賀 穎，吳添偉，金澤彬，張宸豪

(1.吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，吉林 吉林 132013;2.吉林醫(yī)藥學(xué)院:a.2019級(jí)臨床專業(yè)本科班,b.2018級(jí)臨床專業(yè)本科班,c.檢驗(yàn)學(xué)院，吉林 吉林 132013)

發(fā)酵工程屬于生物工程(主要包括細(xì)胞工程、基因工程、酶工程以及生物工程等)當(dāng)中的一種。生物工程技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中具有極為廣泛的使用，在食品領(lǐng)域當(dāng)中經(jīng)常涉及到發(fā)酵工程相關(guān)技術(shù)[1]。本文對(duì)微生物發(fā)酵技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用相關(guān)問題進(jìn)行系統(tǒng)化分析。

1 微生物發(fā)酵技術(shù)概述

發(fā)酵工程又稱為微生物工程，其相關(guān)技術(shù)手段在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中又經(jīng)常被稱為微生物發(fā)酵技術(shù)。微生物發(fā)酵技術(shù)實(shí)際是由傳統(tǒng)的發(fā)酵技術(shù)與現(xiàn)代的分子改造修飾技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)以及DNA重組技術(shù)之間進(jìn)行有效融合而催生出來的生物技術(shù)類型[2-3],具體包含了微生物資源開發(fā)利用技術(shù)、微生物菌種選育培養(yǎng)技術(shù)、固定化細(xì)胞技術(shù)等[4]。微生物發(fā)酵技術(shù)手段不斷成熟，特別是細(xì)胞工程以及基因工程等技術(shù)的發(fā)展，為微生物技術(shù)注入了更為豐富的新鮮血液，也使微生物發(fā)酵技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用得到有效地改善[5]。

2 微生物發(fā)酵技術(shù)在傳統(tǒng)食品加工工藝中的應(yīng)用

2.1 以微生物發(fā)酵技術(shù)替代化學(xué)合成

在傳統(tǒng)的食品生產(chǎn)及加工過程當(dāng)中，為了有效地達(dá)到目的，經(jīng)常會(huì)采用一些化學(xué)方法。如在味精的生產(chǎn)當(dāng)中，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式經(jīng)常用酸法水解工藝，而實(shí)際生產(chǎn)過程中則采用微生物發(fā)酵來替代，這樣可以有效提升原料利用率。目前微生物發(fā)酵技術(shù)在味精生產(chǎn)當(dāng)中已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用[6-7]。

食品加工中經(jīng)常會(huì)用到一些食品添加劑。直接從植物當(dāng)中萃取食品添加劑成本會(huì)相對(duì)較高。因此在傳統(tǒng)的食品加工過程中，為了有效降低食品添加劑的生產(chǎn)成本，過去經(jīng)常會(huì)選擇使用化學(xué)合成法來完成。但是化學(xué)合成法的使用也存在一些弊端，使用的周期較長(zhǎng)，合成率較低，長(zhǎng)期使用可能會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的負(fù)面影響[8]。而借助于發(fā)酵技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)食品添加劑的生產(chǎn)，目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了色素、增香劑、甜味劑以及部分維生素的生產(chǎn)。發(fā)酵工藝技術(shù)正在逐步取代人工合成技術(shù)生產(chǎn)各種香精及色素等食品添加劑。另外，氨基酸合成的傳統(tǒng)模式經(jīng)常采用化學(xué)合成法及蛋白質(zhì)提取法等。而將微生物發(fā)酵技術(shù)運(yùn)用于氨基酸物質(zhì)的生產(chǎn)過程中，則可以先借助細(xì)胞融合技術(shù)以及基因工程技術(shù)有效合成“工程菌”，在此基礎(chǔ)之上借助“工程菌”進(jìn)行發(fā)酵，不僅可以使氨基酸合成過程中產(chǎn)生的污染得到有效降低，同時(shí)還可以有效降低氨基酸生產(chǎn)的中間成本，合成效率得到提升[9-10]。

2.2 以微生物發(fā)酵技術(shù)改造傳統(tǒng)發(fā)酵食品

借助現(xiàn)代化的微生物發(fā)酵技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)食品化學(xué)加工工藝的替代，同時(shí)也可以對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵食品生產(chǎn)起到改良改造作用。例如可以將現(xiàn)代化的微生物發(fā)酵技術(shù)運(yùn)用在釀酒的生產(chǎn)過程中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)釀酒品質(zhì)的改造。在釀酒的過程中，借助微生物發(fā)酵技術(shù)構(gòu)建由甲烷菌、己酸菌等細(xì)菌組成的“人工老窖”實(shí)現(xiàn)酒的發(fā)酵過程，不僅可以有效提高酒的產(chǎn)量，同時(shí)也可以使酒的口感在原有基礎(chǔ)之上得到有效的提升[11]。借助于微生物發(fā)酵技術(shù)改造傳統(tǒng)發(fā)酵食品是一個(gè)不斷發(fā)展與進(jìn)步的過程。在傳統(tǒng)的酒精生產(chǎn)過程當(dāng)中，人們經(jīng)常會(huì)借助酵母菌來完成，但存在一定的局限性。而為了最終能夠得到一種耐酒精、耐高溫的新型菌種，相關(guān)學(xué)者一直在進(jìn)行著不懈的努力[12]。最近日本相關(guān)學(xué)者在土壤當(dāng)中分離得到了一種新型的酒精生產(chǎn)菌類(TB-22)，借助于TB-22菌，僅僅依靠纖維素、廢木材以及稻草等便可以得到酒精物質(zhì)[13]。我國(guó)也優(yōu)選出了相關(guān)的細(xì)菌菌種投入到豆腐乳、黃酒、醋以及醬油的生產(chǎn)當(dāng)中。不僅可以使發(fā)酵生產(chǎn)的周期得到顯著的縮短，同時(shí)也可以提高生產(chǎn)原料的利用率，并使生產(chǎn)出來的食品風(fēng)味得到改良性[14-15]。

3 借助微生物發(fā)酵技術(shù)開發(fā)功能性食品

功能性食品會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)、保健或者治療等方面的效果。例如，香菇、靈芝以及冬蟲夏草等，長(zhǎng)期食用會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生抗衰老、抗腫瘤、免疫調(diào)解等作用[16-17]。因此，可以利用微生物發(fā)酵技術(shù)對(duì)這些食物原料進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，從而使更多的人受益。河北省微生物研究所研制出一套完整的針對(duì)靈芝的微生物生產(chǎn)工藝，可以快速大量地生產(chǎn)靈芝菌株。γ-亞麻酸屬于人體所需的一種多不飽和脂肪酸，對(duì)人體腦組織發(fā)育有顯著的促進(jìn)作用，還能顯著降低人體血清膽固醇、甘油三酯[18-19]。目前γ-亞麻酸生產(chǎn)的主要原料為月見草，但月見草的產(chǎn)量極不穩(wěn)定，很大程度上會(huì)受到自然因素的影響，其生產(chǎn)模式遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足社會(huì)需求。相關(guān)人員利用微生物發(fā)酵技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了一套生產(chǎn)γ-亞麻酸的方案，主要借助少根根霉以及魯氏毛霉等，以麩皮、玉米粉以及豆粕等為基本原料生產(chǎn)γ-亞麻酸，從而使產(chǎn)量穩(wěn)定。

4 借助微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白

一般情況下，微生物體內(nèi)所含有的蛋白類成分都普遍較多。研究資料顯示：霉菌中含有的蛋白質(zhì)約35%～40%，酵母菌中含有的蛋白質(zhì)約45%～65%，細(xì)菌中含有的蛋白質(zhì)約60%～70%。因此微生物是一種良好的蛋白質(zhì)資源庫(kù)。實(shí)際生產(chǎn)中將微生物蛋白稱為單細(xì)胞蛋白[20],主要由細(xì)菌、真菌、藻類在生長(zhǎng)過程中利用各種基質(zhì)產(chǎn)生。例如螺旋藻屬于微型光合菌，能夠利用二氧化碳、光能進(jìn)行光合作用，生長(zhǎng)并生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白和其他有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的副產(chǎn)物。研究表明，螺旋藻具有抗氧化、抗病毒、抗菌、免疫調(diào)節(jié)等生物學(xué)活性[21]，所以螺旋藻作為一種潛在的藥食兩用資源受到越來越多的關(guān)注。微生物發(fā)酵所產(chǎn)生的各種類型蛋白質(zhì)一些直接供人類食用，另外一些用來作為家禽及家畜等的飼料，間接提高相關(guān)畜禽的產(chǎn)量，更好地滿足人類生活所需。

微生物發(fā)酵技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在改造傳統(tǒng)的食品加工工藝、開發(fā)功能性食品、單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)等方面。與傳統(tǒng)的工藝相比，微生物發(fā)酵技術(shù)在食品生產(chǎn)當(dāng)中具有極為顯著的優(yōu)勢(shì)，也使這一領(lǐng)域研究的積極性普遍較高。雖然目前微生物技術(shù)在食品領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但是相關(guān)問題還有待進(jìn)一步深入研究。