发酵食品微生物多样性研究方法进展

刘方超 张锦阳 秦顺顺

青岛谱尼测试有限公司 山东青岛 266000

1 微生物发酵对食品的作用

1.1 延长食品保质期

发酵食品最初的目的就是为了保藏食品，延长食品的货架期。发酵保存食品的原理在于，碳水化合物及其衍生物会被氧化为有机酸类、醇类和二氧化碳等发酵的初级或次级代谢产物，这些物质可以抑制腐败微生物的生长，并且这些物质的氧化只是部分氧化，所以还保留足够的营养。许多发酵食品都含有LAB，关于微生物延长发酵食品保质期的功能研究也多集中在LAB类群上，研究表明乳酸菌类群中的一些菌种对于食品腐败和致病菌有着较好的抑制作用。LAB在发酵食品中首先产生抑菌效应，是乳酸菌通过产生的酸类物质，降低基质的pH值实现的。其主要机理为：乙酸、乳酸、丙酸等有机酸可干扰细菌细胞质膜的膜电位的维持，抑制膜的主动运输作用[1]。它们对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及酵母和霉菌均有较广的抑制作用。

1.2 改善食品的营养价值

发酵过程中微生物可产生各种水解酶，将大分子的糖类、蛋白质和脂类等物质降解成更加容易吸收的功能性小分子活性物质，从而增加食品的生物利用率，并产生功能性营养成分。被降解的小分子物质可为后续微生物发酵提供必备的物质基础，保障了发酵过程的顺利进行。在我国和亚洲其它地区，在制作白酒、酱油的过程中，往往先通过制曲的方式，从环境中富集大量微生物，并诱导产生碳水化合物水解酶类、蛋白酶类和脂肪酶类。这些酶类将谷物原料中的大分子物质降解成小分子物质，从而可被后续发酵中的酿酒酵母、乳酸菌等不可利用大分子的微生物吸收利用。其次，在大分子水解的过程中可产生许多功能性小分子。

1.3 去除食品中抗营养成分

一些用于食品发酵的原料，含有一些有毒的物质或者抗营养因子，经发酵处理后，可达到显著去除的目的。最典型的例子是非洲的Gari和fufu这两种以木薯为原料的发酵食品。木薯是非洲地区的主要经济作物之一，但由于含有生氰糖苷这一高毒性的物质，不可以直接被食用。木薯经明串珠菌、乳酸菌和链球菌发酵后，生氰糖苷被转化为低沸点的氢氰酸，在烘焙过程中从脱水浆中脱出，从而变成了可安全食用的发酵食品。植酸属于植物基食品中一种广泛的抗营养因子，能很强地结合铁、锌等矿物质，使它们无法在体内吸收。玉米、高粱和小米等不同谷物中的植酸，可通过乳酸发酵激活植酸酶，有效地减少植酸的含量，从而提高矿物质的利用率。

1.4 富含益生菌

益生菌是指当被宿主以适当剂量摄入时，能够有益宿主健康，且具有生命活性的微生物类群。食品中的益生菌，除了上述有提高食品的保质期、营养价值和安全性作用外，其对宿主肠道健康也有着很大的积极作用。益生菌必须具有抵抗胃液和胆汁的能力，并能够在消化道中增殖和定植。益生菌对宿主最显著的益处在于可以抵抗肠道病原菌，其机理总结有四点：竞争营养和空间、产生抗菌物质、改变肠道的环境和提高宿主的免疫力[2]。

1.5 提升食品的感官品质

微生物发酵可从食品的色、香、味和质地四个特征上提升食品的感官品质。食品中风味包括了人口腔的味觉、鼻腔的嗅觉和三叉神经的感觉。发酵食品的风味物质可分为挥发性成分和非挥发性成分。发酵食品的香气成分是由挥发性风味物质组成，通过人的嗅觉被感知，令人愉悦的香气可以增加人的食欲，增强人的消化功能；非挥发性风味物质通过味觉和三叉神经的感觉被感知。发酵食品风味物质的形成主要包括原料基质的水解反应、微生物代谢产物的合成反应或酶催化各分子进行的生化反应。

2 微生物发酵工程未来在食品中的前景

2.1 微生物发酵工程促进食品行业发展

微生物在未来的食品加工中将有着更加广阔的发展前景。随着物质生活水平的不断提升，人们对于生活品质的要求也越来越高。反映在食品上就是更加注重食品的营养价值和保健功能。微生物发酵技术不仅能在安全卫生的环境下实现食品生产，满足人们对于食品口感和卫生的要求，其还能满足不同人群的不同需求，使食品由普遍化走向定制化发展，丰富了食物种类和口感层次。

现代生物技术的不断发展使得越来越多的微生物及其功能被发现，传统的发酵工艺也具有了一定的科学基础，这为后续发酵工程的创新奠定了理论基础。随着技术的不断发展，微生物发酵技术也会越发成熟，对发酵技术进行改进能够使食品的安全性和营养价值得到充分保障，发酵工程也将随着科学技术的不断发展稳步前行。人们对于食品的重视为微生物发酵工程的发展奠定了市场基础，其在未来的食品生产中将大有可为[3]。

2.2 微生物发酵工程需要在监管下运行

微生物发酵工程也需要在一定的监管下运行，盲目使用微生物发酵技术不仅不能提升食品营养价值，甚至可能会对人体造成损害，因此加强对微生物发酵的监管势在必行。食品安全监管部门应当对微生物发酵食品进行严格把控，对其中的微生物含量进行测定，使其稳定在人体可接受的范围之内，对微生物的种类也应当进行检测，避免微生物发酵成为不卫生生产的托词。市场监管部门应当对微生物发酵工程公司进行严格审批，只有在具备一定资格的情况下才能进行微生物发酵生产。对于生产过程也应当进行不定期检验，避免操作流程不规范、安全意识不强等问题导致的微生物发酵问题，或者由于生产不当对人体健康造成影响。对于已经上市的微生物发酵食品需要对其生产日期和保质期进行严格监管，避免过期产品中对食品安全造成影响，从而影响人体健康。微生物发酵工程的应用应当在市场的监管下运行。

3 结语

微生物发酵工程在食品加工生产领域的应用广泛，随着微生物应用技术的不断发展，其将具有更加广阔的发展前景。微生物发酵工程在面制品、豆制品、茶制品等多个领域广泛阴阳眼，使得食品的营养价值和保健价值能够满足当前人们的食用需求。加大微生物发酵工程在食品加工行业的应用，可为巩固人类健康做出更大的贡献。