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食品发酵的利用及发展示状
发布时间:7/26/2011 10:49:40 AM
摘要:发酵技术的一个重要应用是防止有机物的糜烂,另一个主要应用是使口味平庸的食品原料产生感官的,物理的和养分方面的变更,改良风味和口感,它在人类的饮食文化历史中有侧重要的作用,本文从食品产业思路动身,重点先容微生物对发酵技术的影响。
要害词:微生物、食品发酵
正文
1.发酵食品微生物及发酵方法
应用微生物的作用而制得的食品都可称之为发酵食品。我国传统发酵食品历史长久,曾影响着日本、朝鲜等国度。近年来,我国发酵食品产业化程度逐年提高,白酒、啤酒、葡萄酒、酸奶等产品的工业化生产发展敏捷,其它产品如腐乳、豆豉、酱油、发酵肠等,工业化水平相对较低。因此必需进步我国传统发酵食品工业化水平,参与国际竞争。
1.1发酵产品中的微生物
用于传统发酵食品的微生物有酵母菌、霉菌、细菌等。如中国的有名大曲酒一茅台酒,其发酵所用的大曲由大麦、小麦等食粮原料保温培菌制得。曲中的微生物由曲霉、红曲霉、根霉等霉菌,假丝酵母、汉逊酵母等酵母菌,以及乳酸菌、丁酸菌、耐高温芽抱杆菌等细菌组成;酸奶及发酵乳饮料是由乳酸杆菌、乳酸球菌、双歧杆菌等发酵制得;啤酒发酵是利用酵母菌;发酵肉制品主要的微生物有乳酸菌、片球菌、霉菌等。黄酒发酵利用毛霉、根霉、酵母;酱油生产则应用米曲霉、酵母菌、乳酸菌;醋的生产重要是醋酸菌的作用。
为进步发酵水平,很多发酵食品运用现代生物技术选育精良菌株进行纯种发酵。如英国采取转基因啤酒酵母进行啤酒的生产,可直接应用淀粉和糊精,提高了发酵产率。目前国内外酸奶生产大多应用直投式乳酸菌粉,发酵剂产品德量均一,接种量可准确把持,同时省往了菌种车间,减少投资,简化了生产工艺。
1.2发酵情势
发酵食品的发酵情势主要有液态或固态发酵和自然或纯种发酵。
固态发酵广义上讲是指一类应用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程,既包含将固态悬 浮在液体中的深层发酵,也包含在没有(或几乎没有)游离水的湿固体资料上培育微生物的工艺进程。多数情形下是指在没有或几乎没有自由水存在下,在有必定湿度的水不溶性固态基质中,用一种或多种微生物发酵的一个生物反映进程。与液态培育方法相比,固态发酵具有如下长处:造就基简略且起源普遍,多为廉价的自然基质或产业生产的下脚料;投资少,能耗低,技术较简略;产物的产率较高;基质含水量低,可大大减少生物反响器的体积,不须要废水处置,环境污染较少,后处置加工便利;发酵过程一般不需要严厉的无菌操作;通气一般可由气体扩散或间歇透风完成,不须要持续透风,空气一般也不需严厉的无菌空气。中国、日本等东方国度的传统发酵食品以固态发酵居多,如酱油、腐乳、豆豉等;西方也有一部分食品为固态发酵,如有名意大利色拉米香肠、德国图林根香肠和黎巴嫩肠。陈洪章,李佐虎等研制出的压力脉动固态发酵新技巧在严厉意义上到达了纯种造就与大范围产业化请求。
现代固态发酵的应用具有宏大的潜能,但与液体发酵相比,目前固态发酵在传质、传热等方面还缺少全面的具体研究,因而对工业化大规模的Zui优化生产仍有必定的影响。现代发酵工业大多以大规模液体深层发酵为特点,小分子产品在水性发酵液中含量大都在10%高低,很多高价值或大分子浓度更低,有的甚至大大低于1%,因而发酵液产品提取后发生大批的废液,生产范围越大,废液越多,污染越重。固态发酵技术具有节水、节能的奇特上风,且没有废液产生,属于干净生产技术。采取现代固态发酵技术则不仅可提高产品本身的质量,还可提高其生产的可操作性,并到达提高产品产量和质量的目标。
纯种发酵和自然发酵相比拟,生产周期短,生产易于机械化,干扰因素少。现在有些发酵食品正在向纯种发酵发展,有的已成型且后果显明,如日本开发的先进的纯种制曲技术,欧美等国已制成的用于酸奶和发酵肠的纯种发酵剂,使发酵生产易于节制,发酵后果好,产品质量高,提高了劳动生产率及竞争力。目前我国的腐乳生产也改造了传统的豆腐毛坯的制作方式,使用精良菌株进行纯种培养,使菌种坚持原有长处的同时更加合适高温条件。
2.发酵食品的应用现状
对大多数的发酵过程,人们往往疏忽了微生物所起的作用。Zui初的工匠们无意识的节制和利用微生物的作用,仅凭经验但也得到稳定的终产品,公元前800年,埃及人和巴比伦人就从大麦和产于欧洲的黑麦制得的酸面团发酵生产酒精饮料。只有到了现代,微生物在发酵中起作用的实质才被认识到,有些发酵只有微生物起作用,另一些是多种微生物共同起作用,过程十分庞杂,机理尚未完整认识明白。这些发酵工业的进一步研究,现代生物技术的进一步应用,食品饮料工业技术必得到突飞猛进的发展。目前,能具体体现发酵技术应用价值的是以下几方面。
(1)酒精饮料
世界范畴的酿造业是当前贸易中具有Zui稳固经济效益的行业。提高转化率或产量以获得高额利润是发展和改良技术的动力。
原资料主要包括两种:糖类物资和淀粉物资,后者需要在发酵前水解成单糖。当这些底物与恰当的微生物一起酝酿,供给发酵条件,终极会得到一种液体,它含有很多成分,酒精含量从百分之几到百分之几十,由于酸性的pH值可以克制微生物的生长,使得产品更加稳定和安全,这类酒可以直接饮用。但人们更习惯寄存一段时光,使得他们口感更好,进一步蒸馏可提高酒精浓度,得到各种类型的酒。Zui常用的发酵微生物是酵母菌,这种微生物可以接收和利用单糖,如葡萄糖和果糖,将他们代谢成乙醇,可以使乙醇达到高浓度,这里简略先容葡萄酒,它是世界范畴生物技术酿酒工业的主要代表。
(2)葡萄酒
大多数销售的葡萄酒是由葡萄品种Vitisvinifera发酵的产品,这种葡萄的种植已推广到全世界,土质对葡萄酒的质量有着主要的影响。
世界各地生产的葡萄酒有几百种,红葡萄酒是把黑葡萄压碎,而后全部发酵而成,生产白葡萄酒时,须把黑葡萄的皮往掉,或直接利用白葡萄,玫瑰红葡萄酒是由带少许皮的红葡萄发酵而来的,若把其中的糖分完整发酵就成了干葡萄酒,若保存少量的糖分就成了甜葡萄酒。
(3)蔬菜发酵
水果和蔬菜可以用酸保留,而酸主要是细菌发生的乳酸,例如将卷心菜制的泡菜,黄瓜和橄榄等。在泡菜制造中,先将卷心菜切碎放盐封好,隔断空气,盐起脱水的作用,使糖从菜叶中渗出,然后乳酸杆菌开端滋生,产生乳酸,禁止有害菌的天生,准确节制温度,盐浓度和保证不透气,就能制成很好的能长期保留的泡菜,它是一种很好的有养分,口味好的食品。
(4)谷类食品发酵
从罗马时期以来,面包就是重要的食品。在欧洲,小麦和黑麦是主要的谷类面粉,长与水或牛奶,盐,脂肪,糖和其他成分一起混杂,再参加酵母菌,在发酵时酸面团随着CO2天生而发生,酸面团的膨胀是由于存在一种具伸展和弹性的蛋白面筋。这样,酸面团在烘炉上烤时外形不变。
面包质地受脂肪,乳化剂和氧化剂的影响,而面包发酵速度由酵母,脂肪,氧化剂,削弱剂等决议。除了酵母菌有很主要的应用外,其他的酶如淀粉酶参加也辅助混杂,发酵,有利于面包的烘烤和寄存。现代生物技术将更多的利用改进的酶来把持着一庞杂的过程。
利用技巧改进酵母菌,使它们的活性更高,生产的面包风味和品德更好。有些国度,酸面团面包是用酵母菌和细菌一起发酵,在印度次大陆是用Streptococcus和Pediogoggus来发酵谷类和豆粉的混杂物,在亚洲普遍用玉米作为发酵原料。在南美洲重要以玉米来发酵面包,并以之为主食。
(5)豆类发酵
大豆是用于发酵的主要豆类,发酵使这些豆类易于消化,损坏了不易消化的成分和会在消化道内引起肠胀气的化合物,在印度尼西亚,煮过的黄豆参加真菌发酵,做成的脯丹贝可以用油煎,当作小吃或煮汤吃,由于它的口味好,养分丰盛,其蛋白质含量高,可作为肉食品的代用品已得到很多国家的器重,黄豆发酵还可用来生产酱油。
在上面所讨论的所有食品与饮料的发酵中,特定的微生物起着必不可少的作用,此外,现在已在所有的这些发酵进程中利用促酵物,从而能更好的把持和得到均一的产品。
微生物的食品和饮料的发酵技术可以说已经含概了全部食品和饮料工业,对全部人类的未来起着不可估计的作用。
3.食品发酵工程存在的问题以及发展方向
3.1存在的问题
我国的发酵食操行业历史长久,但受传统工艺影响较深,对发酵食品微生物的研究与应用、传统生产工艺改良起步较晚。尤其是利用现代生物技术如基因工程等前沿技术对发酵食品微生物进行优秀菌种筛选工作成就较少;企业生产没有形陈规模或有一定的规模,但产品构造不公道,资源挥霍严重,环境污染突出,经济效益低下;另外,对于大部分发酵食品的生化背景懂得甚少,所进行的有关食品发酵的研究仍停留在产品和工艺的描写上,在大部分食品的发酵背后的生化原理和起作用的机理仍需揭示。
因此,面对发酵食操行业所面临的问题,一是要通过对现有优秀菌种的扩展应用、前沿生物技术改进菌种、发酵机理研究等手腕,使我们在微生物菌种研究及应用上占上风,缩短与国外差距;二是对传统发酵工艺进行改良,实现纯种发酵,发酵过程可控,才干使产品优质稳固;三是把断定的食品发酵工艺用于开发新产品;四是加快发酵工业原料结构、产品结构、技术设备构造的调剂,扩展生产企业范围,晋升行业的整体水平,实现非粮深加工产业与玉米深加工产业的和谐发展。五是保持循环经济,推行干净生产,提高资源利用率,下降能耗、物耗,减少污染物的排放。
3.2发展的方向
随着社会和经济的提高,人们生涯程度的进步,科学技巧的发展,疾病模式的转变以及对健康长寿的寻求,发酵食品越来越受到人们的青睐,未来的发酵食品更朝向安全化、功效化发展,必将有更多的发酵食品走向市场,为人们的餐桌供给更加丰盛多彩、益于健康的发酵食品,满足人们的须要。
在发酵食品微生物的菌种选育过程中,首先要重视安全性,用于生产中的微生物菌种本身是安全的,为非致病菌,代谢产物不含毒素,生产的发酵食品对人体不能有任何侵害;其次菌种的遗传稳定性也非常重要,只有生产性能稳定的菌种,才干保证产品质量均一稳定。
在分子生物学突飞猛进的今天,国内外研究机构和生产企业正在利用筛选、诱变、基因重组等技术进行发酵食品微生物的研究与生产。这就请求我们在菌种选育上要器重产品的个性化,突出上风,依据产品所要求的不同特征,研讨生产具有个性化的微生物发酵剂,且保留、运输及应用便利,质量稳固,价钱适中,相对产品的针对性及个性化强。同时,发酵食品要首先斟酌顾客的喜好,让产品Zui大限度地符合顾客和市场的需要。
功能性发酵食品主要是以高新生物技术(包含发酵法、酶法)制取的具有某种生理活性的物资,生产出能调节机体生理功效的食品,使花费者在享受美味的食品同时,也到达了自身保健,甚至治疗某些疾病的后果。研究人员应深刻懂得发酵食品的生化背景,获得某些所需功效的食品发酵的长处,使其可同时实现几种功能。目前,在大部分食品的发酵背后的生化原理和起作用的机理仍需揭示,这一知识可以用作开发新工艺和新产品。
配合精良菌种,应用现代发酵工程技术、代谢工程技术等生物技术手腕,以优化产业生产发酵工艺为重点,履行自主创新,实现发酵产业原料构造的Zui优组合,下降生产本钱,改良产品品德。积极推进节能减排,走循环经济的发展途径,推动节能减排新技术、新装备在行业内的推广利用。
发酵食品生产工艺创新性研究,也要重点斟酌以酶法工艺生产取代微生物发酵法生产发酵食品,如在腐乳生产用菌的酶学特征研究基本上,可利用其产生酶液代替培菌发酵来简化生产,提高生产效力。
生物技术的发展推进了发酵工业的发展, 生物技术的发展增进了食品工业的发展。与国际先进水平相比, 我国生物技术及食品工业总体上处于相对落伍的状况。为了能在21世纪使我国的生物技术和食品工业全面赶超世界先进水平, 必需在有关基本理论、运用基本理论和运用技术诸方面开展普遍和深刻的研讨和开发。这就请求我们有一大量高水平的专业技术职员和研究职员, 要从战略的角度来斟酌人才的造就和教导。21世纪将会呈现一些新的行业, 我们的教导也要跟上时期的进步。我们不仅要对现有职员和研讨水平升级, 同时也要培育跨世纪的人才, 以适应将来科技提高的需要, 使我们的食品和发酵行业全面遇上和超过世界先进程度。展看21世纪, 中国食品工业有着良好的发展远景。毋庸置疑, 随着中国改造开放的深进, 随着科学技术的提高, 中国食品工业必定会以更新的面孔、更好的产品、更高的质量、更多的品种, 得到更大的发展。
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