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發酵工藝在食品方面的應用
發酵工藝在食品方面的應用
【摘 要】傳統發酵食品種類豐富，風味獨特，是食品工業重要組成部分。
近年來，隨著人們生活水平的提高，對綠色健康食品的需求增強，發酵工藝在具有豐富的營養價值、獨特的口感和良好的生理保健的食品中的應用逐漸廣泛。
本文概述了發酵工藝在傳統食品方面的應用，介紹了發酵工藝在現代食品方面的應用。
【關鍵詞】發酵工藝;食品;真菌;單細胞蛋白
發酵食品是指利用乳酸菌或曲菌制成的食品。
相對于普通食品而言，發酵食品有著更為豐富的營養成分;由于發酵的作用，食品中的蛋白質被有效降解，此類食品更易被人體消化吸收。
同時，由于大多數致病菌只適應中性偏堿環境，而發酵工藝產生的是酸性環境，所以發酵食品更耐貯存。
此外，食用發酵食品還能獲得幾種人體必需但本身不能產生的氨基酸。
一、發酵工藝在傳統食品方面的應用
(一)發酵釀酒
釀酒是酵母菌在厭氧環境下，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，它通過降糖產生CO2和酒精。
CO2和酒精即是啤酒酵母的代謝產物。
啤酒發酵過程有5個時期，即酵母繁殖期、起泡期、高泡期、落泡期和泡蓋形成期。
在這個過程中，必須應用微生物學原理控制好各個時期的酵母。
高泡期是啤酒酵母發酵的旺盛期，需人工降溫，但不能太劇烈，以免酵母過早沉降，影響發酵作用。
在泡蓋形成期時，泡沫回縮，形成泡蓋，撇去所析出的多酚復合物、酒花樹脂、酵母細胞和其他雜質，此時大幅度降溫，使酵母沉降。
(二)生產味精
L-谷氨酸鈉俗稱味精。
L-谷氨酸發酵生產菌種主要有棒狀桿菌、短桿菌屬、小桿菌屬的細菌。
L-谷氨酸鈉發酵工藝主要有4個階段：①搖瓶種子培養，即采用適合的液體培養基培養菌種。
②二級種子培養。
③L-谷氨酸發酵生產。
④L-谷氨酸鈉的提取。
在L-谷氨酸發酵生產時期的谷氨酸合成階段，菌體濃度基本不變，糖與尿素分解后產生的α-酮戊二酸和氨主要用于合成谷氨酸。
此階段應為菌種提供生長最適宜的條件，如及時添加尿素，調節最適合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，使它大量產生代謝產物提高產量。
(三)發酵生產酸奶
酸奶是一種傳統發酵乳制品，具有豐富的營養價值和良好的保健功能。
隨著冰箱的普及和冷鏈系統的推廣，人民消費水平和文明素質的提高，健康理念的流行，酸奶產量以年平均25%的速度增長，已經成為我國第一大發酵乳制品，是最具盈利和發展潛力的產業。
酸奶是新鮮牛奶經酸奶發酵劑發酵而成的乳制品。
酸奶發酵劑是制作酸奶所用的特定的微生物培養材料。
發酵劑在酸奶生產過程中的作用非常重要，發酵劑是酸奶產品產酸和產香的基礎和主要原因。
酸奶質量的好壞主要取決于酸奶發酵劑的品質類型及活力。
在以前的酸奶生產過程中，酸奶發酵劑的菌種要在酸奶生產廠家單獨設一菌種車間，以完成“純菌→活化→擴大繁殖→母發酵劑→中間發酵劑→工作發酵劑”這一工藝過程，該過程工序多、技術要求嚴格，一般廠家由于生產條件有限，經常出現質量問題。
所以，在乳業發達國家，酸奶生產廠家不自制發酵劑，由專門生產發酵劑的企業提供酸奶發酵劑，來滿足發酵乳制品廠家的要求。
丹麥的漢森中心實驗室1988年底生產出超濃縮的直投式酸奶發酵劑。
(四)發酵工程與番茄紅素
番茄紅素是由11個共軛雙鍵及2個非共軛碳碳雙鍵構成的高度不飽和直鏈型烴類化合物，具有預防癌癥、防治心血管疾病、緩解骨質疏松癥和提高免疫等重要的生理功能。
番茄紅素的生產方法主要有提取法、化學合成法和微生物發酵法。
由于番茄紅素含量低，提取法無法滿足市場需求;化學合成法存在收率低、產物不穩定以及合成成本高等缺點;發酵法被認為是生產番茄紅素最有潛力的方法。
發酵法利用特定微生物的代謝將淀粉、葡萄糖、黃豆餅粉等廉價原料轉化為番茄紅素，不受原材料、地理環境和氣候等因素影響，工藝簡單、生產周期短、生產效率高、生產成本低，且產物質量可控，并減少了對環境的污染。
二、發酵工藝在現代食品方面的應用
(一)大型真菌的開發
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、蜜環菌等藥用真菌，因為這些真核微生物含調節機體免疫機能、抗癌或抗腫瘤、防衰老的有效成分，這是發展功能性食品的一個最主要原料來源。
一方面直接取自天然的藥用真菌，用于功能性食品的開發;另一方面通過發酵途徑實行工業化生產，大量索取。
靈芝、冬蟲夏草菌發酵培養都取得成功，如河北省科學院微生物研究所等篩選出繁殖快、生物量高的優良靈芝菌株，應用于深層液體發酵研究取得成功，建立了一整套發酵和提取新工藝，為研制功能性食品提供更為廣闊的藥材原料源。
人工發酵培養蟲草菌已在中國醫學科學院藥物研究所實現，成果卓著，分析產品的化學成分和藥理等方面，與天然冬蟲夏草類同，臨床上應用對高血脂癥、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于天然冬蟲夏草;對病毒性肝炎(乙肝)有顯著療效。
因此，通過發酵途徑生產這種藥用真菌所具有的有效成分，按科學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揮特定的功能作用。
(二)生產單細胞蛋白
單細胞蛋白(SoleCellProtein，SCP)主要指酵母、細菌、真菌等微生物蛋白質資源。
由于微生物菌體的蛋白質含量高，同時還含有多種維生素。
因此人們已公認SCP是最具應用前景的蛋白質新資源之一，對于解決世界蛋白質資源不足問題方面將發揮重要作用。
用于生產SCP的微生物以酵母和藻類為主，也有一些是采用細菌、絲狀真菌和放線菌等菌種。
現在許多國家都在積極進行球藻及螺旋藻SCP的開發，如美國、日本、墨西哥等國所生產的螺旋藻食品既是高級營養品.又是減肥品，在國際市場上很受歡迎。
我國螺旋藻的開發研究始于20世紀70年代。
目前已建立了大規模的養殖生產基地，發展前景看好。
(三)改造傳統的食品加工工藝
利用現代發酵技術改造傳統發酵食品最典型的是使用雙酶法糖化工藝取代傳統的酸法水解工藝，用于味精生產，可提高原料利用率10%左右。
在啤酒生產中，國外采用固定化酵母的連續發酵工藝進行啤酒釀造，可將啤酒的發酵時間縮短至1d，甚至90min。
我國對傳統釀造制品，如黃酒、醬類、豆腐乳等利用優選的菌種發酵.提高了原料的利用率，縮短了發酵周期，改良了風味品質。
此外，利用發酵工程生產天然色素、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：
[1]李卓才，魯波，尹紅，等.番茄紅素化學合成的研究進展[J].合成化學，2006，14(2).
[2]陳洪章.現代發酵工程技術在食品領域的應用研究進展[J].中國釀造，2005，(12).
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