傳統發酵食品營養保健功能與質量安全評價

成 黎

(北京農學院國際學院，北京 102206)

傳統發酵食品營養保健功能與質量安全評價

成 黎

(北京農學院國際學院，北京 102206)

傳統發酵食品對人體有抗氧化、降血脂﹑提高免疫力、抑制腫瘤﹑延緩衰老﹑防止腸胃疾病等保健作用。由于世界傳統發酵食品總體工業化水平不高，在產品的生產過程中，較多依賴人的經驗與知識，產品質量不穩定，安全隱患較多。因此，傳統發酵食品的安全控制十分重要。通過對傳統發酵食品的分類﹑保健功能﹑安全風險及評價的文獻回顧，提出了傳統發酵食品質量安全性的評價與風險識別是控制食品質量安全的前提?，F代微生物風險評估技術(microbiological risk assessment)是目前應用最廣泛的評價手段之一。它通過目標陳述﹑危害識別﹑暴露評估﹑危害特征描述﹑風險特征描述5個階段對微生物的安全性進行評價，為避免食品安全隱患，控制食品質量安全提供了有效且科學的方法。

發酵食品；分類；保健功能；安全風險；質量安全評價；微生物風險評估

發酵是一種古老、傳統的食品儲存與加工的方法。利用微生物的作用而制得的食品都可以稱為發酵食品。傳統發酵食品以其制作成本低，改善食品的風味營養及有較強的穩定性等優點在世界廣泛分布。許多國家和地區都有著具有當地特色的傳統發酵食品，例如中國的醬油和腐乳；日本的納豆﹑清酒；韓國的泡菜以及歐美國家的香腸﹑酸奶和干酪等[1]。尤其是在非洲的不發達國家，發酵技術以其低廉的成本被廣泛應用，多種類的發酵食品相繼產生，從谷物、豆類、蔬菜﹑水果到酸乳、魚、肉等[2-6]。發酵工藝在中國也有著上千年的歷史，與中國的傳統、文化緊密相連，對保持食品質量有著重要的作用。在中國，發酵食品工藝世代傳承，不斷發展，成為增加食品安全性﹑營養價值、改善風味的傳統技術手段[7]。在食品加工的過程中， 傳統發酵技術承擔著5個重要的角色：1) 增加和改善食品的不同風味、香氣和組織結構；2)通過高鹽﹑乳酸菌﹑酒精發酵等保存食物；3)增加食品生物元素，例如維生素﹑基礎氨基酸和基礎脂肪酸等；4)在發酵中的解毒作用，例如分解和去除食品原料中的有害物質；5)節約烹飪時間及減少燃料要求[7-11]。盡管新的食品加工與保鮮技術在不斷發展，發酵技術作為經濟而又多功能的技術也在不斷發展，尤其是在傳統應用方面，食品研究人員和生產商在不斷地實驗與創新。由于發酵技術可以通過控制致病菌的生長與復制來增加食品的安全性，因此，它在食品加工與貯存中非常重要。盡管近些年來，發酵技術在工藝上取得了很大的進步，但是高品質﹑嚴格的發酵過程對確保質量和安全的要求很高。這需要控制發酵中的環境條件及原材料條件等因素，對安全風險進行評估、控制，從而達到減少安全風險[12]。本文論述傳統發酵食品的分類﹑營養保健功能﹑質量安全風險及其評價。

1 傳統發酵食品的分類

傳統發酵食品的分類方法很多，依照傳統發酵食品的發酵形式主要分為液態、固態發酵和自然發酵[13]。傳統釀造一般采用固態發酵料，利用添加谷物或者稻殼等輔料，進行糖化和發酵的“雙邊發酵”工藝。這一工藝的特點是發酵時間較長，但產品風味濃厚[14]。純種發酵，周期短，生產易于機械化，干擾因素少，如純種制曲技術[1]。此外，很多分類是依據生產中所用的不同原料和微生物來分的。依據微生物不同，主要分為酵母﹑霉菌﹑乳酸菌發酵等[1]。依據原料不同分為：發酵谷類食品(饅頭﹑酒﹑發酵米粉﹑醋﹑面醬等)；發酵豆類食品(豆豉﹑豆醬﹑醬油﹑腐乳等)；發酵蔬菜(酸菜、泡菜等)[15]； 發酵乳制品(酸奶﹑干酪等)；發酵肉制品(腌魚﹑香腸等)以及其他發酵制品(葡萄酒等)[1,15]。表1是國外一些研究者對傳統發酵食品的分類。Steinkraus[16]在1996年總結了發酵食品類型主要有8類：1)從豆類和谷類中發酵產生結構性植物蛋白的肉類代替品；2)高鹽、咸肉風味的、氨基酸、多肽醬膏發酵；3)乳酸發酵；4) 酒精發酵；5)醋酸發酵；6)堿性發酵；7)膨松面包；8)扁平無酵餅。

表1 不同學者歸納的傳統發酵食品類型[10]Table 1 Classification of fermented foods[10]

2 傳統發酵食品的營養保健功能

傳統發酵食品在發酵過程中可以降解食物原料中的有害物質，控制致病菌的生長，產生活性酶和多種營養物質，如維生素﹑基礎氨基酸﹑基礎脂肪酸等。因此，傳統發酵食品具有很強的營養保健功能[1]。盡管不同的傳統發酵過程影響著食物的營養質量﹑營養素密度和增量， 但總的來說，傳統發酵食品可以幫助人體降解抗營養因素，促進人體對食物營養的吸收與消化，增加人體需要的營養素[20]。

2.1 降解食物中的有害物質﹑殺菌及促進消化作用

傳統發酵可以降解食物原料中的有害物質和不易吸收的物質，例如傳統發酵豆制品通過微生物發酵可以把不溶性高分子物質分解成可溶性低分子物質，保留了大豆異黃酮和低聚糖等原有功能性物質，并且產生了VB12、蛋白黑素和芳香族化合物等新的營養成分和生物活性物質，使這類產品具有較高的營養價值和功能特性[13,21]。例如納豆中含有納豆激酶可以促進血栓溶解，而且納豆還有抗氧化﹑抗腫瘤﹑防止骨質疏松等功能；豆豉具有助消化﹑健腦﹑預防高血壓的作用；醬汁和丹貝具有抗氧化作用[14-15,22-23]。乳的發酵可以使部分成分降解，增加了可溶性的磷和鈣及維生素[24-25]。另外，傳統發酵過程中產生的酒精和pH值低的酸性環境可以有效地抑制微生物的生長， 起到抑菌﹑滅菌的作用[1]。 例如在乳酸的發酵過程中，一些乳酸菌如乳鏈球菌可以產生某些抗菌素，在一定程度上可以抑制某些病原菌的生長，從而防止傳染病的發生，乳酸菌還可以對有害菌產生拮抗作用[26]。

2.2 產生對人體有益的微生物和酶

由于傳統發酵過程中有微生物的參與，這些微生物中含有乳酸菌﹑紅曲﹑霉菌﹑酵母菌等對人體有一定的保健功能[27]。乳酸菌具有調節血脂、提高免疫力﹑緩解乳糖不耐癥、抑制腫瘤、延緩衰老、防止腸胃疾病等作用[1,27-28]。酵母菌本身具有蛋白質、核糖核酸、B族維生素、谷胱甘肽等生理活性物質，營養豐富。傳統發酵食品中含有微生物產生的多種酶，這些酶具有抗氧化﹑溶解血栓﹑抗衰老等作用[27]。

2.3 產生多肽和氨基酸

在傳統發酵過程中蛋白質的降解產生大量的多肽和基礎氨基酸[27,29]，它們具有蛋白質沒有的生理功能，比蛋白質更易吸收。例如大豆多肽具有降脂﹑減肥﹑提高運動能力促進消化的功能。另外，多肽的抗原性非常小，一般不會產生過敏反應。

2.4 產生多糖與低聚糖

在傳統發酵過程中，微生物產生的糖基轉移酶和糖苷水解酶可以生成低聚糖，這些低聚糖不被人體腸胃淀粉酶分解，可直達大腸，具有促進雙歧桿菌生長，改善人體微生態環境的重要功能[27]。

2.5 產生降低膽固醇及降血壓的物質

紅曲霉發酵產生的降膽固醇主要成分為莫納可林類物質，在化學結構上與他汀類藥物是相似的，它們降低膽固醇的機理也是相同的：抑制膽固醇合成途徑上的關鍵酶，從而減少膽固醇合成[27]；血管緊張素轉換酶(ACE)是參與人體血壓調節有關的酶， 抑制ACE的活性，可以降血壓。醬油和豆醬中的蛋白黑素或類黑精對ACE具有一定的抑制作用[30]。

2.6 其他對人體有益的物質

前文已經提到傳統發酵可以提高產物中的某些維生素和基礎氨基酸。另外，有些真菌酵母﹑曲霉﹑毛霉等能產生多不飽和脂肪酸，降低人體的膽固醇從而起到幫助人體預防心臟病的作用。豆類發酵制品中含有的乙酰膽堿和卵磷脂可以預防老年癡呆癥[27]。泡菜中的微量元素和纖維素對心臟病﹑缺鐵性貧血﹑免疫力低下和腸道疾病都有一定的預防效果，并且泡菜還可以開胃理氣。葡萄酒中的多酚類物質具有抗氧化﹑阻礙血小板凝集﹑防止低密度脂蛋白氧化和抗癌等作用。食醋中的醋酸和多種氨基酸有散瘀止血﹑理氣止痛﹑解毒﹑矯味﹑安神﹑抗癌﹑殺菌﹑預防感冒﹑防止痛風等功效[1,31-32]。

3 傳統發酵食品的安全風險

傳統發酵工藝有很長的歷史，但是傳統發酵總體上工業化程度不高，尤其在不發達國家，只有少數產品實現了高度工業化，大多數企業生產以傳統的天然發酵工藝為主，生產過程和工藝控制主要依靠技術人員的經驗加以判斷，產品受外界因素影響大，質量不穩定。在多數天然發酵工藝中，微生物菌群復雜且發酵過程難以控制，導致發酵食品存在很多安全風險[33]。圖1顯示了在傳統發酵食品制作鏈中的主要污染源。傳統發酵食品的安全風險主要有：生物性污染、化學風險及工藝控制因素、物理風險、轉基因的安全性問題[14,34]。

圖1 傳統發酵食品主要污染源[35]Fig.1 Main sources of food contamination[35]

3.1 生物性污染

傳統發酵食品的生物性污染主要包含細菌性污染、霉菌性污染以及寄生蟲性污染，其中主要以微生物風險隱患最多[14]。例如，傳統發酵豆制品的主要安全隱患在于真菌污染，主要檢出的真菌有毛霉和青霉，它們可以產生部分有毒代謝物，長期食用，對人體有一定的致癌風險[36-37]；此外，發酵中產生的黃曲霉素是黃曲霉在生長繁殖中產生的可致癌、有毒代謝物，是農產品中最強的一類生物毒素；另外，傳統發酵終產品的微生物雜菌的數量較多，也是很大的安全隱患[38]。

3.2 化學風險及工藝控制因素

傳統發酵食品的化學污染主要是農藥﹑重金屬和其他的有機污染物，這些污染物有的附著在發酵食品的原材料中，如谷物﹑豆類上。這些化學污染物對人體十分有害，例如，金屬砷和鉛廣泛存在于被污染的土壤中，被植物在成長中吸收，再進入人體，長期積累，可以損害人體的臟器及神經系統[14,34]。另外，生產過程中工藝控制不當也會產生傳統發酵食品安全的化學隱患。例如，蔬菜在發酵過程中，由于蔬菜自身的原因，如溫度﹑濕度﹑發酵時間控制不當，在加工的過程中極易積累亞硝酸鹽及有害微生物，給產品帶來潛在的安全性問題；發酵肉中生物胺的累積可以導致人體直接中毒。肉制品生產工藝及儲藏條件﹑原料肉的特性等都影響發酵肉中生物胺的形成[39]。

3.3 物理風險

物理污染主要指放射性污染和異物污染，前者來源于不同的質地土壤，后者來源于原輔料[14]。目前很多傳統發酵食品的生產基本還是作坊式，工業化程度低，生產條件差，生產過程中衛生控制不嚴，也會成為物理性危害隱患的來源[34]。

3.4 轉基因的安全性問題

轉基因食品的安全性是國際上存在一個比較有爭議的問題，盡管它為解決糧食匱乏和人口增長的危機做出了貢獻。由于轉基因技術可以迅速提高作物產量，部分發酵食品的原材料為轉基因物質。因此對傳統發酵食品中轉基因物質的安全性還需要作進一步的研究[34]。

4 傳統發酵食品的安全性評價

食品工業用菌種(主要有細菌﹑酵母﹑真菌和放線菌)的安全性是評價傳統發酵食品安全性的主要方面。因此，評價微生物發酵食品的安全性首先要考慮菌種的安全性。這些安全性問題包括：生產菌種對人體的致病能力(微生物對人體的感染)；其所產生的有毒代謝物﹑抗生素﹑激素等活性物質對人體的潛在危害；利用基因重組技術所引發的生物安全性問題；以及相關過程中的微生物污染問題。評估菌種安全性的方法有很多，在我國常用的3種方法是：1)菌的內在性質研究；2)菌的藥物動力學研究；3)菌和寄主間的相互作用[36]。目前國際慣用的現代微生物風險評估技術(microbiological risk assessment)是發酵食品質量安全評價的主要評價手段(圖2)。它通過目標陳述﹑危害識別﹑暴露評估﹑危害特征描述﹑風險特征描述5個階段對微生物的安全性進行評價[40-41]。

圖2 微生物風險評估[40]Fig.2 Microbiological risk assessment[40]

4.1 目標陳述

微生物活動對發酵食品的色﹑香﹑味及安全穩定性起重要作用。因此，評價發酵食品的安全性主要是評價微生物活動的安全性。

4.2 危害識別

識別通過發酵食品傳導的病原體是整個風險評估中的重要步驟。這需要專業的知識與各種來源的評估數據，例如對從食物或其他來源所能攝入的生物﹑化學和物理因素等進行定性和定量的評估。由于有的致病菌不易被識別，因此科學系統的方法是識別危害的關鍵[42-43]。

4.3 暴露評估

這一階段的風險評估重點在于食物載體和評估在食物消費中某一種特殊的致病菌的可能攝入上升量。做這一評估需要評估在某一時間，消費食物的內容和方式所帶來的食物中的致病菌或者毒素的水平。

4.4 危害特征描述

與暴露評估偏向于分析食物相比，危害特征描述更加著重于分析一個危害對人體有什么影響。它提供了關于食物中危害所產生的致病頻次﹑屬性﹑嚴重程度及期限等定性﹑定量的信息。危害特征描述更加側重于建立導致危害的量效關系。

4.5 風險特征描述

這是風險評價的最后一個階段。這個步驟是對前面所有的步驟進行合成。它對致病可能性﹑嚴重程度及可能感染人群進行估算，同時進行定性、定量的風險明確與評估[38]。

5 結 語

傳統發酵食品作為有著悠久歷史的傳統食品，分布廣泛﹑種類多樣﹑對人體有著多種保健作用。由于世界傳統發酵食品總體工業化水平不高，在制作產品的過程中，較多依賴人的經驗與知識，產品質量不穩定，安全隱患較多，因此，傳統發酵食品的安全控制十分重要。發酵食品質量安全性的評價與風險識別是控制食品安全質量的前提?，F代微生物風險評估技術是目前應用最廣泛的評價手段。它通過目標陳述﹑危害識別﹑暴露評估﹑危害特征描述﹑風險特征描述5個階段對微生物的安全性進行評價，為避免食品安全隱患，從而控制食品質量安全提供了有效且科學的方法。因此，廣泛合理地應用現代微生物風險評估技術評價手段，進行準確的風險識別，可以有效地控制發酵食品的質量安全。

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Assessment of Health Benefits, Quality and Safety of Traditional Fermented Foods: A Review

CHENG Li
(International College, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206, China)

Fermentation, an old and economical method to produce and preserve foods, is widely used all over the world.Fermented foods make an important contribution to human health. With the development of fermentation technology, the safety of fermented foods has gain extensive attention. This article provides a review of the classification of fermented foods and the assessment of their health benefits, quality and safety. Modern microbiological risk assessment (MRA) is one of the extensively used techniques for target statement, hazard identification, exposure assessment, hazard characterization and risk characterization and allows to evaluate the food safety of fermented foods in a more reliable and consistent way.

fermented foods；classification；health benefit；safety risk；quality and safety assessment；microbiological risk assessment

TS201.6

A

1002-6630(2012)01-0280-05

2011-08-18

北京市屬高等學校人才強教計劃資助項目(PXM2010 014207 096794)

成黎(1972—)，女，副教授，博士，研究方向為食品安全與食品管理。E-mail：chenglee1@yahoo.com