發(fā)酵食物微生物的應(yīng)用近況及長(zhǎng)大偏向指南

發(fā)酵食品微生物的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向發(fā)酵食品微生物的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向?qū)O翠煥（遼寧省微生物科學(xué)研究院）一、發(fā)酵食品微生物及發(fā)酵方式利用微生物的作用而制得的食品都可稱之為發(fā)酵食品。我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵食品歷史悠久，曾影響著日本、朝鮮等國(guó)家。近年來，我國(guó)發(fā)酵食品工業(yè)化水平逐年提高，白酒、啤酒、葡萄酒、酸奶等產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展迅速，其它產(chǎn)品如腐乳、豆豉、醬油、發(fā)酵腸等，工業(yè)化程度相對(duì)較低。因此必須提高我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵食品工業(yè)化水平，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。1發(fā)酵食品生產(chǎn)中使用的微生物用于傳統(tǒng)發(fā)酵食品的微生物有酵母菌、霉菌、細(xì)菌等。如中國(guó)的著名大曲酒一茅臺(tái)酒，其發(fā)酵所用的大曲由大麥、小麥等糧食原料保溫培菌制得。曲中的微生物由曲霉、紅曲霉、根霉等霉菌，假絲酵母、漢遜酵母等酵母菌，以及乳酸菌、丁酸菌、耐高溫芽抱桿菌等細(xì)菌組成；酸奶及發(fā)酵乳飲料是由乳酸桿菌、乳酸球菌、雙歧桿菌等發(fā)酵制得；啤酒發(fā)酵是利用酵母菌；發(fā)酵肉制品主要的微生物有乳酸菌、片球菌、霉菌等。黃酒發(fā)酵利用毛霉、根霉、酵母；醬油生產(chǎn)則利用米曲霉、酵母菌、乳酸菌；醋的生產(chǎn)主要是醋酸菌的作用。為提高發(fā)酵水平，很多發(fā)酵食品應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)選育優(yōu)良菌株進(jìn)行純種發(fā)酵。如英國(guó)采用轉(zhuǎn)基因啤酒酵母進(jìn)行啤酒的生產(chǎn)，可直接利用淀粉和糊精，提高了發(fā)酵產(chǎn)率。目前國(guó)內(nèi)外酸奶生產(chǎn)大多使用直投式乳酸菌粉，發(fā)酵劑產(chǎn)品質(zhì)量均一，接種量可精確控制，同時(shí)省去了菌種車間，減少投資，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。2發(fā)酵食品的發(fā)酵形式發(fā)酵食品的發(fā)酵形式主要有液態(tài)或固態(tài)發(fā)酵和自然或純種發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵廣義上講是指一類使用不溶性固體基質(zhì)來培養(yǎng)微生物的工藝過程，既包括將固態(tài)懸浮在液體中的深層發(fā)酵，也包括在沒有(或幾乎沒有)游離水的濕固體材料上培養(yǎng)微生物的工藝過程。多數(shù)情況下是指在沒有或幾乎沒有自由水存在下，在有一定濕度的水不溶性固態(tài)基質(zhì)中，用一種或多種微生物發(fā)酵的一個(gè)生物反應(yīng)過程。與液態(tài)培養(yǎng)方式相比，固態(tài)發(fā)酵具有如下優(yōu)點(diǎn)：培養(yǎng)基簡(jiǎn)單且來源廣泛，多為便宜的天然基質(zhì)或工業(yè)生產(chǎn)的下腳料；投資少，能耗低，技術(shù)較簡(jiǎn)單；產(chǎn)物的產(chǎn)率較高；基質(zhì)含水量低，可大大減少生物反應(yīng)器的體積，不需要廢水處理,環(huán)境污染較少，后處理加工方便；發(fā)酵過程一般不需要嚴(yán)格的無菌操作；通氣一般可由氣體擴(kuò)散或間歇通風(fēng)完成，不需要連續(xù)通風(fēng)，空氣一般也不需嚴(yán)格的無菌空氣。中國(guó)、日本等東方國(guó)家的傳統(tǒng)發(fā)酵食品以固態(tài)發(fā)酵居多，如醬油、腐乳、豆豉等；西方也有一部分食品為固態(tài)發(fā)酵，如著名意大利色拉米香腸、德國(guó)圖林根香腸和黎巴嫩腸。陳洪章，李佐虎等研制出的壓力脈動(dòng)固態(tài)發(fā)酵新技術(shù)在嚴(yán)格意義上達(dá)到了純種培養(yǎng)與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化要求?，F(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵的應(yīng)用具有巨大的潛能，但與液體發(fā)酵相比，目前固態(tài)發(fā)酵在傳質(zhì)、傳熱等方面還缺乏全面的詳細(xì)研究，因而對(duì)工業(yè)化大規(guī)模的最優(yōu)化生產(chǎn)仍有一定的影響?，F(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)大多以大規(guī)模液體深層發(fā)酵為特征，小分子產(chǎn)品在水性發(fā)酵液中含量大都在10%上下，許多高價(jià)值或大分子濃度更低，有的甚至大大低于1%，因而發(fā)酵液產(chǎn)品提取后產(chǎn)生大量的廢液，生產(chǎn)規(guī)模越大,廢液越多,污染越重。固態(tài)發(fā)酵技術(shù)具有節(jié)水、節(jié)能的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，且沒有廢液產(chǎn)生，屬于清潔生產(chǎn)技術(shù)。采用現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)則不僅可提高產(chǎn)品本身的質(zhì)量,還可提高其生產(chǎn)的可操作性,并達(dá)到提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的目的。純種發(fā)酵和自然發(fā)酵相比較，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)易于機(jī)械化，干擾因素少?，F(xiàn)在有些發(fā)酵食品正在向純種發(fā)酵發(fā)展，有的已成型且效果明顯，如日本開發(fā)的先進(jìn)的純種制曲技術(shù)，歐美等國(guó)已制成的用于酸奶和發(fā)酵腸的純種發(fā)酵劑，使發(fā)酵生產(chǎn)易于控制，發(fā)酵效果好，產(chǎn)品質(zhì)量高，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率及競(jìng)爭(zhēng)力。目前我國(guó)的腐乳生產(chǎn)也改革了傳統(tǒng)的豆腐毛坯的制造方法，使用優(yōu)良菌株進(jìn)行純種培養(yǎng)，使菌種保持原有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)更加適宜高溫條件。二、發(fā)酵食品微生物的應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)酵食品有著悠久的歷史，醬油、食醋、飲料、酒、發(fā)酵乳制品等屬于這個(gè)領(lǐng)域，有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。利用微生物生產(chǎn)食品具有獨(dú)特的特點(diǎn)，繁殖過程快，在一定條件下可大規(guī)模生產(chǎn)，要求營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)簡(jiǎn)單。發(fā)酵食品可以提高原產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，改善質(zhì)地、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，增加穩(wěn)定性。1酵母菌酵母菌與人們的生活有著十分密切的關(guān)系，幾千年來勞動(dòng)人民利用酵母菌制作出許多營(yíng)養(yǎng)豐富、味美的食品和飲料。目前，酵母菌在食品工業(yè)中占有極其重要的地位。1.1面包面包是產(chǎn)小麥國(guó)家的主食，幾乎世界各國(guó)都有生產(chǎn)。它是以面粉為主要原料，以酵母菌、糖、油脂和雞蛋為輔料生產(chǎn)的發(fā)酵食品，其營(yíng)養(yǎng)豐富，組織蓬松，易于消化吸收，食用方便，深受消費(fèi)者喜愛。酵母是生產(chǎn)面包必不可少的生物松軟劑。面包酵母是一種單細(xì)胞生物，屬真菌類，學(xué)名為啤酒酵母。面包酵母有圓形、橢圓形等多種形態(tài)。以橢圓形的用于生產(chǎn)較好。酵母為兼性厭氧性微生物，在有氧及無氧條件下都可以進(jìn)行發(fā)酵。1.2酒精及酒我國(guó)是一個(gè)酒類生產(chǎn)大國(guó)，也是一個(gè)酒文化文明古國(guó)，釀酒具有悠久的歷史，在應(yīng)用酵母菌釀酒的領(lǐng)域里，有著舉足輕重的地位。許多獨(dú)特的釀酒工藝在世界上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，深受世界各國(guó)贊譽(yù)，同時(shí)也為我國(guó)經(jīng)濟(jì)繁榮作出了重要貢獻(xiàn)。我國(guó)酒類產(chǎn)品種類繁多，如：黃酒、白酒、啤酒、果酒等品種。而且形成了各種類型的名酒，如紹興黃酒、貴州茅臺(tái)酒、青島啤酒、煙臺(tái)葡萄酒等。酒的品種不同，釀酒所用的酵母以及釀造工藝也不同，而且同一類型的酒各地也有自己獨(dú)特的工藝。中國(guó)的酒精發(fā)酵行業(yè)始終服務(wù)于白酒行業(yè)，國(guó)內(nèi)所有發(fā)酵酒精廠均執(zhí)行食用酒精國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)不同等級(jí)的食用酒精，供白酒廠勾兌白酒。發(fā)酵酒精生產(chǎn)的原料有玉米原料占60%以上，薯干原料占30%，糖蜜原料占10%以下。篩選優(yōu)質(zhì)高效酵母菌，提高酒精轉(zhuǎn)化率，提高酒精發(fā)酵工藝技術(shù)水平，向低溫蒸煮和無蒸煮快速發(fā)酵方面發(fā)展，并結(jié)合玉米原料濕法前加工技術(shù)發(fā)展清液發(fā)酵的新工藝新技術(shù)，是酒精工業(yè)的發(fā)展方向。在白酒生產(chǎn)中，繼續(xù)落實(shí)優(yōu)質(zhì)、低酒度、低糧耗、高效益的發(fā)展方針。液態(tài)法白酒較固態(tài)法白酒更能提高出酒率，降低原料消耗。啤酒是以優(yōu)質(zhì)大麥芽為主要原料，大米、酒花等為輔料，經(jīng)過制麥、糖化、啤酒酵母發(fā)酵等工序釀制而成的一種含有C02、低酒精濃度和多種營(yíng)養(yǎng)成分的飲料酒。它是世界上產(chǎn)量最大的酒種之一。我國(guó)啤酒品種趨于多樣化，由濃醇型向清爽型轉(zhuǎn)化，品種有低度干啤，低醇、無醇啤酒，全麥、果味、健康啤酒。在工藝上運(yùn)用了室外發(fā)酵大罐、高濃度糖化、箱式深層制麥芽、自動(dòng)化控制等新技術(shù)新工藝，加速了啤酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展。葡萄酒行業(yè)在酵母菌使用上也有了更新，部分生產(chǎn)廠家采用優(yōu)質(zhì)、香型、固體酵母菌種進(jìn)行葡萄酒發(fā)酵，省去了擴(kuò)培、復(fù)壯、菌種制備等環(huán)節(jié)，避免了傳代、菌種生產(chǎn)過程中的污染造成的損失及影響產(chǎn)品質(zhì)量，減少了投資和空間，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。1.3酵母工業(yè)活性干酵母產(chǎn)業(yè)近年發(fā)展迅速，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到其在食品工業(yè)和一日三餐的應(yīng)用中,如努力開發(fā)硒酵母、酵母為基料的營(yíng)養(yǎng)性新型鮮味劑。在發(fā)酵酒工業(yè)中，活性干酵母將作為性能穩(wěn)定、使用方便的發(fā)酵劑，有著不可估量的發(fā)展前景。酵母是常用的營(yíng)養(yǎng)藥物,可以助消化,改善營(yíng)養(yǎng)狀況,酵母提取物中含有豐富的氨基酸、維生素、礦物質(zhì)及核糖核酸,而這些成分為谷胱甘肽的合成提供了條件,谷胱甘肽是一種抗衰老因子,也是肝臟解毒的重要物質(zhì)。因此,以酵母提取物作為優(yōu)質(zhì)調(diào)整劑、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑和功能性食品配料,具有廣闊的前景。2醋酸菌食醋是我國(guó)勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中制造出來的一種酸性調(diào)味品。在長(zhǎng)期的釀醋生產(chǎn)中我國(guó)各地人們按照本地歷史、地理、物產(chǎn)和生活習(xí)慣,創(chuàng)造了多種富有特色的制醋工藝,打造了眾多不同風(fēng)味的品牌食醋,如山西老陳醋、鎮(zhèn)江香醋、福建紅曲老醋、保寧麩醋、江浙玫瑰醋、喀左陳醋、北京熏醋、上海米醋、四川麩醋、丹東白醋等著名食醋。食醋按加工方法可分為合成醋、釀造醋、再制醋三大類。其中產(chǎn)量最大且與我們關(guān)系最為密切的是釀造醋，它是用糧食等淀粉質(zhì)為原料，經(jīng)微生物制曲、糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等階段釀制而成。其主要成分除醋酸(3%～5%)外，還含有各種氨基酸、有機(jī)酸、糖類、維生素、醇和酯等營(yíng)養(yǎng)成分及風(fēng)味成分，具有獨(dú)特的色、香、味。目前釀醋生產(chǎn)用的主要原料有：薯類如甘薯、馬鈴薯等；糧谷類如玉米、大米等；糧食加工下腳料如碎米、麩皮、谷糠等；果蔬類如黑醋栗、葡萄、胡蘿卜等；野生植物如橡子、菊芋等；其他如酸果酒、酸啤酒、糖蜜等。固態(tài)法生產(chǎn)食醋除了上述主要原料外，還需要疏松材料如谷殼、玉米芯等，使發(fā)酵料通透性好，好氧微生物能良好生長(zhǎng)。隨著發(fā)酵設(shè)備的發(fā)展，目前液態(tài)法釀醋逐漸發(fā)展壯大。菌種優(yōu)化選育：20世紀(jì)60年代中期，上?？蒲泄ぷ髡呗氏冗x育出滬釀1.01醋酸菌，將其用于液體深層發(fā)酵,提高了液態(tài)制醋的生產(chǎn)能力。1984年又分離和篩選到滬釀1.079，其醇酸轉(zhuǎn)化率達(dá)96.97%，食醋風(fēng)味好。同期,山東大學(xué)選育出糖化菌“乾氏曲霉78B2”，使食醋產(chǎn)量提高6%。20世紀(jì)90年代,河北調(diào)味食品研究所以泡盛曲霉為出發(fā)菌株,通過復(fù)合誘變處理，獲得突變株泡盛曲霉ULE，其分解生淀粉的能力有顯著提高,可用于生料制醋。之后，對(duì)霉菌、酵母菌、醋酸菌、乳酸菌及其他釀醋功能菌的菌種選育工作普遍展開。通過對(duì)野生型菌株的篩選和育種,得到了一批生產(chǎn)性狀優(yōu)良的菌株。如山東酒精總廠采用物理化學(xué)復(fù)合誘變處理的方法得到了黑曲霉UV11-UJ5突變株，使糖化酶活力最高達(dá)到21000單位/克曲。湛江海洋大學(xué)用亞硝基胍處理黑曲霉，使其纖維素酶活力達(dá)到6600單位/克以上。上海釀造科學(xué)研究所篩選到乳酸菌滬釀1.04，使之與酵母共酵，提高了不揮發(fā)酸含量，改善了液體醋風(fēng)味。在我國(guó)釀醋微生物的育種中多采用誘變育種方法，常用亞硝基胍、亞硝酸等化學(xué)誘變劑和紫外線、γ射線等物理誘變劑，近年來逐步開展了激光、等離子束誘變育種研究。而國(guó)外已應(yīng)用原生質(zhì)體融合和基因工程技術(shù)培育出適應(yīng)高溫發(fā)酵、高酸度發(fā)酵以及快速發(fā)酵的新菌株。例如，日本食醋專家通過細(xì)胞融合培育出了可釀造20%以上高酸度醋的優(yōu)質(zhì)菌種。此外還培育出一株熱醋酸梭菌，在厭氧條件下，不經(jīng)乙醇發(fā)酵，直接可將1mol己糖直接轉(zhuǎn)化成3mol的醋酸。3乳酸菌及雙歧桿菌3.1發(fā)酵乳制品及發(fā)酵劑發(fā)酵乳制品是指良好的原料乳經(jīng)過殺菌作用接種特定的微生物進(jìn)行發(fā)酵作用，產(chǎn)生具有特殊風(fēng)味的食品，稱為發(fā)酵乳制品。發(fā)酵乳制品有酸奶、發(fā)酵乳飲料、奶酪、酸奶油等。生產(chǎn)菌種主要是乳酸菌。乳酸菌的種類較多，常用的有干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei)、保加利亞乳桿菌(L.bulgaricus)、嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)、植物乳桿菌(L.plantarum)、乳酸乳桿菌(L.Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)、嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)等。近年來，隨著對(duì)雙歧桿菌在營(yíng)養(yǎng)保健方面作用的認(rèn)識(shí)，人們便將其引入酸奶制造，使傳統(tǒng)的單株發(fā)酵，變?yōu)殡p株或三株共生發(fā)酵。由于雙歧桿菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促進(jìn)腸胃功能作用基礎(chǔ)上，又具備了防癌、抗癌的保健作用。應(yīng)用于發(fā)酵乳制品生產(chǎn)的是兩歧雙歧桿菌(B.bifidum)、長(zhǎng)雙歧桿菌(B.longum)、短雙歧桿菌(B.brevvis)、嬰兒雙歧桿菌(B.angulatum)、鏈狀雙歧桿菌(B.adolescentis)。雙歧桿菌酸奶的生產(chǎn)有兩種不同的工藝。一種是兩歧雙歧桿菌與嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌等共同發(fā)酵的生產(chǎn)工藝，稱共同發(fā)酵法。另一種是將兩歧雙歧桿菌與兼性厭氧的酵母菌同時(shí)在脫脂牛乳中混合培養(yǎng)，利用酵母在生長(zhǎng)過程中的呼吸作用，以生物法耗氧，創(chuàng)造一個(gè)適合于雙歧桿菌生長(zhǎng)繁殖、產(chǎn)酸代謝的厭氧環(huán)境，稱為共生發(fā)酵法。下面簡(jiǎn)述酸奶發(fā)酵劑的使用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。酸奶質(zhì)量的好壞主要取決于發(fā)酵劑的品質(zhì)類型及活力。酸奶發(fā)酵劑按照物理形態(tài)的不同可分為液體酸奶發(fā)酵劑、冷凍酸奶發(fā)酵劑和直投式酸奶發(fā)酵劑。液體酸奶發(fā)酵劑比較便宜，但是菌種活力經(jīng)常發(fā)生改變，存放過程中易染雜菌，保藏時(shí)間也較短，不適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸；冷凍酸奶發(fā)酵劑是經(jīng)深度冷凍而成，其價(jià)格也比直投式酸奶發(fā)酵劑便宜，菌種活力較高，活化時(shí)間也較短，但是其運(yùn)輸和貯藏過程中都需要-45~-55℃左右的特殊環(huán)境條件；而直投式酸奶發(fā)酵劑可以直接接種發(fā)酵生產(chǎn)酸奶，普通冰箱貯藏即可，運(yùn)輸及貯藏成本低，使用方便，品質(zhì)穩(wěn)定。目前，液體酸奶發(fā)酵劑已經(jīng)逐漸被大型酸奶廠家所淘汰；冷凍酸奶發(fā)酵劑因其深冷凍鏈的費(fèi)用比較高，使用的廣泛性受到限制；而直投式酸奶發(fā)酵劑已經(jīng)在一些大型酸奶廠家推廣使用。直投式酸奶發(fā)酵劑(DirectedVatSet,DVS)是指一系列高度濃縮和標(biāo)準(zhǔn)化的冷凍干燥發(fā)酵劑菌種，可直接加入到熱處理的原料乳中進(jìn)行發(fā)酵，不需擴(kuò)大培養(yǎng)，可直接使用，便于管理。直投式酸奶發(fā)酵劑的活菌數(shù)一般為1010-1012CFU/g。由于直投式酸奶發(fā)酵劑的活力強(qiáng)、類型多，有香型、粘型、酸型、弱酸型，酸奶廠家可以根據(jù)需要任意選擇，同時(shí)省去了菌種車間，減少了工作人員、投資和空間，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。直投式酸奶發(fā)酵劑的生產(chǎn)和應(yīng)用可以使發(fā)酵劑生產(chǎn)專業(yè)化、社會(huì)化、規(guī)范化、統(tǒng)一化，從而使酸奶生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，提高酸奶質(zhì)量，保障了消費(fèi)者的利益和健康。我國(guó)乳品工業(yè)起步較晚，對(duì)乳酸菌發(fā)酵劑的研究較少，特別是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的乳酸菌發(fā)酵劑的研究和開發(fā)幾乎是個(gè)空白。國(guó)內(nèi)目前僅有極少量自主生產(chǎn)的商業(yè)化直投式酸奶發(fā)酵劑供乳品企業(yè)采用。國(guó)外乳酸菌發(fā)酵劑生產(chǎn)公司在現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的合作支持下，選育了一系列具有更佳保健效果和醫(yī)療作用的益生菌酸奶發(fā)酵劑和菌株，如含有嗜熱鏈球菌、雙歧桿菌和保加利亞乳桿菌的發(fā)酵劑，含有嗜熱鏈球菌、雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌和保加利亞乳桿菌的發(fā)酵劑等。隨著酸奶向健康和嗜好方向的發(fā)展趨勢(shì)，酸奶發(fā)酵劑也朝著使用方便化、低后酸化、嗜好化和健康功能化的方向發(fā)展。3.2發(fā)酵蔬菜中國(guó)泡菜是一種乳酸菌發(fā)酵食品。原料為各種應(yīng)季的蔬菜，如白菜、甘藍(lán)、蘿卜、辣椒、芹菜、黃瓜、菜豆、萵筍等質(zhì)地堅(jiān)硬的根、莖、葉、果均可做為制作泡菜的原料。泡菜中有豐富的活性乳酸菌，它可抑制腸道中腐敗菌的生長(zhǎng)，減弱腐敗菌在腸道的產(chǎn)毒作用，并有幫助消化、防止便秘、防止細(xì)胞老化、降低膽固醇、抗腫瘤等作用。酸菜是最為普通的傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜，北方居民幾乎各家各戶都能生產(chǎn)，但是由于環(huán)境不盡相同，傳統(tǒng)方式的自然發(fā)酵是多菌種混合發(fā)酵，生產(chǎn)出的產(chǎn)品差別也很大，質(zhì)量不穩(wěn)定。遼寧省微生物科學(xué)研究院科研人員在自然發(fā)酵的酸菜中篩選出生產(chǎn)性能優(yōu)良的多株乳酸菌，使用純種發(fā)酵、規(guī)?；a(chǎn)酸菜成為現(xiàn)實(shí)，產(chǎn)品口味純正，保質(zhì)期長(zhǎng)，目前朝陽(yáng)綠春園等兩家企業(yè)已應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)。沈陽(yáng)的榆園酸菜也使用純種發(fā)酵。4霉菌4.1醬油醬油是人們常用的一種食品調(diào)味料，營(yíng)養(yǎng)豐富，味道鮮美，在我國(guó)已有兩千多年的歷史。它是用蛋白質(zhì)原料(如豆餅、豆粕等)和淀粉質(zhì)原料(如麩皮、面粉、小麥等)，利用曲霉及其他微生物的共同發(fā)酵作用釀制而成的。醬油生產(chǎn)中常用的霉菌有米曲霉、黃曲霉和黑曲霉等，應(yīng)用于醬油生產(chǎn)的曲霉菌株應(yīng)符合如下條件：不產(chǎn)黃曲霉毒素；蛋白酶、淀粉酶活力高，有谷氨酰胺酶活力；生長(zhǎng)快速、培養(yǎng)條件粗放、抗雜菌能力強(qiáng)；不產(chǎn)生異味，制品風(fēng)味好。目前，北京市場(chǎng)的暢銷品牌為海天、致美齋、金獅、淘大、和田寬、美味鮮等，上海市場(chǎng)為海天、佛手宴會(huì)、淘大、老蔡、致美齋、海鷗等；廣州市場(chǎng)為海天、致美齋、美味源、美味鮮、美極、李錦記等。中國(guó)有每年500萬(wàn)噸的消費(fèi)量，行業(yè)潛力大，市場(chǎng)誘人。4.2醬類醬類包括大豆醬、蠶豆醬、面醬、豆瓣醬、豆豉及其加工制品，都是由一些糧食和油料作物為主要原料，利用以米曲霉為主的微生物經(jīng)發(fā)酵釀制的。醬類發(fā)酵制品營(yíng)養(yǎng)豐富，易于消化吸收，即可作小菜，又是調(diào)味品，具有特有的色、香、味，價(jià)格便宜，是一種受歡迎的大眾化調(diào)味品。用于醬類生產(chǎn)的霉菌主要是米曲霉（Asp.oryzae），生產(chǎn)上常用的有滬釀3.042，黃曲霉Cr-1菌株（不產(chǎn)生毒素），黑曲霉（Asp.Nigerf-27）等。所用的曲霉具有較強(qiáng)的蛋白酶、淀粉酶及纖維素酶的活力，它們把原料中的蛋白質(zhì)分解為氨基酸，淀粉變?yōu)樘穷?，在其他微生物的共同作用下生成醇、酸、酯等，形成醬類特有的風(fēng)味。4.3腐乳腐乳是我國(guó)的傳統(tǒng)豆制發(fā)酵食品,在我國(guó)有1000多年的歷史。根據(jù)腐乳坯中是否含有微生物可將腐乳分為腌制型和發(fā)霉型兩大類。發(fā)霉型腐乳是利用特定有益菌種,在適宜條件下于豆腐坯表面形成菌體,再利用這些菌體分泌的蛋白酶等各種有益胞外酶使豆腐經(jīng)發(fā)酵后內(nèi)部化學(xué)成分發(fā)生變化,從而賦予產(chǎn)品獨(dú)特的色、香、味、形。相比于腌制型,發(fā)霉型腐乳發(fā)酵期短,受季節(jié)影響小,蛋白酶源充足,氨基酸含量高,我國(guó)目前大多數(shù)腐乳都為發(fā)霉型。發(fā)霉型腐乳又可分為天然接種型和純種培養(yǎng)型兩大類。天然接種型生產(chǎn)周期長(zhǎng)，受季節(jié)限制,無法大量長(zhǎng)期生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，日漸被純種型所取代。純種培養(yǎng)型所用生產(chǎn)菌種因產(chǎn)地而異。目前從典型地區(qū)所生產(chǎn)的腐乳得到的微生物已知的就有20多種。但主要發(fā)酵菌種有霉菌類如毛霉、根霉，細(xì)菌類如藤黃微球菌、枯草桿菌，還有魯氏酵母等。毛霉是我國(guó)腐乳生產(chǎn)使用量最大、覆蓋面最廣的生產(chǎn)菌種，約占腐乳菌種的90%～95%。用于腐乳生產(chǎn)的毛霉有五通橋毛霉、腐乳毛霉、總狀毛霉、雅致放射毛霉、高大毛霉、海會(huì)寺毛霉、布氏毛霉、凍土毛霉等。其中，前4種為我國(guó)腐乳培菌最常用的毛霉菌種。五通橋毛霉是20世紀(jì)40年代我國(guó)著名微生物學(xué)家方心芳從四川五通橋德昌醬園腐乳坯上分離出來的，菌號(hào)是AS3.25。它是我國(guó)目前應(yīng)用最廣的優(yōu)良菌種。腐乳毛霉是從浙江紹興等地的腐乳中分離而得的。總狀毛霉是從四川牛華溪等地的腐乳中分離出來的，此外臺(tái)南腐乳也是以總狀毛霉為生產(chǎn)菌種的。雅致放射毛霉是由北京王致和食品廠的腐乳中分離，菌號(hào)為AS3.2778。除北京外,臺(tái)灣許多腐乳也是以雅致放射毛霉為生長(zhǎng)菌種的。根霉型腐乳是用耐高溫根霉來生產(chǎn)腐乳的。南京腐乳即采用根霉菌種進(jìn)行發(fā)酵。用于腐乳生產(chǎn)的根霉主要有米根霉、華根霉、無根根霉等。米根霉常見于我國(guó)酒藥和酒曲中。華根霉耐高溫。無根根霉常作為南京腐乳的生產(chǎn)菌種。我國(guó)的生產(chǎn)菌種大多數(shù)為低溫毛霉屬，不適于夏季高溫生長(zhǎng)，使許多腐乳廠不得不在夏季停產(chǎn)。同時(shí)，采用毛霉作為發(fā)酵菌種易在腐乳表面產(chǎn)生“白點(diǎn)”，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的外觀。而根霉型腐乳雖然能耐37℃的溫度，但蛋白酶活力相對(duì)比較低。雖然一些廠家通過篩選和誘變得到一些耐高溫的生產(chǎn)菌株，但這些誘變得到的新菌株由于受到環(huán)境理化因子的影響隨時(shí)可能發(fā)生變異和衰退。因此，對(duì)我國(guó)腐乳菌種研究要進(jìn)行選育優(yōu)良菌株，對(duì)其生理及代謝規(guī)律進(jìn)行深人研究,利用現(xiàn)代生物技術(shù)構(gòu)建一菌多能或酶活力高的菌種；要研發(fā)酶法工藝，對(duì)腐乳生產(chǎn)用菌的酶學(xué)特性進(jìn)行深人研究,利用其產(chǎn)生酶液取代培菌發(fā)酵來簡(jiǎn)化生產(chǎn)、縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率并減少污染。4.4紅曲紅曲菌是目前世界上唯一生產(chǎn)食用色素的微生物。生產(chǎn)上用的代表菌種有紫紅曲霉(MonascusPur.Pumus)、赤紅曲霉(Monascus.anka)、巴克紅曲霉(Monascusbarkeri)。紅曲在肉制品的生產(chǎn)中作為著色劑使用。中國(guó)將紅曲作為藥用歷史悠久，而功能性藥用紅曲的研究卻主要在近二十年開展。它能降低膽固醇，其功能成分是莫納可林；另外還有降血壓、降血糖、防癌等生理功能。5其它幾種發(fā)酵食品及生產(chǎn)用微生物的現(xiàn)狀5.1發(fā)酵肉制品發(fā)酵肉制品是以畜禽肉為原料，在自然或人工控制的低溫條件下進(jìn)行腌制、發(fā)酵、干燥或熏制，產(chǎn)生特殊的風(fēng)味、色澤與質(zhì)地，且具有較長(zhǎng)保存期的一類肉制品。發(fā)酵肉制品目前主要分為生火腿和發(fā)酵香腸兩大類。我國(guó)發(fā)酵肉制品的生產(chǎn)具有悠久的歷史，如享譽(yù)中外的金華火腿、宣威火腿以及品質(zhì)優(yōu)良的中式香腸和民間傳統(tǒng)發(fā)酵型肉制品等，由于其具有良好的特殊風(fēng)味，深受國(guó)內(nèi)外廣大消費(fèi)者的青睞。傳統(tǒng)發(fā)酵肉制品所需的微生物是從環(huán)境中混入的“野生”菌，在乳酸菌與雜菌的競(jìng)爭(zhēng)作用中，使乳酸菌占優(yōu)勢(shì)，成為主要菌群生產(chǎn)發(fā)酵肉制品。但在現(xiàn)代工藝條件下，作為發(fā)酵肉制品的發(fā)酵劑應(yīng)具有以下特性：耐鹽性，在6％食鹽溶液中正常生長(zhǎng)；對(duì)亞硝酸鹽有一定的耐受力；27～37℃范圍內(nèi)正常生長(zhǎng)，最適溫度32℃；同型發(fā)酵，利用葡萄糖產(chǎn)生乳酸；發(fā)酵副產(chǎn)物不生成異味；為非致病菌，對(duì)人體無害，不產(chǎn)毒素；在57～60℃范圍內(nèi)滅活。在發(fā)酵肉制品生產(chǎn)過程中，常用的微生物發(fā)酵劑種類有細(xì)菌、酵母菌和霉菌。5.1.1細(xì)菌乳酸菌和球菌為主要用于發(fā)酵肉制品中的細(xì)菌，其作用是不同的。乳酸菌將碳水化合物分解成乳酸從而降低pH值，改善肉制品的組織結(jié)構(gòu)，促進(jìn)發(fā)色，降低亞硝酸鹽的殘留量，減少亞硝胺的形成，抑制病原微生物的生長(zhǎng)和毒素的產(chǎn)生，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，促進(jìn)良好風(fēng)味的形成等；小球菌屬和葡萄球菌屬在發(fā)酵中的主要是還原亞硝酸鹽和形成過氧化氫酶，從而利于肉餡發(fā)色及分解過氧化物，改善產(chǎn)品色澤及延緩酸敗，此外也可通過分解蛋白質(zhì)和脂肪而改善產(chǎn)品風(fēng)味。5.1.2酵母菌酵母菌用于加工干發(fā)酵香腸。漢遜氏德巴利酵母菌是最常用的種類，其主要是耗盡在生長(zhǎng)過程中腸餡空間中殘存的氧，抑制酸敗以及增強(qiáng)發(fā)色的穩(wěn)定性，并能分解脂肪和蛋白質(zhì)，形成過氧化氫酶使產(chǎn)品產(chǎn)生酵母味，同時(shí)酵母菌分解碳水化合物產(chǎn)生的醇與乳酸菌作用產(chǎn)生的酸反應(yīng)生成酯，使其具有酯香味，從而改善產(chǎn)品風(fēng)味。法國(guó)有一種發(fā)酵香腸，是將酵母接種于香腸表面生長(zhǎng)，使產(chǎn)品外表披上一層“白衣”，是深受消費(fèi)者喜愛的風(fēng)味產(chǎn)品。5.1.3霉菌具有霉菌的發(fā)酵型產(chǎn)品有特定的外觀，以及特異“霉菌味”。天然環(huán)境接種生長(zhǎng)的霉菌常檢測(cè)出有霉菌毒素的存在，因此用于發(fā)酵肉制品的霉菌應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的篩選，確定其不產(chǎn)生霉菌毒素。常用的兩種不產(chǎn)毒素的霉菌是產(chǎn)黃青霉和納地青霉，其是在成熟前浸入霉菌發(fā)酵劑分生孢子懸浮液中，接種于腸體表面，可在腸體外良好生長(zhǎng)，不僅賦予產(chǎn)品特有的外觀，更重要的是能使香腸阻氧避光和抗酸敗；分解脂肪和蛋白質(zhì)從而利于產(chǎn)品特有風(fēng)味的形成；在表面密集生長(zhǎng)使得不利菌難以生長(zhǎng)。近年發(fā)酵肉制品的發(fā)酵劑研究主要集中在乳酸菌發(fā)酵方面，選育具有降低膽固醇能力的乳酸菌菌株、成香菌、無脫羧能力的發(fā)酵劑菌種，對(duì)保證產(chǎn)品食感、安全性、保健性能均有重大意義?？傊覀儜?yīng)綜合應(yīng)用微生物育種技術(shù)、發(fā)酵工程技術(shù)、基因工程技術(shù)、酶工程技術(shù)等生物技術(shù)，加快發(fā)酵劑的研究，促進(jìn)我國(guó)發(fā)酵肉制品的發(fā)展。5.2氨基酸發(fā)酵氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本成分，其中有8種氨基酸是人體不能合成但又必需的氨基酸，稱為必需氨基酸，人體只有通過食物來獲得。另外在食品工業(yè)中，氨基酸可作為調(diào)味料，如谷氨酸鈉、肌苷酸鈉、鳥苷酸鈉可作為鮮味劑，色氨酸和甘氨酸可作為甜味劑，在食品中添加某些氨基酸可提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等等。谷氨酸生產(chǎn)菌有谷氨酸棒桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌或黃色短桿菌（北京棒桿菌AS1.299或鈍齒棒桿菌AS1.542或B9）；纈氨酸生產(chǎn)菌有北京棒桿菌（AS1.586)、乳糖發(fā)酵短桿菌；丙氨酸生產(chǎn)菌有凝結(jié)芽孢桿菌；脯氨酸生產(chǎn)菌有鏈形寇氏桿菌、黃色短桿菌；賴氨酸生產(chǎn)菌有黃色短桿菌、乳糖發(fā)醇短桿菌、谷氨酸棒桿菌；蘇氨酸生產(chǎn)菌有大腸桿菌；鳥氨酸生產(chǎn)菌有谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌；亮氨酸生產(chǎn)菌有黃色短桿菌；酪氨酸生產(chǎn)菌有氨酸棒桿菌。自從60年代以來，微生物直接用糖類發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸獲得成功并投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)成為世界上最大的味精生產(chǎn)大國(guó)。味精以成為調(diào)味品的重要成員之一，氨基酸的研究和生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展。味精的化學(xué)名稱為谷氨酸鈉，又叫麩氨酸鈉，是一種氨基酸谷氨酸的鈉鹽，是無嗅無色的晶體。當(dāng)味精溶于水（或唾液）時(shí)，它會(huì)迅速電離為自由的鈉離子和谷氨酸鹽離子（谷氨酸鹽離子是谷氨酸的陰離子，谷氨酸則是一種天然氨基酸）?，F(xiàn)代的味精商業(yè)化生產(chǎn)是通過淀粉、甜菜、甘蔗或糖蜜培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)的。2001年，味精的銷售量達(dá)到大約有150萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)了4%。味精主要用作食物調(diào)味劑。在強(qiáng)堿溶液中，能生成谷氨酸二鈉，鮮味就沒有了。如果將水溶液加熱到120℃，能使部分谷氨酸鈉失水而生成焦谷氨酸鈉，就更沒有鮮味了。5.3黃原膠黃原膠(XamthanGum)別名漢生膠，又稱黃單胞多糖，是國(guó)際上70年代發(fā)展起來的新型發(fā)酵產(chǎn)品。它是由甘蘭黑腐病黃單胞細(xì)菌(Xanthomonascampestris)以碳水化合物為主要原料，經(jīng)通風(fēng)發(fā)酵、分離提純后得到的一種微生物高分子酸性胞外雜多糖。其作為新型優(yōu)良的天然食品添加劑用途越來越廣泛。國(guó)際上，黃原膠開發(fā)及應(yīng)用最早的是美國(guó)。美國(guó)農(nóng)業(yè)部北方地區(qū)Peoria實(shí)驗(yàn)室于60年代初首先用微生物發(fā)酵法獲得黃原膠。1964年，美國(guó)Merck公司Keco分部在世界上首先實(shí)現(xiàn)了黃原膠的工業(yè)化生產(chǎn)。在美國(guó)，黃原膠年產(chǎn)值約為5億美元，僅次于抗生素和溶劑的年產(chǎn)值，在發(fā)酵產(chǎn)品中居第3位。我國(guó)對(duì)黃原膠的研究起步較晚，進(jìn)行開發(fā)研究的單位，如南開大學(xué)、中科院微生物研究所、山東食品發(fā)酵研究所等，均已通過中試鑒定。目前全國(guó)有煙臺(tái)、金湖、五連等數(shù)家黃原膠生產(chǎn)廠，年產(chǎn)在200t左右，主要用作食品添加劑。我國(guó)生產(chǎn)黃原膠的淀粉用量一般在5%左右，發(fā)酵周期為72~96h，產(chǎn)膠能力30~40g/L，與國(guó)外比較，生產(chǎn)水平較低。隨著黃原膠生產(chǎn)和應(yīng)用范圍的進(jìn)一步發(fā)展，目前北京、四川、鄭州、蘇州、山東等地都有黃原膠生產(chǎn)新廠建成，預(yù)示著我國(guó)的黃原膠生產(chǎn)將呈現(xiàn)一個(gè)新的局面。三、存在問題及發(fā)展方向1存在問題及改進(jìn)措施我國(guó)的發(fā)酵食品行業(yè)歷史悠久，但受傳統(tǒng)工藝影響較深，對(duì)發(fā)酵食品微生物的研究與應(yīng)用、傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝改進(jìn)起步較晚。尤其是利用現(xiàn)代生物技術(shù)如基因工程等前沿技術(shù)對(duì)發(fā)酵食品微生物進(jìn)行優(yōu)良菌種篩選工作成績(jī)較少；企業(yè)生產(chǎn)沒有形成規(guī)?；蛴幸欢ǖ囊?guī)模，但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，環(huán)境污染突出，經(jīng)濟(jì)效益低下；另外，對(duì)于大部分發(fā)酵食品的生化背景了解甚少，所進(jìn)行的有關(guān)食品發(fā)酵的研究仍停留在產(chǎn)品和工藝的描述上，在大部分食品的發(fā)酵背后的生化原理和起作用的機(jī)理仍需揭示。因此，面對(duì)發(fā)酵食品行業(yè)所面臨的問題，一是要通過對(duì)現(xiàn)有優(yōu)良菌種的擴(kuò)大應(yīng)用、前沿生物技術(shù)改良菌種、發(fā)酵機(jī)理研究等手段，使我們?cè)谖⑸锞N研究及應(yīng)用上占優(yōu)勢(shì)，縮短與國(guó)外差距；二是對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵工藝進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)純種發(fā)酵，發(fā)酵過程可控，才能使產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定；三是把確定的食品發(fā)酵工藝用于開發(fā)新產(chǎn)品；四是加快發(fā)酵工業(yè)原料結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備結(jié)構(gòu)的調(diào)整，擴(kuò)大生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模，提升行業(yè)的整體水平，實(shí)現(xiàn)非糧深加工產(chǎn)業(yè)與玉米深加工產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。五是堅(jiān)持循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推行清潔生產(chǎn)，提高資源利用率，降低能耗、物耗，減少污染物的排放。2發(fā)展方向隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，人們生活水平的提高，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，疾病模式的改變以及對(duì)健康長(zhǎng)壽的追求，發(fā)酵食品越來越受到人們的青睞，未來的發(fā)酵食品更朝向安全化、功能化發(fā)展，必將有更多的發(fā)酵食品走向市場(chǎng)，為人們的餐桌提供更加豐富多彩、益于健康的發(fā)酵食品，滿足人們的需要。2.1發(fā)酵食品及生產(chǎn)用微生物安全性與穩(wěn)定性在發(fā)酵食品微生物的菌種選育過程中