大学课件之食品微生物学第三章食品中主要微生物 (1)

第三章食品中主要的微生物第一节发酵食品微生物一、食品工业中常用的细菌及其应用二、食品工业中酵母菌及其应用三、食品工业中霉菌及其应用四、发酵肉制品中的微生物五、干酪的发酵微生物六、其它发酵食品微生物第三章食品中主要的微生物第二节食品中腐败微生物一、肉类、禽类及海产品中的微生物二、乳与乳制品中的微生物三、果蔬及其制品中的微生物第一节发酵食品微生物一、食品工业中常用的细菌A.乳酸菌及其在食品工业上的应用发酵乳制品蔬菜和水果的乳酸发酵食品B.醋酸菌及其应用食醋C.谷氨酸产生菌及其在味精生产中的应用A.乳酸菌概念“乳酸菌”非生物分类学名词，而是指能够利用发酵性糖类产生大量乳酸的一类微生物的统称。虽然有些霉菌也能产生大量乳酸，但以乳酸细菌为主要类群，因而通常称乳酸细菌为乳酸菌。分布–乳杆菌属（Lactobacillus）–链球菌属（Streptococcus）–明串珠菌属（Leuconostoc）–片球菌属（Pediococcus）–双歧杆菌属（Bifidobacterium）发酵乳制品发酵乳制品的种类–酸制奶油、干酪、酸牛乳、嗜酸菌乳、马奶酒等常用的乳酸菌–干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸乳球菌、乳脂乳球菌、嗜热链球菌等反应过程–乳酸菌分解乳糖进行同型乳酸发酵或异型乳酸发酵注意事项–加工过程中对原料杀菌的温度较低，所以接种剂量要大，以防止污染蔬菜和水果的乳酸发酵食品主要的乳酸发酵果蔬品种–泡菜、酸菜、榨菜、冬菜、酸藏蘑菇、橄榄等发酵方法–自然发酵、纯种发酵常用菌种–植物乳杆菌、黄瓜乳杆菌、短乳杆菌、肠膜明串珠菌、小片球菌、发酵乳杆菌等发酵剂的制备发酵剂菌种（starterorganism)初始发酵剂（starterculture)母/种子发酵剂（seedstarter)工作发酵剂（bulkstarter)发酵剂的作用乳酸发酵风味产生蛋白分解脂肪分解丙酸发酵酒精发酵抗菌物质产生混合发酵剂的共生与拮抗（一）乳杆菌属（Lactobacillus）1．乳杆菌属的形态特征：–细胞呈杆状，一般成短链排列。G＋，无芽孢2．乳杆菌属的生理生化特点：–化能异养型，营养要求严格；–厌氧或兼性厌氧(耐氧性厌氧)；–最适pH为5.5～6.2，在pH≤5的环境中可生长，而中性或弱碱性条件下生长速率降低；–生长温度2～53℃，最适生长温度30～40℃。3．乳杆菌属的代表种（1）德氏乳杆菌保加利亚亚种（L.bulgaricus）长杆状，两端钝圆，菌落呈棉花状；能利用葡萄糖、果糖、乳糖进行同型乳酸发酵产生D型乳酸，不能利用蔗糖；是乳酸菌中产酸能力最强的菌种，其产酸能力与菌体形态有关，菌形越大，产酸越多，最高达2%；蛋白质分解力较弱，发酵乳中可产生香味物质乙醛。最适37～45℃，＞50℃或＜20℃不生长。常作酸奶的生产菌。（2）嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）呈细长杆状，比L.bulgaricus小。能利用葡萄糖、果糖、乳糖、蔗糖进行同型乳酸发酵产DL型乳酸。生长需维生素等生长因子，常在原料乳中添加5%的蕃茄汁或胡萝卜汁。蛋白质分解力较弱。最适温度37℃，＜20℃不生长，耐热性差。最适pH5.5～6.0，耐酸性强，能在其它乳酸菌不能生长的酸性环境中生长繁殖。是能够在人体肠道定殖的少数有益菌群之一，其代谢产物（有机酸和乳杆菌素）可抑制病原菌和腐败菌的生长。（二）链球菌属（Streptococcus）链球菌属的形态特征–细胞呈球形或卵圆形，成对或成链排列。G＋，无芽孢，一般不运动，不产生色素。但肠球菌群中某些种能运动或产色素。链球菌属的生理生化特点–化能异养型，同型乳酸发酵产生D型乳酸；兼性厌氧型，接触酶反应阴性，厌氧培养生长良好。根据生理生化特性可分为四个种群。3．链球菌属的代表种（1）嗜热链球菌（St.thermophilus）细胞形态呈链球状。某些菌株若不经过中间牛乳培养则在固体培养基上得不到菌落。能利用葡萄糖、果糖、乳糖和蔗糖进行同型乳酸发酵产生L型乳酸（适口性好）。可使牛乳凝固。蛋白质分解力较弱，在酸奶中可产香味物质双乙酰该菌主要特征是能在高温条件下产酸，最适40～45℃，＜20℃不产酸。耐热性强，能耐65～68℃的高温。常作为发酵酸乳、瑞士干酪的生产菌。保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌的共生作用将两种微生物混合培养比分别单独培养时生长得好，这种现象称为共生。保加利亚乳杆菌产生的Val、Gly和His等对嗜热链球菌生长所需的甲醛或类似甲醛的化合物的产生有良好的促进作用；嗜热链球菌产生的甲酸、CO2能促进保加利亚乳杆菌的生长。嗜酸乳杆菌与嗜热链球菌的共生作用（2）乳酸链球菌（St.lactis）细胞形态呈双球、短链或长链状。同型乳酸发酵。牛乳随便放置时，凝固90%是由该菌所致。产酸能力弱，最大乳酸生产量0.9%～1.0%。可在4%NaCl肉汤培养基和0.3%亚甲基兰牛乳中生长，能水解精氨酸产生NH3。对温度适应范围广泛，10～40℃均产酸，最适生长温度30℃。而对热抵抗力弱，60℃30min全部死亡。常作为干酪、酸制奶油及乳酒和酸泡菜发酵剂菌种。Nisin34个氨基酸残基（3）乳脂链球菌（St.cremoris）细胞比乳酸链球菌大，长链状同型乳酸发酵。产酸和耐酸能力均较弱。产酸温度较低，约18～20℃，37℃以上不产酸、不生长。由于该菌耐酸能力差，菌种保藏非常困难。不能在4%NaCl肉汤培养基和0.3%亚甲基兰牛乳中生长，不水解精氨酸。此菌常作为干酪、酸制奶油发酵剂菌种。（三）明串珠菌属（Leuconostoc）1．明串珠菌属的形态特征:–明串珠菌属的菌落特征固体培养，菌落一般小于1.0mm，光滑、圆形、灰白色；液体培养，通常混浊均匀，但长链状菌株可形成沉淀。–细胞球形或豆状，成对或成链排列–G＋，不运动，无芽孢–Leuconostocsp.areintrinsicallyresistanttovancomycinandarecatalase-negative(whichdistinguishesthemfromstaphylococci).2.明串珠菌属的生理生化特点化能异养型利用葡萄糖进行异型乳酸发酵产生D型乳酸、乙酸或醋酸、CO2，可使苹果酸转化为L型乳酸。通常不酸化和凝固牛乳，不水解精氨酸,不水解蛋白，不还原硝酸盐，不溶血，不产吲哚。兼性厌氧型，接触酶反应阴性。生长温度范围5～30℃，最适温度25℃3.代表种—肠膜状明串珠菌（L.mesenterides）固体培养，D1.0mm；液体培养，混浊均匀。细胞球形或豆状，成对或短链排列。利用葡萄糖进行异型乳酸发酵，在高浓度的蔗糖溶液中生长合成大量的荚膜物质—葡聚糖，形成特征性粘液。最适生长温度25℃，生长pH值3.0～6.5，具有一定嗜渗压性，可在含4%～6%的NaCl培养基中生长。形成干酪孔眼：代谢生成的CO2气体；生成风味物质：双乙酰(柠檬酸代谢)、醋酸和乙醇；是酸泡菜发酵重要的乳酸菌，且已被用于生产右旋糖苷（代血浆的主要成分）的发酵菌株。目前欧美已出现单独或结合使用丁二酮乳链球菌和蚀橙明串珠菌与其他乳酸菌配合作发酵剂，生产主要风味物质为丁二酮（双乙酰）的酮香酸奶。（五）片球菌属（Pediococcus）1.片球菌属的形态特征:–细胞球形，成对或四联状排列–革兰氏染色阳性，无芽孢，不运动–固体培养，菌落大小可变，直径1.0～2.5mm–无细胞色素2．片球菌属的生理生化特点化能异养型利用葡萄糖进行同型乳酸发酵产生DL型或L型乳酸通常不酸化和凝固牛乳，不分解蛋白质，不还原硝酸盐，不产吲哚。兼性厌氧，接触酶反应阴性。生长温度范围25～40℃，最适30℃该属中，嗜盐片球菌（Pc.halophilus）耐NaCl浓度18%～20%，是参与酱油酿造的重要乳酸菌;乳酸片球菌（Pc.acidilactici）可在含6%～8%的NaCl环境中生长，耐NaCl浓度13%～20%，是酸泡菜发酵中重要的乳酸菌。（六）双歧杆菌属（Bifidobacterium）1．双歧杆菌属的形态特征:–细胞呈多样形态：Y字型、V字型、弯曲状、勺型，典型形态为分叉杆菌，因而取名bifidus(拉丁语源是分开、裂开之意)。–革兰氏染色阳性，亚甲基兰染色菌体着色不规则。无芽孢和鞭毛，不运动。2．双歧杆菌属的生理生化特点化能异养型，对营养要求苛刻，需多种双歧因子能利用葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖，生成摩尔比2:3的乳酸和乙酸及少量的甲酸和琥珀酸。蛋白质分解力微弱，能利用铵盐作为氮源。专性厌氧，多次传代培养后，菌株的耐氧性增强生长温度25～45℃，37℃最适。生长pH4.5～8.5，最适生长pH6.5～7.0，不耐酸，酸性环境（pH≤5.5）对菌体存活不利。3.代表种人体肠道中共有8种，其中数量最多的5种为：两歧双歧杆菌（B.bifidum）婴儿双歧杆菌（B.infantis）青春双歧杆菌（B.adolescentis）长双歧杆菌（B.longum）短双歧杆菌(B.breve)生理功能生物屏障作用：在数量上占有优势，可在肠道粘膜表面形成一层“菌膜”，阻止有害的致病菌的入侵。酸性代谢产物可抑制致病菌的生长。可防治腹泻、便秘等病症营养作用：合成多种维生素。酸性代谢产物，可以促进铁、VD及钙的吸收免疫调节作用：可增强机体的免疫力，促进吞噬细胞的活性，促进一些细胞因子和抗体的生成抗肿瘤作用：具有降解、清除致癌因子的能力，抑制肿瘤的形成和生长(七)乳酸菌在食品工业中的应用在发酵食品行业中应用最广泛。经过乳酸菌发酵作用制成的食品称为乳酸发酵食品。1．发酵乳制品（1）酸牛乳（Yoghurt）①凝固型酸乳②搅拌型酸乳（纯酸奶）③饮料型酸乳（活性乳）（2）干酪（Cheese）（3）酸性奶油2．果蔬汁乳酸菌发酵饮料3．益生菌制剂B.醋酸菌在细菌分类学主要分布于醋酸杆菌属（Acetobacter）和葡萄糖杆菌属（Glucomobacter）醋酸杆菌属最适生长温度30℃以上，氧化酒精生成醋酸的能力强，有些能继续氧化醋酸生成CO2和H2O；葡萄糖杆菌属最适生长温度30℃以下，氧化葡萄糖生成葡萄糖酸的能力强，而氧化酒精生成醋酸的能力弱，不能继续氧化醋酸生成CO2和H2O用于酿醋的醋酸菌种大多属于醋酸杆菌属（一）醋酸杆菌属的生物学特性细胞呈椭圆形杆状，G＋，无芽孢，有鞭毛或无鞭毛;化能异养型，能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、酒精作为碳源，可利用蛋白质水解物、尿素、硫酸铵作为氮源，生长繁殖需要的无机元素有P、K、Mg。周生鞭毛菌可将醋酸氧化成CO2和H2O。而极生鞭毛菌不能。不产色素，液体培养形成菌膜。生物学特性严格好氧，接触酶反应阳性，具有醇脱氢酶、醛脱氢酶等氧化酶类，因此除能氧化酒精生成醋酸外，还可氧化其它醇类和糖类生成相应的酸和酮；具有一定产酯能力。TO:30～35℃，不耐热。最适pH值3.5～6.5；某些菌株耐酒精和耐醋酸能力强。不耐食盐，因此醋酸发酵结束后，添加食盐除调节食醋风味外，还可防止醋酸菌继续将醋酸氧化为CO2和H2O。好氧性的醋酸发酵是制醋工业的基础-2H+H2OOH-2HCH3CH2OHCH3CHOCH3—C—HCH3COOHOH总反应式为：CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O+117千卡纹膜醋酸杆菌(Acetobacteraceti)和恶臭醋酸杆菌(A.sancens)等被认为在维持KG中的菌相平衡和共生方面有重要作用，同时对开菲尔还有增稠的作用（二）主要醋酸发酵菌种纹膜醋酸杆菌（A.aceti）–培养时液面形成乳白色、皱褶状的粘性菌膜。摇动时，液体变混。能产生葡萄糖酸，最高产醋酸量8.75%。TO:30℃，能耐14%～15%的酒精，是日本酿醋的主要菌种。奥尔兰醋酸杆菌（A.orleanense）–属纹膜醋酸杆菌的亚种，法国奥尔兰地区用葡萄酒生产食醋的菌种。最