微生物在食品發(fā)酵中的運(yùn)用研究

◎ 魏 睿

（渭南師范學(xué)院，陜西 渭南 714099）

發(fā)酵食品在我國(guó)具有悠久的歷史，古時(shí)人們對(duì)于發(fā)酵現(xiàn)象就已經(jīng)形成了一定的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)日本、朝鮮等周邊國(guó)家也產(chǎn)生了很大的影響。人們?nèi)粘Ｉ钪?，涉及的發(fā)酵通常與奶酪、腐乳、米酒、饅頭等常見食物有關(guān)[1]。實(shí)際上，發(fā)酵具有更深的意義，指的是采用發(fā)酵原理，對(duì)化工材料、藥品、飼料及添加劑、食品及添加劑、酒和酒精飲料等進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。而在發(fā)酵過程中，微生物是一個(gè)不可缺少的重要元素，發(fā)酵最大的特點(diǎn)就是生物體所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。在微生物生理學(xué)中，認(rèn)為發(fā)酵是一種生物氧化模式，根據(jù)不同的發(fā)酵特點(diǎn)，微生物對(duì)氧的不同需求程度，還可劃分多種不同的發(fā)酵類型[2]。

1 發(fā)酵食品的保健作用

在人們的日常生活中，發(fā)酵食品十分常見。發(fā)酵食品通常是通過運(yùn)用有益微生物，對(duì)食品加工處理而成，常見的發(fā)酵食品有豆豉、酸奶、酒釀、泡菜等，與普通食物相比往往風(fēng)味更佳，受到人們的廣泛喜愛。微生物在食品發(fā)酵中發(fā)揮著重要作用，微生物分泌酶對(duì)細(xì)胞壁裂解，面團(tuán)結(jié)構(gòu)改變，制成的面包、饅頭等更加松軟可口，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也高于傳統(tǒng)為發(fā)酵的面條、油餅等食物。酵母中富含多種酶、礦物質(zhì)、維生素，能夠提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來(lái)源[3-4]。發(fā)酵能夠消耗碳水化合物，使食物中脂肪含量降低，人們食用更為健康。對(duì)于奶類、肉類動(dòng)物性發(fā)酵食品，可在發(fā)酵過程中將其所含蛋白質(zhì)分解，促進(jìn)人體消化吸收。對(duì)于一些植物自身不能合成的維生素，也可通過維生素發(fā)酵獲取。酵母具有較高的抗氧化性，能夠?qū)Ω闻K等形成保護(hù)，發(fā)揮一定的解毒作用。酵母中的鉻、硒等礦物元素，能夠發(fā)揮提高免疫力、預(yù)防動(dòng)脈硬化、抗衰老、抗腫瘤功效。另外，發(fā)酵食品對(duì)于老年人、幼兒等胃腸功能較弱的人群也很合適[5-6]。在現(xiàn)代社會(huì)中，越來(lái)越多人在早餐選擇面包、奶酪等發(fā)酵食物，其中的能量能夠在短時(shí)間釋放，為人們提供充足的能量。因此，發(fā)酵食品的保健作用不容忽視，目前已經(jīng)受到了越來(lái)越多人的認(rèn)可和選擇[7]。

2 微生物在食品發(fā)酵中的運(yùn)用

2.1 調(diào)味品

常見的發(fā)酵食品調(diào)味品包括增味劑、醬油、食醋、甜味劑、黃醬等，在發(fā)酵中對(duì)微生物的運(yùn)用也十分重要。例如，當(dāng)前在全世界范圍內(nèi)，都是采用微生物發(fā)酵的方法制造味精：將大米、高粱、玉米、薯干等原料粉碎，通過蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾、過濾、提取和提純等諸多工藝流程，完成中和、脫色、結(jié)晶、干燥等精制處理，進(jìn)而制成味精。味精生產(chǎn)中具有刺鼻味道的發(fā)酵液，主要成分是培養(yǎng)基、氨氣、谷氨酸混合物，其中液氨主要負(fù)責(zé)pH調(diào)節(jié)，并為味精發(fā)酵提供細(xì)菌氮源。又如，食醋發(fā)酵中運(yùn)用醋桿菌屬細(xì)菌，在好氧下，細(xì)菌通過發(fā)酵，在含有酒精食物中產(chǎn)生醋酸[8-9]。使用不同微生物菌種，發(fā)酵后會(huì)得到不同風(fēng)味的醋，通常使用混合谷物、胡蘿卜、谷糠、麩皮、甘薯、馬鈴薯、大米、玉米和麥芽等搗碎發(fā)酵制成。醬油源自于醬，味道鮮美、醬香濃郁、色澤明亮，在各地菜系中都是廣泛使用的調(diào)味品。醬油原料選取小麥、大豆等，使用曲霉和其他微生物，經(jīng)過預(yù)處理、制曲、發(fā)酵、浸出淋油、加熱配置等流程制成。醬油中酸類、糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸成分豐富，可發(fā)揮抗癌、防癌功效[10]。

2.2 乳制品

在乳制品制造方面，我國(guó)發(fā)展時(shí)間較短，但在快速的發(fā)展中，已取得了廣闊的消費(fèi)市場(chǎng)[11]。發(fā)酵乳制品具有豐富的營(yíng)養(yǎng)，豐富獨(dú)特，有助于消化，保健功能突出，因而受到人們的喜愛。發(fā)酵乳制品原料為優(yōu)質(zhì)乳液，殺菌和微生物發(fā)酵后，形成乳酸食品。在厭氧下，牛奶由乳酸菌發(fā)酵，可分解乳糖，再次發(fā)酵得到有機(jī)酸和乳酸，并產(chǎn)生維生素、芳香物質(zhì)，制成酸奶。當(dāng)前，市面上以雙歧桿菌酸奶為主，在生產(chǎn)過程中，采用了共生發(fā)酵、共同發(fā)酵等工藝。在酸奶發(fā)酵中，不但有細(xì)菌參與，霉菌、酵母也發(fā)揮作用，如沙門柏青霉、婁地青霉等，使得乳制品理化特性、外觀等均得到改善，發(fā)酵食品風(fēng)味得到了豐富。相關(guān)研究表明，在酸奶當(dāng)中，還有的乳酸菌成分，可對(duì)腸道腐敗菌生長(zhǎng)加以抑制，對(duì)人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生刺激，使人體中積極因素得到調(diào)動(dòng)，進(jìn)而發(fā)揮抗癌、防癌等作用[12]。

2.3 酶制劑

酶屬于高分子物質(zhì)，具有生物催化功能，在絕大多數(shù)細(xì)胞活動(dòng)中，都需要酶的參與，從而提高效率。在化學(xué)反應(yīng)中，酶也是一種重要的催化劑，而其自身不消耗，同時(shí)對(duì)化學(xué)平衡沒有影響[13]。酶一般具有高度專一的特性，同時(shí)反應(yīng)條件吻合，在很多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。酶制劑主要是提取自生物體，屬于具有酶特性的物質(zhì)，在食品加工過程中的化學(xué)反應(yīng)中發(fā)揮催化的作用。目前，已發(fā)現(xiàn)并在加工制造中得到應(yīng)用的生物酶有10余種，和動(dòng)植物中獲取的酶相比，利用微生物發(fā)酵作用，可便捷、高效的生產(chǎn)酶制劑。動(dòng)植物來(lái)源受到地域性、氣候性因素影響，而微生物幾乎不受這些因素的影響，其優(yōu)勢(shì)包括成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、生長(zhǎng)快速、種類繁多等，在運(yùn)用中優(yōu)勢(shì)突出。

2.4 酒精飲料

酒精飲料中，常見的白酒、啤酒、黃酒、果酒等也都是微生物發(fā)酵制成。在厭氧下，使用釀酒酵母加工制成酒精飲料，釀酒過程中，首先是淀粉向葡萄糖轉(zhuǎn)化，在經(jīng)過發(fā)酵形成酒精[14]。反應(yīng)過程中，蔗糖、果糖、葡萄糖等糖類轉(zhuǎn)化為乙醇等醇類，同時(shí)生成能量及二氧化碳。我國(guó)有著十分悠久的酒文化歷史，在使用酵母菌釀酒的方面，占據(jù)著重要的位置。我國(guó)擁有豐富的酒類，根據(jù)不同的制造工藝，主要分為非蒸餾酒、蒸餾酒等。其中，蒸餾酒以白酒最為常見，主要由酒精、水等成分構(gòu)成，同時(shí)包括部分醇類、脂類物質(zhì)，可加熱揮發(fā)。啤酒原料選取優(yōu)質(zhì)大麥芽，輔料選取酒花、大米等，通過制麥、糖化、啤酒酵母發(fā)酵等環(huán)節(jié)，制成含有較多營(yíng)養(yǎng)成分、酒精濃度較低、含有二氧化碳的酒精飲料。葡萄酒主要使用葡萄汁、新鮮葡萄等，使用酵母發(fā)酵釀制而成，酒精含量較低。酵母、葡萄品種等，對(duì)于葡萄酒質(zhì)量有著直接的影響。葡萄酒酵母屬于子囊菌綱、酵母屬、啤酒酵母種[15]。葡萄酒酵母主要采取無(wú)性繁殖方式，頂端出芽繁殖，發(fā)酵過程中，葡萄糖向酒精轉(zhuǎn)化，剩余營(yíng)養(yǎng)成分提供給酵母，產(chǎn)生氨基酸、維生素等代謝產(chǎn)物，進(jìn)而制成葡萄酒。

3 結(jié)語(yǔ)

微生物在食品發(fā)酵中發(fā)揮著重要的作用，盡管當(dāng)前食品微生物發(fā)酵還沒有取得大規(guī)模行業(yè)發(fā)展，但其在食品發(fā)酵中的運(yùn)用已經(jīng)不可替代。隨著生活水平的提高，人們對(duì)于自身健康越來(lái)越重視，發(fā)酵食品以及較高的保健作用，受到人們的廣泛歡迎，發(fā)酵食品已逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪械某Ｒ?guī)飲食。隨著未來(lái)食品加工技術(shù)的進(jìn)步，微生物在食品發(fā)酵中的運(yùn)用，將具有廣為廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓 齊，李媛媛，孫方達(dá)，等.新一代測(cè)序技術(shù)在食品微生物學(xué)中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)，2016（1）：278-283.

[2]吳林寰，陸震鳴，龔勁松，等.高通量測(cè)序技術(shù)在食品微生物研究中的應(yīng)用[J].生物工程學(xué)報(bào)，2016，32（9）：1164-1174.

[3]劉樹滔，張海玲，陳 菁，等.現(xiàn)代分析方法在腸道菌群和發(fā)酵食品微生物分離、分析中的應(yīng)用[J].海峽藥學(xué)，2016，28（11）：1-4.

[4]Guo-qing，Tong-jie，F(xiàn)aizan，等.高通量測(cè)序在探究中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵食品菌群多樣性及動(dòng)態(tài)變化中的應(yīng)用[J].Journal of Zhejiang University-Science B（Biomedicine & Biotechnology)，2017，18（4）：289-302.

[5]王憲斌，馮 霞，劉 義，等.多菌種制曲在醬油發(fā)酵中的研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵科技，2016，52（3）：60-64.

[6]姚 粟，于學(xué)健，白飛榮，等.中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵食品用微生物菌種名單的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2017，43（9）：238-258.

[7]王 偉，冷凱良，劉均忠，等.微生物擴(kuò)增子高通量測(cè)序技術(shù)在水產(chǎn)品加工與貯藏中的應(yīng)用[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2017，43（10）：263-268.

[8]劉英麗，毛慧佳，李福芳，等.微生物發(fā)酵法在肉制品護(hù)色中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2017，17（9）：182-188.

[9]毛中華，龍小川，張 琳.食品發(fā)酵中微生物的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].都市家教月刊，2017（6）：180.

[10]支梓鑒，俞邱豪，程 煥，等.腸道微生物體外發(fā)酵模型研究進(jìn)展及其在食品中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技，2016，37（14）：353-358.

[11]任 聰，杜 海，徐 巖.中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵食品微生物組研究進(jìn)展[J].微生物學(xué)報(bào)，2017，57（6）：885-898.

[12]沈暢萱，王修俊，黃 珊.豆豉纖溶酶等微生物源纖溶酶的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].中國(guó)釀造，2017，36（8）：6-10.

[13]孫茂成，陳 曦，李懷偉，等.微生物表面活性劑的生產(chǎn)方法及其在食品添加劑中的應(yīng)用[J].食品與機(jī)械，2016，32（10）：205-209.

[14]劉 銘，劉玉環(huán)，王允圃，等.制備、純化和鑒定生物活性肽的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2016，42（4）：244-251.

[15]石亞林，范文來(lái)，徐 巖.不同香型白酒大曲及其發(fā)酵過程中游離態(tài)糖和糖醇的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2016，42（7）：188-192.