微生物在食品發(fā)酵中的應(yīng)用

◎王 莉

（淄博市食品藥品檢驗(yàn)研究院，山東 淄博 255035）

1 發(fā)酵食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要特征剖析

1.1 混菌體系

食品發(fā)酵中的發(fā)酵微生物，通常會(huì)選取混菌發(fā)酵體系，并且微生物來(lái)源是從原料、曲種及發(fā)酵環(huán)境中獲得的，微生物體系直接決定了發(fā)酵食品微生物群落的多樣性與復(fù)雜性。在科技日新月異的今天，發(fā)酵食品運(yùn)用微生物的原始混菌體系早已被淘汰，取而代之的是相對(duì)穩(wěn)定的混菌體系，它們不僅能夠使食品本身的口感更良好，并且還擁有極為豐富的營(yíng)養(yǎng)成分。從本質(zhì)上講，混菌發(fā)酵體系同微型工廠的原理大體一致，各不相同的微生物之間擁有密不可分的聯(lián)系，同時(shí)又保持著各自的獨(dú)立性[1]。

1.2 發(fā)酵工藝和環(huán)境較為復(fù)雜

整體而言，發(fā)酵食品在整個(gè)食品行業(yè)中屬于較為特殊的一類(lèi)，其生產(chǎn)加工技術(shù)因受傳統(tǒng)發(fā)酵工藝的深遠(yuǎn)影響，所以發(fā)酵食品普遍具有生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、特征較為復(fù)雜的基本特點(diǎn)。例如，經(jīng)由發(fā)酵之后生產(chǎn)的茅臺(tái)酒，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中涵蓋不少環(huán)節(jié)，譬如，高溫大曲做糖化發(fā)酵劑、高溫堆積、多輪發(fā)酵等。其中任何一個(gè)發(fā)酵環(huán)節(jié)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的工藝都十分繁雜，并且對(duì)于環(huán)境的要求和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也較高，對(duì)發(fā)酵效果具有關(guān)鍵影響的要素并非只有一方面，相反，發(fā)酵效果是由多個(gè)因素共同作用下的結(jié)果。

2 微生物在食品發(fā)酵當(dāng)中的作用

2.1 提升食物口感，加強(qiáng)人體吸收效果

第一，利用微生物進(jìn)行食品發(fā)酵加工的時(shí)候，微生物可對(duì)食品中多種成分加以利用分解，使食品原有的口感及營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生變化。如一些微生物可分泌多種酶分解細(xì)胞壁，從而使得食物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，再結(jié)合發(fā)酵后期加工處理，最終可以讓食品獲得比之前更佳的口感。第二，發(fā)酵食品中的維生素、礦物質(zhì)等更易被人體吸收利用，并且蛋白質(zhì)經(jīng)微生物發(fā)酵后變成小分子的氨基的或者多肽物質(zhì)，可被小腸直接吸收，提高了蛋白質(zhì)的生物利用率。此外，發(fā)酵環(huán)節(jié)會(huì)消耗食品原料中的大量碳水化合物，從而有效減少攝食過(guò)程中的能量攝入[2]。大多食品倘若不通過(guò)發(fā)酵流程，則人們對(duì)于淀粉、奶制品、蛋白質(zhì)等的消化和吸收效果相對(duì)較差。故，目前市面上經(jīng)不同程度微生物發(fā)酵獲得的食品越來(lái)越多，極大帶動(dòng)了發(fā)酵食品行業(yè)的發(fā)展。

2.2 食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高

經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵后的食品通常具有比原先更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。微生物經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理后會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體健康有益的各類(lèi)代謝物，其中包含人體自身無(wú)法合成的一些必需氨基酸。如魚(yú)類(lèi)經(jīng)發(fā)酵后產(chǎn)生的游離氨基酸，特別是Met、Phe、Leu、Val 和Ile 在微生物的發(fā)酵過(guò)程中顯著增加[3]。因而，微生物食品發(fā)酵形成的各類(lèi)代謝物可以更有效地調(diào)節(jié)人體機(jī)能，提升人體對(duì)各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

2.3 擁有多種特殊生理功能保健效用

諸多食品源的蛋白質(zhì)、碳水化合物及脂質(zhì)類(lèi)經(jīng)不同微生物發(fā)酵后可產(chǎn)生該食品本沒(méi)有的生理活性。如乳酸菌作為乳制品和食品工業(yè)發(fā)酵過(guò)程中非常重要的發(fā)酵劑，在食品生產(chǎn)中為產(chǎn)品增加了更多的生物特性，如抗菌活性、抗炎、ACE 抑制、抗氧化、止瀉、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)、降低膽固醇、預(yù)防糖尿病和抗癌活性等。不同菌株的乳桿菌目前還會(huì)被作為益生菌食用，并在胃腸道中定植，對(duì)人體腸道健康產(chǎn)生積極影響。乳酸桿菌用于開(kāi)發(fā)功能性食品有良好的發(fā)展前景。可根據(jù)不同菌株的獨(dú)特性能開(kāi)發(fā)功能性和治療性食品，前景廣闊[4]。

3 微生物在食品發(fā)酵環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

現(xiàn)今，微生物發(fā)酵技術(shù)在諸多領(lǐng)域和行業(yè)中均獲得了廣泛應(yīng)用。在食品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中利用微生物發(fā)酵工藝，除了有助于食物內(nèi)含營(yíng)養(yǎng)成分的增加，還能夠給我國(guó)食品企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展提供更有力的技術(shù)保障。微生物在食品發(fā)酵過(guò)程中的具體應(yīng)用如下。

3.1 乳制品

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)的生活品質(zhì)獲得了提升，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的各類(lèi)乳制品儼然成為當(dāng)代人生活離不開(kāi)的重要食品類(lèi)型之一，其除了能夠提供充足的營(yíng)養(yǎng)成分外，還可以促進(jìn)人體對(duì)各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收。所以，人們對(duì)乳制品的需求量迅速上升，其生產(chǎn)工藝也漸趨成熟化。由于發(fā)酵乳制品擁有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、更易吸收、更佳的口感等優(yōu)勢(shì)，深受社會(huì)大眾的喜愛(ài)，在人們的飲食中愈加重要。通常情況下，乳液為發(fā)酵乳制品的主要原料，在對(duì)其進(jìn)行殺菌、微生物發(fā)酵等技術(shù)操作后能夠產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的乳酸食品。例如，牛奶經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理后能夠制成酸奶。在發(fā)酵環(huán)節(jié)中乳糖經(jīng)過(guò)發(fā)酵分解，而后形成乳酸及有機(jī)酸，成為乳糖不耐人群的佳品。現(xiàn)階段，乳制品市場(chǎng)最為常見(jiàn)“雙歧桿菌酸奶”，此種酸奶在整個(gè)生產(chǎn)、加工環(huán)節(jié)的核心技術(shù)即為共同發(fā)酵和共生發(fā)酵。在對(duì)酸奶進(jìn)行發(fā)酵處理的過(guò)程中能夠發(fā)揮巨大效用，并且借助互相間的聯(lián)系與配合，使得乳制品的特質(zhì)可以獲得一定改善。此外，按照乳制品的相關(guān)研究結(jié)論，酸奶當(dāng)中含有大量乳酸菌，有益于人體腸道益生菌的生長(zhǎng)，且對(duì)腐敗菌的抑制作用相當(dāng)明顯。

3.2 調(diào)味品

將微生物運(yùn)用于食品發(fā)酵工藝中在許多方面均獲得了理想的效果，調(diào)味品方面也不例外。例如，目前市場(chǎng)當(dāng)中的食醋、豆瓣醬、醬油等調(diào)味料，它們均可以不同程度地改善食品味道，提升食品口感；另外，雞精、味精加工均離不開(kāi)微生物發(fā)酵工藝，將玉米、小麥、高粱等作為基本原料，再借助專(zhuān)業(yè)化設(shè)施對(duì)這些原料進(jìn)行粉碎操作，緊接著依次實(shí)施蒸煮、發(fā)酵、過(guò)濾等加工工序，最終通過(guò)上述精細(xì)化處理獲得味精，在味精的發(fā)酵環(huán)節(jié)中，會(huì)隨著發(fā)酵液的形成，合理調(diào)整PH 指數(shù)及玉米、小麥、大豆等物料，從而給微生物提供適宜的發(fā)酵環(huán)境及充足的氮源。在食醋的加工環(huán)節(jié)中，選取醋桿菌這一微生物，糧食經(jīng)過(guò)酵母菌厭氧發(fā)酵，先把原料發(fā)酵成乙醇，然后在醋酸桿菌的作用下使乙醇發(fā)酵成為醋酸。在微生物發(fā)酵的時(shí)候選取不同的微生物，則食醋味道會(huì)存在一定差別。此外，較為常見(jiàn)的調(diào)味品醬油，其在實(shí)際加工的時(shí)候應(yīng)選取大豆及小麥，再利用其他一些微生物和米曲霉菌，經(jīng)過(guò)多個(gè)工序完成醬油的生產(chǎn)。

3.3 酒精飲料

酒精飲料對(duì)于我們并不陌生，其日益呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)，加之獨(dú)特口味，深受人們的喜愛(ài)，擁有極大的發(fā)展空間。酒等酒精飲品在加工過(guò)程中，也利用微生物發(fā)酵工藝，糧食中的淀粉在酶的作用下會(huì)產(chǎn)生葡萄糖，借助發(fā)酵技術(shù)轉(zhuǎn)化為酒精，將糖類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖嫉任镔|(zhì)，在密封的空間里，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵，最后成為酒或酒精飲料。

3.4 酶制劑

從本質(zhì)上來(lái)講，酶制劑屬于高分子化合物，具備生物催化的功效，并且在細(xì)胞活動(dòng)中酶亦是參與主體。在化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中，催化也是酶的主要作用，即使出現(xiàn)一些消耗但并不會(huì)影響反應(yīng)過(guò)程中的化學(xué)平衡性。酶的另外一個(gè)顯著特點(diǎn)是專(zhuān)一性，且僅在反應(yīng)條件充分的前提下才會(huì)發(fā)揮自身效用。在諸多食品加工技藝中，酶制劑使用是較為普遍的，現(xiàn)階段食品加工環(huán)節(jié)使用生物酶的情況居多。和從動(dòng)植物中酶的獲取比較而言，微生物發(fā)酵工藝下制出的酶制劑擁有更高的生產(chǎn)效率[5]。

4 食品發(fā)酵中微生物應(yīng)用的展望

4.1 對(duì)微生物防治技術(shù)的研究

在食品發(fā)酵過(guò)程中科學(xué)的利用微生物具有顯著的優(yōu)勢(shì)，如果在食品發(fā)酵環(huán)節(jié)中無(wú)節(jié)制地利用微生物發(fā)酵技藝，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大危害。我們以紅曲發(fā)酵為例，紅霉素在提取過(guò)程中會(huì)同步形成有害真菌毒素類(lèi)的物質(zhì)，對(duì)人體產(chǎn)生極大危害。因而，在食品發(fā)酵日益依賴(lài)微生物的今天，相關(guān)企業(yè)及技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在食品加工過(guò)程中仔細(xì)考量微生物所發(fā)揮的實(shí)際效用，使進(jìn)一步加強(qiáng)微生物防治技術(shù)管理，有效防范因微生物運(yùn)用而出現(xiàn)的問(wèn)題。此外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)微生物作用機(jī)制進(jìn)行深入研究，在實(shí)踐探索過(guò)程中尋找消除各類(lèi)微生物不利因素影響的辦法。在食品企業(yè)今后的生產(chǎn)當(dāng)中，必須以高質(zhì)量生產(chǎn)為前提，提升安全防控水平，合理利用微生物發(fā)酵工藝及微生物防治技術(shù)，防止各類(lèi)食品安全問(wèn)題的出現(xiàn)[6]。

4.2 傳統(tǒng)微生物發(fā)酵工藝的改良

當(dāng)前，傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵工藝技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用而且日臻完善，這是一個(gè)不斷改革、創(chuàng)新的過(guò)程，應(yīng)不斷加大傳統(tǒng)的食品發(fā)酵技術(shù)工藝的研究，在資金和科研力量上不斷加大投入。另外，還需要引用極大值原理，對(duì)傳統(tǒng)意義上的微生物發(fā)酵流程實(shí)施全方位的管控，對(duì)原有的較為復(fù)雜的生產(chǎn)流程進(jìn)行合理優(yōu)化。不斷升級(jí)、優(yōu)化微生物發(fā)酵流程的管控，提升微生物發(fā)酵工藝技術(shù)水品。

4.3 固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的革新

隨著時(shí)代進(jìn)步及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，食品加工中固態(tài)發(fā)酵工藝逐漸流行。與液態(tài)發(fā)酵等形式相比，固態(tài)發(fā)酵擁有眾多方面的優(yōu)勢(shì)，如設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、能耗低、污染少等，但工藝技術(shù)上還不夠成熟，在實(shí)際應(yīng)用中依然存在很多問(wèn)題。研究人員在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)更加積極、深入的探究，尋找更多優(yōu)化固態(tài)發(fā)酵工藝的方法，進(jìn)而使此項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮更大的效用。今后，我們應(yīng)更加注重新工藝的研究，提升新工藝在食品加工生產(chǎn)中的應(yīng)用水平，為食品企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造契機(jī)，為人類(lèi)食品健康提供有力保障[7]。

5 結(jié)論

綜上所述，發(fā)酵食品逐漸演變?yōu)楸淮蟊娊邮艿慕】凳称罚⑸镌谑称钒l(fā)酵環(huán)節(jié)中扮演著不可替代的重要角色，微生物發(fā)酵技術(shù)擁有十分廣闊的發(fā)展前景。不久的將來(lái)，微生物制造勢(shì)必會(huì)成為食品加工領(lǐng)域的投資熱點(diǎn)之一。然而，這是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程，不確定因素導(dǎo)致微生物工程行業(yè)發(fā)展緩慢。無(wú)論如何，伴隨現(xiàn)代科技的日新月異，傳統(tǒng)食品發(fā)酵工業(yè)最終會(huì)被現(xiàn)代食品發(fā)酵工業(yè)乃至微生物工程所取代，進(jìn)而使我們的生活變得更加豐富多彩、有滋有味。