發(fā)酵食品微生物多樣性研究方法進(jìn)展

劉方超 張錦陽 秦順順

青島譜尼測試有限公司 山東青島 266000

1 微生物發(fā)酵對食品的作用

1.1 延長食品保質(zhì)期

發(fā)酵食品最初的目的就是為了保藏食品，延長食品的貨架期。發(fā)酵保存食品的原理在于，碳水化合物及其衍生物會被氧化為有機(jī)酸類、醇類和二氧化碳等發(fā)酵的初級或次級代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)可以抑制腐敗微生物的生長，并且這些物質(zhì)的氧化只是部分氧化，所以還保留足夠的營養(yǎng)。許多發(fā)酵食品都含有LAB，關(guān)于微生物延長發(fā)酵食品保質(zhì)期的功能研究也多集中在LAB類群上，研究表明乳酸菌類群中的一些菌種對于食品腐敗和致病菌有著較好的抑制作用。LAB在發(fā)酵食品中首先產(chǎn)生抑菌效應(yīng)，是乳酸菌通過產(chǎn)生的酸類物質(zhì)，降低基質(zhì)的pH值實(shí)現(xiàn)的。其主要機(jī)理為：乙酸、乳酸、丙酸等有機(jī)酸可干擾細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜的膜電位的維持，抑制膜的主動運(yùn)輸作用[1]。它們對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌以及酵母和霉菌均有較廣的抑制作用。

1.2 改善食品的營養(yǎng)價(jià)值

發(fā)酵過程中微生物可產(chǎn)生各種水解酶，將大分子的糖類、蛋白質(zhì)和脂類等物質(zhì)降解成更加容易吸收的功能性小分子活性物質(zhì)，從而增加食品的生物利用率，并產(chǎn)生功能性營養(yǎng)成分。被降解的小分子物質(zhì)可為后續(xù)微生物發(fā)酵提供必備的物質(zhì)基礎(chǔ)，保障了發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。在我國和亞洲其它地區(qū)，在制作白酒、醬油的過程中，往往先通過制曲的方式，從環(huán)境中富集大量微生物，并誘導(dǎo)產(chǎn)生碳水化合物水解酶類、蛋白酶類和脂肪酶類。這些酶類將谷物原料中的大分子物質(zhì)降解成小分子物質(zhì)，從而可被后續(xù)發(fā)酵中的釀酒酵母、乳酸菌等不可利用大分子的微生物吸收利用。其次，在大分子水解的過程中可產(chǎn)生許多功能性小分子。

1.3 去除食品中抗?fàn)I養(yǎng)成分

一些用于食品發(fā)酵的原料，含有一些有毒的物質(zhì)或者抗?fàn)I養(yǎng)因子，經(jīng)發(fā)酵處理后，可達(dá)到顯著去除的目的。最典型的例子是非洲的Gari和fufu這兩種以木薯為原料的發(fā)酵食品。木薯是非洲地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物之一，但由于含有生氰糖苷這一高毒性的物質(zhì)，不可以直接被食用。木薯經(jīng)明串珠菌、乳酸菌和鏈球菌發(fā)酵后，生氰糖苷被轉(zhuǎn)化為低沸點(diǎn)的氫氰酸，在烘焙過程中從脫水漿中脫出，從而變成了可安全食用的發(fā)酵食品。植酸屬于植物基食品中一種廣泛的抗?fàn)I養(yǎng)因子，能很強(qiáng)地結(jié)合鐵、鋅等礦物質(zhì)，使它們無法在體內(nèi)吸收。玉米、高粱和小米等不同谷物中的植酸，可通過乳酸發(fā)酵激活植酸酶，有效地減少植酸的含量，從而提高礦物質(zhì)的利用率。

1.4 富含益生菌

益生菌是指當(dāng)被宿主以適當(dāng)劑量攝入時(shí)，能夠有益宿主健康，且具有生命活性的微生物類群。食品中的益生菌，除了上述有提高食品的保質(zhì)期、營養(yǎng)價(jià)值和安全性作用外，其對宿主腸道健康也有著很大的積極作用。益生菌必須具有抵抗胃液和膽汁的能力，并能夠在消化道中增殖和定植。益生菌對宿主最顯著的益處在于可以抵抗腸道病原菌，其機(jī)理總結(jié)有四點(diǎn)：競爭營養(yǎng)和空間、產(chǎn)生抗菌物質(zhì)、改變腸道的環(huán)境和提高宿主的免疫力[2]。

1.5 提升食品的感官品質(zhì)

微生物發(fā)酵可從食品的色、香、味和質(zhì)地四個(gè)特征上提升食品的感官品質(zhì)。食品中風(fēng)味包括了人口腔的味覺、鼻腔的嗅覺和三叉神經(jīng)的感覺。發(fā)酵食品的風(fēng)味物質(zhì)可分為揮發(fā)性成分和非揮發(fā)性成分。發(fā)酵食品的香氣成分是由揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)組成，通過人的嗅覺被感知，令人愉悅的香氣可以增加人的食欲，增強(qiáng)人的消化功能；非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)通過味覺和三叉神經(jīng)的感覺被感知。發(fā)酵食品風(fēng)味物質(zhì)的形成主要包括原料基質(zhì)的水解反應(yīng)、微生物代謝產(chǎn)物的合成反應(yīng)或酶催化各分子進(jìn)行的生化反應(yīng)。

2 微生物發(fā)酵工程未來在食品中的前景

2.1 微生物發(fā)酵工程促進(jìn)食品行業(yè)發(fā)展

微生物在未來的食品加工中將有著更加廣闊的發(fā)展前景。隨著物質(zhì)生活水平的不斷提升，人們對于生活品質(zhì)的要求也越來越高。反映在食品上就是更加注重食品的營養(yǎng)價(jià)值和保健功能。微生物發(fā)酵技術(shù)不僅能在安全衛(wèi)生的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)食品生產(chǎn)，滿足人們對于食品口感和衛(wèi)生的要求，其還能滿足不同人群的不同需求，使食品由普遍化走向定制化發(fā)展，豐富了食物種類和口感層次。

現(xiàn)代生物技術(shù)的不斷發(fā)展使得越來越多的微生物及其功能被發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝也具有了一定的科學(xué)基礎(chǔ)，這為后續(xù)發(fā)酵工程的創(chuàng)新奠定了理論基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，微生物發(fā)酵技術(shù)也會越發(fā)成熟，對發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)能夠使食品的安全性和營養(yǎng)價(jià)值得到充分保障，發(fā)酵工程也將隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展穩(wěn)步前行。人們對于食品的重視為微生物發(fā)酵工程的發(fā)展奠定了市場基礎(chǔ)，其在未來的食品生產(chǎn)中將大有可為[3]。

2.2 微生物發(fā)酵工程需要在監(jiān)管下運(yùn)行

微生物發(fā)酵工程也需要在一定的監(jiān)管下運(yùn)行，盲目使用微生物發(fā)酵技術(shù)不僅不能提升食品營養(yǎng)價(jià)值，甚至可能會對人體造成損害，因此加強(qiáng)對微生物發(fā)酵的監(jiān)管勢在必行。食品安全監(jiān)管部門應(yīng)當(dāng)對微生物發(fā)酵食品進(jìn)行嚴(yán)格把控，對其中的微生物含量進(jìn)行測定，使其穩(wěn)定在人體可接受的范圍之內(nèi)，對微生物的種類也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行檢測，避免微生物發(fā)酵成為不衛(wèi)生生產(chǎn)的托詞。市場監(jiān)管部門應(yīng)當(dāng)對微生物發(fā)酵工程公司進(jìn)行嚴(yán)格審批，只有在具備一定資格的情況下才能進(jìn)行微生物發(fā)酵生產(chǎn)。對于生產(chǎn)過程也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行不定期檢驗(yàn)，避免操作流程不規(guī)范、安全意識不強(qiáng)等問題導(dǎo)致的微生物發(fā)酵問題，或者由于生產(chǎn)不當(dāng)對人體健康造成影響。對于已經(jīng)上市的微生物發(fā)酵食品需要對其生產(chǎn)日期和保質(zhì)期進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，避免過期產(chǎn)品中對食品安全造成影響，從而影響人體健康。微生物發(fā)酵工程的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)在市場的監(jiān)管下運(yùn)行。

3 結(jié)語

微生物發(fā)酵工程在食品加工生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，隨著微生物應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，其將具有更加廣闊的發(fā)展前景。微生物發(fā)酵工程在面制品、豆制品、茶制品等多個(gè)領(lǐng)域廣泛陰陽眼，使得食品的營養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值能夠滿足當(dāng)前人們的食用需求。加大微生物發(fā)酵工程在食品加工行業(yè)的應(yīng)用，可為鞏固人類健康做出更大的貢獻(xiàn)。