
霉菌是我們?nèi)粘T陉幇党睗竦慕锹淅锘蛞挛、食品上,用肉眼能見到的,有各種顏色,呈絨毛狀、棉絮狀或網(wǎng)狀的東西,俗稱發(fā)霉。由于它們在微生物中是比較大的,所以用放大鏡及低倍顯微鏡一般可以分辨清楚。它們的種類極多,形態(tài)又很特殊,我們可以從以下兩方面來加以認(rèn)識。
(1)霉菌菌落的特征嚴(yán)格地講,要由霉菌的一個(gè)分生孢子或一個(gè)孢子囊孢子在固體培養(yǎng)基上發(fā)芽、生長及繁殖后,形成一定的菌叢,稱為霉菌的菌落。但習(xí)慣上通常把固體培養(yǎng)基上,接種某一種菌(有無數(shù)孢子),經(jīng)過培養(yǎng),它們向四周蔓延繁殖后所生成的群體也稱為菌落。當(dāng)霉菌在培養(yǎng)基上或自然基質(zhì)上開始生長時(shí),先有一個(gè)肉眼看不出的時(shí)期,接著逐漸見到白斑點(diǎn),用低倍顯微鏡觀察,此時(shí)可以見到絲狀的物體,微生物學(xué)上把每一個(gè)單一的細(xì)絲稱為菌絲,而把混在一起的許多菌絲稱為菌絲體。霉菌分營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲,氣生菌絲較松散地裸露于空氣中。如果由營養(yǎng)菌絲直接生出分生孢子梗,肉眼就見到絨毛狀。如果由營養(yǎng)菌絲先生出氣生菌絲,再由它生出分生孢子梗時(shí),往往亂作一團(tuán),這樣菌落就呈疏松的棉絮狀或網(wǎng)狀。霉菌最初生長時(shí)往往是白色或淺色的,這就是生長菌絲的顏色。隨后由于各種霉菌的分生孢子等子實(shí)體都有一定的形狀和顏色,所以在菌絲體上最后形成黃、綠、青、橙、褐、黑等各種不同色澤孢子的菌落。一些生長較快的霉菌,越接近菌落中央處的菌絲,它的生理年齡越大,常會(huì)較早形成子實(shí)體,呈色較深,而緣處則最年輕,使菌落的周圍有淡色圈的形成,有時(shí)隨著菌落的不斷擴(kuò)大而形成一系列的同心圈。有些霉菌只在菌落中間部分產(chǎn)生分生孢子頭,它的邊緣菌絲發(fā)育不完全,顏色逐漸變淺或逐漸消失,形成了顯著的邊緣區(qū)。有的霉菌的菌絲生長時(shí)擴(kuò)展極快,在合適的條件下能迅速地布滿全部培養(yǎng)基表面,這樣就無法分辨出菌落。
霉菌的菌落甚大,各種霉菌在一定的培養(yǎng)基上又都能形成特殊的菌落,肉眼容易分辨,它不但是鑒別霉菌時(shí)的重要依據(jù)之一,而且在生產(chǎn)實(shí)踐中可以通過對霉菌群體的形態(tài)觀察來控制它們的生長發(fā)育,同時(shí)防止雜菌的污染。
(2)霉菌的個(gè)體形態(tài)霉菌是多細(xì)胞真菌的代表,因?yàn)榫w由多細(xì)胞組成,所以較為復(fù)雜,它的個(gè)體形態(tài)、大小及作用也各不相同。
霉菌的孢子在適宜的條件下,首先吸水膨大,再開始萌發(fā),即由孢子表面露出一個(gè)或多個(gè)芽管,俗稱發(fā)芽;然后芽管迅速增長,并長出分枝,分枝上再生分枝,使培養(yǎng)基或基質(zhì)表面上布滿結(jié)成網(wǎng)狀的菌絲體,形成的各個(gè)步驟,可以通過顯微鏡進(jìn)行觀察,在顯微鏡下可看到一個(gè)菌絲的分枝和另一個(gè)菌絲相結(jié)合,而使菌絲體產(chǎn)生梯形或網(wǎng)狀的聯(lián)結(jié)現(xiàn)象。一般當(dāng)菌體的增長已達(dá)到一定的大小時(shí),才開始生出孢子囊;蚍肿渔咦庸5忍鼗木z,最后由它們生出孢子,即形成子實(shí)體。肉眼就可以觀察到各種不同的霉菌所生成的菌叢。所謂菌叢就是霉菌菌絲體和子實(shí)體的綜合外觀。菌絲有兩種類型,一種是生長在培養(yǎng)基或自然基質(zhì)內(nèi)部或貼附在表面上向四周蔓延的菌絲,稱為營養(yǎng)菌絲,也稱基內(nèi)菌絲或基質(zhì)菌絲;另一種是向空間生長的,稱為氣生菌絲。霉菌的菌絲還有兩種不同的結(jié)構(gòu):一為不生橫隔膜的,即整個(gè)菌絲及其分枝連成長管狀,因而只能算是單細(xì)胞的,如根霉和毛霉等。一為菌絲中各細(xì)胞由隔膜分開,即形成了簡單的多細(xì)胞,如曲霉、青霉等大多數(shù)霉菌都是屬于這一種。
霉菌的種類繁多,個(gè)體形態(tài)也各不相同,為了進(jìn)一步認(rèn)識這一類微生物,下面再將與釀酒生產(chǎn)關(guān)系密切的幾種主要霉菌分別進(jìn)行介紹。
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曲霉菌絲具有橫隔,所以它是多細(xì)胞菌絲。當(dāng)生長到一定階段后,部分菌絲細(xì)胞的壁變厚,成為足細(xì)胞,并由此向上生出直立的分生孢子梗,它的頂端膨大,稱為頂囊。頂囊一般呈球狀。在頂囊表面以輻射方式生出一列或兩列小梗,在小梗上著生一串串的分生孢子。曲霉的菌絲形狀若與高梁相比,就更清楚了。高粱下部的根、根毛就等于曲霉的菌絲體,高梁稈就是曲霉的孢子柄,穗和高粱粒便可看成是曲霉孢子囊和孢子了。
曲霉分生孢子穗的形狀和分生孢子的顏色、大小、滑面或帶刺,都是鑒定的依據(jù)。
曲霉是釀酒工業(yè)所用的糖化菌種,是與釀酒關(guān)系最密切的一類菌。菌種好壞與提高出酒率、提高產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系密切。
現(xiàn)在各白酒廠廣泛應(yīng)用的優(yōu)良曲霉菌種中,黑曲霉(鄔氏曲霉、泡盛曲霉、甘薯曲霉)都是糖化力較強(qiáng)的菌種。白曲霉(肉桂色的河內(nèi)白曲、B11號曲霉以及東酒2號曲霉等)都已普遍使用,效果良好。黃曲霉(黃曲霉、米曲霉)現(xiàn)在應(yīng)用于白酒生產(chǎn)的不多,因其糖化力遠(yuǎn)不及黑曲霉強(qiáng),也不耐酸,所以出酒率不高,但由于其蛋白酶活力強(qiáng),廣泛地應(yīng)用于醬油及制醬工業(yè)中。
大曲中常見的曲霉有如下幾種。
(1)黑曲霉 自然界分布極廣,在各種基質(zhì)上普遍存在。能引起水分較高的糧食霉變。黑曲霉菌叢呈黑褐色,頂囊成大球形,小梗有多層,自頂囊全面著生,分生孢子球形。
黑曲霉具有多種活性強(qiáng)大的酶系,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。如淀粉酶用于淀粉的液化、糖化,以生產(chǎn)酒精、白酒或制造葡萄糖等。耐酸性蛋白酶用于蛋白質(zhì)分解或食品消化劑的制造、毛皮軟化。果膠酶用于水解聚半乳糖醛酸、果汁澄清和植物纖維精煉。柚苷酶和陳皮苷酶用于柑橘罐頭苦或防止白濁。黑曲霉還能產(chǎn)生多種有機(jī)酸,如抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖酸等。
制曲時(shí)如果曲的水分過多,未及時(shí)蒸發(fā),溫度高時(shí),黑曲霉生長較多。
(2)黃曲霉黃曲霉菌落生長較快,最初帶黃色,后變成黃綠色,老熟后變成褐綠色。產(chǎn)生的液化型淀粉酶(α-淀粉酶)較黑曲霉強(qiáng),蛋白質(zhì)分解力次于米曲霉。某些菌系能產(chǎn)生黃曲霉毒素,如花生上生長的黃曲霉就能產(chǎn)生黃曲霉毒素。黃曲霉是大曲中的主要曲霉。
(3)米曲霉菌叢一般為黃綠色,后變成黃褐色,分生孢子頭放射形,頂囊球形或瓶形,色與黃曲霉相似,含有多種酶類,糖化型淀粉酶(β-淀粉酶)和蛋白質(zhì)分解酶都較強(qiáng)。主要用作釀酒的糖化曲和用于醬油生產(chǎn)中。
(4)棲土曲霉菌叢棕褐色或棕色,含有豐富的蛋白酶。
(5)紅曲霉菌落初期為白色,老熟后變成粉紅色、紫紅色或灰黑色,有些種能產(chǎn)生鮮艷的紅曲霉紅素和紅曲霉黃素。我國早在宋朝就利用它培制紅曲,用于釀酒、制醋、做豆腐乳的著色劑、食品染色劑等。某些黃酒就是利用紅曲霉制造的,福建古田是著名的紅曲產(chǎn)地。
紅曲霉能產(chǎn)生淀粉酶、麥芽糖酶、蛋白酶、酯化酶,還能產(chǎn)生檸檬酸、琥珀酸、乙醇等。紅曲霉在大曲中?砂l(fā)現(xiàn)。現(xiàn)在已有人將紅曲霉用于大曲生產(chǎn)中,以提高濃香型酒中酯的含量。
(二)根霉
根霉在自然界分布很廣,它們常生長在淀粉基質(zhì)上,如饅頭、面包、甘薯等,空氣中也有大量的根霉孢子。根霉是小曲酒的糖化菌,根霉也可制造豆腐乳及生產(chǎn)糖化酶等產(chǎn)品。
根霉的菌絲較粗,無隔膜,一般認(rèn)為是單細(xì)胞的,但在生長之處菌叢好似蜘蛛網(wǎng)狀。菌絲會(huì)在培養(yǎng)基表面迅速蔓延,稱為匍匐菌絲。在匍匐菌絲上有節(jié),向下伸入培養(yǎng)基中,成為分枝如根狀的菌絲,稱為假根。從假根部向空氣中叢生出直立的孢子囊梗,它的頂端靜膨大,成圓形的囊狀物,稱為孢子囊。孢子囊一般為黑色,底部有囊軸。孢子囊里形成大量的孢子囊孢子。孢子成熟后,囊壁破裂,散布各處進(jìn)行繁殖。
根霉具有無性和有性繁殖,所以它們的生活史中有兩類循環(huán)。
根霉其生著孢子囊柄的營養(yǎng)菌絲像根一樣而得名。每根上一般長有3~4根孢子囊柄。在孢子囊柄上部長出球形的孢子囊,內(nèi)含許多孢子囊孢子。這是一種無性繁殖孢子,也是生產(chǎn)過程中遇到的主要繁殖形式。當(dāng)具有性親和的菌絲經(jīng)過質(zhì)配和核配時(shí),就形成一種有性孢子(稱作接合孢子)。它遇合適條件也會(huì)發(fā)芽,其結(jié)果是在形成的孢子囊內(nèi)含有兩種以上類型的孢子囊孢子。成熟的孢子囊很易破裂,將孢子囊孢子釋放出來。孢子囊釋放出孢子后會(huì)露出囊軸,這也是藻狀菌的特殊結(jié)構(gòu)之一。在顯微鏡下觀察成熟的根霉,一般看不到完整的根霉形態(tài),但可以觀察到它的每一個(gè)部分以及有性繁殖和無性繁殖的各個(gè)環(huán)節(jié)。
我國歷史悠久的民間釀造甜酒用的小曲(藥曲),主要是根霉菌種及少量酵母。根霉在繁殖時(shí),分泌大量的淀粉酶,將淀粉糖化,所以根霉是小曲的重要糖化菌種。有名的四川邛崍米曲用72種中草藥。廈門白曲則采用純種培養(yǎng)。中國科學(xué)院微生物研究所分離出適宜于大米原料和薯干原料的優(yōu)良菌種。根霉也是制酒精的主要糖化菌。
根霉依種類的不同,其淀粉糖化力、酒精發(fā)酵力和蛋白質(zhì)分解力也各異。有些根霉能分解果膠質(zhì),生成甲醇,有些根霉能產(chǎn)生有機(jī)酸,如米根霉能產(chǎn)生乳酸,黑根霉能產(chǎn)生延胡索酸和琥珀酸。大曲中的根霉以米根霉為主,制曲時(shí)如果水分過大,溫度過高,往往也會(huì)出現(xiàn)米根霉。米根霉的菌落特征是:匍匐菌絲無色,爬行,假根褐色,較發(fā)達(dá),呈指狀分枝或根狀。菌落疏松,最初白色,后逐漸變成灰褐色,最后變成黑褐色。米根霉有淀粉糖化性能,蔗糖轉(zhuǎn)化性能,能產(chǎn)生乳酸、反丁烯二酸及微量的乙醇。發(fā)育溫度為30~50℃,最適溫度為37℃,41℃也能生長。根霉在生產(chǎn)傳代過程中容易衰退,使用一段時(shí)間要篩選、復(fù)壯。
(三)毛霉
毛霉與根霉相近似,是一種低等真菌,在陰暗潮濕低溫處?捎龅,它對環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng),生長迅速,是制大曲和麩曲時(shí)常遇到的污染雜菌。所謂水毛,常常是指毛霉。毛霉在形態(tài)上與根霉相似,菌絲無隔膜,在培養(yǎng)基或基質(zhì)上能廣泛蔓延,但無假根和匍匐菌絲。形象地說,根霉是呈蜘蛛網(wǎng)狀,而毛霉則是頭發(fā)狀。
毛霉是制豆腐乳及豆豉的主要菌種,有的菌種含油量較高。
毛霉能糖化淀粉及生成少量乙醇,且蛋白質(zhì)分解能力強(qiáng),其中許多毛霉能產(chǎn)生草酸、琥珀酸、甘油等。有的毛霉能產(chǎn)生3-羥基丁酮、脂肪酶、果膠酶等。
發(fā)酵工業(yè)上常用的毛霉有以下幾種。
(1)高大毛霉這種菌分布很廣,多出現(xiàn)在牲畜糞便上。在培養(yǎng)基上的菌落,初期為白色,老后變?yōu)榈S色,有光澤,菌叢高達(dá)3~12cm。
(2)魯氏毛霉此菌種最初是從我國小曲中分離出來的,是毛霉中最早被用于淀粉法制酒精的一種。它能產(chǎn)生蛋白酶,有分解大豆蛋白質(zhì)的能力。我國多用它來做豆腐乳。
(3)總狀毛霉是毛霉中分布最廣的一種,幾乎在各地的土壤中、生霉材料上、空氣和各種糞便上都能找到。菌叢灰白色,菌叢直立而稍短,孢子囊柄總狀分枝。四川豆豉即用此菌制成。
(四)木霉
木霉在土壤中分布極廣,在木材及其他物品上容易發(fā)現(xiàn)它的蹤跡。有些菌株能強(qiáng)烈地分解纖維素和木質(zhì)素等復(fù)雜物質(zhì),以代替淀粉質(zhì)原料,對國民經(jīng)濟(jì)有十分重要的意義。但某些木霉又是木材腐朽的有害菌。木霉菌叢有橫隔,蔓延生長,形成平的菌落,菌叢無色或淺色。菌叢向空氣中伸出直立的分生孢子梗,孢子梗再分枝成兩相對側(cè)枝,最后形成小梗,小梗的頂端有成簇的分生孢子,孢子成綠色或銅綠色。
木霉的利用范圍很廣泛,并日益引起重視。木霉含有多種酶系,尤其是纖維素酶,是生產(chǎn)纖維素酶的重要菌種。它能利用農(nóng)副產(chǎn)品,如麥稈、木材、木屑等纖維質(zhì)原料,使之轉(zhuǎn)變成糖質(zhì)原料。黑龍江省將木霉與B11號曲霉混合制曲(木霉:Bl1號曲霉=20: 80),對提高淀粉出酒率有一定的效果。
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青霉在自然界分布很廣,空氣、土壤及各類物品上都能找到。目前除應(yīng)用于制造青霉素外,還應(yīng)用于制造有機(jī)酸及纖維素酶等酶制劑和磷酸二酯酶等。青霉的菌絲與曲霉相似。營養(yǎng)菌絲有隔膜,因而也是多細(xì)胞的。但青霉孢子穗的結(jié)構(gòu)與曲霉不同,分生孢子梗由營養(yǎng)菌絲或氣生菌絲生出,大多無足細(xì)胞,單獨(dú)直立成一定程度的集合體或成為菌絲束。分生孢子梗具有橫隔,光滑或粗糙。它的上端生有掃帚狀的分枝輪,稱為帚狀枝。青霉的分生孢子一般是藍(lán)綠色或灰綠色、青綠色,少數(shù)有灰白色、黃褐色。不同生長時(shí)期的分生孢子顏色差異很大。
青霉菌的孢子耐熱性強(qiáng),它的繁殖溫度較低,是制麩曲和大曲時(shí)常見的雜菌。曲塊在貯存中受潮,表面就會(huì)生長青霉。車間和工具清潔衛(wèi)生搞不好,也會(huì)長青霉,它會(huì)使成品酒帶來霉味和苦味。青霉菌對曲房、車間建筑物及用具等腐蝕也相當(dāng)厲害,因此是釀酒中的大敵。
(六)其他霉菌
(1)念珠菌是踩大曲“穿衣”的主要菌種,也是小曲掛白粉的主要菌種。它的淀粉酶類型主要是α-淀粉酶和糖化酶。作用于淀粉的最終產(chǎn)物是純度較高的葡萄糖。有人試驗(yàn),此菌還可生成較多的多元醇,如阿拉伯糖醇等,使生產(chǎn)的白酒有甜味感,并能改進(jìn)后味。它在白酒中的功用尚不甚清楚。
(2)犁頭霉有些類似根霉,也有匍匐枝和假根,但孢子囊散生在匍匐枝中間不與假根對生。孢子囊頂生,多呈洋梨形。犁頭霉在釀酒上是有利還是有害,尚無定論。踩制大曲時(shí)犁頭霉較多,其糖化力一般較低。
(3)鏈孢霉它的孢子呈鮮艷的橘紅色,是制造胡蘿卜素的重要菌種。它是頑強(qiáng)的野生菌,常生長于鮮玉米芯和酒糟上,一旦侵入曲房,不但造成危害,并很難徹底清除。
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