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1、酿造酒微生物基础知识,一、概述二、霉菌及其作用三、酵母菌及其作用四、细菌及其作用,第一节 概 述,酒（alcohol）是由含可发酵糖的果蔬或含淀粉质的粮谷在一定的工艺条件下，在微生物的作用下制成的符合特定标准的含酒精饮料。发酵酒（酿造酒）fermented alcoholic beverages以粮谷、水果、乳类等为原料，主要经酵母发酵等工艺制成的、酒精含量小于24%（V/V）的饮料酒。,蒸馏酒的生产原理,可发酵性糖被微生物发酵生成酒精、二氧化碳和其它香、味物质 可发酵性糖（糖蜜、葡萄糖） 淀粉 糊化 酶 糖化 发酵 蒸馏 蒸馏酒 压榨 过滤 发酵酒,世界各国用谷物原料酿酒的有两大类， 一类谷
2、物发芽的方式 利用谷物发芽时产生的酶将原料本身淀粉糖化成可发酵糖，再用酵母菌将糖份转变成酒精；另一类添加糖化发酵剂的方式，糖化发酵剂包括： 1） 传统的酒曲-大曲、小曲和麸曲 2） 纯种培养的糖化发酵剂-霉菌、细菌，酵母菌 3） 商品酶制剂和活性干酵母,淀粉酶是水解淀粉、糖元和它们的降解中间产物的酶类。-淀粉酶：液化型淀粉酶,广泛存在于胰液、麦芽、唾液及微生物中，属内切酶。淀粉酶：主要存在于大豆、小麦、大麦、甘薯等植物的种子中，少数细菌与霉菌中也含有此种酶。葡萄糖淀粉酶：是一种糖蛋白，只存在于微生物界，根霉、黑曲霉。,糖酶类,1、酿造酒的原理,酒精发酵机理-EMP途径，厌氧发酵在酵母菌的一系列
3、酶的作用下，通过复杂的化学变化，最终产生乙醇和二氧化碳的过程。简单反应式为： C6H12O62CH3CH2OH+2CO2酵母菌的酒精发酵过程为厌氧发酵，所以发酵要在密闭无氧的条件下进行。如果有空气存在，酵母菌就不能完全进行酒精发酵作用，而部分进行呼吸作用，把糖转化成CO2和水，使酒精产量减少。,EMP途径 又称为糖酵解途径,EMP途径意义：为细胞生命活动提供ATP 和 NADH,EMP途径中丙酮酸： 酵母菌无氧发酵 参与微生物：酵母菌,酿造酒用曲按酒的种类需要，用于不同的酒生产。分为五大类，它们是：1）麦曲，主要用于黄酒的酿造；2）小曲，主要用于黄酒和小曲白酒的酿造；3）红曲，主要用于福建黄酒
4、的酿造；4）大曲，用于蒸馏酒的酿造。5）麸曲，现代用纯种霉菌接种以麸皮为原料的培养物，白酒产量占总产量的70%以上。,2、酒曲,白酒生产用曲一般分为大曲、小曲、和麸曲大曲是以大麦、稻壳等为原料或载体，接种曲霉、酵母等经培养、成型、干燥后制成的砖块状发酵剂，一般用于白酒发酵。小曲是以米粉等为原料，接种根霉等菌种，经培养后成型、干燥后制成的粉状、块状、球形发酵剂，一般用于米酒、白酒等产品发酵。麸曲是麸曲白酒生产中的糖化剂。它是以麸皮为主要原料，加入适量的新鲜酒糟和其它疏松剂，接入纯种曲霉菌培养而制成。,酒曲中的微生物,参与酿酒微生物种类很多，大体上可分为霉菌、酵母菌和细菌3大类。1、霉菌 在酿酒工
5、业中常用的有曲霉、根霉、拟内孢霉、红曲霉和毛霉等。2、酵母菌 有多种种类，如啤酒酵母，变种啤酒酵母，裂殖酵母，生香酵母等。3、细菌 在酿酒工业中常用的细菌有乳酸杆菌、醋酸菌、丁酸菌等。,糖化力以曲霉菌最高，其次为 毛霉、红曲霉等；液化力由高到低为毛霉、伞卷霉、米曲霉、根霉、红曲霉；发酵力和酒精度仍以黄曲霉 群中的米曲霉为最高，红曲霉次之，接着为毛霉、伞卷霉、根霉。,从大曲中分离出霉菌25 种；细菌（包括芽孢杆菌、乳酸杆菌）11种，酵母菌9种。菌种类群包括细菌（Baterium）、芽孢杆菌（Bacillus）、 乳酸杆菌（Lactobacillus）、酿酒酵母菌（Saccharomyces ce
6、revisiae）、汉逊酵母菌（Hansenula SP）、 假丝酵母菌（Candida SP）、根霉（Rhizopus SP）、毛霉（Mucor SP）、黑曲霉（Aspergillus niger SP）、 红曲霉（Monascus SP）、犁头霉（Absidia SP）、黄曲霉（Aspergillus flavus）、米曲霉（Aspergillus oryzae）。,二、霉菌及其作用,一）、 毛霉属（Mucor）二）、 根霉 （Rhizopus）三）、 曲霉 （Aspergillus）四）、 青霉 （Penicillium）,部分霉菌菌落形态,1.产黄青霉2.紫红曲3.点青霉4.黑曲霉5.
7、米曲霉,一）、毛霉属（Mucor）,属接合菌亚门，接合菌纲，毛霉目，毛霉科。具有很强的分解蛋白质和糖化淀粉的能力，常用于酿造、发酵食品等工业。,常见的毛霉菌种1高大毛霉（Mucor mucedo ） 产生3-羟基丁酮、脂肪酶。2总状毛霉（Mucor racemosus）毛霉中分布最广的一种。我国四川的豆豉即用此菌制成。3鲁氏毛霉（Mucor Rouxianus ) 最初从小曲中分离出来，产生蛋白酶，有分解大豆的能力，我国多用它来做豆腐乳。,毛霉的形态结构,二）、根霉属（Rhizopus ） 根霉与毛霉类似，能产生大量的淀粉酶，故用作酿酒、制醋业的糖化菌。,根霉的形态和结构,分泌大量淀粉酶，将淀
8、粉转化为糖。,常见的根霉菌种1米根霉（Rhizopus oryzae） 常见于我国酒药和酒曲及土壤、空气中。产淀粉酶、及乳酸、反丁烯二酸及微量的酒精。是腐乳发酵的主要菌种。2华根霉（Rhizopus chinensis ） 耐高温，淀粉液化力强，有溶胶性，能产生酒精、芳香脂类、左旋乳酸及反丁烯二酸。,三）、曲霉属（Aspergillus）,发酵工业和食品加工业的重要菌种，广泛用于柠檬酸、葡萄糖酸、淀粉酶和酒类的生产。,曲霉的形态结构,各种曲霉的菌落,常见的曲霉菌1米曲霉( A.oryzae） 米曲霉具有较强的淀粉酶和蛋白酶活力，是酱油、面酱发酵的主要菌种。2黄曲霉（A.flavus） 有些种产
9、生毒性很强的黄曲霉毒素，使食品和粮食污染带毒，有致癌致畸作用。,四）、青霉属（Penicillium） 常见的青霉菌 1桔青霉（P. citrinum） 一般大米产区都有此菌发生。危害大米使其黄变（泰国黄变米）。 2展开青霉（P. expanasum） 作为苹果的腐败菌被分离到。,三、酵母菌及其作用,椭圆形单细胞微生物出芽繁殖 (budding)为真菌的一种，无叶绿素，不能行光合作用喜欢代谢各种糖类发酵产物为酒精与CO2较一般细菌耐酸及渗透压兼性厌氧常用来制造面包与酒精饮料制造未来的能源之星酒精,酵母菌的细胞结构,酵 母 菌,细 菌,1、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisia
10、e） 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。在自然界中常出现于水果, 果汁, 花蜜, 及富含糖类的食品中。,2、卡尔酵母（Saccharomyces carlsbergensis）,典型的下面酵母，又称卡尔斯伯酵母或嘉士伯酵母。常用于啤酒酿造、药物提取。1876年丹麦成立了著名的嘉士伯实验室，由嘉士伯实验室汉逊博士培养的汉逊酵母至今仍被各国啤酒业界应用,3、葡萄酒酵母（Saccharomyces ellipsoideus）,属于啤酒酵母的椭圆变种，简称椭圆酵母。常用于葡萄酒和果酒的酿造。,4、产蛋白假丝酵母（Candida utilis）,产蛋白假丝酵母，又称产朊
11、假丝酵母或食用圆酵母，富含蛋白质和维生素B，常作为生产食用或饲用单细胞蛋白（SCP）以及维生素B的菌株。,5、产香汉逊氏酵母,能产乙酸乙酯，用于食品增香但却是酒精发酵工业的有害菌,酒精工业有害菌毕赤酵母,能产麦角固醇、苹果酸等,6、产脂肪红酵母,无酒精发酵能力有产脂肪的能力，可由菌体提取大量脂肪红发夫酵母（Phaffia rhodozyma）为专性好氧菌，细胞产生类胡萝卜素需要大量氧气。可产虾青素。,虾青素：在体内可与蛋白质结合而呈青、蓝色。有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、预防心脑血管疾病作用。,酵母菌在食品工业中的应用,（一）啤酒酿造（二）果酒酿造（三）白酒酿造（四）面包加工 （五）单细胞蛋白生产
12、,什么是菌落?菌落（colony）是由单个细菌（或其他微生物）细胞或一堆同种细胞生长繁殖形成肉眼可见的子细胞群落。,四、细菌及其作用,细菌的菌落,真菌的菌落,不同形态的菌落,细菌菌落和真菌菌落有什么不同？,光滑粘稠 粗糙干燥,绒毛状 絮状或蜘蛛网状,小,大,1、乳酸菌(Lactic Acid Bacteria，简称LAB),乳酸菌的概念及其分布 并非生物分类学名词，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，因而通常将乳酸细菌称之为乳酸菌。,乳酸菌的发现,二十世纪初期, 首先发现东欧保加利亚某一高山村落的居民极为长寿; 自其日常
13、饮食 yogurt (优格) 中分离出二种乳酸菌:保加利亚乳酸杆菌 (Lactobacillus bulgaricus)嗜高温乳酸链球菌 (Streptococcus thermophilus),白啤酒中的乳酸菌,白啤酒（Weiss） 14世纪起源于Lwuven Tieneu，后来逐渐在欧洲流行。它以大麦芽（6070%）和小麦芽（2540%）为原料，有时加入5%的燕麦，经上面啤酒酵母和乳酸菌发酵而成，其特点是含有少量酒精、酒体浓厚，色微白，颜色一般偏低，有时外观呈混浊，味微酸、爽口、营养丰富。在德国北部，有许多品种的白啤酒，口味趋于淡爽。柏林生产的Berliner白啤酒是一种很特别的啤酒，生产
14、时在麦汁中促进乳酸菌的生长，也得到一种酸味很强，口味很酸的啤酒。饮用时加入水果糖浆以抵消酸味。由于白啤酒一般以生啤酒的形式饮用，使它同时富含酵母和乳酸，大大提高了啤酒的营养价值，符合当今消费者对营养的要求，与普通啤酒相比口味更柔和更爽口。,苹果酸-乳酸发酵（Malolactic fermentation，MLF）指在乳酸菌作用下将L-苹果酸脱羧基形成 L-乳酸的过程，是葡萄酒生产难以控制的二次发酵过程，主要由酒类酒球菌引起。乳酸菌LAB在自然界广泛存在，可存在于葡萄的果实和叶梗的表面。在葡萄酒的酿造过程中，苹果酸-乳酸发酵不仅可降低生葡萄酒的酸涩和粗糙感，使之柔和、圆润，而且还提高了葡萄酒的感
15、官质量和生物稳定性，所以，许多优质红葡萄酒甚至一些佐餐红葡萄酒都要进行苹果酸乳酸发酵。北方地区气候寒冷，苹果酸度较高，酿造出的苹果酒口感较酸涩，需要进行苹果酸乳酸发酵来改善其风味。,葡萄酒中的乳酸菌,黄酒、白酒中的乳酸菌,黄酒酿造的主要微生物（一）霉菌曲霉菌、根霉菌（Q303、3.851、3.866、3.867、3.868等）、红曲霉、黄曲霉(3800、苏-16等)、黑曲霉（3758、AS3.4309等）（二）酵母菌（AS2.1392、M-82、AY系列）（三）黄酒酿造中的主要细菌有 醋酸菌、乳酸菌和枯草芽孢杆菌。汾酒大曲中细菌有乳酸杆菌、乳链球菌、醋酸杆菌属(Acetobacter)，芽孢杆
16、菌以及产气杆菌属(Aerobater)等。,乳酸菌主要分布在：乳杆菌属（Lactobacillus）保加利亚乳杆菌（L.bulgaricus）发酵酸奶的生产菌链球菌属（Streptococcus）乳脂链球菌（St.cremoris）干酪、酸制奶油发酵剂菌种,明串珠菌属（Leuconostoc）肠膜状明串珠菌（L.mesenterides）生产酸泡菜及右旋糖苷（代血浆）。-片球菌属（Pediococcus）嗜盐片球菌（Pc.halophilus）耐NaCl浓度18%20%,参与酱油酿造;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%，
17、参与酸泡菜发酵。,各式乳酸杆菌,各式乳酸球菌,双歧杆菌,泡菜坛中的乳酸菌,乳酸菌在食品工业中的应用,1发酵乳制品（1）酸牛乳（Yoghurt） （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,2、醋酸菌,醋酸菌不是细菌分类学名词。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），用于酿醋的醋酸菌种大多属于醋酸杆菌属。,主要醋酸菌种纹膜醋酸杆菌（A.aceti）: 培养时液面形成乳白色、皱褶状的粘性菌膜。能产生葡萄糖酸及醋酸。奥尔兰醋酸杆菌（A.orleanense）: 法国奥尔兰地区用葡萄酒生产食醋的菌种。
18、许氏醋杆菌（A.schutzenbachii）： 法国著名的速酿食醋菌种，也是目前酿醋工业重要的菌种之一。醋酸杆菌AS 1.41： 是我国酿醋工业常用菌种之一。,3、芽孢杆菌属(Bacillus),枯草杆菌，学名为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，属于芽孢杆菌属(Bacillus)为革兰氏阳性菌，是一种好气性菌，普遍存在于土壤及植物体表，在人体亦可发现在肠道内共生的枯草杆菌。纳豆杆菌为枯草芽孢杆菌。丁酸菌、己酸菌：是一种梭状芽孢杆菌，生长在浓香型大曲生产使用的窖泥中，它利用酒醅浸润到窖泥中的营养物质产生丁酸和己酸。正是这些窖泥中的功能菌的作用，才产生出了窖香浓郁、回味悠长的曲酒。,4、放线菌,放线菌是一群革兰氏阳性、因菌落呈放线状而的得名，它是一个原核生物类群，放线菌与人类的生产和生活关系极为密切，目前广泛应用的抗生素约70%是各种放线菌所产生。一些种类的放线菌还能产生各种酶制剂（蛋白酶、淀粉酶、和纤维素酶等）、维生素（B12）和有机酸等。弗兰克菌属（Frankia）为非豆科木本植物根瘤中有固氮能力的内共生菌。此外，放线菌还可用于甾体转化、烃类发酵、石油脱蜡和污水处理等方面。,
