微生物在食品发酵中的应用

◎王 莉

（淄博市食品药品检验研究院，山东 淄博 255035）

1.1 混菌体系

食品发酵中的发酵微生物，通常会选取混菌发酵体系，并且微生物来源是从原料、曲种及发酵环境中获得的，微生物体系直接决定了发酵食品微生物群落的多样性与复杂性。在科技日新月异的今天，发酵食品运用微生物的原始混菌体系早已被淘汰，取而代之的是相对稳定的混菌体系，它们不仅能够使食品本身的口感更良好，并且还拥有极为丰富的营养成分。从本质上讲，混菌发酵体系同微型工厂的原理大体一致，各不相同的微生物之间拥有密不可分的联系，同时又保持着各自的独立性[1]。

1.2 发酵工艺和环境较为复杂

整体而言，发酵食品在整个食品行业中属于较为特殊的一类，其生产加工技术因受传统发酵工艺的深远影响，所以发酵食品普遍具有生产周期较长、特征较为复杂的基本特点。例如，经由发酵之后生产的茅台酒，在实际生产过程中涵盖不少环节，譬如，高温大曲做糖化发酵剂、高温堆积、多轮发酵等。其中任何一个发酵环节在实际生产过程中的工艺都十分繁杂，并且对于环境的要求和评价标准也较高，对发酵效果具有关键影响的要素并非只有一方面，相反，发酵效果是由多个因素共同作用下的结果。

2.1 提升食物口感，加强人体吸收效果

第一，利用微生物进行食品发酵加工的时候，微生物可对食品中多种成分加以利用分解，使食品原有的口感及营养成分发生变化。如一些微生物可分泌多种酶分解细胞壁，从而使得食物结构出现变化，再结合发酵后期加工处理，最终可以让食品获得比之前更佳的口感。第二，发酵食品中的维生素、矿物质等更易被人体吸收利用，并且蛋白质经微生物发酵后变成小分子的氨基的或者多肽物质，可被小肠直接吸收，提高了蛋白质的生物利用率。此外，发酵环节会消耗食品原料中的大量碳水化合物，从而有效减少摄食过程中的能量摄入[2]。大多食品倘若不通过发酵流程，则人们对于淀粉、奶制品、蛋白质等的消化和吸收效果相对较差。故，目前市面上经不同程度微生物发酵获得的食品越来越多，极大带动了发酵食品行业的发展。

2.2 食品营养价值提高

经过微生物发酵后的食品通常具有比原先更高的营养价值。微生物经过发酵处理后会产生对人体健康有益的各类代谢物，其中包含人体自身无法合成的一些必需氨基酸。如鱼类经发酵后产生的游离氨基酸，特别是Met、Phe、Leu、Val 和Ile 在微生物的发酵过程中显著增加[3]。因而，微生物食品发酵形成的各类代谢物可以更有效地调节人体机能，提升人体对各类营养物质的吸收。

2.3 拥有多种特殊生理功能保健效用

诸多食品源的蛋白质、碳水化合物及脂质类经不同微生物发酵后可产生该食品本没有的生理活性。如乳酸菌作为乳制品和食品工业发酵过程中非常重要的发酵剂，在食品生产中为产品增加了更多的生物特性，如抗菌活性、抗炎、ACE 抑制、抗氧化、止泻、抗病毒、免疫调节、降低胆固醇、预防糖尿病和抗癌活性等。不同菌株的乳杆菌目前还会被作为益生菌食用，并在胃肠道中定植，对人体肠道健康产生积极影响。乳酸杆菌用于开发功能性食品有良好的发展前景。可根据不同菌株的独特性能开发功能性和治疗性食品，前景广阔[4]。

现今，微生物发酵技术在诸多领域和行业中均获得了广泛应用。在食品生产环节中利用微生物发酵工艺，除了有助于食物内含营养成分的增加，还能够给我国食品企业的健康稳定发展提供更有力的技术保障。微生物在食品发酵过程中的具体应用如下。

3.1 乳制品

伴随社会经济与科学技术的发展，人类的生活品质获得了提升，营养价值较高的各类乳制品俨然成为当代人生活离不开的重要食品类型之一，其除了能够提供充足的营养成分外，还可以促进人体对各类营养物质的消化和吸收。所以，人们对乳制品的需求量迅速上升，其生产工艺也渐趋成熟化。由于发酵乳制品拥有更高的营养价值、更易吸收、更佳的口感等优势，深受社会大众的喜爱，在人们的饮食中愈加重要。通常情况下，乳液为发酵乳制品的主要原料，在对其进行杀菌、微生物发酵等技术操作后能够产出优质的乳酸食品。例如，牛奶经过发酵处理后能够制成酸奶。在发酵环节中乳糖经过发酵分解，而后形成乳酸及有机酸，成为乳糖不耐人群的佳品。现阶段，乳制品市场最为常见“双歧杆菌酸奶”，此种酸奶在整个生产、加工环节的核心技术即为共同发酵和共生发酵。在对酸奶进行发酵处理的过程中能够发挥巨大效用，并且借助互相间的联系与配合，使得乳制品的特质可以获得一定改善。此外，按照乳制品的相关研究结论，酸奶当中含有大量乳酸菌，有益于人体肠道益生菌的生长，且对腐败菌的抑制作用相当明显。

3.2 调味品

将微生物运用于食品发酵工艺中在许多方面均获得了理想的效果，调味品方面也不例外。例如，目前市场当中的食醋、豆瓣酱、酱油等调味料，它们均可以不同程度地改善食品味道，提升食品口感；
另外，鸡精、味精加工均离不开微生物发酵工艺，将玉米、小麦、高粱等作为基本原料，再借助专业化设施对这些原料进行粉碎操作，紧接着依次实施蒸煮、发酵、过滤等加工工序，最终通过上述精细化处理获得味精，在味精的发酵环节中，会随着发酵液的形成，合理调整PH 指数及玉米、小麦、大豆等物料，从而给微生物提供适宜的发酵环境及充足的氮源。在食醋的加工环节中，选取醋杆菌这一微生物，粮食经过酵母菌厌氧发酵，先把原料发酵成乙醇，然后在醋酸杆菌的作用下使乙醇发酵成为醋酸。在微生物发酵的时候选取不同的微生物，则食醋味道会存在一定差别。此外，较为常见的调味品酱油，其在实际加工的时候应选取大豆及小麦，再利用其他一些微生物和米曲霉菌，经过多个工序完成酱油的生产。

3.3 酒精饮料

酒精饮料对于我们并不陌生，其日益呈现多元化趋势，加之独特口味，深受人们的喜爱，拥有极大的发展空间。酒等酒精饮品在加工过程中，也利用微生物发酵工艺，粮食中的淀粉在酶的作用下会产生葡萄糖，借助发酵技术转化为酒精，将糖类物质转变为乙醇等物质，在密封的空间里，经过长时间发酵，最后成为酒或酒精饮料。

3.4 酶制剂

从本质上来讲，酶制剂属于高分子化合物，具备生物催化的功效，并且在细胞活动中酶亦是参与主体。在化学反应当中，催化也是酶的主要作用，即使出现一些消耗但并不会影响反应过程中的化学平衡性。酶的另外一个显著特点是专一性，且仅在反应条件充分的前提下才会发挥自身效用。在诸多食品加工技艺中，酶制剂使用是较为普遍的，现阶段食品加工环节使用生物酶的情况居多。和从动植物中酶的获取比较而言，微生物发酵工艺下制出的酶制剂拥有更高的生产效率[5]。

4.1 对微生物防治技术的研究

在食品发酵过程中科学的利用微生物具有显著的优势，如果在食品发酵环节中无节制地利用微生物发酵技艺，会对环境产生巨大危害。我们以红曲发酵为例，红霉素在提取过程中会同步形成有害真菌毒素类的物质，对人体产生极大危害。因而，在食品发酵日益依赖微生物的今天，相关企业及技术人员应当在食品加工过程中仔细考量微生物所发挥的实际效用，使进一步加强微生物防治技术管理，有效防范因微生物运用而出现的问题。此外，还应当对微生物作用机制进行深入研究，在实践探索过程中寻找消除各类微生物不利因素影响的办法。在食品企业今后的生产当中，必须以高质量生产为前提，提升安全防控水平，合理利用微生物发酵工艺及微生物防治技术，防止各类食品安全问题的出现[6]。

4.2 传统微生物发酵工艺的改良

当前，传统的微生物发酵工艺技术在食品发酵生产中广泛应用而且日臻完善，这是一个不断改革、创新的过程，应不断加大传统的食品发酵技术工艺的研究，在资金和科研力量上不断加大投入。另外，还需要引用极大值原理，对传统意义上的微生物发酵流程实施全方位的管控，对原有的较为复杂的生产流程进行合理优化。不断升级、优化微生物发酵流程的管控，提升微生物发酵工艺技术水品。

4.3 固态发酵技术的革新

随着时代进步及相关技术的发展，食品加工中固态发酵工艺逐渐流行。与液态发酵等形式相比，固态发酵拥有众多方面的优势，如设备构造简单、能耗低、污染少等，但工艺技术上还不够成熟，在实际应用中依然存在很多问题。研究人员在未来的发展过程中应更加积极、深入的探究，寻找更多优化固态发酵工艺的方法，进而使此项技术发挥更大的效用。今后，我们应更加注重新工艺的研究，提升新工艺在食品加工生产中的应用水平，为食品企业的发展创造契机，为人类食品健康提供有力保障[7]。

综上所述，发酵食品逐渐演变为被大众接受的健康食品，而微生物在食品发酵环节中扮演着不可替代的重要角色，微生物发酵技术拥有十分广阔的发展前景。不久的将来，微生物制造势必会成为食品加工领域的投资热点之一。然而，这是一个漫长而复杂的过程，不确定因素导致微生物工程行业发展缓慢。无论如何，伴随现代科技的日新月异，传统食品发酵工业最终会被现代食品发酵工业乃至微生物工程所取代，进而使我们的生活变得更加丰富多彩、有滋有味。

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