生物發(fā)酵在食品添加劑中的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

張 泳

（廣東容大生物股份有限公司，廣東清遠(yuǎn) 511517）

隨著現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展以及人們生活物質(zhì)水平的不斷提高，現(xiàn)代食品行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中也更加關(guān)注各種新技術(shù)的應(yīng)用，以便更好地滿足當(dāng)前人們對(duì)食品的色香味以及營(yíng)養(yǎng)與安全等方面的需求。食品添加劑是現(xiàn)代食品中不可或缺的重要元素，既可以人工合成，又可以取材于自然，而生物發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用可以從植物中提取添加劑，相比傳統(tǒng)的化學(xué)處理辦法其更環(huán)保健康，操作成本也較低，目前已成為食品工業(yè)的重要生產(chǎn)技術(shù)手段。同時(shí)相關(guān)技術(shù)人員需加強(qiáng)研發(fā)工作，積極挖掘生物發(fā)酵技術(shù)在食品添加劑中的應(yīng)用價(jià)值，以便進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)食品行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

1 食品添加劑概述

食品添加劑是指在食品加工過(guò)程中為改善食品的色香味以及防腐、保鮮和加工工藝的需要而添加到食品中的人工合成或天然物質(zhì)。食品添加劑在食品加工領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，具體表現(xiàn)出以下優(yōu)點(diǎn)。①可以改善食品的感官性狀。消費(fèi)者對(duì)食物的色、香、味等要求越來(lái)越高，食品生產(chǎn)者可以使用著色劑、護(hù)色劑、漂白劑等添加劑改變食物的色香味，使食物更吸引人。②防止食品變質(zhì)延長(zhǎng)貨架期。很多食品從生產(chǎn)加工到銷售往往會(huì)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的一段時(shí)間，為使食品保持較好的口感與外觀，食品生產(chǎn)者可以使用防腐劑等食品添加劑延長(zhǎng)食品的保存期，而且防腐劑還能避免微生物污染，一些抗氧化劑的使用也能提高食物的穩(wěn)定性。③增加食品的品種、增強(qiáng)食品的方便性。目前市場(chǎng)上有很多方便食品，如方便面、方便粉絲、方便飯等都十分便利，成為很多消費(fèi)者的選擇，在食品中添加不同的著色劑、增香劑、調(diào)味劑等類型的食品添加劑，為人們提供多種類型的方便食品。④有利于食品加工。由于不同食品有不同的特性，在加工時(shí)要想食品呈現(xiàn)出生產(chǎn)者想要的形式就需要使用一些特殊的添加劑，如起泡劑、助濾劑、穩(wěn)定劑和凝固劑等。穩(wěn)定劑中的羧甲基纖維素鈉可與醋、醬油、肉汁和素菜汁等形成性能穩(wěn)定的乳化分散液，其主要是對(duì)動(dòng)植物油、蛋白質(zhì)與水溶液起到趨化作用，使其可以形成性能穩(wěn)定的勻質(zhì)乳狀液。由此可見(jiàn)，食品添加劑已成為現(xiàn)代食品工業(yè)中不可缺少的原材料，保障食品添加劑的環(huán)保健康對(duì)保障消費(fèi)者的消費(fèi)安全有著重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2 生物發(fā)酵在食品添加劑中的應(yīng)用情況

生物發(fā)酵技術(shù)主要是從植物中直接提取出相關(guān)的食品添加劑，其具有環(huán)保健康等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在食品加工行業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。隨著人們健康觀念的轉(zhuǎn)變，健康天然的食物成分已成為消費(fèi)者主要追求的目標(biāo)，因此生物發(fā)酵在食品添加劑中的應(yīng)用價(jià)值也更高。如著名的人造肉生產(chǎn)企業(yè)ImpossibleFoods公司利用發(fā)酵法生產(chǎn)素食用大豆血紅素，這種成分可使人造肉變紅，使其質(zhì)感更接近真實(shí)的肉，考慮到成本過(guò)高，該公司的研發(fā)人員將大豆中產(chǎn)生血紅素的基因移植到酵母細(xì)胞中，再通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生大豆血紅素。嘉吉公司也利用生物發(fā)酵生產(chǎn)了EverSweet甜菊糖甜味劑，其在生產(chǎn)中使用了一種“面包酵母”來(lái)生產(chǎn)與甜葉菊葉片中一樣的RebM 和RebD 分子。可見(jiàn)，生物發(fā)酵工程在食品添加劑生產(chǎn)中的應(yīng)用已受到國(guó)內(nèi)外企業(yè)的高度重視，以此也能進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代食品工業(yè)的綠色發(fā)展。

3 生物發(fā)酵在食品添加劑中的開(kāi)發(fā)利用

3.1 酸味劑制備

酸味物質(zhì)在食品加工中的應(yīng)用較廣泛，除作為食品中的酸味調(diào)節(jié)劑、矯正劑，在當(dāng)前的生產(chǎn)中還常用于化妝品、藥物制造、香精香料的制作過(guò)程中。目前常見(jiàn)的酸味劑有檸檬酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、醋酸、乳酸和酒石酸等，傳統(tǒng)的酸味劑獲取方式主要是通過(guò)化學(xué)方法，目前采用生物發(fā)酵技術(shù)能有效提高酸味劑的制備質(zhì)量。如在檸檬酸的制備中，主要是在適宜的條件下，利用假絲酵母或黑曲霉菌的無(wú)毒菌株經(jīng)固體或液體發(fā)酵葡萄糖、淀粉、甜菜糖蜜等原料，結(jié)束發(fā)酵后可使用熱水提取檸檬酸，再經(jīng)過(guò)分離工序即可得到檸檬酸。乳酸發(fā)酵為厭氧發(fā)酵，其主要用作食品和飲料的酸味劑、防腐劑、還原劑等，在清涼飲料、糖果、糕點(diǎn)的生產(chǎn)和魚(yú)、肉、蔬菜的加工和保藏中有著較高的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)于酸味劑的制備，只需控制好不同菌種的發(fā)酵條件即可制備成功[2]。

3.2 調(diào)味品制備

調(diào)味劑是指能賦予食品酸、甜、苦、辣、鮮、麻和澀等特殊味道的一類食品添加劑，常用的醬油、醋、味精等都屬于調(diào)味品，主要是通過(guò)微生物發(fā)酵后得到的產(chǎn)物。在實(shí)際操作中，需要選擇適宜的菌株，以豆粕、高粱、麩皮等為原料在一定條件下發(fā)酵產(chǎn)生呈味物質(zhì)，再通過(guò)一定的技術(shù)處理方式就能得到調(diào)味品。此外，甜味劑的應(yīng)用也較廣泛，其主要作用是賦予食品甜味，添加了甜味劑的食品能夠帶給消費(fèi)者較好的味覺(jué)體驗(yàn)，使食物形成一定的風(fēng)味，還能使食物保持一定的新鮮度。如當(dāng)前食品加工中常用的甜菊糖，這是一種植物無(wú)熱量代糖品，可用作矯味劑，掩蓋一些藥物或食品的怪味和苦味，其來(lái)源是菊科植物甜葉菊的葉子，葉子中含有甜菊醇糖苷的混合物，是一種天然的甜味劑。據(jù)研究分析，甜菊糖的甜度是蔗糖的200 ～350 倍，但熱量卻只有蔗糖的1/300，而且甜菊糖基本不會(huì)在人體內(nèi)殘留，可以用來(lái)制作一些低熱量的食品供給糖尿病、肥胖人群、三高患者等特殊人群食用。此外，赤蘚糖醇為自然界相對(duì)分子質(zhì)量最小的糖醇，是國(guó)際上的新型功能甜味劑，在當(dāng)前的赤蘚糖醇生產(chǎn)過(guò)程中，其主要由耐高滲酵母、類酵母真菌等微生物通過(guò)將淀粉水解為葡萄，經(jīng)過(guò)后續(xù)分離、純化等工藝獲得[3]。

3.3 著色劑制備

著色劑主要是賦予食品豐富的顏色，給人們帶來(lái)視覺(jué)上的良好體驗(yàn)。目前常用的天然著色劑有辣椒紅素、番茄紅素、梔子色素和姜黃素等，還有檸檬黃、胭脂紅等合成的著色劑，微生物發(fā)酵的著色劑主要有類胡蘿卜素、紅曲紅色素、維生素B 等。類胡蘿卜素中β-胡蘿卜素的應(yīng)用較常見(jiàn)，其主要是一種橘黃色脂溶性化合物，自然界中分布較廣，且比較穩(wěn)定。在應(yīng)用過(guò)程中可通過(guò)調(diào)節(jié)其濃度來(lái)改變顏色，因此可涵蓋由紅色至黃色的所有色系，尤其是在一些油性產(chǎn)品或蛋白質(zhì)性產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中有著較高的應(yīng)用價(jià)值，如對(duì)人造奶油、膠囊、素食產(chǎn)品和速食面的調(diào)色。β-胡蘿卜素還可以經(jīng)過(guò)微膠囊處理轉(zhuǎn)化為水溶性色素，幾乎可以應(yīng)用在所有的食品加工中，而且還含有豐富的氨基酸、維生素、天然保濕因子、微量元素及其他生物活性物質(zhì)，添加在食品中還能增加食品的營(yíng)養(yǎng)元素。紅曲主要是以大米為原料利用紅曲霉發(fā)酵產(chǎn)生紅曲色素，是當(dāng)前生產(chǎn)中較為常用且廉價(jià)的純天然食用色素，其主要是采用通氣曲池進(jìn)行固體培養(yǎng)。紅曲對(duì)肉毒梭狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和灰色鏈霉菌有一定的抑制作用，可用于食品的防腐，因此在釀造、制備保健藥及生產(chǎn)色素等方面有著較高的應(yīng)用價(jià)值[4]。

3.4 增稠、乳化、穩(wěn)定劑制備

增稠、乳化、穩(wěn)定劑的添加可有效改善食品的感官性狀，提高其商品價(jià)值，常使用的有黃原膠、瓜爾豆膠、明膠和果膠等天然材料，還有合成的藻酸丙二醇酯、羥丙基淀粉醚等。在生物發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用中，采用微生物發(fā)酵的產(chǎn)物主要有黃原膠，其是由野油菜黃單孢發(fā)酵葡萄等物質(zhì)在pH 6.0 ～7.0環(huán)境中培養(yǎng)50 ～100 h 產(chǎn)生的微生物胞外多糖，殺菌后用有機(jī)溶劑提取，烘干粉碎等工藝制得商用黃原膠。在其制備過(guò)程中，最常用的生物反應(yīng)器是通氣攪拌罐，常用的培養(yǎng)基包括以葡萄糖、蔗糖和淀粉為主的碳源，以蛋白豚、豆餅粉、魚(yú)粉為主的氨源以及無(wú)機(jī)鹽、微量元素、谷氨酸等促進(jìn)劑。此外，黃原膠易溶于冷熱水，低濃度黏度很高，常添加于乳品、飲料、果凍等食品中，應(yīng)用效果較好[5]。

3.5 食品用香精香料制備

食品用香精香料在當(dāng)前的食品加工中應(yīng)用較廣泛，主要是增加食品的香氣香味，還能改善口感，可將相同的食物做出不同的口感，給消費(fèi)者帶來(lái)更多的風(fēng)味體驗(yàn)。食用香料分為天然香料、合成香料，根據(jù)國(guó)際香料工業(yè)組織規(guī)定，生物技術(shù)香料屬于天然香料范疇，因此在香精香料的制備過(guò)程中也越來(lái)越重視生物發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用，如內(nèi)酯是廣泛存在于自然界中具有生物活性的一類香精香料，在其制備過(guò)程中可以利用生物合成法，即利用真菌和酵母菌的自身代謝作用，在靜置期合成和積累細(xì)胞生長(zhǎng)非必需的次生代謝產(chǎn)物——內(nèi)酯。生物轉(zhuǎn)化法是指以羥基脂肪酸、非羥基脂肪酸和脂肪酸酯等為底物，在微生物體內(nèi)酶的作用下轉(zhuǎn)化成1-羥基脂肪酸，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為內(nèi)酯。此外，奶味香精在食品加工中的應(yīng)用也較常見(jiàn)，目前可以采用微生物發(fā)酵法，利用乳桿菌、乳鏈球菌等微生物，以牛奶或稀奶油為底物，發(fā)酵生產(chǎn)奶味香精，其香氣自然、柔和，與天然牛奶十分接近，應(yīng)用在食品生產(chǎn)中表現(xiàn)出較好的賦香效果，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，生物發(fā)酵技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、成本較低、發(fā)酵效果好等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前已成為食品添加劑制備中的重要技術(shù)手段，在調(diào)味品、著色劑等食品添加劑的制備中發(fā)揮著重要的作用，有力地推動(dòng)了我國(guó)食品行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員要不斷加強(qiáng)研發(fā)力度，樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)，積極開(kāi)拓生物發(fā)酵技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用，從而進(jìn)一步提升食品工業(yè)的發(fā)展水平。