玉米微生物发酵研究进展

甄翠荣

摘 要：玉米是优良的粮食作物，分布广泛，营养丰富且廉价易得。但玉米自身的组成及加工特性，极大地限制了其食品加工及高附加值产品的应用开发，而微生物发酵可以有效提高玉米的营养价值和加工性能。本文对玉米的营养保健价值、玉米微生物发酵的特点、营养及加工性能改变进行了总结，以期为开发高附加值的玉米发酵食品提供参考。

关键词：玉米发酵;微生物;营养成分;加工性能

Abstract：Corn with rich nutrition， cheap price and easy gain is one of the most widely distributed crops. However， due to the characteristics of corn and maize processing， its development as staple and value-added foods is greatly restricted. Microbial fermentation can well improve the nutritional value and processing performance of corn. This article summarizes the research status of the nutritional and health value of corn， the characteristics of potential corn fermenting microorganisms and the improvements in corn nutrition and processing performance. This summary intends to provide a reference for the development of high-value fermented corn food.

Key words：Corn fermentation; Microorganisms; Nutrient composition; Processing performance

中图分类号：S38

世界人口的增长、食物需求的增加及饮食习惯的改变，对全球粮食系统提出了巨大挑战。如何满足人类对食品日益增长的需求，提供健康易得的饮食，构建健康可持续的食品体系，是亟待解决的一个关键问题[1]。

玉米是一种重要食物资源，且在营养健康食品中占有重要地位[2]，但是玉米自身组成及加工特性，限制了玉米食品的开发及市场的发展。微生物发酵可以提高玉米营养价值，改善玉米加工性能及玉米食品感官性状[3]。国内关于玉米发酵及玉米发酵食品的研发较少，要开发优良的玉米发酵食品，急需采用创新战略，选择不同的微生物群落。

1 玉米的营养价值

玉米含72%淀粉、10%蛋白质、4%脂肪、3%膳食纤维[4]，并富含钙、铁、镁、硒、维生素等营养保健物质[5];高含量的纤维素既有降低血压、调节血糖等功能，还具预防肥胖症和便秘的作用[6];丰富的不饱和脂肪酸，易于人体消化吸收[7];核黄素对眼睛有一定保健作用[8];天然维生素E可延缓衰老，激发机体免疫系统[6];玉米中富含谷胱甘肽，开发成保健食品具有增强机体免疫力的潜力[9]。

2 玉米的微生物发酵

我国发酵食品历史悠久，目前玉米发酵方面研究最多的是植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母等。

2.1 植物乳杆菌

植物乳杆菌不仅可以提高发酵食品的安全性和延长保质期，而且还具有多种保健价值，如产生维生素B2和维生素B9，抗营养化合物的降解或酶的产生等[10]。Decimo等以植物乳杆菌发酵玉米麸皮，增加了玉米中可溶性膳食纤维的含量，同时植酸含量降低，有利于身体对钙、镁等重要元素的吸收[11]。胡畔以乳酸菌发酵玉米粉，使持水力下降了32%，凝胶力提升了12%，玉米面团黏度增大了4.8倍[12]。李晓娜等以植物乳杆菌发酵玉米粉，使制备的玉米面条成条性好，损失率低[13]。另外，植物乳杆菌对不同的生态环境有较强的适应能力，这表明其是进行功能性食品设计的优良候选菌属。

2.2 枯草芽孢杆菌

枯草芽孢杆菌是被FDA归类为“公认安全”的发酵菌株。目前，枯草芽孢杆菌由于具有抗生素特性、产生酶和生物防治剂等多种功能而引起人们的关注[14]。

陈丹阳等以枯草芽孢杆菌发酵玉米粉，使可溶性肽含量提高到原来的13.3倍，具有突出的抗氧化活性[15]。闫亚婷等以枯草芽孢杆菌固态发酵玉米粉，使玉米淀粉分解率高达37.76%，可溶性糖含量提高1.72倍[16]。李妹睿等用枯草芽孢杆菌发酵玉米粉，使淀粉含量下降，其可溶性糖及氨基酸含量都有显著增加[17]。枯草芽孢杆菌分泌的胞外酶在玉米食品发酵中将发挥愈来愈重要的作用。

2.3 釀酒酵母

酿酒酵母是食品加工中常用的菌种，富含蛋白质、维生素等多种营养物质，具有抗氧化、提高免疫力等功能[18]。用酿酒酵母固态发酵玉米可以有效改善小鼠的免疫功能[19]。Daria等以酿酒酵母进行糖化同步发酵玉米粉，使玉米粉保水性提高和黏弹性增强[20]。随着对酿酒酵母代谢网络了解逐渐深入，基因工程酵母也用于玉米粉固态发酵研究。高齐与李博均采用经过紫外诱变和筛选驯化后的酿酒酵母发酵玉米粉，使支链淀粉下降，还原糖和直链淀粉的含量明显提高[21-22]。可见酿酒酵母发酵玉米粉，应用开发潜力巨大。

3 结语

目前，玉米发酵食品研究尚不多见。玉米微生物发酵主要集中于产生风味物及健康因子、分泌功能酶系及改善食品质地等相关研究，玉米发酵将在获得价廉易得的健康食品中发挥着至关重要的作用，并促进可持续食品体系的发展[23]。但是，目前发酵过程仍面临着标准化和优化的挑战，这与食品质量、安全性、可持续性发展息息相关。根据发酵玉米微生物的特点，用植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母等食品级微生物，组合发酵玉米生产保健食品，其发酵潜力有待进一步探究。

参考文献：

[1]Lindgren E，Harris F，Dangour A D，et al. Sustainable Food Systems-a Health Perspective[J].Sustain Sci，2018，13（6）：1505-1517.

[2]Butts-Wilmsmeyer C，Yana N A，Kandhola G，et al. High-throughput， Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize（Zea mays L.）[J].Journal of visualized experiments：JoVE，2018（136）：e57809.

[3]姚尚杰，金垚，周荣清，等.传统发酵食品中微生物间相互作用及应用[J].生物产业技术，2019（4）：48-54.

[4]马先红，房忠慧，李雪晶，等.玉米发酵食品研究现状[J].食品工业，2020，41（4）：264-267.

[5]郑华杰.共生玉米基酸奶型功能食品的研制[D].长春：吉林大学，2016.

[6]马先红，贾宇涵，刘鑫.玉米膳食纤维研究进展[J].食品研究与开发，2017，38（24）：209-212.

[7]周飘，陈庆富，黄娟.粮食作物保健食品的研究进展[J].中国食物与营养，2019，25（7）：20-25.

[8]赵延福，张慧，李慧，等.天然类胡萝卜素功能性产品的开发和应用[J].中国食品添加剂，2017（8）：154-159.

[9]卢思妍.老年人粗粮益生发酵可蒸煮健康食品的研制[D].长春：吉林农业大学，2018.

[10]Behera S S，Ray R C，Zdolec N. Lactobacillus plantarum with Functional Properties： An Approach to Increase Safety and Shelf-Life of Fermented Foods[J].Biomed Res Int，2018：9361614.

[11]Decimo M，Quattrini M，Ricci G，et al. Evaluation of Microbial Consortia and Chemical Changes in Spontaneous Maize Bran Fermentation[J].AMB Express，2017，7（1）：205.

[12]胡畔.米根霉和乳酸菌固态发酵玉米粉及其理化加工特性的变化[D].哈尔滨：哈尔滨商业大学，2020.

[13]李晓娜，亓鑫，赵卉，等.植物乳杆菌改性玉米粉制作玉米面条的工艺及品质分析[J].食品与发酵工业，2019，45（5）：185-189.

[14]Lee K H，Kim S H，Woo K S，et al.Functional beverage from fermented soymilk with improved amino nitrogen，beta-glucosidase activity and aglycone content using Bacillus subtilis starter[J]. Food Sci Biotechnol，2016，25（5）：1399-1405.

[15]陳丹阳，张振洋，黎剑，等.枯草芽孢杆菌发酵玉米黄粉制备可溶性肽[J].食品与发酵工业，2019，45（14）：78-83.

[16]闫亚婷，周安国，王之盛.枯草芽孢杆菌固态发酵玉米粉的研究[J].中国粮油学报，2011，26（1）：52-55.

[17]李姝睿，牛春华，刘新凤，等.枯草芽孢杆菌胞外酶对于玉米粉的修饰改性研究[J].中国酿造，2013，32（9）：60-63.

[18]Zha M，Sun B，Wu Y，et al.Improving flavor metabolism of Saccharomyces cerevisiae by mixed culture with Wickerhamomyces anomalus for Chinese Baijiu making[J]. J Biosci Bioeng，2018，126（2）：189-195.

[19]张庆霞.玉米粉改性的研究现状与展望[J].食品研究与开发，2019，40（10）：206-211.

[20]DARIS SP.The Effect of Structural Changes of Starch by Stillage Recycling and Scaling up of the Process[J].Fuel，2014，1（19）：328-334.

[21]李博.酵母菌固态发酵对玉米粉品质的改良[D].济南：济南大学，2015.

[22]高齐，苏政波，刘宝祥，等.酵母菌固态发酵玉米粉营养成分的变化[J].山东食品发酵，2015（4）：3-5.

[23]姚粟，于学健，白飞荣，等.中国传统发酵食品用微生物菌种名单的研究[J].食品与发酵工业，2017，43（9）：238-258.