食品加工专业发酵工艺在食品工业中的应用.doc

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1、发酵工程在食品工业中的应用摘要随着社会的发展，发酵工程已经在许多领域起到了重要的作用，给人类带来不可估量的经济效益和社会效益，本文简要综述了发酵工程在食品领域中的应用，并对其应用前景进行了展望，对新型食品的研发与推广提供了坚实的理论知识和技术基础。关键词: 发酵工程 食品工业 现代发酵技术 新型食品AbstractAlso called microorganism fermentation engineering project, it is to point to the traditional fermentation technology and restructuring, cell

2、fusion, molecular modification and reconstruction technique combining with modern and developed the fermentation technology.this paper discussed the fermentation engineering in the food field, and the prospect of application is discussed.Keywords: fermentation engineering food industry modern fermen

3、tation technology new-type food.目录1 引言.12 传统发酵与现代发酵工业的比较.13 发酵工程在食品工业中的应用.23.1 发酵法生产番茄红素.23.2 发酵法生产酱油.33.3 发酵法生产啤酒.33.4 发酵法生产新型食品.43.4.1 红薯饮料.43.4.2 膨化玉米粉酸奶.43.4.3 猕猴桃果醋.54 应用前景展望 .54.1 大力开发食品添加剂新品种.54.2 开发微生物保健品.6小结.7致谢.8参考文献.91.引言 通常认为生物工程包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程，这四个方面互为促进、相互联系。基因工程和细胞工程是生物技术的主导领域，是发酵

4、工程、酶工程的基础；而发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用。其中发酵工程占有重要的位置，这才可以从生物工程的过程看出来，只有通过发酵工程，才能使由基因工程或细胞工程获得的具有某种所需性状的目的菌株实现工业化生产，最终达到基因克隆或细胞融合，获得生产效益和经济效益。可见发酵工程是生物技术产业化的基础。 发酵工程又称为微生物工程，是指 传统的发酵技术与DNA重组、细胞融合、分子修饰和改造等技术结合并发展起来的现代发酵技术。现代发酵工程包括微生物资源开发利用；微生物菌种的选育、培养；固定化细胞计数；生物器设计；发酵条件的利用及自动化控制；产品的分离提纯等技术。发酵工程是古老而大有

5、潜力的工业技术，生物技术中的基因工程、酶工程、单克隆抗体、生物量的研究转化等研究成果为它注入新的内容，使传统的发酵工艺焕发“青春”，赋予了微生物发酵技术新的生命力，使微生物发酵制品的品种不断增加。目前，现代发酵工程技术已作为一种新兴的工业体系发展起来，已深入到生产的各个行业，如工业、农业、矿业、医药、食品、能源和环境保护等。本文简要综述了现代发酵工程技术在食品领域的应用及其进展。2.传统发酵与现代发酵工业的比较传统发酵食品加工工艺一般是采用化学合成法和传统的发酵工艺，从植物中萃取食品添加剂成本高，而且来源有限；而化学合成法生产食品添加剂虽成本低，但化学合成率低，周期长，而且可能危害人类健康，而

6、传统的发酵工艺产量低，质量也不能得到很好的保护，多年来人们一直用酵母发酵生产酒精，对传统酿造制品，如酱油、醋、黄酒、豆腐乳等，原料利用率很低，发酵周期长，风味和品种也比较单一，而这些缺点，运用现代发酵工艺都可以得到明显的改善。与传统化学工业相比，现代发酵工程有以下优点：1) 以生物为对象，不完全依赖地球上的有限资源，而着眼于再生资源的利用，不受原料的限制。 2) 生物反应比化学合成反应所需的温度要低得多，同时可以简化生产步骤，实行生产过程的连续性，大大节约能源，缩短生产周期，降低成本，减少对环境的污染。 3) 可开辟一条安全有效地生产价格低廉、纯净的生物制品的新途径。 4) 能解决传统技术或常

7、规方法所不能解决的许多重大难题，如遗传疾病的诊治，并为肿瘤、能源、环境保护提供新的解决办法。 5) 可定向创造新品种、新物种，适应多方面的需要，造福于人类。 6) 投资小，收益大，见效快。 微生物工程正逐渐形成一股引起工业调整和社会结构改革的力量。因此，世界各国政府，纷纷把微生物发酵工程列入本国科学技术优先开发的项目。3.发酵工程在食品工业中的应用3.1 发酵法生产番茄红素番茄红素是由11个共轭双键及2个非共轭碳碳双键构成的高度不饱和直链型烃类化合物，具有预防癌症、防治心血管疾病、缓解骨质疏松症和提高免疫等重要的生理功能。番茄红素的生产方法主要有提取法、化学合成法和微生物发酵法。由于番茄红素含

8、量低，提取法无法满足市场需求；化学合成法存在收率低、产物不稳定以及合成成本高等缺点；发酵法被认为是生产番茄红素最有潜力的方法。发酵法可以采用藻类和真菌及酵母生产番茄红素。从品质、技术、生产、资源成本等分析，利用微生物技术生产番茄红素等天然类胡萝卜素将是未来发展的方向。目前含番茄红素较高的有红色细菌，但还未能工业化生产。利用霉菌的发酵可生产番茄红素，但需加入一些杂环氮化物来抑制番茄红素的环化反应。例如：添加烟草的废弃物于霉菌的发酵液中，经110小时发酵，可得到番茄红素约60-80mg/100ml.利用产蛋白假丝酵母的重组体培养生产番茄红素，可得到758ug/g干重的八氢番茄红素。发酵法不受原材料

9、、地理环境和气候等因素影响，工艺简单、生产周期短、生产效率高、生产成本低，且产物质量可控，并减少了对环境的污染。3.2 发酵法生产酱油酱油俗称豉油，主要由大豆、淀粉、小麦、食盐经过制油、发酵等程序酿制而成的。酱油的成分比较复杂，除食盐的成分外，还有多种氨基酸、糖类、有机酸、色素及香料等成分。以咸味为主，亦有鲜味、香味等。它能增加和改善菜肴的口味，还能增添或改变菜肴的色泽。酱油用的原料是植物性蛋白质和淀粉质。植物性蛋白质遍取自大豆榨油后的豆饼，或溶剂浸出油脂后的豆粕，也有以花生饼、蚕豆代用，传统生产中以大豆为主；淀粉质原料普遍采用小麦及麸皮，也有以碎米和玉米代用，传统生产中以面粉为主。原料经蒸熟

10、冷却，接入纯粹培养的米曲酶菌种制成酱曲， 酱曲移入发酵池，加盐水发酵，待酱醅成熟后，以浸出法提取酱油。制曲的目的是使米曲霉在曲料上充分生长发育，并大量产生和积蓄所需要的酶，如蛋白酶、肽酶、淀粉酶、谷氨酰胺酶、果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶等。在发酵过程中味的形成是利用这些酶的作用。如蛋白酶及肽酶将蛋白质水解为氨基酸，产生鲜味；谷氨酰胺酶把万分中无味的谷氨酰胺变成具有鲜味的俗谷氨酸；淀粉酶将淀份水解成糖，产生甜味；果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶等能将细胞壁完全破裂，使蛋白酶和淀粉酶水解等更彻底。同时，在制曲及发酵过程中，从空气中落入的酵母和细菌也进行繁殖并分泌多种酶。也可添加纯粹培养的乳酸菌和酵母菌

11、。由乳酸菌产生适量乳酸，由酵母菌发酵生产乙醇，以及由原料成分、曲霉的代谢产物等所生产的醇、酸、醛、酯、酚、缩醛和呋喃酮等多种成分，虽多属微量，但却能构成酱油复杂的香气。此外，由原料蛋白质中的酪氨酸经氧化生成黑色素及淀份经典霉淀粉酶水解为葡萄糖与氨基酸反应生成类黑素，使酱油产生鲜艳有光泽的红褐色。发酵期间的一系列极其复杂的生物化学变化所产生的鲜味、甜味、酸味、酒香、酯香与盐水的咸味相混和，最后形成色香味和风味独特的酱油。3.3 发酵法生产啤酒 啤酒发酵过程是啤酒酵母在一定的条件下，利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动，其代谢的产物就是所要的产品-啤酒。由于酵母类型的不同，发酵的条件和产品

12、要求、风味不同，发酵的方式也不相同。根据酵母发酵类型不同可把啤酒分成上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。一般可以把啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。现代发酵主要有圆柱露天锥形发酵罐发酵、连续发酵和高浓稀释发酵等方式，目前主要采用圆柱露天锥形发酵罐发酵。工艺：原料粉碎将麦芽大米分别由粉碎机粉碎至适于糖化操作的粉碎度。糖化将粉碎的麦芽和淀粉质辅料用温水分别在糊化锅糖化锅中混合调节温度。糖化锅先维持在适于蛋白质作用的温度（4552）（蛋白休止）。将糊化锅中液化完全的醪液兑入糖化锅後维持在适于糖化作用的温度（6270）（糖化休止）以制造麦醪。麦醪温度上升方法有浸出法和煮出法两种。蛋白糖化休止时间及温

13、度上升方法根据啤酒的性质使用的原料设备等决定用过滤槽或过滤机滤出麦汁後在煮沸锅中煮沸添加酒花调整成适当的麦汁浓度後进入回旋沉淀槽中分离出热凝固物澄清的麦汁进入冷却器中冷却到58。发酵冷却後的麦汁添加酵母送入发酵池或圆柱锥底发酵罐中进行发酵用蛇管或夹套冷却并控制温度。进行下面发酵时最高温度控制在813发酵过程分为起泡期高泡期低泡期一般发酵510日。发酵成的啤酒称为生啤酒苦味犟口味粗糙二氧化碳含量低不宜饮用。後酵为了使嫩啤酒後熟将其送入贮酒罐中或继续在圆柱锥底发酵罐中冷却至0左右调节罐内压力使二氧化碳溶入啤酒中。3.4发酵法生产新型食品3.4.1 红薯饮料用红薯与鲜奶配合发酵制成的红薯酸奶，有红薯

14、的特有香味，还增加了酸奶纤维素、维生素和多种微量元素，减少脂肪含量，既可达到动植物营养互补，又能降低生产成本，是一种风味独特的滋补饮料。3.4.2膨化玉米粉酸奶玉米是一种含多种营养成分的高产经济作物，含有大量的氨基酸、脂肪和粗纤维。经挤压、膨化、粉碎后的玉米粉除以上特点外，由于采取了高温高压短时的加工方法，营养成分几乎未被破坏，原料经糊化处理后，更易消化吸收，挤压后的淀粉和蛋白质均易受酶作用而发生水解，产品口感细腻，风味好。以膨化后的玉米粉为原料，配以脱脂乳，用乳酸菌进行发酵制成膨化玉米粉乳酸发酵制品，酸甜适口，口感细腻，有乳香和玉米清香，含有大量对人体有益的活性乳酸菌。3.4.3猕猴桃果醋猕

15、猴桃营养价值高，被誉为“水果之王”。猕猴桃果醋生产工艺流程：猕猴桃一洗净一粉碎一蒸煮一加麸曲一榨汁一果汁一加酒母一酒精发酵一加醋酸菌液一醋酸发酵一过滤一高温杀菌一装瓶一成品。4应用前景展望 发酵食品是人类巧妙地利用有益微生物加工制造的一类食品，通过发酵使食品中原有的营养成分发生改变并产生独特的风味简单来说，加入的微生物就像一台台小小的加工机，对食物的每个细胞挨个进行处理，增加一些有营养的物质、去除一些没营养的物质，顺便改变味道和质地。发酵时微生物分泌的酶能裂解细胞壁，提高营养素的利用程度。肉和奶等动物性食品，在发酵过程中可将原有的蛋白质进行分解，易于消化吸收。微生物还能合成一些B族维生素，特别

16、是维生素B12，动物和植物自身都无法合成这一维生素，只有微生物能“生产”。发酵食品一般脂肪含量较低，因为发酵过程中要消耗碳水化合物的能量，是减肥人士的首选健康食品。在发酵过程中，微生物保留了原来食物中的一些活性成分，如多糖、膳食纤维、生物类黄酮等对机体有益的物质，还能分解某些对人体不利的因子，如豆类中的低聚糖、胀气因子等。微生物新陈代谢时产生的不少代谢产物，多数有调节机体生物功能的作用，能抑制体内有害物的产生。4.1.大力开发食品添加剂新品种根据国际上对食品添加剂的要求，今后要从两个方面加大开发的力度：用生物法代替化学合成的食品添加剂，迫切需要开发的有保鲜剂、香精香料、防腐剂、天然色素等。要大

17、力开发功能性食品添加剂，如具有免疫调节、延缓衰老、抗疲劳、耐缺氧、抗辐射、调节血脂、调整肠胃功能性组分。4.2 开发微生物保健食品微生物食品有着悠久的历史，酱油、食醋、饮料、酒、蘑菇等属于这个领域，它们与双歧杆菌饮料、酵母片剂、发酵乳制品等微生物医疗保健品一样，有着巨大的发展潜力。利用微生物生产食品具有独特的特点，繁殖过程快，在一定条件下可大规模生产，要求营养物质简单。食用菌的投入与产出比高于其他经济作物，食用菌不仅营养丰富，还含有许多保健功能成分，应大力发展食用菌保健食品。展望21世纪基因食品的发展，未来生物技术不仅有助于实现食品的多样化，而且有助于生产特定的营养保健食品，进而治病健身。在与

18、环境协调方面，生物技术还有助于食品工业的可持续发展。小结随着社会经济的发展，生物工程被认为是世纪的主导技术，作为新技术革命的标志之一，已受到世界各国的普遍重视。生物工程将为解决人类所面临的环境、资源、人口、能源、粮食等危机和压力提供最有希望的解决途径，但生物工程真正能应用于工业化生产的，主要还是发酵工程，并且已经在许多领域起到了重要的作用，给人类带来不可估量的经济效益和社会效益,我们应该运用所学,大力发展发酵工程,让发酵更好的为人类服务。致 谢能够顺利完成论文，首先要感谢我的老师，她在我的论文写作中进行了精心的指导，包括从论文的选题，提纲，写作到修改，都给予了严格的要求和耐心的指导，倾注了许多

19、宝贵时间和精力，先后提出了许多宝贵意见和建议。她的严谨治学的精神，使我受益匪浅。我还要感谢学院的各位授课老师为我打下了丰富的专业基础，同时要感谢学院同学们给予我的无私关怀和真诚帮助。由于本人才疏学浅，加上时间有限，文中不足之处在所难免，欢迎各位批评指正。参考文献【1】李卓才，鲁波，尹红，等番茄红素化学合成的研究进展J合成化学，2006，14(2)：1l8121【2】王航，袁其朋，张黛黛发酵法生产番茄红素培养方法的改进及优化J北京化工大学学报，2006，33：3841【3】陈洪章现代发酵工程技术在食品领域的应用研究进展J中国酿造，2005，(12)：2124【4】金滨锋现代生物技术在食品工业中的应用J生物技术世界，2005，(8)：36 39【5】熊宗贵发酵工艺原理【M】北京：中国医药科技出版社，2001：1-425【6】王兵，戴正农 自然辩证法【M】南京：东南大学出版社，1997：2983009