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发酵工艺在食品方面的应用
发酵工艺在食品方面的应用
【摘 要】传统发酵食品种类丰富，风味独特，是食品工业重要组成部分。
近年来，随着人们生活水平的提高，对绿色健康食品的需求增强，发酵工艺在具有丰富的营养价值、独特的口感和良好的生理保健的食品中的应用逐渐广泛。
本文概述了发酵工艺在传统食品方面的应用，介绍了发酵工艺在现代食品方面的应用。
【关键词】发酵工艺;食品;真菌;单细胞蛋白
发酵食品是指利用乳酸菌或曲菌制成的食品。
相对于普通食品而言，发酵食品有着更为丰富的营养成分;由于发酵的作用，食品中的蛋白质被有效降解，此类食品更易被人体消化吸收。
同时，由于大多数致病菌只适应中性偏碱环境，而发酵工艺产生的是酸性环境，所以发酵食品更耐贮存。
此外，食用发酵食品还能获得几种人体必需但本身不能产生的氨基酸。
一、发酵工艺在传统食品方面的应用
(一)发酵酿酒
酿酒是酵母菌在厌氧环境下，将糖类分解为酒精与水或CO2。
酿造啤酒中用到的菌种主要是啤酒酵母，它通过降糖产生CO2和酒精。
CO2和酒精即是啤酒酵母的代谢产物。
啤酒发酵过程有5个时期，即酵母繁殖期、起泡期、高泡期、落泡期和泡盖形成期。
在这个过程中，必须应用微生物学原理控制好各个时期的酵母。
高泡期是啤酒酵母发酵的旺盛期，需人工降温，但不能太剧烈，以免酵母过早沉降，影响发酵作用。
在泡盖形成期时，泡沫回缩，形成泡盖，撇去所析出的多酚复合物、酒花树脂、酵母细胞和其他杂质，此时大幅度降温，使酵母沉降。
(二)生产味精
L-谷氨酸钠俗称味精。
L-谷氨酸发酵生产菌种主要有棒状杆菌、短杆菌属、小杆菌属的细菌。
L-谷氨酸钠发酵工艺主要有4个阶段：①摇瓶种子培养，即采用适合的液体培养基培养菌种。
②二级种子培养。
③L-谷氨酸发酵生产。
④L-谷氨酸钠的提取。
在L-谷氨酸发酵生产时期的谷氨酸合成阶段，菌体浓度基本不变，糖与尿素分解后产生的α-酮戊二酸和氨主要用于合成谷氨酸。
此阶段应为菌种提供生长最适宜的条件，如及时添加尿素，调节最适合PH7.2～7.4，提高温度到谷氨酸合成的最适温度并大量通气，保证菌体的有氧呼吸，使它大量产生代谢产物提高产量。
(三)发酵生产酸奶
酸奶是一种传统发酵乳制品，具有丰富的营养价值和良好的保健功能。
随着冰箱的普及和冷链系统的推广，人民消费水平和文明素质的提高，健康理念的流行，酸奶产量以年平均25%的速度增长，已经成为我国第一大发酵乳制品，是最具盈利和发展潜力的产业。
酸奶是新鲜牛奶经酸奶发酵剂发酵而成的乳制品。
酸奶发酵剂是制作酸奶所用的特定的微生物培养材料。
发酵剂在酸奶生产过程中的作用非常重要，发酵剂是酸奶产品产酸和产香的基础和主要原因。
酸奶质量的好坏主要取决于酸奶发酵剂的品质类型及活力。
在以前的酸奶生产过程中，酸奶发酵剂的菌种要在酸奶生产厂家单独设一菌种车间，以完成“纯菌→活化→扩大繁殖→母发酵剂→中间发酵剂→工作发酵剂”这一工艺过程，该过程工序多、技术要求严格，一般厂家由于生产条件有限，经常出现质量问题。
所以，在乳业发达国家，酸奶生产厂家不自制发酵剂，由专门生产发酵剂的企业提供酸奶发酵剂，来满足发酵乳制品厂家的要求。
丹麦的汉森中心实验室1988年底生产出超浓缩的直投式酸奶发酵剂。
(四)发酵工程与番茄红素
番茄红素是由11个共轭双键及2个非共轭碳碳双键构成的高度不饱和直链型烃类化合物，具有预防癌症、防治心血管疾病、缓解骨质疏松症和提高免疫等重要的生理功能。
番茄红素的生产方法主要有提取法、化学合成法和微生物发酵法。
由于番茄红素含量低，提取法无法满足市场需求;化学合成法存在收率低、产物不稳定以及合成成本高等缺点;发酵法被认为是生产番茄红素最有潜力的方法。
发酵法利用特定微生物的代谢将淀粉、葡萄糖、黄豆饼粉等廉价原料转化为番茄红素，不受原材料、地理环境和气候等因素影响，工艺简单、生产周期短、生产效率高、生产成本低，且产物质量可控，并减少了对环境的污染。
二、发酵工艺在现代食品方面的应用
(一)大型真菌的开发
功能性的有效成分主要来自那些名贵中药材如灵芝、冬虫夏草、茯苓、香菇、蜜环菌等药用真菌，因为这些真核微生物含调节机体免疫机能、抗癌或抗肿瘤、防衰老的有效成分，这是发展功能性食品的一个最主要原料来源。
一方面直接取自天然的药用真菌，用于功能性食品的开发;另一方面通过发酵途径实行工业化生产，大量索取。
灵芝、冬虫夏草菌发酵培养都取得成功，如河北省科学院微生物研究所等筛选出繁殖快、生物量高的优良灵芝菌株，应用于深层液体发酵研究取得成功，建立了一整套发酵和提取新工艺，为研制功能性食品提供更为广阔的药材原料源。
人工发酵培养虫草菌已在中国医学科学院药物研究所实现，成果卓著，分析产品的化学成分和药理等方面，与天然冬虫夏草类同，临床上应用对高血脂症、性功能障碍、慢性支气管炎等均有疗效，而治疗性功能障碍优于天然冬虫夏草;对病毒性肝炎(乙肝)有显著疗效。
因此，通过发酵途径生产这种药用真菌所具有的有效成分，按科学配比掺入功能性食品的研制，必将为人类保健和延年益寿发挥特定的功能作用。
(二)生产单细胞蛋白
单细胞蛋白(SoleCellProtein，SCP)主要指酵母、细菌、真菌等微生物蛋白质资源。
由于微生物菌体的蛋白质含量高，同时还含有多种维生素。
因此人们已公认SCP是最具应用前景的蛋白质新资源之一，对于解决世界蛋白质资源不足问题方面将发挥重要作用。
用于生产SCP的微生物以酵母和藻类为主，也有一些是采用细菌、丝状真菌和放线菌等菌种。
现在许多国家都在积极进行球藻及螺旋藻SCP的开发，如美国、日本、墨西哥等国所生产的螺旋藻食品既是高级营养品.又是减肥品，在国际市场上很受欢迎。
我国螺旋藻的开发研究始于20世纪70年代。
目前已建立了大规模的养殖生产基地，发展前景看好。
(三)改造传统的食品加工工艺
利用现代发酵技术改造传统发酵食品最典型的是使用双酶法糖化工艺取代传统的酸法水解工艺，用于味精生产，可提高原料利用率10%左右。
在啤酒生产中，国外采用固定化酵母的连续发酵工艺进行啤酒酿造，可将啤酒的发酵时间缩短至1d，甚至90min。
我国对传统酿造制品，如黄酒、酱类、豆腐乳等利用优选的菌种发酵.提高了原料的利用率，缩短了发酵周期，改良了风味品质。
此外，利用发酵工程生产天然色素、天然新型香味剂等食品添加剂，逐步取代人工合成的色素和香精，这也是当前食品添加剂研究的方向。
如甜味剂中的木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味多肽等;酸味剂中的苹果酸、琥珀酸等;氨基酸中各种必需氨基酸;增稠剂中的黄原胶、普鱼兰、茁霉多糖、热凝性多糖等;风味剂中的多种核苷酸、琥珀酸钠、香茅醇、双乙酰;芳香剂中的脂肪酸酯、异丁醇等;色素中的类胡萝卜素、红曲色素、虾青素、番茄红素等;维生素中的维生素C、维生素B12、核黄素、肉碱;生物活性添加剂中的各种保键活菌、活性多肽等;防腐剂中的乳链菌肽、杀菌肽、瓜蟾抗菌肽、防御素等。
参考文献：
[1]李卓才，鲁波，尹红，等.番茄红素化学合成的研究进展[J].合成化学，2006，14(2).
[2]陈洪章.现代发酵工程技术在食品领域的应用研究进展[J].中国酿造，2005，(12).
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