


發酵,又稱發酵技術,指利用微生物的生理活動使有機物分解的生物化學反應過程,以適宜的環境和培養基為基礎,通過微生物的生長代謝和生命活動來制造微生物菌體本身、直接代謝物或次級代謝物的生物化學反應。
植物經微生物發酵后,其活性物質含量大幅提高,單一毒性降低,新的活性物質生成,更易于提純分離和應用,這一改變得益于微生物豐富的酶系統和強大的物質轉化能力及生成代謝能力;同時發酵的高效穩定和物美價廉的特性也為其之后的發展應用奠定了良好的基礎。
發酵技術發展過程
早在幾千年前,人們就開始從事發酵生產,并積累了許多有關經驗,但當時人們并不了解發酵背后的原理。根據史料記載及推測,早在8000年以前,我國就已經出現了曲蘗釀酒;4000多年前,釀酒已變得十分普遍;2500年前,勤勞的古代人民發明了釀醬、醋,并用曲這一特殊的中藥劑型治療消化道疾病。考古證據顯示我國在龍山文化時(距今4000~4200年)已經有酒器出現:先秦《周禮天宮》中記載有主管王室和官用造酒的“酒正”等,說明那時釀酒已經成為專門且成熟的職業。北魏時期,農學家賈思勰所著《齊民要術》里詳細記載了制曲、釀酒、制醬和釀醋等工藝:漢代中藥學著作《神農本草經》是最早記載發酵炮制中藥的書籍,之后的史料中,例如《本草綱目》《本草蒙筌》《藥性論》和《韓氏醫通》中也能夠找到相關依據。以上數據充分證實,植物發酵技術是我國勞動人民獨立探索和實踐的智慧結晶,是應當繼承發揚的文化。
現代意義上的發酵工程是一個由多學科交叉、融合形成的技術性和應用性較強的開放性學科。發酵工程經歷了“農產品手工加工一近代發酵工程一現代發酵工程”三個發展階段。
1.傳統發酵技術的追溯
早在幾千年前,人們就開始從事發酵技術和生產,但并不知道其中的原理,其在科學技術普遍受壓抑的時代長期停留在“實踐一實踐一實踐”的基礎上,只能處于低水平的應用階段,并且人們普遍認為各種發酵產物是自然產生的。
2.純培養技術的建立
17世紀,由于西方近代資本主義制度的建立,生產力得到前所未有的發展,人們的知識水平得到大幅度提高,這給發酵業的發展帶來了契機。列文·虎克和巴斯德的研究徹底否定了生命的自然發生說。巴斯德還研究了酒精、醋酸、乳酸發酵等,并發現這些發酵過程都是不同的發酵菌引起的,從而奠定了初步的發酵理論。巴斯德在微生物學各方面的研究成果,促進了醫學、發酵工業和農業的發展。
19世紀,畢希納發現并定義了微生物發酵的作用物質為酶,揭開了發酵現象的本質。此后隨著純種微生物的分離及培養技術的建立,以及密閉式發酵罐的設計成功,人們能夠利用某種類型的微生物,在人工控制的環境條件下,進行大規模的生產,逐步形成了發酵工程。
3.深層培養技術的建立
當代發酵工程可以說是從20世紀40年代開始的,在以后半個多世紀里,它經歷了諸多的重大轉折。青霉素的發現以及第二次世界大戰推動微生物液體深層發酵技術的巨大發展,此時期稱為發酵工程的第二個里程碑,這一時期生產的主要物質為維生素、激素和有機酸等。
4.代謝控制技術的建立
發酵工業化的大規模生產存在預期效果不佳的情況,人們開始思考發酵工程的生物學內核(微生物),并基于此開始了新的研究層面,其生物學屬性的認定使得發酵工程發展有了明確的方向,發酵工程由此進入生物工程的范疇。
5.發酵原料的改變
20世紀60 - 70年代,發酵工業得到迅速發展,這一時期微生物發酵原料發生轉變,由過去單一性碳水化合物向非碳水化合物過渡。發酵工程、細胞工程和基因工程的相輔相成,使其進入了定向育種的新階段。這一階段實現了20種氨基酸全部可以由發酵產生的巨大進步。
6.現代發酵工程
作為現代生物技術的一個重要組成部分,現代發酵工程具有廣闊的應用前景,在食品、藥物、香料、化妝品原料和農業中都發揮著重要的作用。這門古老的學科在各種技術的不斷滲入下面貌煥然一新,已逐漸成為國民經濟新的增長點。
植物發酵及其提取物
植物發酵液通常是指一些新鮮蔬菜、水果、糙米、菇類、藥食同源中藥等植物原料經預處理后再添加菌種在適宜的環境下發酵,產生含有豐富的酵素、益生菌、維生素、礦物質、氨基酸、各種有機酸、多糖等營養成分的混合液。植物發酵提取物目前已經進行了許多功能性研究進展,具有例如抗癌、抗氧化、抑菌、保健、美白等作用。
目前市場上利用發酵技術生產的化妝品有很多,其中比較有代表性的品牌產品包括雅詩蘭黛小棕瓶、SK- Ⅱ神仙水、海藍之謎等,因具有一些獨特的優勢,這類發酵化妝品已經成為繼天然植物提取化妝品后的又一大市場發展的新方向。
問題和展望
隨著植物提取物作為功效原料添加到化妝品熱潮的開始,植物發酵提取物就進入了新原料篩選的范圍內。關于植物發酵提取物產品的開發速度和市場熱度在不斷上升,各大品牌爭相推出植物發酵提取液主打的護膚產品。這一現象使得小作坊競相模仿大牌產品中宣稱的成分,混淆市場,使一些消費者失去對植物發酵提取物的信任。作為植物發酵提取液研究領域的科研人員,我們有必要去科普植物發酵提取物的優勢與作用方式,以及其發酵二字背后真正的涵義,為發酵提取液作為原料應用營造良好的環境和風氣,努力將其價值發揮到最大。
植物發酵提取物應用存在的問題不容忽視,但其所具有的發展潛力和未來同樣不容小覷。植物發酵提取物的應用并非只有化妝品功效原料這一條路可以走,包材、保健品原料、食品添加劑、生物農藥等領域內都有植物發酵提取物的身影,未來植物發酵提取物會具有更加廣闊的發展空間,為人類社會更好的發展做出貢獻。