《酿酒微生物讲》PPT课件(PPT 97页).pptx
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1、 酿酒微生物基础知识酿酒微生物基础知识第1页,共97页。什么是微生物什么是微生物v微生物微生物是一切是一切肉眼肉眼看不见或看不清的看不见或看不清的微小生物微小生物,个体微小,结构简单,通常要用个体微小,结构简单,通常要用光学显微镜光学显微镜和和电子显电子显微镜微镜才能看清楚的生物,统称为微生物。微生物包括才能看清楚的生物,统称为微生物。微生物包括细菌细菌、病毒病毒、真菌等。、真菌等。大多数微生物是单细胞,部分大多数微生物是单细胞,部分是多细胞。一般来说,微生物主要是指细菌、放线菌、是多细胞。一般来说,微生物主要是指细菌、放线菌、酵母菌、霉菌和病毒五大类。与酿酒有关的主要是酵母酵母菌、霉菌和病毒
2、五大类。与酿酒有关的主要是酵母菌、细菌和霉菌,它们在白酒生产中对酒的质量、产量菌、细菌和霉菌,它们在白酒生产中对酒的质量、产量起到重要的作用起到重要的作用.第2页,共97页。微生物研究范围v1充分了解白酒传统工艺的菌况v2提高纯种的选育水平v3处理好纯种与天然菌的关系v4应用纯种不是一项孤立的工作第3页,共97页。人体中微生物(趣味知识)人体中微生物(趣味知识)v 科学家很早就知道人体与数以万亿计的微生物和平科学家很早就知道人体与数以万亿计的微生物和平共处,他们把这个微生物群系称为共处,他们把这个微生物群系称为“微生物组微生物组”。到现。到现在为止,科学家主要研究的是那些会导致疾病的微生物。在
3、为止,科学家主要研究的是那些会导致疾病的微生物。据信在人体中每存在一个人体细胞,就有大约据信在人体中每存在一个人体细胞,就有大约1 10 0个细个细菌细胞。不过这些微生物十分微小,以至于它们集合在一起菌细胞。不过这些微生物十分微小,以至于它们集合在一起的重量最多也只能达到人体重量的大约的重量最多也只能达到人体重量的大约1%1%至至3%3%。这意味着某。这意味着某个体重个体重2 20 00 0磅磅(约合约合9 91 1公斤公斤)的人体内可能存在多达的人体内可能存在多达6 6磅磅(2.73(2.73公斤)的细菌。公斤)的细菌。第4页,共97页。v 脱离了微生物,有机体的生命活动就无脱离了微生物,有
4、机体的生命活动就无法进行法进行巴斯德巴斯德v 人及动植物的体表及其外界相通的腔道人及动植物的体表及其外界相通的腔道中也存在不同种类和数量的微生物,当人体中也存在不同种类和数量的微生物,当人体免疫功能正常时,这些微生物对宿主无害,免疫功能正常时,这些微生物对宿主无害,有些对人还有利,是正常微生物群,通称正有些对人还有利,是正常微生物群,通称正常菌群。常菌群。第5页,共97页。v免疫作用免疫作用v抗衰老作用抗衰老作用 双歧杆菌、乳杆菌及肠球菌等产生过双歧杆菌、乳杆菌及肠球菌等产生过氧化物歧化酶(氧化物歧化酶(SODSOD),消除自由基(),消除自由基(0 02-2-)毒性,抗氧化损伤,抗衰老毒性,
5、抗氧化损伤,抗衰老.v抗肿瘤作用抗肿瘤作用v降解致癌物质降解致癌物质v激活巨噬细胞激活巨噬细胞抑制肿瘤细胞抑制肿瘤细胞第6页,共97页。一、微生物基本知识一、微生物基本知识v微生物对营养的要求:营养物质是指环境中可被微生物利用的物质,营养物质是微生物生命活动的物质基础。营养物质的确定主要依据组成细胞的化学成分。一般的微生物细胞含水分、蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸和无机元素,其中碳、氢、氧和氮,占全部干重的90%-97%。第7页,共97页。微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成微生物细胞化学组成成分析表明,与其他高等动植微生物细胞化学组成成分析表明,与其他高等动植物细胞一样,细胞物细胞一样,
6、细胞由由大量元素大量元素碳、氢、氧、氮、磷、硫碳、氢、氧、氮、磷、硫(这六种元素占细菌细胞干重的(这六种元素占细菌细胞干重的97,)和,)和微量元素微量元素铁、铁、锰、锌锰、锌等构成。微生物细胞中这些元素主要以等构成。微生物细胞中这些元素主要以蛋白质、糖、蛋白质、糖、脂、核酸、维生素脂、核酸、维生素及它们的降解产物、代谢产物等有机物及它们的降解产物、代谢产物等有机物质,水和无机盐等无机物质的形式存在)。质,水和无机盐等无机物质的形式存在)。水水是细胞中的是细胞中的一种主要成分,一般可占细胞干重的一种主要成分,一般可占细胞干重的90以上以上。第8页,共97页。微生物细胞中几种主要元素的含量微生物
7、细胞中几种主要元素的含量(干重的百分数)(干重的百分数)元素元素 细菌细菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 碳碳 50 49.8 47.9 氮氮 15 12.4 5.2 氢氢 8 6.7 6.7 氧氧 20 31.1 40.2 磷磷 3 硫硫 1 第9页,共97页。微生物细胞的化学组成微生物细胞的化学组成主要成分主要成分 细菌细菌 酵母菌酵母菌 霉菌霉菌 水分水分 7585 7080 8590(占细胞鲜重的(占细胞鲜重的%)蛋白质蛋白质 5080 3275 1415 占占 细细 碳水化合物碳水化合物 1228 2763 740 胞胞 干干 脂肪脂肪 520 215 440 重重 的的 核酸核酸 102
8、0 6 8 1%无机盐无机盐 230 3.87 612第10页,共97页。影响微生物生长的因素影响微生物生长的因素v(1)水分 微生物没有水就不能进行生命活动。(2)碳源 碳素化合物是构成为生物细胞的主要元素,也是产生各种代谢产物和细胞内储藏物质的主要原料。凡是能够供应微生物碳素营养物质的叫做碳源。(3)氮源 氮是微生物不可缺少的营养。氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的主要元素。第11页,共97页。v (4)无机盐类 无机盐类是构成微生物菌体的成分,也是酶的组成部分。微生物所需的无机盐有硫酸盐、磷酸盐氯化物以及含钾、钠、镁、钙等元素的化合物。(5)生长素 微生物本生不能合成但又是微生物生长所必需
9、的物质,这些物质称为微生物的生长因素。(6)温度 微生物的生长发育是一个极其复杂的生物化学反应,这种反应需要在一定温度范围内进行,所以温度对微生物的整个生命过程有着极其重要的影响。第12页,共97页。v (7)氢离子浓度(PH值)白酒生产中常利用PH值控制微生物的生长。v (8)空气 空气中含有氧,按照生物对氧的要求不同,可将它们分为三类:一是好气性微生物应该是需氧型(或称好氧型)微生物,它是指生命体只有在有氧的条件下才能正常生长,因为它们必须从外界环境中摄取氧来氧化分解体内的有机物,释放出能量,维持自身各项生命活动的进行的异化作用方式。霉菌、醋酸菌。厌气型微生物,它是指必需在无分子氧的环境中
10、才能生长繁殖的一些微生物的总称。或称嫌气微生物、专性厌氧菌。一般生活在无氧环境,如生物体内、深层土壤或深层水域中。人工培养时需提供严格的厌氧条件,因为分子氧的存在对它们是有害的。己酸菌、丁酸菌、甲烷菌。还有一种,是兼性厌气型微生物,在有氧的条件下,将糖类物质分解成二氧化碳和水,获得能量;在缺氧的条件下,将糖类物质分解成二氧化碳和酒精获得能量。可以适应有氧和无氧两种环境,所以叫兼性厌氧型生物。酿酒酵母。第13页,共97页。微生物的代谢和发酵微生物的代谢和发酵新陈代谢(新陈代谢(Metabolism)一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的
11、过程。生物小分子合成生物大分子生物小分子合成生物大分子 合成代谢合成代谢 耗能耗能新陈代谢新陈代谢 能量代谢能量代谢 物质物质 代谢代谢 产能产能 分解代谢分解代谢 生物大分子分解为生物小分子生物大分子分解为生物小分子 新陈代谢的共同特点:新陈代谢的共同特点:(1 1)在温和条件下进行)在温和条件下进行(由酶催化由酶催化);(2 2)反应步骤繁多,但相互配合、有条不紊、彼此协调,且逐步)反应步骤繁多,但相互配合、有条不紊、彼此协调,且逐步进行,表征了新陈代谢具有严格的顺序性进行,表征了新陈代谢具有严格的顺序性;(3 3)对内外环境具有高度的调节功能和适应功能。)对内外环境具有高度的调节功能和适
12、应功能。第14页,共97页。微生物的主要特点微生物的主要特点v 微生物具有生物的共同特点:基本组成单位是细胞(病毒例外);主要化学成分相同,都含有蛋白质、核酸、多糖、脂类等;新陈代谢等生理活动相似;受基因控制的遗传机制相同;有繁殖能力。微生物还具有与动植物不同的特点。v 形态微小,结构简单,比表面积大。v 代谢能力强,代谢类型多。v 生长繁殖快,容易培养。v 适应能力强,易发生变异。v 分布广泛,种类繁多。第15页,共97页。微生物分类微生物分类第16页,共97页。二、微生物酿酒的原理二、微生物酿酒的原理v 所谓酿酒,其实用的就是微生物发酵原理,步骤如下:v 首先酿酒的原料基本都是粮食,有些用
13、果实,如葡萄等;v 其次需要酒曲,一般酒曲中主要是富含酵母菌这种微生物是兼性厌氧的,在有氧条件下有氧呼吸并大量繁殖,而在无氧环境下进行无氧呼吸将粮食中的葡萄糖分解为酒精和水第17页,共97页。v 参与发酵淀粉和糖类物质生产酒的微生物。酿酒参与发酵淀粉和糖类物质生产酒的微生物。酿酒微生物种类很多,大体上可分为酒化菌(酵母菌)、微生物种类很多,大体上可分为酒化菌(酵母菌)、糖化菌(丝状菌)和细菌糖化菌(丝状菌)和细菌3 3大类。大类。v 1.1.酒化菌酒化菌 主要为酵母菌,有多种种类,如啤酒酵母,变主要为酵母菌,有多种种类,如啤酒酵母,变种啤酒酵母,裂殖酵母,生香酵母等。种啤酒酵母,裂殖酵母,生香
14、酵母等。v 2.2.糖化菌糖化菌 在酿酒工业中常用的有曲霉、根霉、拟内孢霉、红曲在酿酒工业中常用的有曲霉、根霉、拟内孢霉、红曲霉和毛霉等。霉和毛霉等。v 3.3.细菌细菌 在酿酒工业中常用的细菌有乳酸杆菌、醋酸菌、丁酸在酿酒工业中常用的细菌有乳酸杆菌、醋酸菌、丁酸菌等。菌等。概述概述第18页,共97页。三、酿酒微生物种类三、酿酒微生物种类v1.1.酒化菌酒化菌v 酿酒工业中常用的有啤酒酵母:适用于以淀粉为原料的糖化液,是生产啤酒、白酒、威士忌的优良菌种;啤酒酵母的变种:适用于葡萄酒发酵;裂殖酵母:其特点是以分裂方法繁殖,细胞呈圆筒形、长方形或圆形;可发酵各种糖类;不同化硝酸盐,在乙醇中不生长;
15、生香酵母:以葡萄糖或酒精为碳源,在发酵过程中能产生香味。第19页,共97页。v2.2.糖化菌糖化菌v 可将淀粉质原料转化成葡萄糖的菌类。可将淀粉质原料转化成葡萄糖的菌类。糖化力强糖化力强,繁殖速度快,热稳定性良好,繁殖速度快,热稳定性良好,耐酸,耐酒精耐酸,耐酒精。根霉曲霉红曲霉第20页,共97页。v3.3.细菌细菌v 其代谢产物对白酒、黄酒和葡萄酒的香型和风味其代谢产物对白酒、黄酒和葡萄酒的香型和风味具有特殊作用。在发酵酿酒过程中,适当引入细菌还具有特殊作用。在发酵酿酒过程中,适当引入细菌还能克服白酒后味不足的缺点。能克服白酒后味不足的缺点。乳酸杆菌醋酸菌第21页,共97页。四、四、常用菌种
16、及杂菌常用菌种及杂菌微生物是存在于自然界的一群个体微小、结构简单微生物是存在于自然界的一群个体微小、结构简单的一类微小生物的总称。一般小于的一类微小生物的总称。一般小于0.1mm0.1mm。根据其是否具有细胞结构可分为两大类:根据其是否具有细胞结构可分为两大类:1.1.具有细胞结构的,包括原核类的细菌、放具有细胞结构的,包括原核类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体、线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体、古生菌等和真核类的真菌(酵母菌、霉菌和蕈古生菌等和真核类的真菌(酵母菌、霉菌和蕈菌)、显微藻类及原生动物。菌)、显微藻类及原生动物。2 2无细胞结构的病毒、亚病毒(类病毒、卫
17、星病无细胞结构的病毒、亚病毒(类病毒、卫星病毒、卫星毒、卫星RNARNA和朊病毒)。和朊病毒)。第22页,共97页。(一)细菌(一)细菌v在白酒生产过程中,不可避免地会侵入各种细菌。有些细菌对白酒香气的形成有帮助,但白酒中出现的异味和异香也与细菌有一定的关系,在实际生产中,根据酒的香型以及细菌在酿酒中的作用等来判断其是有益菌还是杂菌。第23页,共97页。细菌的细胞结构细菌的细胞结构v 细胞壁、细胞壁、细胞膜、细胞膜、v 细胞质、细胞质、v基本结构包括:基本结构包括:核区、核区、v 间体、间体、v 核糖体、核糖体、v 气泡和储藏物气泡和储藏物v 荚膜、荚膜、v特殊结构包括:特殊结构包括:鞭毛鞭毛
18、 纤毛、纤毛、芽孢。芽孢。第24页,共97页。细菌细胞结构细菌细胞结构第25页,共97页。细菌的细胞分裂过程第26页,共97页。1.1.丁酸菌与己酸菌丁酸菌与己酸菌v 丁酸菌与己酸菌均属于梭状芽孢杆菌,有鞭毛,丁酸菌与己酸菌均属于梭状芽孢杆菌,有鞭毛,能运动,耐温性强,是厌氧微生物。在浓香大曲和浓能运动,耐温性强,是厌氧微生物。在浓香大曲和浓香酒的窖泥中含量较高,可分别发酵香酒的窖泥中含量较高,可分别发酵 酒精产生丁酸酒精产生丁酸与己酸,继而与乙醇形成丁酸乙酯和己酸乙酯,对形与己酸,继而与乙醇形成丁酸乙酯和己酸乙酯,对形成浓香酒的独特风格起着决定性的作用。在清香白酒成浓香酒的独特风格起着决定性
19、的作用。在清香白酒的生产中,少量的己酸与丁酸会影响酒质及清香的风的生产中,少量的己酸与丁酸会影响酒质及清香的风格,因而丁酸菌和己酸菌可看作有害菌。格,因而丁酸菌和己酸菌可看作有害菌。第27页,共97页。丁酸菌与己酸菌是梭状芽孢杆菌第28页,共97页。2 2乳酸菌乳酸菌 在大曲和酒醅中都有乳酸菌存在。乳酸菌在大曲和酒醅中都有乳酸菌存在。乳酸菌能发酵糖类生成乳酸,在酒醅内通过酯化作用能发酵糖类生成乳酸,在酒醅内通过酯化作用产生乳酸乙酯,乳酸乙酯被蒸入酒中,使白酒产生乳酸乙酯,乳酸乙酯被蒸入酒中,使白酒具有独特的香味。乳酸菌耐酸性强,发酵碳水具有独特的香味。乳酸菌耐酸性强,发酵碳水化合物的产物化合物
20、的产物85%85%以上为乳酸,属厌氧或兼性厌以上为乳酸,属厌氧或兼性厌氧微生物,生长温度在氧微生物,生长温度在4040左右。乳酸菌有同左右。乳酸菌有同型乳酸菌与异型乳酸菌两类。同型乳酸菌发酵型乳酸菌与异型乳酸菌两类。同型乳酸菌发酵主要产生乳酸,异型乳酸菌除乳酸外,还有乙主要产生乳酸,异型乳酸菌除乳酸外,还有乙酸、乙醇等产物。白酒生产需要适量的乳酸,酸、乙醇等产物。白酒生产需要适量的乳酸,否则,无乳酸与乳酸乙酯,白酒风味极差。但否则,无乳酸与乳酸乙酯,白酒风味极差。但乳酸菌过多,使酒醅酸败,不仅出酒率低,酒乳酸菌过多,使酒醅酸败,不仅出酒率低,酒质也会变差。质也会变差。第29页,共97页。v 乳
21、酸菌能使发酵糖类产生乳酸,它在乳酸菌能使发酵糖类产生乳酸,它在酒醅内产生大量的乳酸,乳酸通过酯化产酒醅内产生大量的乳酸,乳酸通过酯化产生乳酸乙酯。乳酸乙酯使白酒具有独特的生乳酸乙酯。乳酸乙酯使白酒具有独特的香味,因此白酒生产需要适量的乳酸菌。香味,因此白酒生产需要适量的乳酸菌。但乳酸过量会使酒醅酸度过大,影响出酒但乳酸过量会使酒醅酸度过大,影响出酒率和酒质,酒中含乳酸乙酯过多,会使酒率和酒质,酒中含乳酸乙酯过多,会使酒带闷。带闷。第30页,共97页。3.3.醋酸杆菌醋酸杆菌v 固态法生产白酒,在操作时会感染一些醋酸菌,成固态法生产白酒,在操作时会感染一些醋酸菌,成为酒中醋酸的主要来源。醋酸菌是
22、化能异养菌,严格好为酒中醋酸的主要来源。醋酸菌是化能异养菌,严格好氧。细胞从椭圆形到杆状,有单个的,成对的,也有成氧。细胞从椭圆形到杆状,有单个的,成对的,也有成链的。不形成芽孢,故对热抵抗力较弱。繁殖适宜温度链的。不形成芽孢,故对热抵抗力较弱。繁殖适宜温度在在3131左右,发酵适宜温度左右,发酵适宜温度36363737。第31页,共97页。v固态法白酒是开放式的,操作中势必感固态法白酒是开放式的,操作中势必感染一些醋酸菌,成为白酒中醋酸的主要来源。染一些醋酸菌,成为白酒中醋酸的主要来源。醋酸是白酒主要香味成份之一。但醋酸含量醋酸是白酒主要香味成份之一。但醋酸含量过多会使白酒呈刺激性酸味过多会
23、使白酒呈刺激性酸味。v能利用葡萄糖产酸,氧化乙醇产生醋酸,有部份菌能把醋酸进一步氧化成CO2和水,微量的醋酸对调节酒味和酒香有好处。第32页,共97页。4 4枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌v在酱香大曲中有较多的数量。营养细胞呈杆状,芽孢为椭圆形。菌落呈乳白色,表面粗糙,不透明,边缘整齐。生长温度为3039,但在5056时尚能生长,最适 pH为6.27.2,属好氧菌。芽孢抗高温,一般在100,用3小时才能杀死。第33页,共97页。枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌第34页,共97页。枯草芽孢杆菌的作用枯草芽孢杆菌的作用v 有水解淀粉、分解蛋白质的能力,产膜,能产生二乙酰与2,3-丁二醇,这些物质对增加汾酒的绵甜
24、与清香有一定作用,适量的故芽孢杆菌仍可看作是汾酒发酵的有益菌。第35页,共97页。(二(二)酵母酵母v白酒生产中常用酵母菌可以分为两大类:v 一类为酿酒酵母,主要进行酒精发酵用。v 另一类是生香酵母,主要是供给白酒发酵生成香味物质用。第36页,共97页。酵母菌的特点:酵母菌的特点:v个体多以单细胞状态存在;v 多数出芽生殖,也有裂殖;v 能发酵糖类产能;v 细胞壁常含甘露聚糖;v 喜在含糖量较高的偏酸性环境中生长。第37页,共97页。第38页,共97页。1.酒精酵母酒精酵母v 酒精酵母在微生物分类中属于啤酒酵母。酒精酵母细胞多为圆形,卵圆形或椭圆形。细胞单生、双生或成短串或成团。酵母细胞的大小
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