微生物代谢产物的应用

利用微生物的代谢产物可以生产十分丰富的食品。

1.发酵生产食醋

食醋是人们日常生活所必需的调味品，也是最古老的利用微生物生产的食品之一。食醋生产是利用醋酸菌在充分供氧的条件下将乙醇氧化为醋酸。反应式为：

C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O

能用于食醋生产的醋酸菌有纹膜醋酸菌（Acetobacter aceti）、许氏醋酸菌（A.schutzen-bachii）、恶臭醋酸菌（A.rancens）和巴氏醋酸菌（A.pasteurianus）等。不同原料还需加入不同的微生物。以淀粉为原料时加入霉菌和酵母菌，糖类为原料时加入酵母菌，获得风味迥异的食醋品种。我国名优食醋有镇江香醋、山西陈醋、江浙玫瑰醋、四川麸醋等。

2.酒类

酒类的发酵生产主要是利用酵母菌在厌氧条件下将葡萄糖发酵为酒精的过程。不同酒类的发酵工艺不同。

（1）白酒类：原料粉碎→配料→蒸煮→加曲和酵母拌匀→入池发酵→蒸馏白酒。

（2）啤酒类：大麦→浸泡→发芽→烘焙→去根，贮存→粉碎→糖化→加酒花麦芽汁→接种酵母→主发酵→后发酵→过滤或离心→灌装→成品。

（3）葡萄酒：破碎与去梗→压榨与澄清→二氧化硫处理→调整果汁成分→接种酵母→主发酵→后发酵→陈酿→成品调配→装瓶。

（4）黄酒：生产黄酒的微生物是根霉（Rhizopus）、曲霉（Aspergillus）和绍兴酵母的混合物，原料为糯米。流程为：糯米→清水浸泡→蒸煮→冷却→落缸→并加入清水、麦曲和酵母→糖化发酵→后发酵→压榨→澄清→煎酒→灌装→成品。

不同的酒类酿造所选用的酵母菌不同，所选用的原料、水质甚至环境都会影响酒类的品质和风味。纯净的矿泉水往往较河水和自来水好。有人发现，贵州茅台酒之所以具有其独特的芬芳风味，与其酿酒厂环境中存在的微生物区系有关。

3.发酵生产乳制品

利用乳酸细菌进行发酵，使成为具有独特风味的食品很多。如酸制奶油、干酪、酸牛乳、嗜酸菌乳（活性乳）、马奶酒、面包格瓦斯以及酸泡菜、乳黄瓜等。这些乳制品不仅具有良好而独特的风味，而且由于易于吸收而提高了其营养价值。有些乳制品还能抑制肠胃内异常发酵和其他肠道病原菌的生长，因而具有疗效作用，受到人们的喜爱。

发酵乳制品的主要乳酸菌有干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、保加利亚乳杆菌（L.bul-garicus）、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）、植物乳杆菌（L.plantraum）、瑞士乳杆菌（L.helty-ieus）、乳酸乳杆菌（L.lactis）、乳链球菌（Streptococcus lactis）、乳脂链球菌（S.cremoris）、嗜热链球菌（S.thermophilus）、噬柠檬酸链球菌（S.citrovorus）、副柠檬酸链球菌（S.parac-itrovorus）等许多种。嗜柠檬酸链球菌还可以把柠檬酸代谢为具有香味的丁二酮等，使乳制品具有芳香味。

不同的乳制品往往需要由不同的乳酸菌发酵，以保证不同的口味和质量。而且常由两种或两种以上的菌种配合发酵，既可使风味独特多样，又可防止噬菌体的危害。

4.发酵生产酱油

酱油是包括霉菌、酵母菌和细菌等多种微生物参与原料物质转化的混合作用的结果。对发酵速度、成品色泽、味道鲜美程度影响最大的是米曲霉（Aspergillus oryzae）和酱油曲霉（A.sojae），而影响其风味的是酵母菌和乳酸菌。米曲霉含有丰富的蛋白酶、淀粉酶、谷氨酸胺酶和果胶酶、半纤维素酶、酯酶等。涉及酱油发酵的酵母菌有7个属的23个种，其中影响最大的是鲁氏酵母（Saccharomyces rouxii），易变圆酵母（Torulopsis versatilis）等。而乳酸菌则以酱油四联球菌（Tetrcoccus soyae） 、嗜盐片球菌（Pediococcus halophilus）和酱油片球菌（P. soyae）等与酱油风味的形成关系最为密切。因为它们利用糖形成乳酸，再与乙醇反应形成特异香味的乳酸乙酯。也已发现某些芽孢杆菌是影响酱油风味的主要微生物。

生产酱油的工艺流程为：原料（豆粕、麸皮、麦片） 浸泡→蒸煮→冷却→接种种曲→通风制曲→成曲拌入盐水→入池发酵→浸出淋油→生酱油→加热→调配澄清→质检→成品。

在酱油生产过程中必须防止霉菌，尤其是那些能产生黄曲霉毒素和其他毒素的曲霉、青霉、镰刀霉（Fusarium）的污染，还有其他致病细菌和耐盐性产膜酵母如盐生接合酵母（Zy-gosaccharomyces alsus）、粉状毕赤氏酵母（Pichia farinosa）等的污染。一旦受到这些霉菌或酵母菌的污染，产品中易积累毒素，致害食用者，或破坏原有风味。

5.腐乳的发酵生产

腐乳是大豆制品经多种微生物及其产生的酶，将蛋白质分解为胨、多肽和氨基酸类物质以及一些有机酸、有机醇和酯类而制成的具有特殊色香味的豆制品。涉及的微生物主要是毛霉（Mucor）中的腐乳毛霉（M.sufu）、鲁氏毛霉（M.rouxianus）、五通桥毛霉（M.wutungkial）、总状毛霉（M.recemosus）、华根霉（Rhizopus chinensis）等，另外也有利用微球菌（Micrococ-cus）或枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）酿造的。

生产腐乳的工艺流程为：大豆→豆腐→切坯→豆腐坯→人工接种→毛坯→加入辅料→装坛→后发酵→3～6个月后即成品。

6.面包的发酵生产

面包和馒头都是由面粉经酵母菌发酵后制成的。在30℃左右时，酵母菌利用经淀粉酶水解的产物麦芽糖、葡萄糖、果糖、蔗糖等，发酵生成二氧化碳、醇、醛、有机酸等。二氧化碳使面团膨胀发孔。在高温下烘烤时使面包成为多孔的海绵状结构，质地松软可口。发酵过程中产生的有机酸、醇、醛等给予特有的风味。再添加各种辅料使面包增添花色。

面包的生产工艺较简单：面粉加水和酵母→发酵→面团→揉搓→成型→烘烤→成品。

7.氨基酸和维生素C等的发酵生产

氨基酸不仅是人体所必需，而且是众多食品工业不可缺少的鲜味剂、甜味剂和添加剂，能使食品提高营养价值和蛋白质利用率，增加风味。如谷氨酸钠即是人们日常生活中菜肴的调味剂，赖氨酸作为大米或饲料的添加剂，则有利于蛋白质的合理和高效利用。

用于发酵生产谷氨酸的微生物有谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutaraicum）、黄色短杆菌（Brevibacterium flavum）等。它们都是球形、短杆至棒状，无鞭毛，不运动，不形成芽孢， G＋，需O2和需生物素的细菌。合成途径是在形成丙酮酸后，进一步生成乙酰-CoA，进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸。在有NH4＋存在时由谷氨酸脱氨酶催化生成L-谷氨酸。

维生素C的合成发酵系由两步完成。首先由弱氧化醋杆菌（A.subaxydans）、黑色醋杆菌（A.melanogenum）、胶醋杆菌（A.xylinum）等将山梨醇转化成山梨糖，然后山梨糖由双黄假单胞菌氧化为α-酮基-L-古龙酸，古龙酸再在碱性溶液中转化为烯醇化合物，加入酸后即转化成为L-抗坏血酸。

8.有机酸的发酵

食品工业和其他工业中都需要大量的有机酸。许多厌氧细菌和兼性厌氧细菌可发酵生产乙酸、乳酸、丙酸、丁酸、甲酸以及丙酮等，这在前面已有阐述。而霉菌也能生产多种有机酸，见表12-6所示。如柠檬酸就是由黑曲霉（Aspergillus niger）或温特曲霉（Asp.wentii）所发酵生产。

表12-6 一些霉菌产生的有机酸