食品发酵中微生物的应用现状与发展方向探讨

冯志合

摘 要：在社会经济稳步发展的态势下，食品行业也取得了显著进展，食品加工工艺日渐成熟。市场上很多食品在生产过程中都有发酵环节，其中微生物具有不可替代的作用。就整个行业来看，食品发酵中的微生物应用取得了显著成效，未来还有巨大的发展空间。基于此，本文详细研究了食品发酵中的微生物应用现状，并指出了未来的发展方向，为加快食品行业的现代化发展提供参考。

关键词：食品发酵;微生物;应用现状;发展方向

Discussion on the Current Status and Development Direction of Microbial Applications in Food Fermentation

FENG Zhihe

（China Biotech Fermentation Industry Association， Beijing 100833， China）

Abstract： The food industry has also made significant progress in the context of steady socio-economic development， with food processing processes becoming increasingly sophisticated. Many foods on the market have a fermentation component in the production process， in which microorganisms have an irreplaceable role. In terms of the industry as a whole， the application of microorganisms in food fermentation has achieved remarkable results， and there is still huge room for future development. Based on this， the current situation of microbial applications in food fermentation was studied in detail， and the future direction of development was pointed out in this paper， in order to provide reference for accelerating the modernisation of the food industry.

Keywords： food fermentation; microorganisms; application status; development direction

1 發酵食品生产过程特点

1.1 发酵工艺与环境复杂

在食品领域，发酵食品属于特殊类型，在传统的加工过程中由于受工艺技术的限制，存在工艺复杂、生产周期长的特点。例如，茅台酒就是经由发酵生产而来，在生产过程中涉及高温大曲作糖化发酵剂、两次投料、高温堆积，采用条石筑的发酵窖、多轮次发酵及高温馏酒等多个环节。在各个发酵环节的实施中，工艺流程复杂且存在着较高的环境要求，产品发酵效果受到诸多方面因素的影响[1]。

1.2 混菌体系

发酵食品的发酵微生物应用中采用的是混菌发酵体系，微生物来源的相对多样性（曲种、原料和发酵环境），决定了发酵食品微生物群落表现出多样性和复杂性的特征。随着现代工程技术的进步，发酵食品微生物应用的过程中，原始混菌体系逐步被淘汰，产生了更具稳定性的混菌体系，这种新型混菌体系的形成，使食品的口感更好、营养价值更高。混菌发酵体系从根本上看与微型工厂的作用一致，每个微生物既保持着各自的独立性，相互之间又存在着紧密的联系。

2 微生物在食品加工的作用

在利用微生物来进行加工生产的过程中，分泌出来的酶可进行细胞壁的分解，导致食物内部结构发生改变，在经由发酵以后，食物的口感比原先好。从人体的身体机能来看，人体在营养摄入的过程中，对矿物质、维生素等成分的摄入成分有着较高的要求，而经由发酵后的食物，可以帮助人体补充蛋白质。在食品发酵的过程中，消耗了食品中原有的部分碳水化合物，食物中的脂肪含量大大降低，因此，微生物发酵后的食品具有更高的营养价值[2]。此外，对于发酵类食品，在运输的过程中，微生物往往会产生动植物本身所不具有的维生素，再加上酵母较强的抗氧化能力，使得一些发酵食品的解毒功效突出，因此人们长期食用发酵食品，可有效实现肝脏的保护。另外，经由发酵处理后的食品，对消化能力弱和肠胃不好的人更为适用，更有利于人体的吸收。

3 食品发酵中微生物的应用现状

3.1 调味品

食品发酵中的微生物应用，在调味品方面取得了显著的成功。市场上的发酵食品调味品主要为增味剂、酱油、食醋、甜味剂和黄豆酱，不同类型的调味品，可改善食品的味道，增强食品口感。绝大部分的味精加工均采用微生物发酵技术，具体的加工流程为准备好大米、高粱、玉米和薯干等原料，利用专门的设备将这些原料全部粉碎，粉碎后所得到的材料依次采取蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、过滤、提取及提纯等处理工序，最终在中和、脱色、结晶和干燥等一系列的精制处理后，得到味精[3]。现阶段的味精生产工艺中，生产过程中会伴随着发酵液的形成，该发酵液味道刺鼻，含有培养基、氨气和谷氨酸混合物等多种成分，液氨可实现对pH值的科学调节，给味精提供足够的细菌氮源。食醋也是一种较为常见的发酵调味品，在加工过程中所采用的微生物种类为醋杆菌，当食醋处于好氧条件且在特定的发酵环境下，含有酒精的食物中就会产生大量的醋酸。实际上，从食醋发酵的过程来看，如果在微生物发酵的过程中选用的微生物种类有所区别，所得到的食醋味道也有差异，但从市场上的绝大多数食醋发酵来看，所使用的原料主要为混合谷物、胡萝卜、谷糠、麸皮、甘薯、马铃薯、大米和玉米。酱油也是一种较长常见的调味品，在加工的过程中优选的是小麦和大豆等原料，利用曲霉和其他的微生物，具体加工流程为预处理、制曲、发酵、浸出淋油和加热配置等工序。

3.2 乳制品

随着人们生活质量的逐步提升，乳制品已经成为人们生活中不可或缺的食品类型，此类食品可为人们提供丰富的营养，满足人体营养的摄入需求。随着乳制品需求的增多，我国的乳制品生产工艺日渐成熟，发酵乳制品的营养价值高、味道独特、易于吸收，可有效发挥乳制品的功效。发酵的乳制品，所采用的原料为优质乳液，在对该原料实施杀菌和微生物发酵处理后，可形成口感更好的乳酸食品。在特定的厌氧环境下，乳酸菌发酵以后可形成酸奶，在发酵环节同步分解出乳糖，随后再发酵形成有机酸与乳酸，同步产生微生物、芳香物质，这就是酸奶的加工过程。现阶段的乳制品市场上，双歧杆菌（Bifidobacterium）酸奶更为常见，在这类型酸奶的加工过程中，共生发酵、共同发酵为其中的关键技术。酸奶的发酵过程中，细菌、霉菌与酵母各自发挥其作用，再加上相互之间的配合，可有效改善乳制品的相关特性。根据乳制品方面的诸多研究，酸奶中由于含有一定的乳酸菌，对人体肠道腐败菌的生长有着突出的抑制作用。

3.3 酶制剂

从酶的特性来分析，其本身属于高分子化合物，有生物催化的功能，在各种细胞的活动中，酶都是关键的参与主体。在化学反应环节，酶可起到催化剂的作用，不存在任何的消耗，不会对整个反应过程中的化学平衡起到任何的干扰[4]。酶的专一性特征明显，在反应条件符合要求的情况下可发挥自身的作用。在很多食品的加工过程中往往会用到酶制剂，其经科学使用后可有效发挥催化作用。现阶段，食品加工领域所应用的生物酶种类相对较多，与从动植物中获取的酶相比较，微生物发酵工艺下所制作出来的酶制剂具有高生产效率等优点。

3.4 酒精饮料

食品市场上存在多種多样的酒精饮料，因其口感独特，广受人们的青睐，具有广阔市场前景，比如白酒、啤酒、黄酒和果酒。很多酒精饮料的加工过程中，也会用到微生物发酵技术，在特定的厌氧环境下，可利用酿酒酵母来加工酒精饮料。酿酒过程中，淀粉在酶的作用下转化为葡萄糖，在经由特定的发酵流程，形成酒精，其中蔗糖、果糖和葡萄糖等糖类物质将被转变为乙醇等醇类物质，在加工的同时也将同步产生一定的能量与二氧化碳[5]。我国酵母菌酿酒方面的工艺相对成熟，结合我国现有的制作工艺，可以划分为蒸馏酒和非蒸馏酒。其中，白酒是最为常见的蒸馏酒类型，主要成分为水、酒精，还包含有一定量的醇类、脂类物质。啤酒也是一种较为常见的酒精饮料，在啤酒的制作过程中，原料以优质大麦芽、酒花和大米为主，整个加工过程包含制麦、糖化与酵母发酵处理环节，经由这些环节的规范化实施，最终可形成酒精浓度低、含有一定二氧化碳的酒精饮料。葡萄酒的制作原料主要有葡萄汁、新鲜葡萄，也是利用酵母发酵工艺所制成。

4 微生物发酵在食品应用中的发展方向

4.1 固态发酵工艺技术的革新

根据发酵工艺的发展情况，常规的发酵条件下，大多是用液态发酵来完成的，随着技术的不断发展，市场上逐步出现了一种固态发酵工艺。相比较而言，固态发酵工艺具有更多的优势，但由于其技术出现较晚，且存在着一定的不足，未来还需要加大在此工艺上的研究与创新。随着食品发酵中微生物应用的增多，固态发酵将成为未来的一个研究重点，相关研究人员需从现实情况出发，适当调整固态发酵手段，全面发挥其在发酵方面的技术优势。茶叶发酵的过程中，固态发酵的应用相对较多，以普洱茶为例，可利用芽孢杆菌（Bacillus），通过细菌分解和多类氧化酶可达到最佳的发酵效果，在应用了此种发酵工艺后，发酵效率显著提高，发酵时所需时间大大缩短，且由于放线菌（Actinomycetes）的特殊性，在发酵的过程中会同步产生茶多酚和氨基丁酸，避免了发酵过程中茶叶中营养成分的损失。固态发酵工艺日渐引起了人们的重视，在未来的发展过程中，相关人员应将重点性的工作集中在工艺技术的创

新上。

4.2 微生物防治技术的研究

食品发酵中的微生物虽然有着明显的优势，但如果在食品发酵的过程中过多地使用微生物发酵技术，对环境造成的危害是比较明显的。例如，在红曲的发酵过程中，提取红霉素会同步产生有害的真菌毒素类物质，该类物质会对人体造成危害。因此，随着食品发酵中对微生物依赖性的提高，需在食品加工的过程中，从正反两个方面来考虑微生物的作用，加大对微生物防治技术的应用，以减小在微生物应用中的不利影响。为有效实现对微生物防治技术的应用，专业人员需对常见的微生物作用机制加以全面分析，经过相应的试验，找出可以消除微生物不利影响的方式和方法。

5 结语

现阶段食品行业发展迅猛，市场上利用发酵工艺所加工成的发酵食品，因具有独特的风味和口感广受人们的青睐。食品发酵中微生物的作用突出，微生物作用机制在很多发酵食品的加工中都有着重要的应用，未来还有着巨大的发展潜力，必将带动食品行业的工艺革新。

参考文献

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[2]王伟，冷凯良，刘均忠，等.微生物扩增子高通量测序技术在水产品加工与贮藏中的应用[J].食品与发酵工业，2017，43（10）：263-268.

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[4]白鹏.分析发酵工程在食品工程中的具体应用及前景展望[J].建筑工程技术与设计，2017（13）：769.

[5]田露，闵建红，张帝，等.宏组学在发酵食品微生物群落研究中的应用进展[J].生物技术通报，2019，35（4）：

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