发酵食品中的微生物及代谢作用

2016-03-27彭子昂严松松贵州大学

食品安全导刊 2016年15期

□ 彭子昂严松松胡畔贵州大学

发酵食品中的微生物及代谢作用

□ 彭子昂严松松胡畔贵州大学

发酵食品是在微生物作用下制得的一类食品，通过发酵制得的食品，其品质和风味都非常独特，自古以来深受我国人民喜爱。本文分析几类生活中常见的发酵食品的微生物及其代谢作用，并提出了发酵改良技术。

发酵食品和发酵工艺在我国有着悠久历史，常见的发酵食品有发酵乳制品、豆制品、酒类产品、食醋和面包等。传统的发酵食品，其发酵体系是由一种或多种微生物构成的，在传统发酵工艺中，参与代谢的微生物在各自原产地统一富集，共同组成完整复杂的结构体系。由于传统发酵工艺是在自然环境下形成的，不同地区的环境、气候等因素会使发酵食品的风味存在区别，微生物群发挥的作用也各不相同。通过对发酵工艺深入研究后发现，部分重要微生物并未将其自身作用发挥出来，有时难以保证食品的发酵质量，因此，分析发酵食品的微生态环境及代谢作用对提升发酵食品的质量有着重要意义。

常用发酵食品的微生物及代谢作用

大豆发酵食品的微生物及代谢作用

大豆的发酵品主要有酱油、豆酱、豆豉等，在这些发酵品的制作过程中，制曲是关键步骤。曲中含有微生物，微生物会分泌胞外霉，这些胞外酶在食品发酵后期对风味的形成、营养成分变化及功能因子的形成有着重要影响。比如，酱油的酿造已有两千多年历史，主要原料是蛋白质和淀粉物质，其在发酵过程中所使用的发酵剂叫“KOJI”（这是源自于日本的叫法），这种发酵剂的主要微生物是霉菌，其中又以米曲霉为主。其发酵代谢过程如下：发酵过程中，米曲霉会分泌出多种水解酶，水解酶会将原料曲中的蛋白质和碳水化合物进行水解，水解出来的物质会被其他微生物利用，从而生成风味独特和营养特别的物质。与此同时，在霉菌作用下，不溶性膳食纤维降解为水溶性糖类，使发酵豆制品的功能性和可利用性都得到了提高。此外，形成酱油独特风味的还有各类乳酸菌，譬如酱油四联菌、植物乳杆菌、噬盐片球菌等，特别是一些耐高渗透压、耐盐性强的酵母对酱油香气的形成影响极大。

食醋的微生物及代谢作用

在我国，比较出名的食醋有山西老陈醋和镇江香醋，在食醋酿造过程中，起主要功能的微生物有醋酸菌、乳酸菌、霉菌及酵母菌等。其中霉菌的作用是降解蛋白质、多糖等大分子物质；在酒精发酵阶段，酵母菌利用单糖使其自身发生自然降解，释放出营养物质供其他微生物使用；醋酸菌的作用是氧化糖和乙醇，将乙醇氧化，生成高浓度醋酸和大量有机酸；乳酸菌的作用是能够产生大量乳酸，以释缓食醋中带有刺激性的酸味，从而改善食醋口感。芽孢杆菌会产生活性度高的蛋白酶，这些蛋白酶可以将蛋白质水解成氨基酸，氨基酸主要对食醋色泽和风味产生影响。不同地理环境和气候条件下发酵出来的食醋，微生物菌落结构不一样，口味和营养方面也会存在差异。比如，山西陈醋的主要微生物是酵母菌和细菌，镇江香醋的主要微生物是乳酸菌、醋酸菌等。由此可见，不同区域下，代谢物质、功能微生物、作用机制都存在差异，从而造就了不同的风味和口感。

酒类的微生物及代谢作用

白酒、啤酒、果酒等酒的酿造基本是利用酿酒酵母，在厌氧条件下进行发酵，将葡萄糖转化为酒精。白酒经过蒸馏，剩下的成分主要是水、酒精和酯类，醇类和低碳醛酮类化合物含量相对较少。果酒和啤酒是没有经过蒸馏的，在发酵时，酵母会将果汁或是发酵液中的葡萄糖转化为酒精，其他成分则会在酵母作用下产生氨基酸、维生素等代谢物质融入酒液中。

常用发酵食品的发酵技术改良

酱油

利用基因组重排现代生物技术，对耐盐酵母进行遗传改造，选育生产酱油用的优良菌种，以获取能够生产大量蛋白酶的米曲霉菌株和具有耐高渗、增香作用的耐高盐酵母菌株，并通过改造菌种、优化发酵工艺及膜分离技术等关键技术的集成应用，以这种方式酿造出来的酱油，对原料蛋白的利用率可高达90%以上，氨基酸转化率可达到22%以上，而且酱油香气更浓郁、乙醇味更明显，从而更好地提升酱油风味和质量。

食醋

利用分子微生态学技术分析醋发酵过程中的微生物群落结构，并结合纯培养技术筛选出高质量的有机酸和功能菌株，建立功能微生物菌种库，其中风味物质和功能性微生物包括川弓嗪、黄酮类、多酚类物质。利用这些功能微生物可以使发酵系统快速启动，以减少醋酸发酵周期，以便大量雷击功能因子，并保证功能因子具有良好稳定性，并通过添加乳酸菌、芽孢杆菌以提高食醋风味和功能性物质含量。此外，还需通过建立过程自控的高浓度醋酸深层液态发酵生产工艺，以控制发酵液中的酒精浓度。

啤酒

将传统诱变手段与现代分子生物学技术相结合，选育低产的双乙酰、发酵糊精、蛋白酶、乙醛、低聚多糖、高产谷胱甘肽啤酒酵母以及可以改善啤酒乙醇含量的生产用功能性微生物菌株。采取隔氧与减热糖化工艺，改善啤酒品质，增加抗氧化能力。采用无压发酵，控制啤酒醇酯稳定性，以生物膜过滤代替高温灭菌处理培养基，采用连续发酵技术，既能降低能耗，又能提高产品质量。