固定化微生物發(fā)酵技術(shù)制備果醋的研究進(jìn)展

金欣+白龍律+樸文香

摘 要：果醋在人體內(nèi)代謝后呈堿性，有中和酸性食品的功效，并且有利于營養(yǎng)的保存和吸收，具有保健、美容、消除疲勞等功效。固定化微生物技術(shù)因具有發(fā)酵速率快、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)約經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)而備受果醋發(fā)酵工業(yè)關(guān)注。該文介紹了果醋的歷史發(fā)展、研究現(xiàn)狀和固定化微生物技術(shù)研究進(jìn)展，對果醋的功能、作用、發(fā)酵技術(shù)、發(fā)展趨勢等進(jìn)行了總結(jié)，著重對固定化微生物技術(shù)制備果醋應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：固定化微生物 發(fā)酵 果醋

中圖分類號：TS26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（c）-0038-03

Abstract：Fruit vinegar becomes alkaline after metabolism in human body， so it has the effect of neutralizing acidic food. And it is beneficial to preserve and absorb nutrient， which is of health， beauty and eliminating fatigue. Because of fast fermentation， short production cycle， stable product quality and economic advantages， immobilization technology has attracted more and more attention. This paper introduces the immobilization technology development of history and research， summarizes the function， fermentation technology and development trend of fruit vinegar， and finally discusses the application prospect and economic benefit of fruit vinegar with immobilized microorganism technology.

Key Words：Immobilized microorganism； Fermentation； Fruit vinegar

果醋是利用現(xiàn)代生物技術(shù)釀制成的一種營養(yǎng)豐富、風(fēng)味別致的酸味調(diào)味品，口感呈酸性，在人體代謝后呈堿性，可以中和呈酸性食品，并有利于它保存各種營養(yǎng)素和促進(jìn)鈣的吸收。蘋果可以調(diào)節(jié)腸胃功能，降低膽固醇，降血壓、防癌、減肥、還可以增強(qiáng)兒童的記憶力，存在有利于兒童生長發(fā)育的細(xì)纖維，能增強(qiáng)兒童記憶力的鋅。開發(fā)果醋可以提高水果的使用效率，促進(jìn)水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，很好地利用了我國的水果資源，同時(shí)可以減少糧食的消耗，也豐富了蘋果的加工產(chǎn)品，還能給人們提供集營養(yǎng)、保健、食療為一體的新型飲品。

現(xiàn)在國內(nèi)主要生產(chǎn)果醋的方法是選用試管菌種進(jìn)行擴(kuò)培發(fā)酵，進(jìn)入發(fā)酵期需經(jīng)過前期活化、分離純化、種子培養(yǎng)等步驟，這使得發(fā)酵時(shí)間變長[1]。固定化微生物技術(shù)近年來成為了研究的熱點(diǎn)，使得各國學(xué)者競相研究。其產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化。固定化微生物技術(shù)對于果醋生產(chǎn)中的應(yīng)用、工業(yè)技術(shù)改造和標(biāo)準(zhǔn)化等有著積極的推動(dòng)作用。

1 果醋及蘋果醋飲料

果醋的主要原料是果實(shí)，其通過醋酸菌發(fā)酵而成，因具有獨(dú)特的保健功效，變成近年來發(fā)展較為迅速的產(chǎn)品。果醋含有豐富的營養(yǎng)，能清除自由基，從而平衡人體內(nèi)的酸堿度。蘋果醋具有蘋果的典型風(fēng)味與口感，成本較低，營養(yǎng)價(jià)值高，兼有水果和食醋的營養(yǎng)保健功能，是蘋果深加工的一個(gè)重要方向。它比食醋的營養(yǎng)更高，風(fēng)味更好，能夠直接飲用。果醋能降低人體內(nèi)多余的膽固醇，因此能達(dá)到抗氧化、降低血壓、減輕糖尿病影響、促進(jìn)人體新陳代謝等作用。

1.1 果醋的功能性

1.1.1 保健作用

維生素C可以促使亞硝胺的分解，避免人體受到侵害。食物中維生素C因果醋的保護(hù)而不被破壞，從而降低體內(nèi)的膽固醇含量，具有降血壓、軟化血管、幫助消化、降血糖、減肥、抑菌等功能。

1.1.2 美容作用

導(dǎo)致皮膚細(xì)胞衰老的主要因素是因?yàn)檫^氧化脂質(zhì)的含量增加，果醋可以抑制和降低人體衰老過程中過氧化脂質(zhì)的形成[2-3]。

1.1.3 減肥作用

果醋中含有豐富的氨基酸，不但可以加速糖類和蛋白質(zhì)的新陳代謝，同時(shí)使人體內(nèi)過多的脂肪轉(zhuǎn)移為體能而被消耗，長期飲用果醋具有減肥療效。

1.1.4 對兒童的營養(yǎng)作用

果醋含有蛋白質(zhì)、氨基酸等人體所需要的其他酸性成分，其中維生素C的含量更是蘋果10倍之多。它可更加有效地提供兒童身體每天所需的大量維生素，促進(jìn)新陳代謝，促進(jìn)兒童的正常發(fā)育。同時(shí)果醋中的揮發(fā)性物質(zhì)具有刺激大腦神經(jīng)中樞的作用，具有開發(fā)智力的功效。

1.1.5 消除疲勞作用

果醋中含有豐富的有機(jī)酸，這些有機(jī)酸，促進(jìn)人體內(nèi)糖代謝，使肌肉中的疲勞物質(zhì)乳酸和丙酮等被分解，能有效維持體內(nèi)的酸堿平衡，從而使得氧代謝順暢，阻止乳酸的沉積，更好地消除疲勞[4]。

1.2 果醋的國內(nèi)外市場分析

研究表明除了其家喻戶曉的抗菌活性作用外，果醋被賦予了眾多涉及健康的優(yōu)點(diǎn)。消費(fèi)者逐漸認(rèn)識(shí)到果醋對人體的益處，人們將更多關(guān)注放到作為保健品的果醋上。早在20世紀(jì)90年代果醋已風(fēng)靡歐美、日本等發(fā)達(dá)國家，其果醋產(chǎn)品種類繁多，得到了廣泛的使用。人們對果醋已認(rèn)識(shí)到了它的價(jià)值、產(chǎn)品開發(fā)早已很深入，人們已習(xí)慣將果醋作為調(diào)味品[5]。

2 果醋的釀造

果醋的發(fā)酵技術(shù)研究如下所述。

在生理學(xué)上發(fā)酵是指微生物的無氧呼吸和有氧呼吸以外的另一種生物氧化作用。固態(tài)發(fā)酵法[6]、液態(tài)發(fā)酵法[7]以及固定化發(fā)酵法[8]等是現(xiàn)在果醋廣泛采用的發(fā)酵技術(shù)。固態(tài)發(fā)酵法發(fā)酵速度慢，對營養(yǎng)物的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌存在不均勻，發(fā)酵不均勻，且過程控制較困難，但產(chǎn)品風(fēng)味好；液態(tài)發(fā)酵法發(fā)酵成本低，生產(chǎn)周期短，但口感一般。固定化技術(shù)利用微生物的生物轉(zhuǎn)化作用，使底物原料變成所需產(chǎn)品，效率高、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化快，大大縮短了發(fā)酵食品的生長周期，且原料利用率高，生產(chǎn)成本低，保持高效菌種，菌體可重復(fù)使用，抗污染能力強(qiáng)，穩(wěn)定性強(qiáng)，有利于產(chǎn)物分離，易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，在食品工業(yè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景[9]。

3 固定化微生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)是通過將微生物高度密集地固定在選證的載體上，在生物活性適宜保存的條件下使微生物能夠快速、大量增殖的生物技術(shù)。其具有效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、能純化和保持高效菌種的特性，與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比較，避免了生物細(xì)胞太小、難與水溶液分離、存在二次污染的問題。因此，固定化微生物技術(shù)在食品工業(yè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

3.1 常用的微生物固定化方法

固定化微生物技術(shù)的制備方法有吸附法、包埋法、結(jié)合法和交聯(lián)法。其中，包埋法是最常用的的固定化生物催化劑技術(shù)，因其具有較好的綜合性能、催化活性的保留和存活力高的特性，且在反應(yīng)工程中應(yīng)用廣泛，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、日用化工等產(chǎn)品[9-12]。

固定化微生物技術(shù)制備果醋的研究現(xiàn)狀如下。

吳茂玉等[13]對多菌種共固定化活細(xì)胞混合發(fā)酵的效果進(jìn)行了研究，實(shí)臉表明，固定化發(fā)酵技術(shù)和傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比，口感較好、周期短。黨亞麗等[14]對海藻酸鈉固定化乳酸菌促熟干酪的效果進(jìn)行了研究。固定化乳酸菌使得比對照組干酪成熟期縮短30 d左右。李西騰[15]采用固定化醋酸菌細(xì)胞的方法制備草莓醋，研究表明，在同樣接種量的情況下，由于固定化工藝具有很高的產(chǎn)酸速率，其反應(yīng)速度比傳統(tǒng)工藝快了1.7倍。林海等[16]為了改進(jìn)海藻酸鈣微珠的性能，采取了3種不同的方法，固定化細(xì)胞使得最后木糖醇平均質(zhì)量濃度為43.2 g/L，平均得率為53.8%。固定化微生物較游離微生物的優(yōu)勢之一就是其單位體積內(nèi)菌體濃度更大，因而其發(fā)酵速率更快[19-22]。孫菲菲等[17]采用凝膠包埋法對固定化醋桿菌發(fā)酵芒果醋進(jìn)行了研究。研究表明固定化方法發(fā)酵芒果醋的產(chǎn)酸率比傳統(tǒng)方法提高83%，說明固定化技術(shù)具有明顯優(yōu)勢。賀江等[18]采用固定化技術(shù)釀造蘋果醋具有很好的穩(wěn)定性，該研究結(jié)果表明，采用釀酒酵母、產(chǎn)酯酵母和乳酸菌共固定顆粒和醋酸菌釀造蘋果醋共需要7 d時(shí)間，產(chǎn)酸速率比李燕等[23]、王云陽等[24]報(bào)道的有較大提高。

3.2 固定化微生物技術(shù)在果醋制備中的應(yīng)用前景及展望

采用包埋法將原生質(zhì)體固定可大大提高其穩(wěn)定性。但固定原生質(zhì)體還處于研究之中，未用于生產(chǎn)。隨著固定化微生物技術(shù)的不斷完善和固定化生物反應(yīng)器的不斷研制開發(fā)，在不久的將來，此項(xiàng)技術(shù)將會(huì)擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。我國水果資源非常豐富，但是目前主要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值還是依賴于水果本身的價(jià)值，深加工技術(shù)落后，因此，解決深加工的問題是當(dāng)務(wù)之急。以水果為原料進(jìn)行果醋的研制，創(chuàng)新生產(chǎn)加工工藝，利用固定化微生物技術(shù)發(fā)酵制備優(yōu)質(zhì)果醋，不僅提高了水果的營養(yǎng)價(jià)值，也為水果的開發(fā)利用提供了新的途徑，未來營養(yǎng)保健的果醋飲品需求量也會(huì)隨著人們生活水平的提高與日俱增，具有十分廣闊的市場前景。

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