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1、,Food Microbiology,第九章 微生物在食品制造中的应用,第五节食品制造中微生物代谢产物及其应用,微生物酶制剂、微生物多糖、 活性蛋白和风味物质等,指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对于该微生物没有明显的生理功能且非其生长和繁殖所必需的物质的过程,一般将微生物通过代谢活动所产生的自身繁殖所必需的物质和能量的过程,初级代谢,根据代谢产物与微生物生长繁殖的关系分为两类：,微生物代谢,次级代谢,初级代谢产物，如氨基酸、核苷类，以及酶或辅酶。是机体生存必不可少的物质。初级代谢产物的合成在不停地进行着，任何一种产物的合成发生障碍都会影响微生物正常的生命活动，甚至导致死
2、亡。,次级代谢产物，如抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等。不是机体生存所必须的物质。在次级代谢的某个环节上发生障碍，不会导致机体生长的停止或死亡，至多只是影响机体合成某种次级代谢产物的能力。,先后顺序,回顾,酶的发现和研究历史,有请助教：,一、微生物酶制剂,酶的简历,酶是初级代谢产物还是次级代谢产物？,正题,生物,酶,应用,食品发酵、日用化工、纺织、制革、造纸、医药、农业,特点：催化效率高、反应条件温和和专一性强,国际出售的酶制剂商品有100多种，而中国生产中广泛应用的仅有淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、脂肪酶、纤维素酶、葡萄糖异构酶、葡萄糖氧化酶等十几种,酶制剂的主要生产菌群是谁？有什么要求吗？,
3、微生物生产酶制剂的优点、缺点,问题,酶制剂的生产过程是怎么样的？,酶制剂在食品工业上有哪些用途？,酶生产用的微生物：由细菌、放线菌、酵母菌、霉菌等产生。,酶的种类：微生物酶的种类较多，主要包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、过氧化氢酶等。各种酶类在食品工业中起到不同的作用。,1、产生的酶微生物,产生酶制剂的微生物类群 液化淀粉酶：从枯草芽胞杆菌、马铃薯芽胞杆 菌等培养物中提取。 糖化淀粉酶：从根霉、黑曲霉等培养物中获得。 乳 糖 酶：从脆壁酵母菌，粗糙链孢霉等培养物 中提取。 蛋 白 酶：从米曲霉、黑曲霉、 毛霉、枯草芽胞杆菌中提取。,一种酶可以有多种微生物产生，而一种微生物也可以产
4、生多种酶。因此可经根据不同条件利用微生物来生产酶制剂。,菌种的选择,2、产酶微生物要求,酶的产量高,菌种容易培养和管理,菌种产酶稳定性好,利于酶的分离纯化,安全可靠,优点：1. 微生物含有丰富酶系，它能产生完成其细胞新陈代谢过程所必须的全部酶系，因此可以得到动植物中可能得不到的酶类。 2. 利用微生物生产酶，便于进行工业化生产，且不受气候、季节、地理等条件的限制，因而有可能保证酶的供应。,3、微生物生产酶制剂的优点、缺点,缺点：一种微生物往往可以产生各种各样的酶，而我们通常只是需要某种特异性的酶，因而要去掉不需要的其它酶，需要增加工序和成本。,微生物选育（细菌、放线菌、酵母菌、霉菌） 培 养
5、分离（离心、过滤、研磨、超声波破碎、自溶等方法) 提纯（盐析、溶剂抽提、离子交换等） 酶制剂,4、微生物酶制剂的生产工艺,酶制剂在食品保鲜方面的应用 酶制剂在淀粉类食品生产中的应用 酶制剂在蛋白质食品中的应用 酶制剂在果蔬食品生产中的应用 酶制剂在果酒生产中的应用 酶制剂在食品添加剂中的应用,5、微生物酶制剂在食品工业上的应用,根据不同的微生物来源将果胶酶分为：聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）、聚半乳糖醛酸裂解酶 (polygaalcturomate lyase,PGL)、聚甲基半乳糖醛酸裂和果胶酯酶（pectinesterases enzyme,PE）。,果胶酶 (
6、Pectinases),果胶酶是指能分解果胶质的多种酶的总称，不同来源的果胶酶其特点也不同。,能够产生果胶酶的微生物很多，但在工业生产中采用真菌，大多数菌种生产的果胶酶都是复合酶，也有微生物却能产生单一果胶酶，如斋藤曲酶，主要产生PG。,果胶酶 (Pectinases),果胶酶澄清果汁蔬菜汁 水果蔬菜中富含果胶质，使果蔬汁的过滤操作困难，同时使果蔬汁混浊，因而在果汁生产过程中，通过用果胶酶的方法分离果胶，有利于压榨、促进凝聚沉淀物的分离、使果汁澄清、提高出汁率。经酶处理的果汁比较稳定，可防止混浊。,果胶酶在果蔬食品生产中的应用,目前在葡萄酒的酿制过程中，引起压汁、过滤困难和混浊的主要原因是果胶
7、的存在。利用果胶酶，可使果胶溶化降解，不仅可以提高葡萄汁和葡萄酒的产率、有利于过滤和澄清，而且可以提高产品质量。使用果胶酶后，葡萄中单宁的抽出率降低，使酿制的白葡萄酒风味更佳。红葡萄酒酿制过程中使用果胶酶，可提高色素的抽提率，还有助于酒的老熟，增加酒香。,果胶酶在食品工业中的应用,二、微生物多糖,微生物多糖,植物多糖,菌类多糖,多糖,二十一世纪将是多糖的时代,微生物来源活性多糖的研究进展,微生物多糖研究进展,推荐文献,主要指大部分细菌、少量的真菌和藻类产生的多糖,有黄原胶、结冷胶、小核菌葡聚糖、短梗霉多糖、热凝多糖等,多糖（polysaccharide）是由糖苷键结合的糖链，至少要超过10个以
8、上的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物，可用通式（C6H10O5）n表示。,在细胞内主要有三种存在形式: 黏附在细胞表面上,即胞壁多糖; 分泌到培养基中,即胞外多糖; 构成微生物细胞的成分,即胞内多糖。而其中的胞外多糖具有产生量大、易于与菌体分离、可通过深层发酵实现工业化生产。,微生物多糖的生产主要是利用淀粉为碳源,经过微生物的发酵进行生产,也有通过利用微生物产生的酶作用制成的。,微生物多糖,黄原胶,简历,又名黄单胞菌多糖、汉生胶等，是由黄单胞菌以淀粉或蔗糖为主要原料，经微生物发酵及一系列生化过程，最终得到的一种胞外酸性杂多糖。其主要成分为葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸等。分子量达数百万。,世界上生
9、产规模最大，用途最广的微生物多糖,1969年，美国食品和药物管理局批准黄原胶作为食品添加剂。,黄原胶采用天然物质为原料，经发酵精制而成的生物高聚物。,1983年，世界卫生组织、粮农组织批准在世界范围使用。,黄原胶的优势,突出的高粘性和水溶性,令人满意的兼容性,优良的温度稳定性,PH稳定性,功能全面、用途广泛,搅拌与溶氧对黄原胶发酵的影响 ；黄原胶产生菌Xanthomonas campestris027的诱变和选育,推荐文献,应用于奶制品,如奶酪、果奶饮料、冰淇淋、酸奶等中,可起到改善品质、增加稳定性、易香味释放、口感细腻清爽的作用;用于果汁饮料时能保持液体均匀、不分层;加入啤酒,产泡丰富;在沙
10、拉调汁中加入黄原胶,乳化稳定可达一年以上;点心馅中加入黄原胶因其假塑性而大大方便了加工过程,使产品不发生胶体脱水收缩现象,保持松软润口。,在食品工业中的应用,香菇多糖是从优质香菇子实体中提取的有效活性成分,1969年在日本首先发现具有抗癌作用,抗肿瘤作用：尤其对胃癌、肺癌、肝癌、血液系统肿瘤、鼻咽癌、直肠癌和乳腺癌等有抑制和防止术后微转移的效果,免疫调节作用：类似一种宿主免疫增强剂,抗病毒作用：对肝炎病毒、带状疱疹病毒、腺病毒、流感病毒、包括HIV的感染均有治疗作用。,推荐文献：香菇多糖的药理作用,香菇多糖,一、利用微生物的菌体和内容物例如：酵母菌的应用，菌体蛋白、维生素、核酸等.二、利用微生物产生的酶例如：淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等二十多种酶制剂三、利用微生物的某些代谢产物例如：酒精、乳酸、柠檬酸、氨基酸、抗生素等。,小结：,微生物在食品中的应用,
