食品用微生物发酵剂研究进展

刘小翠，石金波，赵思明

（1.大同大学农学与生命科学学院，山西大同 037009；2.山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西大同 037008；3.华中农业大学食品科技学院，湖北武汉 430070）

微生物发酵剂是用于生产发酵制品的特定微生物培养物，其改变了传统的发酵制品生产模式。开发发酵制品的专用微生物发酵剂是解决传统发酵食品工业化生产的重要方法[1]。且食品原料经过发酵后营养成分更易吸收，具有一定保健作用[2-3]。目前，微生物发酵剂在乳制品、肉制品、鱼制品及泡菜生产中的应用较多，乳制品发酵剂是目前应用最广泛的发酵剂，选择合适的发酵剂对于食品加工业意义重大。

1 微生物发酵剂的研制

1.1 发酵菌种的分离筛选及鉴定

分离筛选出性质优良的菌种对于发酵剂的制作至关重要，是制备高效发酵剂的基础。发酵菌株应具有良好的发酵性能[4-5]，如生长特性、产酸特性、产香特性和产气特性等，且不同的发酵菌种之间能进行较好的复合发酵[6-7]，使风味更加丰富。多菌种的复合发酵也是微生物发酵剂研究的热点方向。

1.2 发酵菌种增殖培养基的选择

直投式发酵剂是高度浓缩和标准化的冷冻干燥发酵剂菌种，使用的过程无需活化，操作非常简便。制备直投式发酵剂的关键就是获得乳酸菌大量生长的培养基，增殖培养基应具有的特点为[8]：适合菌体生长，繁殖速度快，在短时间内可得到大量高活力细胞；菌体与培养基易分离；成本低廉，能反复利用。增殖培养基大致可分为配制培养基、乳基质培养基和乳清基质培养基，后2个因其增殖慢，且不易分离菌体，一般配以其他的生长因子后使用[9-10]。目前，国外乳酸菌发酵剂的工业生产培养基主要有4种：（1）脱脂乳中加生长促进剂，同时进行pH值控制，但这种培养基很难收集到菌体；（2）水解乳中加生长促进剂，同时进行pH值控制，解决了收集菌体的问题但费用昂贵；（3）乳清基质加生长促进剂，同时进行pH值控制，热处理引起蛋白质沉淀，需要澄清处理；（4）乳糖加生长促进剂，同时进行pH值控制，简单易操作，热灭菌比较容易。国内研究的主要有改良MRS培养基、葡萄糖酵母膏培养基、脱脂乳培养基等。

1.3 菌悬液的浓缩

菌体细胞的分离技术是制备浓缩型乳酸菌发酵剂重要的中间环节，分离方法有离心法和超滤法[11]。离心法简便、快速，处理量大，但离心过程中的剪切作用容易使细胞膜的渗透性和机体抗冻能力减弱。该方法实际操作过程繁琐，容易感染杂菌，从而造成细胞大量死亡，所以，在工业化生产中很少使用。超滤法对菌体影响小，获得的菌体浓度高，培养液可重复利用。但此方法对发酵液澄清程度的要求很高，并且膜装置的成本比较高，分离过程中很难做到无菌操作，滤膜的污染、清洗、杀菌、老化等一系列问题均使其商业化受到一定程度的限制。

1.4 菌悬液的冷冻干燥保护剂的选择

利用真空冷冻干燥技术生产活菌制剂是多种贮藏方法中较为理想的一种[12]。但真空冷冻干燥过程中，冷冻和干燥这2个过程会造成部分微生物细胞的损伤、死亡及某些酶蛋白分子的钝化[13]。如果在冻干工艺中保护剂选择不当，则发酵剂的发酵活力随之下降。常用的冻干保护剂主要有多元醇类、糖类和氨基酸类等，不同保护剂对不同菌种的保护效果是不同的，单一的保护剂并不能满足冷冻干燥的要求[14]，所以，冻干保护剂一般都是按一定配方混合使用[15]。

2 微生物发酵剂在食品中的应用

2.1 在乳制品加工中的应用

酸奶是微生物发酵剂在食品中最为成功的应用。酸奶是新鲜牛奶灭菌后经发酵剂发酵而制成的乳制品，除了具有独特的风味外，还具有丰富的营养价值和良好的保健功能。酸奶发酵剂对于酸奶的品质起决定性作用，由嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌组成，在发酵的过程中，菌种产酸、产香、产酶，使液态乳凝固。所以，良好的发酵菌株是生产优质酸奶的基础。

2.2 在肉制品加工中的应用

目前，研究较多的是关于发酵剂在发酵香肠中的应用。肉制品的发酵剂多为复合菌种组成[16]，如乳酸菌、酵母菌、霉菌、微球菌等。与酸奶相比，肉制品在发酵之前未经过灭菌处理，严格意义上说应该是强化发酵。在发酵肉制品中的优势菌株是乳酸菌[17]，乳酸菌耐酸性较强，同时分泌的乳酸可以抑制有害微生物的生长。霉菌在发酵肉制品中起着比较重要的作用，其可产生许多酶类物质，形成独特的风味，同时其在肉制品表面生长，可起到保护膜的作用[18]。酵母菌主要在肉制品的表面生长，产酸能力较弱。微球菌的存在可将硝酸盐还原成亚硝酸盐，形成肉制品鲜亮的颜色。多菌种混合发酵形成了发酵肉制品独特的风味，弥补了单菌种发酵的单调性[19]。

2.3 在蔬菜制品加工中的应用

微生物发酵剂在蔬菜制品中的应用也日渐成熟，以四川泡菜为代表。泡菜发酵中的优势菌种为乳杆菌，如植物乳杆菌、短乳杆菌等，它们在发酵的过程中发生复杂的生物化学反应，形成了泡菜独特的风味[20]。相对于自然发酵，使用发酵剂可缩短生产周期，同时产品质量也更为稳定。目前，乳酸菌发酵剂在白菜[21]和榨菜叶发酵中[22]的应用研究较多，为直投式微生物发酵剂应用于泡菜生产提供了理论依据。梁茂文等[23]对乳酸菌在脱腥紫菜饮料中的应用作了一些研究[19]。

2.4 在酒制品中的应用

酒酿造在我国有悠久的历史，目前用于酒制品的发酵剂也比较成熟。如米酒酒药中主要的菌种为根霉和酵母[24]，根霉能分泌大量的淀粉酶，对淀粉进行降解，供酵母发酵所需。张其圣等[25]从传统的窖池糟醅中分离出菌种，进行扩大培养后按比例配成糖化发酵剂，其糖化力、液化力、发酵力均与传统优质曲接近，且制作方法更为简洁。

3 结语

微生物发酵剂的研究，为传统发酵食品的工业化生产提供了理论与技术支持。目前，微生物发酵剂在酸奶与发酵香肠的应用中取得了巨大成功，但是很大一部分还停留在小范围的试验研究阶段，怎样把实验室获得的研究成果转化为实际生产是微生物发酵剂应用急需解决的问题。

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