發酵食品微生物多樣性研究方法進展

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 微生物發酵對食品的作用

1.1 延長食品保質期

發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酸類、醇類和二氧化碳等發酵的初級或次級代謝產物，這些物質可以抑制腐敗微生物的生長，并且這些物質的氧化只是部分氧化，所以還保留足夠的營養。許多發酵食品都含有LAB，關于微生物延長發酵食品保質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在發酵食品中首先產生抑菌效應，是乳酸菌通過產生的酸類物質，降低基質的pH值實現的。其主要機理為：乙酸、乳酸、丙酸等有機酸可干擾細菌細胞質膜的膜電位的維持，抑制膜的主動運輸作用[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 改善食品的營養價值

發酵過程中微生物可產生各種水解酶，將大分子的糖類、蛋白質和脂類等物質降解成更加容易吸收的功能性小分子活性物質，從而增加食品的生物利用率，并產生功能性營養成分。被降解的小分子物質可為后續微生物發酵提供必備的物質基礎，保障了發酵過程的順利進行。在我國和亞洲其它地區，在制作白酒、醬油的過程中，往往先通過制曲的方式，從環境中富集大量微生物，并誘導產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降解成小分子物質，從而可被后續發酵中的釀酒酵母、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生許多功能性小分子。

1.3 去除食品中抗營養成分

一些用于食品發酵的原料，含有一些有毒的物質或者抗營養因子，經發酵處理后，可達到顯著去除的目的。最典型的例子是非洲的Gari和fufu這兩種以木薯為原料的發酵食品。木薯是非洲地區的主要經濟作物之一，但由于含有生氰糖苷這一高毒性的物質，不可以直接被食用。木薯經明串珠菌、乳酸菌和鏈球菌發酵后，生氰糖苷被轉化為低沸點的氫氰酸，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酵食品。植酸屬于植物基食品中一種廣泛的抗營養因子，能很強地結合鐵、鋅等礦物質，使它們無法在體內吸收。玉米、高粱和小米等不同谷物中的植酸，可通過乳酸發酵激活植酸酶，有效地減少植酸的含量，從而提高礦物質的利用率。

1.4 富含益生菌

益生菌是指當被宿主以適當劑量攝入時，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期、營養價值和安全性作用外，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，其機理總結有四點：競爭營養和空間、產生抗菌物質、改變腸道的環境和提高宿主的免疫力[2]。

1.5 提升食品的感官品質

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

2 微生物發酵工程未來在食品中的前景

2.1 微生物發酵工程促進食品行業發展

微生物在未來的食品加工中將有著更加廣闊的發展前景。隨著物質生活水平的不斷提升，人們對于生活品質的要求也越來越高。反映在食品上就是更加注重食品的營養價值和保健功能。微生物發酵技術不僅能在安全衛生的環境下實現食品生產，滿足人們對于食品口感和衛生的要求，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展，豐富了食物種類和口感層次。

現代生物技術的不斷發展使得越來越多的微生物及其功能被發現，傳統的發酵工藝也具有了一定的科學基礎，這為后續發酵工程的創新奠定了理論基礎。隨著技術的不斷發展，微生物發酵技術也會越發成熟，對發酵技術進行改進能夠使食品的安全性和營養價值得到充分保障，發酵工程也將隨著科學技術的不斷發展穩步前行。人們對于食品的重視為微生物發酵工程的發展奠定了市場基礎，其在未來的食品生產中將大有可為[3]。

2.2 微生物發酵工程需要在監管下運行

微生物發酵工程也需要在一定的監管下運行，盲目使用微生物發酵技術不僅不能提升食品營養價值，甚至可能會對人體造成損害，因此加強對微生物發酵的監管勢在必行。食品安全監管部門應當對微生物發酵食品進行嚴格把控，對其中的微生物含量進行測定，使其穩定在人體可接受的范圍之內，對微生物的種類也應當進行檢測，避免微生物發酵成為不衛生生產的托詞。市場監管部門應當對微生物發酵工程公司進行嚴格審批，只有在具備一定資格的情況下才能進行微生物發酵生產。對于生產過程也應當進行不定期檢驗，避免操作流程不規范、安全意識不強等問題導致的微生物發酵問題，或者由于生產不當對人體健康造成影響。對于已經上市的微生物發酵食品需要對其生產日期和保質期進行嚴格監管，避免過期產品中對食品安全造成影響，從而影響人體健康。微生物發酵工程的應用應當在市場的監管下運行。

3 結語

微生物發酵工程在食品加工生產領域的應用廣泛，隨著微生物應用技術的不斷發展，其將具有更加廣闊的發展前景。微生物發酵工程在面制品、豆制品、茶制品等多個領域廣泛陰陽眼，使得食品的營養價值和保健價值能夠滿足當前人們的食用需求。加大微生物發酵工程在食品加工行業的應用，可為鞏固人類健康做出更大的貢獻。