋白质和淀粉分解为氨基酸和糖等;微生物分泌和积累的酶对酱醪的发酵速度、色素和鲜味成分的生成量以及原料的利用率等都有直接关系;在发酵阶段,酵母菌、乳酸菌的发酵产物对酱油的风味形成也有重要作用。除产酶的各种优势霉菌外,与酱醪发酵直接相关的细菌主要就是酱油乳酸菌等耐盐的乳酸菌群。在高盐稀态发酵酱醪中生长并参与发酵的耐盐性乳酸菌包括酱油片球菌、酱油四联球菌、植物乳杆菌以及嗜盐片球菌等乳酸菌种。

2.醋

食醋是以含有淀粉、糖类、酒精的粮食、果实、酒类等为原料,经微生物酿造而成一种液体酸性调味品。根据原料不同,食醋可分为水果醋和粮食醋,水果醋大多采取液态发酵方式,糖类物质能直接被酵母和细菌利用,发酵过程主要由糖化酵母和醋酸杆菌先后完成。粮食醋由于大多采用固态发酵的传统方式,淀粉质原料需经传统曲或糖化发酵剂水解糖化后才能被用于发酵,因而发酵醪中的微生物类群更为复杂。

传统工艺的固态法食醋酿造是利用野生菌自然接种制曲发酵,由曲中的霉菌代谢提供淀粉、蛋白质等降解酶类并参与酯化反应,自然发酵过程涉及的微生物包括霉菌、酵母和细菌等菌种。

(六)葡萄

葡萄酒是指以鲜葡萄或葡萄汁为原料,经全部或部分发酵酿制而成的、含有一定酒精度的发酵酒。葡萄或葡萄汁能转化为葡萄酒主要是靠酵母的作用,酵母菌可将葡萄浆果中的糖分解为乙醇、CO2和其他副产物。

1.与葡萄酒酿造有关的酵母菌群

葡萄酒酿造所需的酵母,必须具有良好的发酵力,通常把葡萄酒酿造中具有良好发酵力的酵母统称为葡萄酒酵母,把对葡萄酒酿造无用甚至有害的酵母,统称为野生酵母。

从葡萄浆果上分离出的酵母菌种类有限,主要是红酵母属中进行严格氧化代谢的和少量发酵力弱的酵母菌种。在发酵力弱的种中,主要有尖端酵母(即柠檬形克勒克酵母)及有性世代的孢汉逊氏酵母。数量很小的其他酵母包括美极梅奇酵母、无名假丝酵母、星形假丝酵母、膜醭毕赤氏酵母、发酵毕赤氏酵母和异常汉逊氏酵母等。

2.葡萄酒中的乳酸菌种类

乳酸菌存在于所有葡萄醪(汁)和葡萄酒中。在苹果酸—乳酸发酵结束时,葡萄酒中的乳酸菌群体可达107CFU/mL。它们主要归类于乳酸杆菌科和链球菌科的四个属。其中,属于乳酸杆菌科的乳酸菌仅有乳酸杆菌属,该属细菌细胞呈杆状,革兰氏阳性。属于链球菌科的有三个属,即酒球菌属、片球菌属和明串珠菌属,这三个属的乳酸菌细胞呈球形或球杆形,革兰氏阳性。以上乳酸菌都能把存在于葡萄酒中的天然L-苹果酸变成L-乳酸。按照乳酸菌对糖代谢途径和产物种类的差异,可以把它们分为同型乳酸发酵细菌和异型乳酸发酵细菌,分别进行同型和异型乳酸发酵。在同型乳酸发酵中,葡萄糖经发酵后产物中只生成乳酸和CO2;在异型乳酸发酵中,产生乳酸、乙醇(或乙酸)和CO2等多种发酵产物。

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