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發酵技術
生產發酵產品的技術
發酵一般泛指利用微生物製造工業原料或產品的過程。由微生物(細菌、酵母等)、有機物(主要是碳水化合物)、培養基等在一定的溫度和pH等條件下進行。
發酵技術指的是人們利用微生物的發酵作用,運用一些技術手段控制發酵的過程,從而進行大規模生產發酵產品的技術。發酵的概念來源於釀酒的過程,而發酵最初來源於拉丁語的“發泡”。早在幾千年前,我們祖先就已經開始使用發酵技術進行釀酒、調味品的調製,積累了豐富的發酵經驗。最初,發酵技術主要用於一些家庭作坊進行手工製作產品,產品的質量和數量都不盡如人意,後來,隨著社會的不斷發展和工業化的不斷深入,實現了工業化的規模生產。
發酵技術主要是通過使用微生物進行發酵,製作出獨特風味的食品,包括酸奶、酒類以及調味品、腐乳臘腸、而在不同種類的食品發酵中,其原理和應用也是不盡相同。
酵技術展概況
發酵技術
傳統酵食品,酒,豆豉,甜醬,豆瓣醬,酸乳,包,火腿,腌菜,腐乳及乾酪。
隨著分子生物學和細胞生物學的快速發展,現代發酵技術應運而生。
傳統發酵技術與DNA重組技術,細胞(動物細胞和植物細胞)融合技術結合,已成為現代發酵技術及工程的主要特徵。
食品發酵與食品的品質與發酵技術的基本概念
發酵是利用微生物的代謝活動,通過生物催化劑(微生物細胞或酶)將有機物質轉化成產品的過程。
狹義的說在有氧條件下,糖類或近似糖類物質的分解。例如:乳酸鏈球菌是在缺氧的條件下將乳糖轉化成乳酸,醋酸桿菌則在有氧條件將酒精轉化成醋酸。
發酵技術是利用發酵來獲得產品的技術。
發酵食品的特色和作用
1,抑制腐敗菌和一般病原菌的生長
2,發酵食品能提高原有的末發酵食品的營養價值
3,在食品發酵后,其原來的色澤,形狀,風味都會有所改變,而且是按著人們的意願去改變的
利用能形成酒精和酸的微生物生長並進行新陳代謝活動,抑制脂解菌和朊解菌的活動.
脂解菌侵襲脂肪,磷脂和類脂物質,除非含量特低,否則會產生蛤敗和魚腥味等異味
朊解菌會分解蛋白質及其它含氮物質,併產生腐臭味.
將封閉在不易消化物質構成的植物結構和細胞內的營養物素釋放出來,增加食品的營養價值.
伴隨著微生物分解食品中大分子(如蛋白質,多糖)的同時,由於微生物的新陳代謝也會產生一些代謝產物,這些代謝產物有許多是營養性的物質,如氨基酸,有機酸等.
種籽和穀物中含有人體不易消化的纖維素,半纖維素和類似的聚合物發酵時在酶的裂解下能形成人類能夠消化吸收的成分如簡單糖類和糖的衍生物,從而增加了營養價值.
發酵菌特別是黴菌,能將食品組織細胞壁分解,從而使得細胞內的營養物質更容易直接地被人體吸收.
在食品發酵后,其原來的色澤,形狀,風味可按著人們的意願去改變.
食品發酵中微生物的利用,
發酵食品中細菌的利用
1,乳酸菌發酵
乳酸細菌分佈:
空氣中
肉,乳,果蔬等食品的表面上
水以及器具等的表面上
種類:有球狀,桿狀等等,屬於兼嫌氣性的居多數,也有專嫌氣性的
一般生長發育的最適溫度為26~30℃.
乳酸菌發酵類型:按對糖發酵特性的不同,可分為同型發酵和異型發酵.
①同型發酵是指乳酸菌在發酵過程中,能使80%~90%的糖轉化為乳酸,僅有少量的其他產物,引起這種發酵的乳酸菌叫做同型乳酸菌.
②異型發酵是指一些乳酸菌在發酵過程中使發酵液中大約50%的糖轉化為乳酸,另外的糖轉變為其他有機酸,醇,二氧化碳,氫等,引起這種發酵的乳酸菌叫異型乳酸菌.
菌種有雙歧桿菌,蝕橙明串珠菌和戊糖明串珠菌等
蔬菜的乳酸發酵過程
實例--酸奶
它是由優質鮮乳經脫脂,消毒后,加入乳酸發酵菌劑,經過發酵而製成的.
菌種有:保加利亞乳桿菌,嗜酸乳桿菌,乳鏈球菌,嗜熱鏈球菌等.
一般採用兩種以上的混合菌種,在一定的溫度下經過12~48h的發酵過程后,乳液即形成均勻糊狀液體,酸度可達1%左右,並具有特殊的風味.
在這種已發酵完畢的酸奶中,根據不同的口味和要求,還可加入食糖,檸檬酸,果汁及香料等物質配成各種酸乳,這種含有活的乳酸菌的酸乳,在保證衛生的條件下就不需要再經消毒處理,可以直接供人們飲用.
⒉醋酸菌發酵
醋酸發酵是利用醋酸桿菌進行的有氧發酵.
醋酸發酵條件:
發酵液一般保持在30℃左右的溫度,發酵原料液偏於酸性.
因為醋酸桿菌為需氧菌,通常通氣進行發酵.
在上述條件下,醋酸菌得以大量生長繁殖,使發酵液中乙醇轉化為醋酸,酯酸桿菌產酸高的發酵液中醋的含量可達10%以上.
發酵原液經過過濾,蒸煮殺菌后,再稀釋至2%~3%的醋酸濃度,調味后,即為食用醋.
發酵酒和麵包中酵母菌的利用
⒈酵母菌用於生產飲料酒
⒉用酵母菌製造麵包
釀酒的原料
含糖分較多的水果,如葡萄,山楂,橘子等;
凡是供釀酒用的澱粉原料,一般都要先經過糊化及酶的糖化,然後再加入一定的酵母菌種進行酒精發酵.
啤酒是以大麥為主要原料,經發芽,糖化,啤酒酵母發酵製成。在釀造啤酒時,通常要加入酒花.
釀酒專用的葡萄中含有豐富的糖分,在葡萄酒酵母的作用下可直接釀造葡萄酒。近年來生產葡萄酒多使用以葡萄汁酵母製得的活性乾酵母.
酒精發酵過程中是進行密閉發酵,在培育酵母菌種時須進行通氣發酵.
發酵食品中黴菌的利用
⒈黴菌製造腐乳
⒉醬油製造中黴菌的利用
開本:16
裝幀:平
版次:1版1次
頁數:280頁
本書為高職高專生物技術類“十一五”規劃教材。本教材按“技術路線”組織核心內容。以“必需、夠用”為度,精選工業微生物菌種的選育與保藏、發酵工藝條件優化、發酵機制、發酵工程動力學、發酵工程單元操作、發酵生產設備、發酵中試比擬放大、發酵工程各論中所必需的基礎理論知識。在發酵工程各論中,重點介紹了酒精、氨基酸、抗生素、酶製劑等產品生產以及污水生化處理技術,各部分內容相對獨立,教師可根據各學校的專業方向和特色選講。
為滿足高職高專教學需要,培養學生的實踐能力,本書特別編寫了發酵實驗技術內容,並減少了單純理論驗證型實驗,增加了實用性基本功型實驗。在實驗部分還特別編寫了小提示,以方便使用。
本書每章均編寫有學習目標、本章小結及思考題。各章之間既相互聯繫又相對獨立,在教學過程中可以針對每章進行獨立的教學評估。
本書適用於高職高專生物技術、微生物技術、生物製藥技術、食品類及農林類專業學生作為教材使用,也可供相關專業的中初級技術人員和教師參考。
伴隨著生命科學與生物技術研究的迅猛發展,發酵技術及相關應用領域的研究也越來越活躍。發酵技術不僅是工業生物技術的重要部分,更是生物技術產業化的關鍵,發酵技術在中國未來科技發展戰略中將具有不可替代的重要位置。
本書由謝梅英(北京電子科技職業學院)和別智鑫(楊凌職業技術學院)主編,全書共分十章。第一章由謝梅英編寫,第二章由劉俊英(北京電子科技職業學院)編寫,第三章、第四章由徐安書(重慶工貿職業技術學院)編寫,第五章由廖威(廣西職業技術學院)編寫,第六章由別智鑫編寫,第七章、第八章由張素霞(漯河職業技術學院)編寫,第九章由黃蓓蓓(三門峽職業技術學院)編寫,第十章由別智鑫、徐安書、廖威、張素霞、黃蓓蓓編寫。
在本書的編寫過程中得到了各編委所在院校及化學工業出版社的大力支持,在此一併表示衷心的感謝。全體編者向本書引用為參考文獻的各位專家、同行表示衷心感謝並致以崇高敬意。
由於編者水平和能力的局限,疏漏之處懇切希望讀者提出寶貴意見,以便及時做出更正。
第一章緒論1
第一節發酵與發酵技術概述1
一、什麼是發酵1
二、什麼是發酵技術1
三、發酵技術領域發展進程2
第二節發酵產物的類型4
一、微生物菌體4
二、微生物代謝產物4
三、微生物酶4
四、微生物轉化產物4
第三節發酵工業的特點與範圍5
一、發酵工業的特點5
二、發酵工業的範圍5
三、國內外發酵工業現狀及發展趨勢6
本章小結7
思考題8
第二章工業微生物菌種的選育、
保藏與培養9
第一節工業微生物常用菌種9
第二節工業微生物菌種的選育11
一、微生物菌種保藏機構簡介11
二、從自然界或現有菌種中分離
篩選菌種12
三、微生物菌種的自然選育14
四、微生物菌種的誘變選育15
第三節工業微生物菌種的保藏20
一、菌種保藏的原理20
二、菌種保藏的方法20
三、保藏菌種的質量控制22
四、菌種的退化與複壯23
第四節微生物菌種的接種、分離
純化與培養24
一、接種24
二、分離純化27
三、培養方法29
本章小結29
思考題30
第三章發酵工藝條件優化31
第一節培養基的選擇和確......