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發(fā)酵工藝在食品方面的應(yīng)用
發(fā)酵工藝在食品方面的應(yīng)用
【摘 要】傳統(tǒng)發(fā)酵食品種類豐富，風(fēng)味獨(dú)特，是食品工業(yè)重要組成部分。
近年來，隨著人們生活水平的提高，對(duì)綠色健康食品的需求增強(qiáng)，發(fā)酵工藝在具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、獨(dú)特的口感和良好的生理保健的食品中的應(yīng)用逐漸廣泛。
本文概述了發(fā)酵工藝在傳統(tǒng)食品方面的應(yīng)用，介紹了發(fā)酵工藝在現(xiàn)代食品方面的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】發(fā)酵工藝;食品;真菌;單細(xì)胞蛋白
發(fā)酵食品是指利用乳酸菌或曲菌制成的食品。
相對(duì)于普通食品而言，發(fā)酵食品有著更為豐富的營(yíng)養(yǎng)成分;由于發(fā)酵的作用，食品中的蛋白質(zhì)被有效降解，此類食品更易被人體消化吸收。
同時(shí)，由于大多數(shù)致病菌只適應(yīng)中性偏堿環(huán)境，而發(fā)酵工藝產(chǎn)生的是酸性環(huán)境，所以發(fā)酵食品更耐貯存。
此外，食用發(fā)酵食品還能獲得幾種人體必需但本身不能產(chǎn)生的氨基酸。
一、發(fā)酵工藝在傳統(tǒng)食品方面的應(yīng)用
(一)發(fā)酵釀酒
釀酒是酵母菌在厭氧環(huán)境下，將糖類分解為酒精與水或CO2。
釀造啤酒中用到的菌種主要是啤酒酵母，它通過降糖產(chǎn)生CO2和酒精。
CO2和酒精即是啤酒酵母的代謝產(chǎn)物。
啤酒發(fā)酵過程有5個(gè)時(shí)期，即酵母繁殖期、起泡期、高泡期、落泡期和泡蓋形成期。
在這個(gè)過程中，必須應(yīng)用微生物學(xué)原理控制好各個(gè)時(shí)期的酵母。
高泡期是啤酒酵母發(fā)酵的旺盛期，需人工降溫，但不能太劇烈，以免酵母過早沉降，影響發(fā)酵作用。
在泡蓋形成期時(shí)，泡沫回縮，形成泡蓋，撇去所析出的多酚復(fù)合物、酒花樹脂、酵母細(xì)胞和其他雜質(zhì)，此時(shí)大幅度降溫，使酵母沉降。
(二)生產(chǎn)味精
L-谷氨酸鈉俗稱味精。
L-谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)菌種主要有棒狀桿菌、短桿菌屬、小桿菌屬的細(xì)菌。
L-谷氨酸鈉發(fā)酵工藝主要有4個(gè)階段：①搖瓶種子培養(yǎng)，即采用適合的液體培養(yǎng)基培養(yǎng)菌種。
�、诙�(jí)種子培養(yǎng)。
�、跮-谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)。
�、躄-谷氨酸鈉的提取。
在L-谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)期的谷氨酸合成階段，菌體濃度基本不變，糖與尿素分解后產(chǎn)生的α-酮戊二酸和氨主要用于合成谷氨酸。
此階段應(yīng)為菌種提供生長(zhǎng)最適宜的條件，如及時(shí)添加尿素，調(diào)節(jié)最適合PH7.2～7.4，提高溫度到谷氨酸合成的最適溫度并大量通氣，保證菌體的有氧呼吸，使它大量產(chǎn)生代謝產(chǎn)物提高產(chǎn)量。
(三)發(fā)酵生產(chǎn)酸奶
酸奶是一種傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和良好的保健功能。
隨著冰箱的普及和冷鏈系統(tǒng)的推廣，人民消費(fèi)水平和文明素質(zhì)的提高，健康理念的流行，酸奶產(chǎn)量以年平均25%的速度增長(zhǎng)，已經(jīng)成為我國(guó)第一大發(fā)酵乳制品，是最具盈利和發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)。
酸奶是新鮮牛奶經(jīng)酸奶發(fā)酵劑發(fā)酵而成的乳制品。
酸奶發(fā)酵劑是制作酸奶所用的特定的微生物培養(yǎng)材料。
發(fā)酵劑在酸奶生產(chǎn)過程中的作用非常重要，發(fā)酵劑是酸奶產(chǎn)品產(chǎn)酸和產(chǎn)香的基礎(chǔ)和主要原因。
酸奶質(zhì)量的好壞主要取決于酸奶發(fā)酵劑的品質(zhì)類型及活力。
在以前的酸奶生產(chǎn)過程中，酸奶發(fā)酵劑的菌種要在酸奶生產(chǎn)廠家單獨(dú)設(shè)一菌種車間，以完成“純菌→活化→擴(kuò)大繁殖→母發(fā)酵劑→中間發(fā)酵劑→工作發(fā)酵劑”這一工藝過程，該過程工序多、技術(shù)要求嚴(yán)格，一般廠家由于生產(chǎn)條件有限，經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量問題。
所以，在乳業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，酸奶生產(chǎn)廠家不自制發(fā)酵劑，由專門生產(chǎn)發(fā)酵劑的企業(yè)提供酸奶發(fā)酵劑，來滿足發(fā)酵乳制品廠家的要求。
丹麥的漢森中心實(shí)驗(yàn)室1988年底生產(chǎn)出超濃縮的直投式酸奶發(fā)酵劑。
(四)發(fā)酵工程與番茄紅素
番茄紅素是由11個(gè)共軛雙鍵及2個(gè)非共軛碳碳雙鍵構(gòu)成的高度不飽和直鏈型烴類化合物，具有預(yù)防癌癥、防治心血管疾病、緩解骨質(zhì)疏松癥和提高免疫等重要的生理功能。
番茄紅素的生產(chǎn)方法主要有提取法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法。
由于番茄紅素含量低，提取法無法滿足市場(chǎng)需求;化學(xué)合成法存在收率低、產(chǎn)物不穩(wěn)定以及合成成本高等缺點(diǎn);發(fā)酵法被認(rèn)為是生產(chǎn)番茄紅素最有潛力的方法。
發(fā)酵法利用特定微生物的代謝將淀粉、葡萄糖、黃豆餅粉等廉價(jià)原料轉(zhuǎn)化為番茄紅素，不受原材料、地理環(huán)境和氣候等因素影響，工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低，且產(chǎn)物質(zhì)量可控，并減少了對(duì)環(huán)境的污染。
二、發(fā)酵工藝在現(xiàn)代食品方面的應(yīng)用
(一)大型真菌的開發(fā)
功能性的有效成分主要來自那些名貴中藥材如靈芝、冬蟲夏草、茯苓、香菇、蜜環(huán)菌等藥用真菌，因?yàn)檫@些真核微生物含調(diào)節(jié)機(jī)體免疫機(jī)能、抗癌或抗腫瘤、防衰老的有效成分，這是發(fā)展功能性食品的一個(gè)最主要原料來源。
一方面直接取自天然的藥用真菌，用于功能性食品的開發(fā);另一方面通過發(fā)酵途徑實(shí)行工業(yè)化生產(chǎn)，大量索取。
靈芝、冬蟲夏草菌發(fā)酵培養(yǎng)都取得成功，如河北省科學(xué)院微生物研究所等篩選出繁殖快、生物量高的優(yōu)良靈芝菌株，應(yīng)用于深層液體發(fā)酵研究取得成功，建立了一整套發(fā)酵和提取新工藝，為研制功能性食品提供更為廣闊的藥材原料源。
人工發(fā)酵培養(yǎng)蟲草菌已在中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所實(shí)現(xiàn)，成果卓著，分析產(chǎn)品的化學(xué)成分和藥理等方面，與天然冬蟲夏草類同，臨床上應(yīng)用對(duì)高血脂癥、性功能障礙、慢性支氣管炎等均有療效，而治療性功能障礙優(yōu)于天然冬蟲夏草;對(duì)病毒性肝炎(乙肝)有顯著療效。
因此，通過發(fā)酵途徑生產(chǎn)這種藥用真菌所具有的有效成分，按科學(xué)配比摻入功能性食品的研制，必將為人類保健和延年益壽發(fā)揮特定的功能作用。
(二)生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白
單細(xì)胞蛋白(SoleCellProtein，SCP)主要指酵母、細(xì)菌、真菌等微生物蛋白質(zhì)資源。
由于微生物菌體的蛋白質(zhì)含量高，同時(shí)還含有多種維生素。
因此人們已公認(rèn)SCP是最具應(yīng)用前景的蛋白質(zhì)新資源之一，對(duì)于解決世界蛋白質(zhì)資源不足問題方面將發(fā)揮重要作用。
用于生產(chǎn)SCP的微生物以酵母和藻類為主，也有一些是采用細(xì)菌、絲狀真菌和放線菌等菌種。
現(xiàn)在許多國(guó)家都在積極進(jìn)行球藻及螺旋藻SCP的開發(fā)，如美國(guó)、日本、墨西哥等國(guó)所生產(chǎn)的螺旋藻食品既是高級(jí)營(yíng)養(yǎng)品.又是減肥品，在國(guó)際市場(chǎng)上很受歡迎。
我國(guó)螺旋藻的開發(fā)研究始于20世紀(jì)70年代。
目前已建立了大規(guī)模的養(yǎng)殖生產(chǎn)基地，發(fā)展前景看好。
(三)改造傳統(tǒng)的食品加工工藝
利用現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)改造傳統(tǒng)發(fā)酵食品最典型的是使用雙酶法糖化工藝取代傳統(tǒng)的酸法水解工藝，用于味精生產(chǎn)，可提高原料利用率10%左右。
在啤酒生產(chǎn)中，國(guó)外采用固定化酵母的連續(xù)發(fā)酵工藝進(jìn)行啤酒釀造，可將啤酒的發(fā)酵時(shí)間縮短至1d，甚至90min。
我國(guó)對(duì)傳統(tǒng)釀造制品，如黃酒、醬類、豆腐乳等利用優(yōu)選的菌種發(fā)酵.提高了原料的利用率，縮短了發(fā)酵周期，改良了風(fēng)味品質(zhì)。
此外，利用發(fā)酵工程生產(chǎn)天然色素、天然新型香味劑等食品添加劑，逐步取代人工合成的色素和香精，這也是當(dāng)前食品添加劑研究的方向。
如甜味劑中的木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味多肽等;酸味劑中的蘋果酸、琥珀酸等;氨基酸中各種必需氨基酸;增稠劑中的黃原膠、普魚蘭、茁霉多糖、熱凝性多糖等;風(fēng)味劑中的多種核苷酸、琥珀酸鈉、香茅醇、雙乙酰;芳香劑中的脂肪酸酯、異丁醇等;色素中的類胡蘿卜素、紅曲色素、蝦青素、番茄紅素等;維生素中的維生素C、維生素B12、核黃素、肉堿;生物活性添加劑中的各種保鍵活菌、活性多肽等;防腐劑中的乳鏈菌肽、殺菌肽、瓜蟾抗菌肽、防御素等。
參考文獻(xiàn)：
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