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マインドマップギャラリー 5 微生物と発酵食品
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5 微生物と発酵食品
食品微生物と発酵乳製品を含む発酵食品に関するマインドマップ。 キムチ作り、酢、乳酸菌、発酵食品、 単細胞タンパク質など
2024-01-20 17:23:27 に編集されました
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微生物と発酵食品
細菌株の育種、保存、若返り
菌は発酵製品の工業化や商品価値を左右する重要な要素であり、発酵産業の魂です。
産業用菌株の要件
原料が安く、培地もシンプルで、効率の良い合成品が数多くあります。
合成ルートがシンプルであり、株改変の操作性も高い。
遺伝的性能は比較的安定している
他の微生物やファージを汚染しにくい
できれば病原性細菌と無関係な、生産細菌とその生成物の毒性を考慮する
生産特性がプロセス要件を満たしている
株の入手方法
知的財産保護、歪み保護機関から直接購入
自然からのフィルター
製造プロセス中に発酵レベルが高いバッチを再分離してスクリーニングします。
細菌株の分離とスクリーニングの手順
プロセス：計画設定、サンプル採取、サンプル前処理、対象菌濃縮培養、菌株分離、菌株初期スクリーニング、菌株再スクリーニング、菌株発酵性能同定
分離: 目的の細菌を取得し、目的外の細菌を除外します。
スクリーニング：対象となる根粒菌の性質の設計
細菌分離操作
純粋培養を取得するにはクロスアウトします
株の保存
菌株の保存とは、菌株の性質や保存の目的に応じて、微生物が生存・継続するための特定の条件を与えることです。
目的: 細菌が死滅したり腐敗したりしないように細菌株を適切に保存し、研究、交換、使用を容易にする。
原則：優れた純血種の選抜（できれば休眠体を使用）、乾燥、低温、酸素欠乏、光の回避、栄養不足、微生物の増殖を防ぐための保護剤の添加など、良好な休眠環境の条件を作り出す。遺伝性を維持するために死亡し、変異が減少します。
細菌の変性
不況の原因
遺伝子の自然突然変異
繁殖後に十分な分離と精製が行われていない場合
培養条件の変化
汚染細菌
不況を防ぐ
不必要な移植や継代を避けるために継代数をコントロールする
合理的な育種
良好なトレーニング環境を作り出す
適切な培地と効果的な菌株保存方法を使用する
細菌の若返り
若返り：株の生産性能が低下する前に、意識的に純株を分離して生産性能を測定し、株の生産性能を徐々に向上させることがよくあります。
方法：宿主体内での増殖による若返りによる純血種の分離法。
発酵食品の概要
発酵の種類と特徴
意味
生化学または生理学: 電子供与体は有機化合物であり、電子受容体も有機化合物の生物学的酸化プロセスです
産業上の重要性
発酵: 人々が必要とする製品を生産したり、特定の目的を達成したりするために、特定の微生物を使用して適切なプロセス条件を制御するプロセス。
醸造：微生物や酵素の発酵を利用して農産物原料を食品にするプロセス
醸造との類似点と相違点
同：環境要因をコントロールし、有益な微生物を活用する
違う
発酵: 単一の微生物、特定の容器、工業的制御
醸造: マルチカルチャー、固体または半固体、長時間
発酵食品と主な微生物
発酵食品: 加工された原材料に望ましい生化学的および物理的変化を引き起こす微生物または酵素によって作られた食品。
微生物
安定性とセキュリティを促進する要因
酢酸、乳酸、ギ酸などの有機酸
より低いpH値
低いええ
栄養素を摂取する
阻害剤
バクテリオシン、抗生物質、ラクトコシン、ナイシン、ナタマイシン
エタノール
二酸化炭素
乳酸菌と発酵食品
乳酸菌とその特徴
定義: 発酵性炭水化物を利用して大量の乳酸を生成できる細菌の総称。
18属200種以上
特徴
ポジティブ
胞子なし
ほとんどが通性嫌気性または嫌気性細菌
高い栄養要求量
抗生物質に敏感な
乳酸菌の発見
ロシアの生物学者メチニコフ
20世紀初頭、ブルガリアの住民はより長生きした
ヨーグルトから分離された乳酸菌
ブルガリア乳酸菌
好熱性乳酸菌
乳酸菌の主な分布
乳酸菌
ブルガリア乳酸菌
ヨーグルト
ラクトバチルス・アシドフィルス
連鎖球菌
連鎖球菌バターミルク
チーズ、サワークリーム
サーモフィルス菌
ヨーグルト
ロイコノストック
ロイコノストック メセンテロイデス
酸っぱいキムチとデキストラン
ペディオコッカス
好塩性ペディオコッカス、18%～20%の塩化ナトリウムに耐性、醤油醸造用
ペディオコッカス・アシディラクティシ、6%～8%の塩化ナトリウムで増殖、 13%～20%の酸っぱい漬物に強い
ビフィズス菌
乳栄養素を事前消化し、ビフィドバクチンを生成し、免疫グロブリンの生成を促進し、N-ニトロソアミンを分解します。
乳酸発酵の種類
乳酸発酵: 乳酸菌が発酵性糖を乳酸に変換するプロセス
ホモ乳酸発酵：最終生成物の90％以上が乳酸になる発酵プロセス
ラクトバチルス・ブルガリクス、ストレプトコッカス・ラクティス、ラクトバチルス・カゼイ
アイソラクティック発酵：乳酸発酵では乳酸のほかにエタノールや二酸化炭素などが生成されます。
ロイコノストック、ラクトバチルス ブレビス
クミス、サワーバターミルク
二裂経路
ビフィズス菌、完全に嫌気性の細菌
EMP経路がない
ホスホケトラーゼ
単細胞タンパク質
定義：微生物タンパク質または細菌タンパク質は、酵母、カビ、非病原性細菌、藻類などに含まれるタンパク質です。
SCP生産微生物
酵母：成熟し、核酸含量が低く、耐酸性が低く、汚染されにくく、リサイクルしやすく、色、風味、風味が受け入れられやすい
藻類: 独立栄養性で、太陽光と二酸化炭素を必要とします。 タンパク質含量が高く、消化されにくい繊維状の細胞壁
スピルリナ
クロレラ
細菌: 原料の範囲が広い、増殖サイクルが短い、採取が難しい、核酸含有量が高い、消化率が低い
カビ：リサイクルしやすい、糖化力が強い、生産速度が遅い、タンパク質含量が低い、酵母汚染されやすい タンパク質添加物
ひずみ要件
急速な成長と高収量
細菌が大きいほど良質であり、より多くのタンパク質が含まれます
最適温度は高く、生育 pH は酸性です。
高濃度マトリックスに対する耐性
バクテリアは無毒であり、マトリックス内に有害な物質を生成しません。
アミノ酸
8つの必須アミノ酸
甘味料：トリプトファン、グリシン
香料：グルタミン酸ナトリウム（グルタミン酸ナトリウム） アンモニア中毒、脳タンパク質代謝、糖代謝を解毒することができ、肝疾患治療の補助薬です。
L-グルタミン酸ナトリウム株
陽性、球形、短い棒状、鞭毛なし、運動なし、胞子なし
酸素、ビオチンが必要
グルタミン酸デヒドロゲナーゼが含まれています
生産資材
スターチ
窒素源：尿素、アンモニア
製作過程
でんぷん質原料、糖化、冷却濾過、ビオチン添加、細菌接種、発酵、発酵液抽出によるグルタミン酸取得、炭酸ナトリウムによる中和・脱色によりグルタミン酸ナトリウム取得
酒
エタノールを含む飲料
Daqu酒：アスペルギルス Xiaoquワイン：Rhizopus
ピットマッドのミクロ生態系
カプロバクテリウム: クロストリジウム属の少数種 アルコールはヘキサン酸とヘキサン酸エチルを生成する塩基として使用されます。
酪酸菌：クロストリジウム属 砂糖は酪酸、汗臭、腐敗臭、ヘキサン酸の中間生成物を生成する塩基として使用されます。
メタン生成菌 二酸化炭素を還元してメタンを生成する カプロン酸とともに酸の生成を刺激し、ピット泥の品質に影響を与えます。 新しいピット泥では検出されない
放線菌 カプロン酸菌との共生
酵母 カプロン酸菌が活発に活動し、ピットマッドの熟成と香りの生成を促進します。
ワイン粒内の微生物
Qu: 微生物、酵素、基質
Daqu: 複数の菌株の混合発酵
カビ: アスペルギルス・オリゼー、アスペルギルス・フラバス、紅麹菌、リゾプス、ムコール
酵母：サッカロミセス属、カンジダ、ハンセヌラ
細菌：乳酸菌、酢酸菌、桿菌
ビール
液体パン
麦汁、ホップ、酵母のエタノール発酵 炭酸ガス、アルコール3～5％
ビール酵母
細胞は球形または楕円形で、若いときは小さく、成熟すると大きくなります。
固体培養条件でコロニーが形成される
液体：ビール以上 酵母：酵母 以下ビール酵母：凝縮体
発酵の仕組み
麦芽、麦芽糖、ブドウ糖、酵母は嫌気的にビールを生産します
有害な微生物
野生酵母、アルコール度数が高い
細菌汚染、濁り、べたつき、酸性化 乳酸菌、酢酸菌、フットボール菌、ペクトバクテリウム
しょうゆ
たんぱく質やでんぷんを主原料として、さまざまな微生物によって発酵させて醸造されます。
醤油醸造
醤油を用意する
菌株選択の根拠
毒素を生成しない: アフラトキシン
強力なプロテアーゼおよびアミラーゼ活性、グルタミナーゼ活性など、さまざまな酵素を生成します。
急速な成長
大量培養、雑菌耐性が強い
臭いのない香りを生み出す
複数の微生物の相乗効果
酵素触媒
物理
化学 P252
アスペルギルス・オリゼー
コロニーの色：白～黄色～黄緑色
単糖類、二糖類、有機酸、アルコール、デンプンなどの多様な炭素源を利用
好気性、中温性
豊富な酵素系：デンプンとタンパク質を分解
グルコアミラーゼ: デンプンをグルコースに加水分解します。
アミラーゼ：デキストリン、ブドウ糖、甘味料
a:a14 グリコシド結合、マルトース、オリゴ糖、枯草菌、アスペルギルス、リゾプス
B: a14 グリコシド結合、マルトース、デキストリン、アスペルギルス、リゾプス、バチルス
グルコアミラーゼ:
プロテアーゼ
酸性
中性
アルカリ性
タンパク質はエンドペプチダーゼによりペプトンに分解され、ペプトンはエンドペプチダーゼによりポリペプチドに分解され、エキソペプチダーゼによりアミノ酸に分解されて栄養源となります。
グルタミナーゼ
細胞内酵素がグルタミン酸を生成し、うま味を与える
コウジカビ
日本
アルカリプロテアーゼ活性が強い
アスペルギルス・オリゼーとアスペルギルス・ソーヤの混合株を使用
我が国
純粋なアスペルギルス・オリゼー
乳酸菌
テトラドコッカス ソーヤ、ペディオコッカス ハロフィルス、ラクトバチルス プランタルム、ペディオコッカス ソーヤ、テトラドコッカス ハロフィルス
砂糖は乳酸を生成します 乳酸とエタノールから乳酸エチルが生成され、香りが生成されます。
Pediococcus halophilus と Saccharomyces rouleri はフルフリル アルコールを共生産します
酵母
Saccharomyces roudii: グルコースを分解してエタノールとグリセロールを生成し、エステルとフルフリルアルコールを生成します。
Torulopsis globosum: 後期、脂肪族タイプ、酸性プロテアーゼ
微生物の継承
アスペルギルスが大量に増殖し、加水分解酵素を生成する 耐塩性乳酸菌 ph4.0-5.0、酸および塩に耐性のある酵母の増殖 乳酸菌と酵母の比率は10：1です。
フレーバー開発
塩味（塩分）、生味（アミノ酸、ポリペプチド）、甘味（砂糖、甘味物質）、酸味（有機酸）、苦味（チロシン）、香り、色素、ビタミン
生産工程
原料調理、製麹（微生物、酵素、基質）、発酵・醗酵、搾油、仕込み・殺菌、瓶詰め
お酢
デンプン、砂糖、食用アルコールを単独または組み合わせた各種原料を微生物発酵させて醸造した液状の酸性調味料
主成分：酢酸/酢酸
タイプ
醸造酢
デンプン、砂糖、食用アルコールを単独または組み合わせた各種原料を微生物発酵させて醸造した液状の酸性調味料
酢を準備する
生姜酢、にんにく酢、スパイス酢などの調味酢は、醸造酢を主体に氷酢酸、食品添加物などを混合して作られます。
酢酸発酵の生化学的過程
原材料
ジャガイモ、穀物、野菜、果物、山菜（ドングリ、キクイモ）
糖化
酸または酵素の作用下でデンプンを単糖類またはオリゴ糖に分解するプロセス
醸造過程における微生物
デンプンを糖化する微生物
糖化剤：糖化麹または微生物が作る酵素製剤
糖化菌：アスペルギルスやリゾプスなど、でんぷん質の原料をブドウ糖に変換できる微生物
アスペルギルス・オリゼー
黄緑色、酸性度が高く、炭素源が豊富、色は緑色、酸性度は低い、主に窒素源、黄色、熟成して茶色になる
強い発酵力、液化力、タンパク質分解力
アスペルギルス・フラバス
コロニーは黄色で、時間が経つと徐々に緑色、さらには茶色に変化します。コウジ酸は塩化第二鉄と反応して独特の赤色を生成します。
アスペルギルス・サツマイモ
菌糸は暗黒色で、胞子は球形で生育適応性が良く、栽培が容易です。
強力なタンナーゼ活性
さつまいもと山菜酢
宇佐美の歌
菌糸は黒色から暗褐色で、胞子が成熟すると暗褐色となり、強い糖化力と酸生成力を持ちます。
製麹原料への適応性が高いタンナーゼ
泡盛麹菌
菌糸体は白色、分生子の頭は茶色
コウジ酸、クエン酸
糖化、強力な液化力
アミラーゼ：α-アミラーゼ、B-アミラーゼ、グルコアミラーゼ、イソアミラーゼ
エタノール発酵微生物
酵母、嫌気性、EMP
ラーズ2、12号酵母、K型酵母、南洋5号酵母
ほとんどは乳糖を使用せず、ブドウ糖、スクロース、マルトースを発酵させます。
酢酸発酵
エタノールは酢酸菌によって酢酸に酸化されます。
酢酸菌は、酸素を末端電子受容体として使用し、糖、糖アルコール、アルコールを酸化して、対応する糖アルコール、ケトン、有機酸を生成する陰性細菌の総称です。
楕円体、棒状、単一、ペア、またはチェーン
好気性、胞子なし、摂氏 30 度
周鞭毛、酢酸を酸化しない
セルロースまたは色素を生成する
酢酸菌
ビタミン不要、グルコン酸生成力が弱く、酢酸生成力が強い アセトバクター・クルブラリス、生黒～、パスツール～
アセトバクター・パストゥリアヌス：細胞は棒状で鎖状に配列しており、アルコールを酢酸に変換する変換率は93～95％と高い。
アセトバクター・シュチイ：アルコールを素早く酸化し、酢酸を分解しなくなり、耐酸性が強く、11.57℃で酸を生成し、酢を生成しません。
Acetobacter orlandi: 酢酸を生成する能力が弱く、少量のエステル、ワインの製造
Acetobacter putida: 8% アルコールに耐性、6 ～ 8% の酸を生成し、酢酸を二酸化炭素と水に酸化し、1.5 ～ 2.5% の塩分で増殖を停止します。
グルコノバクター
ビタミンを必要とし、グルコン酸を生成する能力が強いが、酢酸を生成する能力が弱い
醸造工程
固体醸造、液体醸造
原料加工、糖化、アルコール発酵、酢酸発酵、菌を抑制するための塩添加、後熟成・熟成、仕込み、殺菌、製品
キムチ作り
微生物の相次ぐ変化
弱酸性段階
嫌気性、低ph
乳酸菌：ロイコノストック・メセンテロイデス、レンサ球菌、ラクトバチルス
腐敗菌：シュードモナス、エンテロバクター・クロアカエ
有機酸：腐敗菌を抑制するph 二酸化炭素は好気性細菌を阻害する
酸熟成
乳酸菌が増えて乳酸が増える
Leuconostoc mesenteroides、Lactobacillus plantarum、Lactobacillus brevis
過酸段階
優勢菌：ラクトバチルス・プランタルム、ラクトバチルス・ブレビス
微生物の活動が止まり、長期保存が可能
ピクルスの破損
密閉されていない
geotrichum candidum、酵母菌 乳酸を分解する
柔らかくする
酵母、カビ、柔軟酵素
2.25%の塩を加えます。塩分が多いと発酵が妨げられます。 酸素の隔離
初期段階：古い塩水、細菌の接種、酸調整、腐敗菌の抑制
発酵乳製品
定義：乳化物から作られ、微生物によって発酵させた乳製品 乳酸菌、乳酸発酵
ヨーグルト
歪み
ストレプトコッカス・サーモフィラス、ラクトバチルス・ブルガリカス、ラクトバチルス・アシドフィルス、ストレプトコッカス・ラクティス、ビフィズス菌など、ほとんどが通性嫌気性菌で、発酵の至適温度は35～45度、接種量は2～3％
サーモフィルス菌
陽性微好気性、楕円形、ペアまたは鎖状、 針状のミルクバクテリア。 最適温度は40～45℃で、高温では37～50℃で酸が発生します。 ブドウ糖、果糖、乳糖、蔗糖の発酵
乳酸発酵によりジアセチルが生成される
抗生物質に対して非常に敏感である
ブルガリア乳酸菌
陽性、わずかに嫌気性、40 ～ 43 ℃が最適 長い棒状、両端が鈍く丸い、綿状のコロニー
乳酸発酵と同じ、酸生成量が多い
ほとんどのコロニーはグルコース、フルクトース、ラクトースを発酵させます。
ショ糖を利用せず、アセトアルデヒドを生成しない
ラクトバチルス・アシドフィルス
陽性、やや嫌気性、最適 35 ～ 38
ホモ乳酸発酵、抗生物質感受性
高い栄養要件、胃酸と胆汁に対する耐性
ビフィズス菌
ポジティブ、偏性嫌気性、最適な 37、さまざまな形状
Bifid 経路発酵
熱や抗生物質に弱い
高い栄養要求量
風味物質
乳酸
最も基本的なもの（最大 1.5%）は、30% の乳糖を消費します。
ジアセチル
非常にナッツ風味でクリーミー
アセトインに戻り味覚を破壊する
発酵クエン酸生成、ロイコノストック ラクティス、クエン酸強化添加、適時冷却発酵
アセトアルデヒド
香り
エタノール
揮発性脂肪酸
ヨーグルトの製造技術
カッテージチーズ
主要成分
カゼイン、乳脂肪、カルシウム、リン、硫黄、ビタミンA、ビタミンB
主な菌株
乳酸菌、プロピオン酸菌、カビ、ストレプトコッカス・ラクティス、ラクトバチルス・カゼイ、ラクトバチルス・ヘルベティカス
レンネット
第四胃酵素、パパイン
風味物質
アミノ酸、揮発性酸、エステル、ジアセチル