微生物酵素食品研究进展

刘加友，王振斌

(江苏大学 食品与生物工程学院，江苏 镇江，212013)



微生物酵素食品研究进展

刘加友，王振斌*

(江苏大学 食品与生物工程学院，江苏 镇江，212013)

微生物酵素食品是以乳酸菌、酵母菌等益生菌发酵果品、蔬菜而成的一种富含脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶和超氧化物歧化酶及乳酸、醋酸和少量乙醇等代谢产物的一种功能性液体或固体食品。文章综述了微生物酵素食品的营养和保健功效、主要含有的微生物和酶以及生产发酵工艺和应用等方面的研究进展，并展望了我国酵素食品应用的广阔前景。

微生物；酵素食品；研究进展

酵素为日本对于酶的称呼。酶是生物体产生的具有催化作用的生物活性的大分子[1]。生物体内的各种酶互相协同，共同协调参与人体的新陈代谢、能量摄取、成长和繁殖等生命现象，能够保证生物体生命活动有条不紊地进行[2]。

随着生活节奏加快，环境污染，社会竞争压力增大以及年龄的增加，都会引起人体内产生的酶减少，甚至酶的活性降低。酶数量和活性的降低都会导致各种疾病的发生。酶的催化作用具有单一性，各种酶之间不能相互代替，因此要预防和治疗这些疾病，我们必须从膳食中摄取更多的酶。日常中摄取的食物经过加工处理后会导致食物中营养成分和酶遭到破坏。为满足现代人对营养需要的多样性、平衡性和易于吸收性，含有多种活性酶的新型“酵素食品”应运而生。但是，我国新型酵素食品在工艺方面与欧美、日本等国家相比，还亟待进一步完善和发展；由于国家未出台关于酵素食品相关技术和质量标准，导致目前国内市场上出现的酵素品种单一，质量参差不齐。尽管酵素食品发展势头依旧日益增长，但上述原因必然影响酵素食品的发展，对酵素食品作为百姓保健食品极其不利。因此完善、发展酵素新工艺，规范酵素食品的技术和质量标准，宣传和普及酵素食品知识刻不容缓。

酵素食品发酵技术是以乳酸菌、酵母菌等多菌种复合发酵果品、蔬菜，形成富含脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶和超氧化物歧化酶及乳酸、醋酸和少量乙醇等代谢产物的液态和固态食品的技术。我国的传统产品如酸奶、纳豆、豆豉、泡菜、豆瓣酱、面酱、豆腐乳、鲜啤酒、酒酿、米醋等也属于酵素食品，其特征为富含多种酶活性和特殊功能活性物质。新型酵素食品将原料扩展为常见的水果、蔬菜、糙米、菇类、药食同源中药如葛根等，其发酵的主要微生物是酵母菌、乳酸菌和霉菌。益生菌通过自身的中间代谢，使发酵基质产生一系列复杂的生物化学变化，实现三大物质(糖类、脂质、蛋白质)之间的相互转化，或为产生新的生理物质提供前体物质[3]。发酵基质通过乳酸菌、酵母菌等益生菌的发酵，不仅可以改善发酵基质原有的一些不良风味，更重要的是可以产生一些新的功能成分，增加酵素食品的功能保健作用[4]。本文就微生物酵素食品的研究进展做综述。

1　微生物酵素食品的营养

以“糙米酵素”为例，它不仅保留了糙米的营养成分，还会使其功能成分和生理活性得到提升。在维生素、蛋白质、脂质、钙、钠等的含量方面，糙米酵素都超过糙米本身[3]。从维生素含量来看，糙米酵素中的维生素B1、B2含量是糙米的9倍，维生素E含量是糙米的2.5倍[5]；从γ-氨基丁酸的含量来看，经过益生菌发酵的糙米酵素中γ-氨基丁酸含量显著增加[6-7]。同时发酵液总酚含量从发酵前的1.460 mg/mL升高到1.739 mg/mL，经发酵增加了19.1%，还原力、DPPH自由基清除能力、羟基自由基清除能力和ABTS自由基清除能力呈逐渐上升趋势，经发酵分别提高了17.2%，12.5%，7.0%和17.2%[6]。淀粉酶和蛋白酶酶活也有显著增强[8]。具有较强还原性的功能成分谷胱氨肽的含量也有所增加[9]。

2　微生物酵素食品的保健作用

2.1平衡机体作用

酵素可使体内血液形成弱碱性，消除体内废物，保持肠内细菌的平衡。强化细胞，促进消化，加强抵抗力，让身体保持各方面的平衡。人体必需的三大营养素(蛋白质、脂肪、糖)若不当摄取便会积累在体内，如果消化系统出现功能障碍，则可能形成宿便，易引发多种疾病，而酵素有助于胃肠对食物的消化、分解、吸收。例如脂肪是生物体必不可缺的营养成分，但是，当摄入过多的脂肪时，如果体内缺乏蛋白酶，就不能将脂肪水解成脂肪酸，可能加重肝脏的负担，沉积于肝脏，而导致脂肪肝，也会血管壁的弹性有影响，导致动脉的粥样硬化。

2.2消炎抗菌作用

酵素产品不仅可以促进白血球杀菌，而且本身也具有抗菌的作用，可以杀死病菌，同时还具有促进新细胞生成的作用。董银卯等[10]研究发现膏状酵素产品对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌以及3种痤疮病原菌(014、015、016)的抑制率分别为19.21%，33.20%，38.01%，50.07%，97.35%，98.46%，粉状酵素产品分别为33.15%，0、5.02%，67.65%，32.43%、0。

2.3美白抗衰老作用

皮肤中含有的多种酶不仅能够促进表皮细胞的新陈代谢，消化分解老化细胞，加速其正常的脱落过程，而且还能清洁皮肤、去除油脂、消除青春痘、淡化皱纹，彻底改善肌肤状况，使其紧实、细致、有光泽。任清等[11]研究发现含量为1%，2%和5%的膏状酵素产品酪氨酸酶抑制率分别为88.41%，96.35%和99.87%；在黑色素和血红素测定仪定期测定受试者涂抹区域黑色素变化试验中，添加膏状酵素产品和粉状酵素产品凝胶均有美白作用，且膏状酵素产品美白作用优于粉状酵素产品；抗氧化实验证明膏状酵素产品有好的抗氧化能力；在皮肤纹理度实验说明二者都有一定的抗衰老能力。

2.4解酒作用

酶能够分解体内酒精，防止大脑及体内器官被麻痹，改善严重宿醉、头痛等现象。曲佳乐[12]等研究发现植物酵素食品有明显的解酒作用，可以明显地降低GOT、GPT活性，具有一定的保肝作用。

2.5其他功能

李宁等[13]等研究发现，微生物酵素食品组在消化道功能恢复、肠道菌群失调、粘膜系统一般真菌检查及细菌学培养等方面均明显优于对照组，服用微生物酵素食品可有效增强黏膜系统的免疫功能；刘秀红[14]研究发现微生物酵素食品同促肝细胞生长素一样具有早期促进肝再生的作用；侯维等[15]等研究发现微生物酵素食品有利于改善慢性肝衰竭大鼠肠黏膜屏障功能，促进肝功能恢复。

3　微生物酵素食品中的主要微生物

马麦生等[16]研究表明微生物酵素食品中所含的微生物主要是毕赤酵母和酿酒酵母；谭明等[17]研究发现酵素食品中所含的乳酸菌主要为植物乳杆菌；吴薇等[18]通过对红茶菌酵素食品进行分离鉴定表明所含微生物主要是巴斯德酵母和乳科乳杆菌属；Ai LENG TEOH等[19]从红茶菌酵素食品进行分离得到接合酵母；SAFAK等[20]从红茶菌酵素食品进行分离得到酿酒酵母。

4　微生物酵素食品中的主要酶类

微生物酵素食品中主要的功效酶包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和超氧化物歧化酶[21]。

淀粉酶主要为α-淀粉酶和β-淀粉酶，是一类可以作用于可溶性淀粉、直链淀粉、糖元等α-1,4-葡聚糖，水解α-1,4-糖苷键生成麦芽糖等小分子的酶类。

蛋白酶是一类催化生物体内蛋白质分解成肽或氨基酸等小分子物质的特殊酶类，它可以分解生物体内死亡的细胞和去除老化角质[22]。

脂肪酶是一类可以水解油脂成为脂肪酸和甘油的特殊酶类，正是因为脂肪酶可以专一水解脂肪这一特性，而被广泛地运用于保健品、化妆品和减肥食品中。

超氧化物歧化酶(SOD酶)是一类催化超氧阴离子自由基(·O2-)发生歧化反应，清除体内·O2-，消除活性氧(ROS)毒性，保护机体不受O2-攻击的特殊金属酶。文才艺等[24]研究表明，添加SOD酶的保健食品具有良好的抗衰老、抗疾病、抗辐射、抗癌、治艾滋病、防治感冒、抗心血管病、抗疲劳和保健强身的效果，同时董银卯等[8]的研究表明火龙果酵素食品的SOD酶酶活达到300 U/mL。于晓艳等[21]研究测得膏状酵素产品中的蛋白酶、脂肪酶和SOD酶活力为10 975.5，5.41，1 691.112 U/g；粉状酵素产品为2 141.25，14.6，2.8 U/g。同时为规范我国酵素产品质量提供了理论依据。

5　微生物酵素食品的生产发酵工艺

近年来我国学者开始深入研究微生物酵素食品的生产发酵工艺，已取得进展。陈庶来[24]等采用活性面包酵母发酵米糠，同时以还原糖消耗量作指标，得到的最优工艺条件为酵母活化时间为1 h，发酵时间为11 h，接种量为1.2 g酵母/20 g米糠。每8 g发酵样品中消耗的还原糖达13.682 mg；牛广财等[25]以淀粉酶活力为测定指标，通过正交试验确定糙米酵素产品的优化条件为酵母接种量4%，发酵时间6 h，发酵温度30 ℃。该条件下糙米酵素产品的淀粉酶活力稳定，平均值为442.2 U/g；姜忠丽等[26]以成品酒卫生指标、感官指标、理化指标及主要功能性营养成分为指标，通过单因素试验和正交试验确定的糙米酵素红曲酒的发酵工艺模型及工艺参数为：最适原料配比大米：糙米酵素产品为3∶1，以大米和糙米酵素产品为100%计，最适红曲添加量为10%，最适酵母加入量为1.0%，最佳原料与水的比例为1∶1.5，发酵温度控制在24～28 ℃，发酵8 d。李志江[27]等利用酵母菌发酵糙米，研究发酵温度、时间和接种量等工艺参数对γ-氨基丁酸和谷胱甘肽含量的影响情况，单因素及正交试验结果表明发酵温度30 ℃，发酵时间6 h和酵母接种量4%时，γ-氨基丁酸含量可达0.85 mg/mL，而谷胱甘肽含量可达2.97 μg/mL；董洁等[28]以利用酵母菌和乳酸菌发酵金丝小枣，确定出最佳的工艺参数为：在30 ℃条件下，接种0.1%酵母菌，发酵12 h，然后在37 ℃条件下，接种0.5%乳酸菌发酵剂，静置发酵28h，最后控制温度6～8℃，静置24h，进行后酵，使发酵液产香；王俊伟等[29]以糙米为主要原料，以γ-氨基丁酸为指标，通过正交试验确定糙米酵素食品发酵的最佳工艺为加水量100%，酵母用量12%，发酵时间2 h，发酵温度32 ℃，糙米酵素食品中的γ-氨基丁酸高达3.92 mg/100g。

6　微生物酵素食品的应用

酵素食品由于受酵母菌和乳酸菌等益生菌分泌酶的作用，可以提高发酵底物本身的营养价值，同时酵素产品也可作为食品添加剂及保健成分应用在食品加工生产中。由于酵素食品的主要益生菌为酵母菌，因此特别适合于生产组织松软的食品；同时酵素食品中还含有少量的乳酸菌等微生物，也可用于开发新型的功能性食品，这样既提高了加工制品的营养价值，又可以改变原食品的组织状态和风味[29]，如在酸奶生产中添加一定量的糙米酵素产品，可使酸奶发酵菌种产酸和生长速度显著加快，促进乳酸发酵，增加酸奶的功能性成分，还可将酵素食品添加到焙烤食品中，缩短醒发时间，增加面包、饼干等食品营养及保健成分[30-31]。

日美等先进国家对酵素食品的研究和开发十分重视，市面上酵素产品已经商业化，利用酵素产品来加工生产酵母食品也已经市场化，但我国由于对酵素产品的研究较晚，酵素产品的开发和应用仅限于酵素食品自身，还未能将利用酵素产品加工生产的酵母食品商业化。近几年，我国台湾省已出现商品化的酵素产品，但工艺还不十分成熟。因此需要加快对酵素产品的研究，将其利用到食品的加工生产中，改进或提高特定食品的生产工艺，满足现代人对营养需要的多样性、平衡性和安全性。

7　微生物酵素产品的展望

由于我国对于酵素产品的研究起步较晚，目前国内对于酵素产品没有出台相关技术标准和质量标准，作为评价酵素产品质量的主要功效的各酶活力也未见相关规定，导致产品质量参差不齐，国内生产的酵素产品单一；微生物的发酵是一个复杂的过程，对酵素食品的加工工艺研究还不够深入，导致日美国家的酵素产品价格在国内售价较高，因此在未来的研究中，还需要加快对酵素产品的研究，积极开发具有知识产权的酵素产品加工新工艺，降低酵素产品的价格，真正让酵素产品作为保健食品走入人们的生活中。

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Research progress on microbial ferment food

LIU Jia-you， WANG Zhen-bin*

(School of ood and iological ngineering，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China)

Microbial ferment food was a kind of liquid or solid functional food fermented by probiotics such as lactobacillus and yeasts with fruits and vegetables as the material. It contains the metabolites such as lipase, amylase, protease, superoxide dismutase, lactic acid, acetic acid, and alcohol. Research progress on the nutritional and functional effects of microbial ferment foods, the main microorganism and enzymes contained in these foods, their related fermentation technology and application were summarized in this paper. The application prospect of Chinese ferment food was forecasted.

microorganism; ferment food; research progress

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601048

硕士研究生(王振斌为通讯作者,E-mail:wang-zb@163.com)。

镇江市科技支撑计划(NY2014016)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD2012)；江苏大学研究生创新工程(No. KYXX0047)

2015-06-10，改回日期：2015-08-07