固定化微生物发酵技术制备果醋的研究进展

金欣+白龙律+朴文香

摘 要：果醋在人体内代谢后呈碱性，有中和酸性食品的功效，并且有利于营养的保存和吸收，具有保健、美容、消除疲劳等功效。固定化微生物技术因具有发酵速率快、生产周期短、产品质量稳定、节约经济等优点而备受果醋发酵工业关注。该文介绍了果醋的历史发展、研究现状和固定化微生物技术研究进展，对果醋的功能、作用、发酵技术、发展趋势等进行了总结，着重对固定化微生物技术制备果醋应用前景和经济效益进行了展望。

关键词：固定化微生物 发酵 果醋

中图分类号：TS26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（c）-0038-03

Abstract：Fruit vinegar becomes alkaline after metabolism in human body， so it has the effect of neutralizing acidic food. And it is beneficial to preserve and absorb nutrient， which is of health， beauty and eliminating fatigue. Because of fast fermentation， short production cycle， stable product quality and economic advantages， immobilization technology has attracted more and more attention. This paper introduces the immobilization technology development of history and research， summarizes the function， fermentation technology and development trend of fruit vinegar， and finally discusses the application prospect and economic benefit of fruit vinegar with immobilized microorganism technology.

Key Words：Immobilized microorganism； Fermentation； Fruit vinegar

果醋是利用现代生物技术酿制成的一种营养丰富、风味别致的酸味调味品，口感呈酸性，在人体代谢后呈碱性，可以中和呈酸性食品，并有利于它保存各种营养素和促进钙的吸收。苹果可以调节肠胃功能，降低胆固醇，降血压、防癌、减肥、还可以增强儿童的记忆力，存在有利于儿童生长发育的细纤维，能增强儿童记忆力的锌。开发果醋可以提高水果的使用效率，促进水果产业的发展，很好地利用了我国的水果资源，同时可以减少粮食的消耗，也丰富了苹果的加工产品，还能给人们提供集营养、保健、食疗为一体的新型饮品。

现在国内主要生产果醋的方法是选用试管菌种进行扩培发酵，进入发酵期需经过前期活化、分离纯化、种子培养等步骤，这使得发酵时间变长[1]。固定化微生物技术近年来成为了研究的热点，使得各国学者竞相研究。其产品的质量稳定，易于实现生产的连续化。固定化微生物技术对于果醋生产中的应用、工业技术改造和标准化等有着积极的推动作用。

1 果醋及苹果醋饮料

果醋的主要原料是果实，其通过醋酸菌发酵而成，因具有独特的保健功效，变成近年来发展较为迅速的产品。果醋含有丰富的营养，能清除自由基，从而平衡人体内的酸碱度。苹果醋具有苹果的典型风味与口感，成本较低，营养价值高，兼有水果和食醋的营养保健功能，是苹果深加工的一个重要方向。它比食醋的营养更高，风味更好，能够直接饮用。果醋能降低人体内多余的胆固醇，因此能达到抗氧化、降低血压、减轻糖尿病影响、促进人体新陈代谢等作用。

1.1 果醋的功能性

1.1.1 保健作用

维生素C可以促使亚硝胺的分解，避免人体受到侵害。食物中维生素C因果醋的保护而不被破坏，从而降低体内的胆固醇含量，具有降血压、软化血管、帮助消化、降血糖、减肥、抑菌等功能。

1.1.2 美容作用

导致皮肤细胞衰老的主要因素是因为过氧化脂质的含量增加，果醋可以抑制和降低人体衰老过程中过氧化脂质的形成[2-3]。

1.1.3 减肥作用

果醋中含有丰富的氨基酸，不但可以加速糖类和蛋白质的新陈代谢，同时使人体内过多的脂肪转移为体能而被消耗，长期饮用果醋具有减肥疗效。

1.1.4 对儿童的营养作用

果醋含有蛋白质、氨基酸等人体所需要的其他酸性成分，其中维生素C的含量更是苹果10倍之多。它可更加有效地提供儿童身体每天所需的大量维生素，促进新陈代谢，促进儿童的正常发育。同时果醋中的挥发性物质具有刺激大脑神经中枢的作用，具有开发智力的功效。

1.1.5 消除疲劳作用

果醋中含有丰富的有机酸，这些有机酸，促进人体内糖代谢，使肌肉中的疲劳物质乳酸和丙酮等被分解，能有效维持体内的酸碱平衡，从而使得氧代谢顺畅，阻止乳酸的沉积，更好地消除疲劳[4]。

1.2 果醋的国内外市场分析

研究表明除了其家喻户晓的抗菌活性作用外，果醋被赋予了众多涉及健康的优点。消费者逐渐认识到果醋对人体的益处，人们将更多关注放到作为保健品的果醋上。早在20世纪90年代果醋已风靡欧美、日本等发达国家，其果醋产品种类繁多，得到了广泛的使用。人们对果醋已认识到了它的价值、产品开发早已很深入，人们已习惯将果醋作为调味品[5]。

2 果醋的酿造

果醋的发酵技术研究如下所述。

在生理学上发酵是指微生物的无氧呼吸和有氧呼吸以外的另一种生物氧化作用。固态发酵法[6]、液态发酵法[7]以及固定化发酵法[8]等是现在果醋广泛采用的发酵技术。固态发酵法发酵速度慢，对营养物的吸收和代谢产物的分泌存在不均匀，发酵不均匀，且过程控制较困难，但产品风味好；液态发酵法发酵成本低，生产周期短，但口感一般。固定化技术利用微生物的生物转化作用，使底物原料变成所需产品，效率高、产品转化快，大大缩短了发酵食品的生长周期，且原料利用率高，生产成本低，保持高效菌种，菌体可重复使用，抗污染能力强，稳定性强，有利于产物分离，易于实现连续化、自动化生产，在食品工业领域有广阔的应用前景[9]。

3 固定化微生物技术

固定化微生物技术是通过将微生物高度密集地固定在选证的载体上，在生物活性适宜保存的条件下使微生物能够快速、大量增殖的生物技术。其具有效率高、稳定性强、能纯化和保持高效菌种的特性，与传统发酵技术相比较，避免了生物细胞太小、难与水溶液分离、存在二次污染的问题。因此，固定化微生物技术在食品工业领域有广阔的应用前景。

3.1 常用的微生物固定化方法

固定化微生物技术的制备方法有吸附法、包埋法、结合法和交联法。其中，包埋法是最常用的的固定化生物催化剂技术，因其具有较好的综合性能、催化活性的保留和存活力高的特性，且在反应工程中应用广泛，广泛应用于食品、医药、日用化工等产品[9-12]。

固定化微生物技术制备果醋的研究现状如下。

吴茂玉等[13]对多菌种共固定化活细胞混合发酵的效果进行了研究，实脸表明，固定化发酵技术和传统发酵技术相比，口感较好、周期短。党亚丽等[14]对海藻酸钠固定化乳酸菌促熟干酪的效果进行了研究。固定化乳酸菌使得比对照组干酪成熟期缩短30 d左右。李西腾[15]采用固定化醋酸菌细胞的方法制备草莓醋，研究表明，在同样接种量的情况下，由于固定化工艺具有很高的产酸速率，其反应速度比传统工艺快了1.7倍。林海等[16]为了改进海藻酸钙微珠的性能，采取了3种不同的方法，固定化细胞使得最后木糖醇平均质量浓度为43.2 g/L，平均得率为53.8%。固定化微生物较游离微生物的优势之一就是其单位体积内菌体浓度更大，因而其发酵速率更快[19-22]。孙菲菲等[17]采用凝胶包埋法对固定化醋杆菌发酵芒果醋进行了研究。研究表明固定化方法发酵芒果醋的产酸率比传统方法提高83%，说明固定化技术具有明显优势。贺江等[18]采用固定化技术酿造苹果醋具有很好的稳定性，该研究结果表明，采用酿酒酵母、产酯酵母和乳酸菌共固定颗粒和醋酸菌酿造苹果醋共需要7 d时间，产酸速率比李燕等[23]、王云阳等[24]报道的有较大提高。

3.2 固定化微生物技术在果醋制备中的应用前景及展望

采用包埋法将原生质体固定可大大提高其稳定性。但固定原生质体还处于研究之中，未用于生产。随着固定化微生物技术的不断完善和固定化生物反应器的不断研制开发，在不久的将来，此项技术将会拥有更加广阔的应用前景。我国水果资源非常丰富，但是目前主要的经济价值还是依赖于水果本身的价值，深加工技术落后，因此，解决深加工的问题是当务之急。以水果为原料进行果醋的研制，创新生产加工工艺，利用固定化微生物技术发酵制备优质果醋，不仅提高了水果的营养价值，也为水果的开发利用提供了新的途径，未来营养保健的果醋饮品需求量也会随着人们生活水平的提高与日俱增，具有十分广阔的市场前景。

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