传统发酵制品中霉菌的应用研究

陈玉婷，乌日娜*

（沈阳农业大学 食品学院，辽宁 沈阳 110866）

发酵制品从字面上讲即为经过发酵加工而成的产品。而发酵通常指复杂的有机物质被生物体分解的过程，这种生物体通常为微生物。因为人类较早的接触到了这种生化反应，因此“发酵”被广泛应用于食品、生物、化工等产业[1]。而发酵制品也成为了应用于食品行业中最成功的存在。传统发酵食品中接触最为广泛的有发酵豆制品、发酵肉制品、发酵乳制品等。这些发酵产品通常由环境或通过人工接种的微生物而引起食物内部发生化学反应，这些微生物可能包括霉菌、酵母、细菌。而在发酵前期，霉菌做出的贡献在整个反应体系起着不可或缺的作用。

霉菌属于真菌的一部分，其生长繁殖迅速，肉眼可见菌落形态呈绒毛状或蜘蛛网状等形态。霉菌中的一些有益菌种现已在发酵制品中被广泛使用。一般来说，发酵制品中绝大部分霉菌主要将原料中的糖类、淀粉、碳水化合物、蛋白质等化合物进行转化[2]。在发酵制品中常用的霉菌菌种主要为具有优良特性的曲霉属、毛霉属、青霉属等。由于霉菌能产生霉菌毒素如黄曲霉毒素等，能污染食品使其腐败变质，甚至会发生致畸、致癌、致突变作用，因此人们越发重视霉菌的使用以免发生霉菌污染的严重后果。

1 传统发酵制品的分类

1.1 发酵豆制品

我国作为大豆的故乡，也是最早制作豆制品的国家。在我国具有代表性的发酵豆制品有豆酱、酱油等[3]。与普通豆制品相比，发酵豆制品经过微生物发酵被赋予了更加浓郁的滋气味。其中原料中的一些大分子组分经过发酵过程被分解成小分子组分被人体吸收，因此发酵豆制品也有着对人体健康良好的功效[4-5]。研究发现，发酵豆制品有抗癌、抗氧化活性、抗诱变性方面的功效[6]。如研究发现青方腐乳中含有丰富的丁酸，而高浓度的丁酸可以预防控制多种疾病等[7-8]。

发酵豆制品根据其制作方法、发酵菌株等各方面的不同有着不同的分类[9]。如酱油根据工艺不同可分为酿造酱油与配制酱油。根据发酵菌株的不同，可分为细菌型发酵及霉菌型发酵。豆酱、腐乳为较传统的霉菌型发酵豆制品，日本纳豆则是细菌型发酵豆制品的代表。根据地区的不同又可将豆制品进行分类，如添加了辣椒使得豆酱具有辛辣味道的郫县豆瓣酱、口味鲜中带甘具有广东特色的普宁豆酱、主要通过自然发酵而受到北方人民喜爱的黄酱等。

1.2 发酵肉制品

发酵肉制品以发酵香肠及发酵火腿为主，指在自然条件或人工控制条件下，利用微生物发酵使原料肉发生一系列化学及物理变化而形成的制品。在发酵过程中pH值会降低，低温条件下脱水后会降低水分活度值，从而限制有害微生物及杂菌的生长，具有货架期长、风味独特、质地良好的特点。在我国广东、四川等南方地区及一些西方国家，发酵肉制品被广泛制作与使用。由于制作经验与条件的不同，各个地区的发酵肉制品有着不同的风味与口感。

1.3 发酵乳制品

发酵乳制品是以乳为原料经过微生物发酵的产品。这些乳经过微生物发酵后风味独特，其在此过程中生成的乳酸等营养物质不但可以改变乳的理化性质，还有一定的功效。有研究表明发酵乳制品中一些活性短肽对血管紧张素转换酶有一定的抑制作用，起到降压作用[10]。发酵乳中的乳酸可以有效缓解乳糖不耐受现象。同时发酵乳制品还有调节肠道菌群平衡、降胆固醇、防止动脉硬化等多种益生作用[11]。

2 发酵制品中的霉菌

2.1 发酵制品中的米曲霉

作为一株产复合酶的菌株，米曲霉（Aspergillusoryzae）可以产蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等多种酶类，将大分子物质降解为小分子氨基酸，提高原料利用率。目前米曲霉在发酵豆制品的运用上已经非常广泛。如沪酿3.042，其安全性也已经得到验证。

陈方博等[12]利用传统分离培养法发现传统豆酱中的霉菌主要为米曲霉、曲霉属、犁头霉属，其中米曲霉作为优势菌属大量存在。在豆酱固态发酵阶段霉菌数量最高，在发酵中期发酵趋于平稳，液态发酵阶段数量减少，其中米曲霉一直为霉菌菌群中的优势菌。LEE S等[13]在分析工厂及改良工厂生产的酱时，从两种不同生产工艺的酱中筛选出了12株霉菌，其中在两种酱中都存在的霉菌为米曲霉。在研究气味及其他组成成分时认为曲霉可能与糖代谢有关。康红霞等[14]对庆阳市传统发酵豆酱中的优势霉菌进行了分离筛选，筛选出一株产蛋白酶活力达4 351.68 U/g的菌株，经鉴定为米曲霉，并提出诱变育种及混合接种方法提高产酶能力的设想。MACHIDA M等[15]成功破译了米曲霉的基因组，研究发现米曲霉基因有3 800万碱基对，并首次从微观角度对米曲霉进行了深入研究，这对米曲霉的实际应用起到了帮助。赵莹等[16]通过测定蛋白酶活力、非产硫化氢及非产生物胺等试验，对酱油豆豉中的霉菌进行分离筛选，并对其耐盐、亚硝酸盐及氨基态氮等方面测定，选出两株性质均较好的霉菌，经判断均为米曲霉，认为应用于酱油生产中能得到更多的氨基酸态氮含量。

研究表明，我国在发酵豆制品的酿造方面做出了很大的努力。诱变育种、双菌种及多菌种混合发酵带来的结果也有所成效[17]。一般主要使用米曲霉，并补充其他优良菌株用于发酵。李保英[18]将沪酿米曲霉与沪酿黑曲霉等3株霉菌进行单独及混合发酵对酱油制曲，结果表明米曲霉与黑曲霉混合制曲的蛋白酶及糖化酶比单独要高，且先单独制曲再混合成曲的酶活更高。对混合曲制得酱油的理化指标结论中得到其能够有效提高原料利用率并提高酱油的风味及风味物质含量。通过米曲霉双菌株组合制曲发现中性蛋白酶及氨肽酶活力较单一菌种相比都得到有效提升，可以提高酱油的风味且能缩短制曲的时间，对改善酱油品质具有重大意义[19]。梁亮等[20]通过对耐盐米曲霉沪酿3.042菌株经复合诱变为突变菌株HN01，发现中性蛋白酶活力约是出发菌株的1.9倍且食品安全性能稳定。在制曲过程中添加食盐诱导，提高了突变菌株HN01的中性蛋白酶的耐盐性，经该菌种酿造出的天然酱油氨基酸态氮增加了8.6%，并将该菌用于酱油制作中。

2.2 发酵制品中的毛霉菌

毛霉（Mucor）属湿性真菌，具有良好的发酵酒精及分解脂肪的能力。晏丽等[21]在豆酱的发酵前期中发现毛霉大量存在，其主要原因是因为此阶段生长环境水分活度大，毛霉适宜在此环境下生长。刘思佳等[22]用三丁酸甘油酯平板法对豆酱中产脂肪酶的霉菌进行筛选，最后得到毛霉属中的卷支毛霉（Mucor circinelloides）酶活最高，可作为分解大豆脂肪的优良菌株。我国酿造腐乳主要应用的霉菌为毛霉及少量根霉。其中毛霉在我国大部分地区普遍使用。谢小本[23]在发酵房内进行总状毛霉XH-22的培养发现，XH-22发酵30 h是菌体产蛋白酶的高峰期。在发酵18～30 h内粗蛋白含量迅速下降，菌丝生物量在30 h达到高峰值。可以认为通过对总状毛霉的深层培养可以取代现有的腐乳生产方式，进而达到发酵周期短、菌种纯度高、生产效率提高的效果。庄洋等[24]对接种不同毛霉菌种的腐乳风味进行研究，共检测出76种挥发性化合物，发现不同菌种对腐乳的风味影响显著，其中以总状毛霉发酵的腐乳风味最佳。对于不同菌种发酵腐乳的研究，有文献表明，在后期发酵过程中，毛霉发酵腐乳的氨基酸态氮和水溶性蛋白的含量较高。而毛霉和根霉混菌发酵腐乳的指标均达到一个相对较高的水平，使腐乳品质更好[25]。

2.3 发酵制品中的红曲霉

红曲霉（Monascus）又称红大米，广泛存在于树木、土壤、河川沉淀物中。属真菌门、子囊菌纲、散囊菌目、红曲科。由红曲霉发酵而成的红曲米，早在千年以前便已经被使用，在《本草纲目》中便可查到被使用的记载。随着科学的发展，关于药用价值及次级代谢产物的研究也逐渐深入。红曲色素作为一种天然色素，其毒副作用远小于合成色素，有着色力强、安全、性质稳定等优点，现被应用于食品药品等产业中[26]。不仅如此，科学家们还发现它所产生的代谢产物有降脂降压、抑菌、延缓衰老、防癌等诸多保健功能。

发酵食品虽然有一定营养价值，但是一些发酵制品由于添加剂及高盐等环境影响，对人体有着一定的危害，其中亚硝酸盐就是发酵食品中最受重视的因素。发酵肉制品为了延长其货架期而添加了高浓度的盐分等添加剂，这往往会引起亚硝酸盐含量过高而对人体造成伤害。因此人们寻找一种可以替代亚硝酸盐的应用菌株，既可以维持肉制品货架期又能促进风味。研究表明红曲菌可作为亚硝酸盐的安全替代物[27]。MAMUCOD H F等[28]便应用红曲色素及红曲霉加入菲律宾香肠中，发现其对细菌及酵母菌显现出一定的抑制作用，在添加量为1%的水平上可作为亚硝酸钠的替代物。

红曲霉具有较好的稳定性、酯化力和糖化力等优点[29]，因此在酿造腐乳等具有独特颜色产品的企业也选用红曲霉与其他菌株进行混菌制曲。其增色力可以提升产品的成色，赋予制品更好的外观。

2.4 发酵制品中的青霉菌

青霉属（Penicillium）作为一个有着多达220多种属的庞大菌属，广泛存在于各个地方，在空气及土壤中极易被分离。青霉菌不仅包括可以对细菌有着强烈作用的青霉素等抗生素，还包括可能产生毒素和引起霉变的有害青霉。在食品中，青霉虽然可能会造成蔬菜水果的腐烂，粮食的霉变等，但一些优良青霉具有高产酶能力，因此也作为酶制剂被使用。如西方人喜食的奶酪干酪就是由青霉发酵而成。Camembert干酪上便使用专用青霉发酵干酪，卡地青霉组的白酪青霉（Penicillium caseicolum）可作干酪发酵剂。发酵肉制品中也常使用青霉菌作为发酵剂，由于有些青霉菌产毒素，因此会筛选不产毒素的青霉作为发酵菌株，最为常用的有纳地青霉（Penicillium nalgiovense）及产黄青霉[30]（Penicillium chrysogenum）。

刘功明等[31]使用纳地青霉为发酵剂接种在发酵鸭肉中，发现前发酵3 d肉质硬度最大，后熟5 d硬度降低；后熟1 d黏着性增加，弹性降低；7 d时黏着性达到最大，弹性达到最低。认为是纳地青霉在表面成长时吸收水分使肉的硬度变大，后由于其分解了蛋白质使得肉质松软，硬度下降。游离氨基酸与必需氨基酸总和均显著上升。从挥发性物质来看，发酵鸭肉中醇、酯、芳香族物质增多，说明纳地青霉有助于良好风味的形成。杨勇等[32]从四川发酵香肠中筛选优良霉菌与其他菌种进行混合发酵，最后从中筛选出一株产蛋白酶与脂肪酶活性强的霉菌为产黄青霉，对其进行毒理学评价为无毒物质。

3 发酵制品蛋白质分解与霉菌的关系

发酵制品之所以受到大众喜爱，不仅因为其与原料相比有着更高的营养，大多是因为发酵制品在经过发酵后有着更加丰富的口感，让大众在主观上更容易接受及喜爱发酵食物。在这个过程中主要是微生物尤以霉菌产生的各种酶类分解原料中的蛋白质[33]，其不仅对食物的风味有重要影响，而且为其他微生物的生长提供了物质基础。

杨伊磊[34]探究了毛霉型豆豉在发酵过程中蛋白质水解产物的变化规律，发现总酸、还原糖等因素与蛋白质水解产物生成在一定范围内呈相关性。同时这株毛霉产生7种胞外酶，对蛋白质的合成水解有着重要联系。其中将亮氨酸氨肽酶进行粗提取后添加到豆豉中，不仅酶活力提高，加酶豆豉的游离氨基酸总量提高了13.29%，说明毛霉产生的亮氨酸氨肽酶促进了蛋白质水解产物的形成。谢芳等[35]使用雅致放射毛霉（Actinomucor elegans）发酵水牛乳豆乳混合干酪并对其成熟特性进行分析，发现在成熟过程中由于毛霉产生的蛋白酶水解蛋白质及脂肪，产生的水溶性物质破坏酪蛋白的网络结构，赋予了干酪更均匀松软的组织结构且有良好的感官特性。金二庆等[36]利用红曲菌对广式腊肠进行发酵，在最佳工艺基础上对其分解蛋白质能力进行分析，结果表明广式腊肠在发酵6 h时红曲霉发酵可加速分解大分子蛋白为小分子多肽及游离氨基酸，使发酵腊肠有更浓郁的滋味及更高的营养价值，且感官呈现更好的状态。ALAPONT C等[37]对干腌火腿中的74株霉菌用作发酵剂，对酪蛋白及肌球蛋白水解活性进行研究。得到一半以上菌株对酪蛋白有蛋白水解活性，其中6株对猪肉肌球蛋白水解活性最高，大多都为产黄青霉、纳地青霉等青霉菌属，认为其适宜作为干腌火腿的发酵菌株且可与蛋白水解菌株联合使用。4结论与展望

传统发酵制品的保健功效及营养价值已经得到大众充分认可及肯定。若想打开发酵制品更大市场，就须充分了解利用发酵菌株的特性。各国研究学者为了使发酵制品的品质得到提升，在利用霉菌发酵上做出了很多的研究。由于霉菌所属范围较广、性质大不一样，研究大多集中在单一蛋白酶能力、蛋白水解力、生产周期的缩短上，因此在霉菌的研究方面还有很大空间。在对于杂菌及有害菌的抑制方面，研究者们仍在寻找不同的方法去解决。相信在以后的研究中，在对发酵制品中的霉菌的研究利用上会取得更大的发展进步。