發(fā)酵食品中的微生物及代謝作用

□ 彭子昂 嚴(yán)松松 胡 畔 貴州大學(xué)

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發(fā)酵食品中的微生物及代謝作用

□ 彭子昂 嚴(yán)松松 胡 畔 貴州大學(xué)

發(fā)酵食品是在微生物作用下制得的一類食品，通過(guò)發(fā)酵制得的食品，其品質(zhì)和風(fēng)味都非常獨(dú)特，自古以來(lái)深受我國(guó)人民喜愛(ài)。本文分析幾類生活中常見(jiàn)的發(fā)酵食品的微生物及其代謝作用，并提出了發(fā)酵改良技術(shù)。

發(fā)酵食品和發(fā)酵工藝在我國(guó)有著悠久歷史，常見(jiàn)的發(fā)酵食品有發(fā)酵乳制品、豆制品、酒類產(chǎn)品、食醋和面包等。傳統(tǒng)的發(fā)酵食品，其發(fā)酵體系是由一種或多種微生物構(gòu)成的，在傳統(tǒng)發(fā)酵工藝中，參與代謝的微生物在各自原產(chǎn)地統(tǒng)一富集，共同組成完整復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系。由于傳統(tǒng)發(fā)酵工藝是在自然環(huán)境下形成的，不同地區(qū)的環(huán)境、氣候等因素會(huì)使發(fā)酵食品的風(fēng)味存在區(qū)別，微生物群發(fā)揮的作用也各不相同。通過(guò)對(duì)發(fā)酵工藝深入研究后發(fā)現(xiàn)，部分重要微生物并未將其自身作用發(fā)揮出來(lái)，有時(shí)難以保證食品的發(fā)酵質(zhì)量，因此，分析發(fā)酵食品的微生態(tài)環(huán)境及代謝作用對(duì)提升發(fā)酵食品的質(zhì)量有著重要意義。

常用發(fā)酵食品的微生物及代謝作用

大豆發(fā)酵食品的微生物及代謝作用

大豆的發(fā)酵品主要有醬油、豆醬、豆豉等，在這些發(fā)酵品的制作過(guò)程中，制曲是關(guān)鍵步驟。曲中含有微生物，微生物會(huì)分泌胞外霉，這些胞外酶在食品發(fā)酵后期對(duì)風(fēng)味的形成、營(yíng)養(yǎng)成分變化及功能因子的形成有著重要影響。比如，醬油的釀造已有兩千多年歷史，主要原料是蛋白質(zhì)和淀粉物質(zhì)，其在發(fā)酵過(guò)程中所使用的發(fā)酵劑叫“KOJI”（這是源自于日本的叫法），這種發(fā)酵劑的主要微生物是霉菌，其中又以米曲霉為主。其發(fā)酵代謝過(guò)程如下：發(fā)酵過(guò)程中，米曲霉會(huì)分泌出多種水解酶，水解酶會(huì)將原料曲中的蛋白質(zhì)和碳水化合物進(jìn)行水解，水解出來(lái)的物質(zhì)會(huì)被其他微生物利用，從而生成風(fēng)味獨(dú)特和營(yíng)養(yǎng)特別的物質(zhì)。與此同時(shí)，在霉菌作用下，不溶性膳食纖維降解為水溶性糖類，使發(fā)酵豆制品的功能性和可利用性都得到了提高。此外，形成醬油獨(dú)特風(fēng)味的還有各類乳酸菌，譬如醬油四聯(lián)菌、植物乳桿菌、噬鹽片球菌等，特別是一些耐高滲透壓、耐鹽性強(qiáng)的酵母對(duì)醬油香氣的形成影響極大。

食醋的微生物及代謝作用

在我國(guó)，比較出名的食醋有山西老陳醋和鎮(zhèn)江香醋，在食醋釀造過(guò)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質(zhì)、多糖等大分子物質(zhì)；在酒精發(fā)酵階段，酵母菌利用單糖使其自身發(fā)生自然降解，釋放出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供其他微生物使用；醋酸菌的作用是氧化糖和乙醇，將乙醇氧化，生成高濃度醋酸和大量有機(jī)酸；乳酸菌的作用是能夠產(chǎn)生大量乳酸，以釋緩食醋中帶有刺激性的酸味，從而改善食醋口感。芽孢桿菌會(huì)產(chǎn)生活性度高的蛋白酶，這些蛋白酶可以將蛋白質(zhì)水解成氨基酸，氨基酸主要對(duì)食醋色澤和風(fēng)味產(chǎn)生影響。不同地理環(huán)境和氣候條件下發(fā)酵出來(lái)的食醋，微生物菌落結(jié)構(gòu)不一樣，口味和營(yíng)養(yǎng)方面也會(huì)存在差異。比如，山西陳醋的主要微生物是酵母菌和細(xì)菌，鎮(zhèn)江香醋的主要微生物是乳酸菌、醋酸菌等。由此可見(jiàn)，不同區(qū)域下，代謝物質(zhì)、功能微生物、作用機(jī)制都存在差異，從而造就了不同的風(fēng)味和口感。

酒類的微生物及代謝作用

白酒、啤酒、果酒等酒的釀造基本是利用釀酒酵母，在厭氧條件下進(jìn)行發(fā)酵，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精。白酒經(jīng)過(guò)蒸餾，剩下的成分主要是水、酒精和酯類，醇類和低碳醛酮類化合物含量相對(duì)較少。果酒和啤酒是沒(méi)有經(jīng)過(guò)蒸餾的，在發(fā)酵時(shí)，酵母會(huì)將果汁或是發(fā)酵液中的葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精，其他成分則會(huì)在酵母作用下產(chǎn)生氨基酸、維生素等代謝物質(zhì)融入酒液中。

常用發(fā)酵食品的發(fā)酵技術(shù)改良

醬油

利用基因組重排現(xiàn)代生物技術(shù)，對(duì)耐鹽酵母進(jìn)行遺傳改造，選育生產(chǎn)醬油用的優(yōu)良菌種，以獲取能夠生產(chǎn)大量蛋白酶的米曲霉菌株和具有耐高滲、增香作用的耐高鹽酵母菌株，并通過(guò)改造菌種、優(yōu)化發(fā)酵工藝及膜分離技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的集成應(yīng)用，以這種方式釀造出來(lái)的醬油，對(duì)原料蛋白的利用率可高達(dá)90%以上，氨基酸轉(zhuǎn)化率可達(dá)到22%以上，而且醬油香氣更濃郁、乙醇味更明顯，從而更好地提升醬油風(fēng)味和質(zhì)量。

食醋

利用分子微生態(tài)學(xué)技術(shù)分析醋發(fā)酵過(guò)程中的微生物群落結(jié)構(gòu)，并結(jié)合純培養(yǎng)技術(shù)篩選出高質(zhì)量的有機(jī)酸和功能菌株，建立功能微生物菌種庫(kù)，其中風(fēng)味物質(zhì)和功能性微生物包括川弓嗪、黃酮類、多酚類物質(zhì)。利用這些功能微生物可以使發(fā)酵系統(tǒng)快速啟動(dòng)，以減少醋酸發(fā)酵周期，以便大量雷擊功能因子，并保證功能因子具有良好穩(wěn)定性，并通過(guò)添加乳酸菌、芽孢桿菌以提高食醋風(fēng)味和功能性物質(zhì)含量。此外，還需通過(guò)建立過(guò)程自控的高濃度醋酸深層液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)工藝，以控制發(fā)酵液中的酒精濃度。

啤酒

將傳統(tǒng)誘變手段與現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合，選育低產(chǎn)的雙乙酰、發(fā)酵糊精、蛋白酶、乙醛、低聚多糖、高產(chǎn)谷胱甘肽啤酒酵母以及可以改善啤酒乙醇含量的生產(chǎn)用功能性微生物菌株。采取隔氧與減熱糖化工藝，改善啤酒品質(zhì)，增加抗氧化能力。采用無(wú)壓發(fā)酵，控制啤酒醇酯穩(wěn)定性，以生物膜過(guò)濾代替高溫滅菌處理培養(yǎng)基，采用連續(xù)發(fā)酵技術(shù)，既能降低能耗，又能提高產(chǎn)品質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

發(fā)酵食品在發(fā)酵時(shí)微生物分泌的霉，能夠裂解細(xì)胞壁，充分利用營(yíng)養(yǎng)素，合成B族維生素，特別是維生素B12。微生物新陳代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，能夠調(diào)節(jié)機(jī)體生物功能，還能抑制體內(nèi)有害物質(zhì)產(chǎn)生。微生物在食品發(fā)酵過(guò)程中有著重要意義，研究其代謝作用和發(fā)酵技術(shù)，對(duì)促進(jìn)發(fā)酵食品可持續(xù)發(fā)展有著現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。