微生物在食品发酵中的运用研究

◎ 魏 睿

（渭南师范学院，陕西 渭南 714099）

发酵食品在我国具有悠久的历史，古时人们对于发酵现象就已经形成了一定的认识，同时对日本、朝鲜等周边国家也产生了很大的影响。人们日常生活中，涉及的发酵通常与奶酪、腐乳、米酒、馒头等常见食物有关[1]。实际上，发酵具有更深的意义，指的是采用发酵原理，对化工材料、药品、饲料及添加剂、食品及添加剂、酒和酒精饮料等进行工业化生产。而在发酵过程中，微生物是一个不可缺少的重要元素，发酵最大的特点就是生物体所发生的化学反应。在微生物生理学中，认为发酵是一种生物氧化模式，根据不同的发酵特点，微生物对氧的不同需求程度，还可划分多种不同的发酵类型[2]。

1 发酵食品的保健作用

在人们的日常生活中，发酵食品十分常见。发酵食品通常是通过运用有益微生物，对食品加工处理而成，常见的发酵食品有豆豉、酸奶、酒酿、泡菜等，与普通食物相比往往风味更佳，受到人们的广泛喜爱。微生物在食品发酵中发挥着重要作用，微生物分泌酶对细胞壁裂解，面团结构改变，制成的面包、馒头等更加松软可口，营养价值也高于传统为发酵的面条、油饼等食物。酵母中富含多种酶、矿物质、维生素，能够提供优质蛋白质来源[3-4]。发酵能够消耗碳水化合物，使食物中脂肪含量降低，人们食用更为健康。对于奶类、肉类动物性发酵食品，可在发酵过程中将其所含蛋白质分解，促进人体消化吸收。对于一些植物自身不能合成的维生素，也可通过维生素发酵获取。酵母具有较高的抗氧化性，能够对肝脏等形成保护，发挥一定的解毒作用。酵母中的铬、硒等矿物元素，能够发挥提高免疫力、预防动脉硬化、抗衰老、抗肿瘤功效。另外，发酵食品对于老年人、幼儿等胃肠功能较弱的人群也很合适[5-6]。在现代社会中，越来越多人在早餐选择面包、奶酪等发酵食物，其中的能量能够在短时间释放，为人们提供充足的能量。因此，发酵食品的保健作用不容忽视，目前已经受到了越来越多人的认可和选择[7]。

2 微生物在食品发酵中的运用

2.1 调味品

常见的发酵食品调味品包括增味剂、酱油、食醋、甜味剂、黄酱等，在发酵中对微生物的运用也十分重要。例如，当前在全世界范围内，都是采用微生物发酵的方法制造味精：将大米、高粱、玉米、薯干等原料粉碎，通过蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、过滤、提取和提纯等诸多工艺流程，完成中和、脱色、结晶、干燥等精制处理，进而制成味精。味精生产中具有刺鼻味道的发酵液，主要成分是培养基、氨气、谷氨酸混合物，其中液氨主要负责pH调节，并为味精发酵提供细菌氮源。又如，食醋发酵中运用醋杆菌属细菌，在好氧下，细菌通过发酵，在含有酒精食物中产生醋酸[8-9]。使用不同微生物菌种，发酵后会得到不同风味的醋，通常使用混合谷物、胡萝卜、谷糠、麸皮、甘薯、马铃薯、大米、玉米和麦芽等捣碎发酵制成。酱油源自于酱，味道鲜美、酱香浓郁、色泽明亮，在各地菜系中都是广泛使用的调味品。酱油原料选取小麦、大豆等，使用曲霉和其他微生物，经过预处理、制曲、发酵、浸出淋油、加热配置等流程制成。酱油中酸类、糖类、蛋白质、氨基酸成分丰富，可发挥抗癌、防癌功效[10]。

2.2 乳制品

在乳制品制造方面，我国发展时间较短，但在快速的发展中，已取得了广阔的消费市场[11]。发酵乳制品具有丰富的营养，丰富独特，有助于消化，保健功能突出，因而受到人们的喜爱。发酵乳制品原料为优质乳液，杀菌和微生物发酵后，形成乳酸食品。在厌氧下，牛奶由乳酸菌发酵，可分解乳糖，再次发酵得到有机酸和乳酸，并产生维生素、芳香物质，制成酸奶。当前，市面上以双歧杆菌酸奶为主，在生产过程中，采用了共生发酵、共同发酵等工艺。在酸奶发酵中，不但有细菌参与，霉菌、酵母也发挥作用，如沙门柏青霉、娄地青霉等，使得乳制品理化特性、外观等均得到改善，发酵食品风味得到了丰富。相关研究表明，在酸奶当中，还有的乳酸菌成分，可对肠道腐败菌生长加以抑制，对人体免疫系统产生刺激，使人体中积极因素得到调动，进而发挥抗癌、防癌等作用[12]。

2.3 酶制剂

酶属于高分子物质，具有生物催化功能，在绝大多数细胞活动中，都需要酶的参与，从而提高效率。在化学反应中，酶也是一种重要的催化剂，而其自身不消耗，同时对化学平衡没有影响[13]。酶一般具有高度专一的特性，同时反应条件吻合，在很多领域中都得到了广泛的应用。酶制剂主要是提取自生物体，属于具有酶特性的物质，在食品加工过程中的化学反应中发挥催化的作用。目前，已发现并在加工制造中得到应用的生物酶有10余种，和动植物中获取的酶相比，利用微生物发酵作用，可便捷、高效的生产酶制剂。动植物来源受到地域性、气候性因素影响，而微生物几乎不受这些因素的影响，其优势包括成本低廉、工艺简单、生长快速、种类繁多等，在运用中优势突出。

2.4 酒精饮料

酒精饮料中，常见的白酒、啤酒、黄酒、果酒等也都是微生物发酵制成。在厌氧下，使用酿酒酵母加工制成酒精饮料，酿酒过程中，首先是淀粉向葡萄糖转化，在经过发酵形成酒精[14]。反应过程中，蔗糖、果糖、葡萄糖等糖类转化为乙醇等醇类，同时生成能量及二氧化碳。我国有着十分悠久的酒文化历史，在使用酵母菌酿酒的方面，占据着重要的位置。我国拥有丰富的酒类，根据不同的制造工艺，主要分为非蒸馏酒、蒸馏酒等。其中，蒸馏酒以白酒最为常见，主要由酒精、水等成分构成，同时包括部分醇类、脂类物质，可加热挥发。啤酒原料选取优质大麦芽，辅料选取酒花、大米等，通过制麦、糖化、啤酒酵母发酵等环节，制成含有较多营养成分、酒精浓度较低、含有二氧化碳的酒精饮料。葡萄酒主要使用葡萄汁、新鲜葡萄等，使用酵母发酵酿制而成，酒精含量较低。酵母、葡萄品种等，对于葡萄酒质量有着直接的影响。葡萄酒酵母属于子囊菌纲、酵母属、啤酒酵母种[15]。葡萄酒酵母主要采取无性繁殖方式，顶端出芽繁殖，发酵过程中，葡萄糖向酒精转化，剩余营养成分提供给酵母，产生氨基酸、维生素等代谢产物，进而制成葡萄酒。

3 结语

微生物在食品发酵中发挥着重要的作用，尽管当前食品微生物发酵还没有取得大规模行业发展，但其在食品发酵中的运用已经不可替代。随着生活水平的提高，人们对于自身健康越来越重视，发酵食品以及较高的保健作用，受到人们的广泛欢迎，发酵食品已逐渐成为人们日常生活中的常规饮食。随着未来食品加工技术的进步，微生物在食品发酵中的运用，将具有广为广阔的前景。

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