【正文】 化酶產(chǎn)生菌是： 黑曲霉 （ 俗稱 UV—11號），該菌產(chǎn)糖化酶系純、糖化力較高、耐高溫、耐低 pH、 糖化時最適溫度 600Ｃ 最適 ～ 。 制曲方法不同，酒精發(fā)酵方法也隨之不同，常用的有：液體曲糖化法、根霉糖化法（ Amylo法）、麩曲糖化法（固體曲）、加酶糖化法和麥芽糖化法等。 2022/2/10 11 菌種分 離純化 初篩 復篩 搖瓶 試 驗 最佳產(chǎn)酶條件研究 酶的制備 → 微生物育種 → 收集發(fā)酵液 → 胞外酶 收集菌體 → 破碎 → 胞內(nèi)酶 酶學研究 產(chǎn)品 → 擴大 → 工業(yè)生產(chǎn) 物理誘變 化學誘變 分子改造 → 遺傳工程 基因工程 保藏菌種 微生物酶開發(fā)的一般程序 2022/2/10 12 二、微生物酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用： 利用胞外酶將原料中大分子蛋白質(zhì)、淀粉等分解為可被細菌和酵母菌利用的小分子物質(zhì)，如氨基酸、葡萄糖等； 利用胞內(nèi)酶，通過代謝調(diào)節(jié)和人工控制發(fā)酵條件，利用糖類等某些營養(yǎng)物質(zhì)在發(fā)酵過程中積累大量的代謝產(chǎn)物，如 酒 精、氨基酸、檸檬酸、乳酸、乙酸等發(fā)酵產(chǎn)品； 此外，還可利用某些微生物在人工培養(yǎng)過程中產(chǎn)生大量的酶的特性，從發(fā)酵液（物）中提取酶來生產(chǎn)酶制劑（淀粉酶、蛋白酶、纖維素分解酶等） ，廣泛用于食品發(fā)酵、制藥、制糖、制革和飼料工業(yè)中。 主要有，淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖異構(gòu)酶、纖維素酶、果膠酶、葡萄糖氧化酶等 10余種。 因此，有計劃和仔細地篩選微生物菌株，通?？梢垣@得能夠生產(chǎn)幾乎任何一種酶的適當菌株。 此外，微生物種類繁多，微生物酶品種齊全 .多樣性。 微生物作為酶制劑來源的地位得到了進一步的加強 ， 顯示出了動植物無法與其比擬的巨大優(yōu)越性 。 其方法甚至在今天仍被采用 。 最初的商品酶制劑主要以動植物為原料提取 ， 如從牛胃中提取凝乳酶 、 從胰臟中提取胰酶 、 從血液中提取凝血酶及從植物材料中提取淀粉酶等 。 酶的催化作用很早就為人們的生活所利用 。 2022/2/10 3 主要內(nèi)容 一、微 生 物 的 酶 及 微 生 物 代 謝 產(chǎn) 物 的 應(yīng) 用 二、微 生 物 的 菌 體 及 其 內(nèi) 含 物 的 應(yīng) 用 2022/2/10 4 第 一 節(jié) 微 生 物 的 酶 及 微 生 物 代 謝 產(chǎn) 物 的 應(yīng) 用 2022/2/10 5 一 、 微生物酶 概況： 酶 （ enzyme） 是活細胞產(chǎn)生的一種生物催化劑 。2022/2/10 1 第 五 章 微 生 物 在 食 品 發(fā) 酵 工 業(yè) 中 的 應(yīng) 用 2022/2/10 2 ? 應(yīng)用于發(fā)酵工業(yè)的微生物種類，主要有： 細菌，放線菌， 酵母菌，霉菌等。 ? 人類對微生物的應(yīng)用可概括為兩大方面： 利用微生物的酶及其代謝產(chǎn)物； 利用微生的菌體及其內(nèi)含物。 酶 是一類具有催化功能的蛋白質(zhì) ， 能夠使生物體內(nèi)發(fā)生各種各樣的生物化學變化 ， 無論是動物 、 植物或微生物本身 ， 它們的生長 、 發(fā)育 、 繁衍后代等 ， 新陳代謝時所進行的一切生化變化 ， 幾乎都是在酶的催化下發(fā)生的 ， 可以說沒有酶就沒有生命 。 2022/2/10 6 1897年 Buchner發(fā)現(xiàn)酶的細胞外作用現(xiàn)象 ， 從而導致了酶的商品化生產(chǎn) 。 之后 ， Takamine利用霉菌來生產(chǎn)淀粉酶 使得酶制劑工業(yè)取得突破 。 20世紀 90年代以后 ， 隨著基因工程的廣泛介入 ，經(jīng)過酶基因重組 ， “ 基因工程 +發(fā)酵工藝 +先進發(fā)酵設(shè)備 ” 可以算是 酶工業(yè)的第三次飛躍 。 2022/2/10 7 用 微生物 來 生產(chǎn)酶產(chǎn)品，具有 微生物生長繁殖快，生活周期短，生產(chǎn)能力幾乎可以不受限制地擴大，能滿足迅速擴張的市場需求 。近幾十年來，微生物酶已經(jīng)發(fā)展成為大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，成了各種酶制劑的主要來源，特別是當基因工程介入時，動植物細胞中存在的酶，幾乎都能夠利用微生物細胞獲得。 2022/2/10 8 微生物酶的 種類 : 酶的組成與分類 單聚體蛋白 酶蛋白 寡聚體蛋白 :谷酰胺合成酶 多聚體蛋白 :丙酮酸脫氫酶 酶 輔基 : 血紅素 輔因子 輔酶 : NAD, FAD, 生物素等 激活劑 : 金屬離子 胞內(nèi)酶 酶 胞外酶 2022/2/10 9 胞內(nèi)酶 的分布： 酶 種類 部位 參與物質(zhì)運輸?shù)拿? 細胞膜 參與糖代謝的酶 細胞質(zhì) 呼吸酶 內(nèi)膜或線粒體 蛋白質(zhì)合成酶 核糖體 光合作用酶 色素體 2022/2/10 10 目前巳發(fā)現(xiàn)的微生物的酶巳有 2500多種，使用價值高而大量規(guī)?；a(chǎn)的僅 20多種。 廣泛應(yīng)用于，食品、發(fā)酵、紡織、制革、醫(yī)藥、造紙、日用化工、水產(chǎn)加工、畜禽飼料、三廢處理、化學分析等，其中 60％用于食品工業(yè)。 2022/2/10 13 用于酒 精發(fā)酵： 淀粉質(zhì)原料 十 曲 (含 “ 糖化酶 ” ) → 糖化 → 葡萄糖 發(fā)酵為酒精。目前國內(nèi)以液體曲糖化法為主，以黑曲霉培養(yǎng)的液體曲作為 淀粉質(zhì)原料的糖化劑 。 2022/2/10 15 酒精酵母酶系較復雜，主要有： ① 蔗糖轉(zhuǎn)化酶：將蔗糖 葡萄糖 十 果糖； ② 麥芽糖酶： 將麥芽糖 2個葡萄糖； ③ 酒化酶系（類）：參與催化葡萄糖 酒 精 十 CO2 的各種酶的總稱。 2022/2/10 16 2. 2 用于 飲料酒的釀造 ： 供人飲用的、乙醇含量在 ％～ 65％（體積分數(shù) ,V/V） 的飲品，包括各種發(fā)酵酒、蒸餾酒、配制酒。酒精含量小于 24％ (V/V) 的飲料酒，主要是啤酒、果酒、黃酒、乳酒和低度白酒等 5類。 啤酒發(fā)酵是多種酶參與的復雜生化反應(yīng)過程，只有95％～ 96％可發(fā)酵性糖生成乙醇與 CO2； 其余的 ％～ ％用于合成酵母新細胞； 另有 ～ ％糖類轉(zhuǎn)化成高級醇、有機酸、酯類、雙乙酰、醛類、含硫化合物等副產(chǎn)物，給啤酒帶來生澀與 不成熟的風味 。葡萄酒酵母的氧化酶可促進葡萄酒的氧化作用（老熟陳化和 色素沉淀等 ）。它包括淋飯酒、攤飯酒和喂飯酒。 ① 麥曲 ： 以破碎的全小麥為原料，主要培殖曲霉（黃曲霉或米曲霉為主，少量黑曲霉、灰綠曲霉、青霉），其次含有根霉和毛霉，還有少量酵母等微生物，作為釀造黃酒的糖化劑。傳統(tǒng)麥曲采用自然培養(yǎng)，現(xiàn)代用人工接種黃曲霉，如 16號。 實際生產(chǎn)中，在黃曲霉制作的麥曲中添加少量純種黑曲霉麩曲或商品黑曲霉糖化酶，以減少麥曲用量，提高糖化效果。 是以秈米粉、米糠為原料，加入少量中草藥（辣蓼草粉末）主要培殖 根霉、毛霉和酵母菌，少量細菌 ，作為制備淋飯酒母或以淋飯法釀造甜黃酒的糖化發(fā)酵劑。傳統(tǒng)小曲用自然培菌法，現(xiàn)在用純種根霉，常用的有Ｑ 30 、 、 、 。 酒藥中的毛霉產(chǎn)生液化型淀粉酶和蛋白酶，分解淀粉和蛋白質(zhì)產(chǎn)生葡萄糖和氨基酸，為酵母菌生長提供營養(yǎng)物。 紅曲霉分泌紅色素或黃色素，產(chǎn)生糖化型淀粉酶和蛋白酶，并產(chǎn)生檸檬酸、琥珀酸、乙醇。常用的紅曲霉有： 、 、 、 ( ) 2022/2/10 24 用于 白酒釀造： 是以含淀粉或可發(fā)酵糖等的物質(zhì)為原料，利用 大曲、小曲、麩曲和純種酒母 作為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)糖化、發(fā)酵、蒸餾釀制而成的 蒸餾酒 。 2022/2/10 25 大曲、小曲、麩曲 的主要微生菌群及其作用： ① 大曲 是以全小麥為原料，或以小麥 ︰ 大麥 ︰ 豌豆＝ 7︰ 2︰ 1或 5︰ 4︰ 1制成混合原料，經(jīng)自然接種培養(yǎng)而制成的大磚塊形的酒曲。 曲霉和根霉是主要的糖化菌種， 其中黑曲霉的糖化力較高； 米曲霉和黃曲霉的糖化力較低，但液化力和蛋白分解力較強； 根霉和紅曲霉產(chǎn)生糖化酶和有機酸； 毛霉產(chǎn)生淀粉酶和蛋白酶。 大曲中的細菌主要有：乳酸桿菌、醋酸桿菌、嗜熱芽孢桿菌（如高溫枯草芽孢桿菌）等，前兩種存在于清香（汾香）型和濃香（窖香）型白酒大曲中，后一種存在于醬香（茅香）型白酒大曲中。 2022/2/10 27 ② 小曲： 是以大米粉為原料，以曲種接種，主要繁殖根霉、毛霉和酵母菌，少量細菌，作為半固態(tài)法生產(chǎn)小曲酒的糖化發(fā)酵劑。 酵母菌有啤酒酵母和產(chǎn)酯酵母 。 2022/2/10 28 ③ 麩曲 ： 是以麩皮為主要原料， 20％～ 30％鮮酒糟和稻殼為輔料，經(jīng)接種純曲霉菌種擴大培養(yǎng)而成，作為固態(tài)發(fā)酵法 生產(chǎn)麩曲白酒的糖化劑 。近年來，利用黑曲霉、根霉、紅曲霉和擬內(nèi)孢霉為糖化劑，配以啤酒酵母、產(chǎn)酯酵母和己酸菌等釀制白酒，使麩曲白酒和大曲白酒的風味接近。 2022/2/10 29 用于 谷氨酸發(fā)酵（味精生產(chǎn)）： 葡萄糖經(jīng) EMP途徑（為主）和 HMP途徑（為輔）生成丙酮酸，丙酮酸進一步生成乙酰輔酶Ａ，而后進入 TCA循環(huán)生成 α 酮戊二酸，后者在谷氨酸脫氫酶作用下，在 NH4+存在時，被還原氨基化生成谷氨酸。 2022/2/10 30 目前我國谷氨酸生產(chǎn)常用菌株有： ） As１ .29 鈍齒捧桿菌（ ） 、 天津棒桿菌Ｔ 6－ 1 黃色短桿菌 （ No617）和 。 理論上，由葡萄糖生成谷氨酸的轉(zhuǎn)化率為 ％，但實際為 40％～ 50％。 2022/2/10 31 用于 乳制品的發(fā)酵： 常用菌種 ： ① 乳酸細菌：乳酸乳球菌、乳酸乳球菌丁二酮乳酸亞種、乳酸乳球菌乳脂亞種、嗜熱鏈球菌 。 兩歧雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌等。 ③霉菌：婁地青霉、沙門柏干酪青霉、酪生青霉等。 2022/2/10 32 發(fā)酵乳品種： 酸奶（凝固型、攪拌型）； 開菲爾（ Kefir）； 奶酪（干酪）； 酸奶油； 等等。 米曲霉的酶系主要有： 蛋白酶 和 外肽酶 能將蛋白質(zhì)水解成氨基酸， 谷氨酰胺酶使大豆蛋白質(zhì)游離的谷氨酰胺分解為谷氨酸，增強醬油的鮮味。米曲霉還具有生長速度快、抗雜菌能力強、不產(chǎn)生真菌毒素、對原料利用率高，發(fā)酵后產(chǎn)品具有醬油固有的香氣（醬色濃）等特點。 c、 甘薯曲霉（ ）： 產(chǎn)生較強的淀粉酶和單寧酶系等，對甘薯及野生植物原料糖化效果好。 ② 酵母菌 ：魯氏酵母（ ） 發(fā)酵葡萄糖生成乙醇、甘油，進一步生成酯類和糠醇（高級醇），它們構(gòu)成醬油 香氣成分的主體 。 乳酸菌利用乳糖生成乳酸，與乙醇作用生成乳酸乙酯，同時降低了醬醪 pH在 5左右，又促進魯氏酵母的繁殖。 2022/2/