微生物酵素食品研究進展

劉加友，王振斌

(江蘇大學 食品與生物工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江，212013)

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微生物酵素食品研究進展

劉加友，王振斌*

(江蘇大學 食品與生物工程學院，江蘇 鎮(zhèn)江，212013)

微生物酵素食品是以乳酸菌、酵母菌等益生菌發(fā)酵果品、蔬菜而成的一種富含脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶和超氧化物歧化酶及乳酸、醋酸和少量乙醇等代謝產(chǎn)物的一種功能性液體或固體食品。文章綜述了微生物酵素食品的營養(yǎng)和保健功效、主要含有的微生物和酶以及生產(chǎn)發(fā)酵工藝和應用等方面的研究進展，并展望了我國酵素食品應用的廣闊前景。

微生物；酵素食品；研究進展

酵素為日本對于酶的稱呼。酶是生物體產(chǎn)生的具有催化作用的生物活性的大分子[1]。生物體內(nèi)的各種酶互相協(xié)同，共同協(xié)調(diào)參與人體的新陳代謝、能量攝取、成長和繁殖等生命現(xiàn)象，能夠保證生物體生命活動有條不紊地進行[2]。

隨著生活節(jié)奏加快，環(huán)境污染，社會競爭壓力增大以及年齡的增加，都會引起人體內(nèi)產(chǎn)生的酶減少，甚至酶的活性降低。酶數(shù)量和活性的降低都會導致各種疾病的發(fā)生。酶的催化作用具有單一性，各種酶之間不能相互代替，因此要預防和治療這些疾病，我們必須從膳食中攝取更多的酶。日常中攝取的食物經(jīng)過加工處理后會導致食物中營養(yǎng)成分和酶遭到破壞。為滿足現(xiàn)代人對營養(yǎng)需要的多樣性、平衡性和易于吸收性，含有多種活性酶的新型“酵素食品”應運而生。但是，我國新型酵素食品在工藝方面與歐美、日本等國家相比，還亟待進一步完善和發(fā)展；由于國家未出臺關(guān)于酵素食品相關(guān)技術(shù)和質(zhì)量標準，導致目前國內(nèi)市場上出現(xiàn)的酵素品種單一，質(zhì)量參差不齊。盡管酵素食品發(fā)展勢頭依舊日益增長，但上述原因必然影響酵素食品的發(fā)展，對酵素食品作為百姓保健食品極其不利。因此完善、發(fā)展酵素新工藝，規(guī)范酵素食品的技術(shù)和質(zhì)量標準，宣傳和普及酵素食品知識刻不容緩。

酵素食品發(fā)酵技術(shù)是以乳酸菌、酵母菌等多菌種復合發(fā)酵果品、蔬菜，形成富含脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶和超氧化物歧化酶及乳酸、醋酸和少量乙醇等代謝產(chǎn)物的液態(tài)和固態(tài)食品的技術(shù)。我國的傳統(tǒng)產(chǎn)品如酸奶、納豆、豆豉、泡菜、豆瓣醬、面醬、豆腐乳、鮮啤酒、酒釀、米醋等也屬于酵素食品，其特征為富含多種酶活性和特殊功能活性物質(zhì)。新型酵素食品將原料擴展為常見的水果、蔬菜、糙米、菇類、藥食同源中藥如葛根等，其發(fā)酵的主要微生物是酵母菌、乳酸菌和霉菌。益生菌通過自身的中間代謝，使發(fā)酵基質(zhì)產(chǎn)生一系列復雜的生物化學變化，實現(xiàn)三大物質(zhì)(糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì))之間的相互轉(zhuǎn)化，或為產(chǎn)生新的生理物質(zhì)提供前體物質(zhì)[3]。發(fā)酵基質(zhì)通過乳酸菌、酵母菌等益生菌的發(fā)酵，不僅可以改善發(fā)酵基質(zhì)原有的一些不良風味，更重要的是可以產(chǎn)生一些新的功能成分，增加酵素食品的功能保健作用[4]。本文就微生物酵素食品的研究進展做綜述。

1　微生物酵素食品的營養(yǎng)

以“糙米酵素”為例，它不僅保留了糙米的營養(yǎng)成分，還會使其功能成分和生理活性得到提升。在維生素、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、鈣、鈉等的含量方面，糙米酵素都超過糙米本身[3]。從維生素含量來看，糙米酵素中的維生素B1、B2含量是糙米的9倍，維生素E含量是糙米的2.5倍[5]；從γ-氨基丁酸的含量來看，經(jīng)過益生菌發(fā)酵的糙米酵素中γ-氨基丁酸含量顯著增加[6-7]。同時發(fā)酵液總酚含量從發(fā)酵前的1.460 mg/mL升高到1.739 mg/mL，經(jīng)發(fā)酵增加了19.1%，還原力、DPPH自由基清除能力、羥基自由基清除能力和ABTS自由基清除能力呈逐漸上升趨勢，經(jīng)發(fā)酵分別提高了17.2%，12.5%，7.0%和17.2%[6]。淀粉酶和蛋白酶酶活也有顯著增強[8]。具有較強還原性的功能成分谷胱氨肽的含量也有所增加[9]。

2　微生物酵素食品的保健作用

2.1平衡機體作用

酵素可使體內(nèi)血液形成弱堿性，消除體內(nèi)廢物，保持腸內(nèi)細菌的平衡。強化細胞，促進消化，加強抵抗力，讓身體保持各方面的平衡。人體必需的三大營養(yǎng)素(蛋白質(zhì)、脂肪、糖)若不當攝取便會積累在體內(nèi)，如果消化系統(tǒng)出現(xiàn)功能障礙，則可能形成宿便，易引發(fā)多種疾病，而酵素有助于胃腸對食物的消化、分解、吸收。例如脂肪是生物體必不可缺的營養(yǎng)成分，但是，當攝入過多的脂肪時，如果體內(nèi)缺乏蛋白酶，就不能將脂肪水解成脂肪酸，可能加重肝臟的負擔，沉積于肝臟，而導致脂肪肝，也會血管壁的彈性有影響，導致動脈的粥樣硬化。

2.2消炎抗菌作用

酵素產(chǎn)品不僅可以促進白血球殺菌，而且本身也具有抗菌的作用，可以殺死病菌，同時還具有促進新細胞生成的作用。董銀卯等[10]研究發(fā)現(xiàn)膏狀酵素產(chǎn)品對大腸桿菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌以及3種痤瘡病原菌(014、015、016)的抑制率分別為19.21%，33.20%，38.01%，50.07%，97.35%，98.46%，粉狀酵素產(chǎn)品分別為33.15%，0、5.02%，67.65%，32.43%、0。

2.3美白抗衰老作用

皮膚中含有的多種酶不僅能夠促進表皮細胞的新陳代謝，消化分解老化細胞，加速其正常的脫落過程，而且還能清潔皮膚、去除油脂、消除青春痘、淡化皺紋，徹底改善肌膚狀況，使其緊實、細致、有光澤。任清等[11]研究發(fā)現(xiàn)含量為1%，2%和5%的膏狀酵素產(chǎn)品酪氨酸酶抑制率分別為88.41%，96.35%和99.87%；在黑色素和血紅素測定儀定期測定受試者涂抹區(qū)域黑色素變化試驗中，添加膏狀酵素產(chǎn)品和粉狀酵素產(chǎn)品凝膠均有美白作用，且膏狀酵素產(chǎn)品美白作用優(yōu)于粉狀酵素產(chǎn)品；抗氧化實驗證明膏狀酵素產(chǎn)品有好的抗氧化能力；在皮膚紋理度實驗說明二者都有一定的抗衰老能力。

2.4解酒作用

酶能夠分解體內(nèi)酒精，防止大腦及體內(nèi)器官被麻痹，改善嚴重宿醉、頭痛等現(xiàn)象。曲佳樂[12]等研究發(fā)現(xiàn)植物酵素食品有明顯的解酒作用，可以明顯地降低GOT、GPT活性，具有一定的保肝作用。

2.5其他功能

李寧等[13]等研究發(fā)現(xiàn)，微生物酵素食品組在消化道功能恢復、腸道菌群失調(diào)、粘膜系統(tǒng)一般真菌檢查及細菌學培養(yǎng)等方面均明顯優(yōu)于對照組，服用微生物酵素食品可有效增強黏膜系統(tǒng)的免疫功能；劉秀紅[14]研究發(fā)現(xiàn)微生物酵素食品同促肝細胞生長素一樣具有早期促進肝再生的作用；侯維等[15]等研究發(fā)現(xiàn)微生物酵素食品有利于改善慢性肝衰竭大鼠腸黏膜屏障功能，促進肝功能恢復。

3　微生物酵素食品中的主要微生物

馬麥生等[16]研究表明微生物酵素食品中所含的微生物主要是畢赤酵母和釀酒酵母；譚明等[17]研究發(fā)現(xiàn)酵素食品中所含的乳酸菌主要為植物乳桿菌；吳薇等[18]通過對紅茶菌酵素食品進行分離鑒定表明所含微生物主要是巴斯德酵母和乳科乳桿菌屬；Ai LENG TEOH等[19]從紅茶菌酵素食品進行分離得到接合酵母；SAFAK等[20]從紅茶菌酵素食品進行分離得到釀酒酵母。

4　微生物酵素食品中的主要酶類

微生物酵素食品中主要的功效酶包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和超氧化物歧化酶[21]。

淀粉酶主要為α-淀粉酶和β-淀粉酶，是一類可以作用于可溶性淀粉、直鏈淀粉、糖元等α-1,4-葡聚糖，水解α-1,4-糖苷鍵生成麥芽糖等小分子的酶類。

蛋白酶是一類催化生物體內(nèi)蛋白質(zhì)分解成肽或氨基酸等小分子物質(zhì)的特殊酶類，它可以分解生物體內(nèi)死亡的細胞和去除老化角質(zhì)[22]。

脂肪酶是一類可以水解油脂成為脂肪酸和甘油的特殊酶類，正是因為脂肪酶可以專一水解脂肪這一特性，而被廣泛地運用于保健品、化妝品和減肥食品中。

超氧化物歧化酶(SOD酶)是一類催化超氧陰離子自由基(·O2-)發(fā)生歧化反應，清除體內(nèi)·O2-，消除活性氧(ROS)毒性，保護機體不受O2-攻擊的特殊金屬酶。文才藝等[24]研究表明，添加SOD酶的保健食品具有良好的抗衰老、抗疾病、抗輻射、抗癌、治艾滋病、防治感冒、抗心血管病、抗疲勞和保健強身的效果，同時董銀卯等[8]的研究表明火龍果酵素食品的SOD酶酶活達到300 U/mL。于曉艷等[21]研究測得膏狀酵素產(chǎn)品中的蛋白酶、脂肪酶和SOD酶活力為10 975.5，5.41，1 691.112 U/g；粉狀酵素產(chǎn)品為2 141.25，14.6，2.8 U/g。同時為規(guī)范我國酵素產(chǎn)品質(zhì)量提供了理論依據(jù)。

5　微生物酵素食品的生產(chǎn)發(fā)酵工藝

近年來我國學者開始深入研究微生物酵素食品的生產(chǎn)發(fā)酵工藝，已取得進展。陳庶來[24]等采用活性面包酵母發(fā)酵米糠，同時以還原糖消耗量作指標，得到的最優(yōu)工藝條件為酵母活化時間為1 h，發(fā)酵時間為11 h，接種量為1.2 g酵母/20 g米糠。每8 g發(fā)酵樣品中消耗的還原糖達13.682 mg；牛廣財?shù)萚25]以淀粉酶活力為測定指標，通過正交試驗確定糙米酵素產(chǎn)品的優(yōu)化條件為酵母接種量4%，發(fā)酵時間6 h，發(fā)酵溫度30 ℃。該條件下糙米酵素產(chǎn)品的淀粉酶活力穩(wěn)定，平均值為442.2 U/g；姜忠麗等[26]以成品酒衛(wèi)生指標、感官指標、理化指標及主要功能性營養(yǎng)成分為指標，通過單因素試驗和正交試驗確定的糙米酵素紅曲酒的發(fā)酵工藝模型及工藝參數(shù)為：最適原料配比大米：糙米酵素產(chǎn)品為3∶1，以大米和糙米酵素產(chǎn)品為100%計，最適紅曲添加量為10%，最適酵母加入量為1.0%，最佳原料與水的比例為1∶1.5，發(fā)酵溫度控制在24～28 ℃，發(fā)酵8 d。李志江[27]等利用酵母菌發(fā)酵糙米，研究發(fā)酵溫度、時間和接種量等工藝參數(shù)對γ-氨基丁酸和谷胱甘肽含量的影響情況，單因素及正交試驗結(jié)果表明發(fā)酵溫度30 ℃，發(fā)酵時間6 h和酵母接種量4%時，γ-氨基丁酸含量可達0.85 mg/mL，而谷胱甘肽含量可達2.97 μg/mL；董潔等[28]以利用酵母菌和乳酸菌發(fā)酵金絲小棗，確定出最佳的工藝參數(shù)為：在30 ℃條件下，接種0.1%酵母菌，發(fā)酵12 h，然后在37 ℃條件下，接種0.5%乳酸菌發(fā)酵劑，靜置發(fā)酵28h，最后控制溫度6～8℃，靜置24h，進行后酵，使發(fā)酵液產(chǎn)香；王俊偉等[29]以糙米為主要原料，以γ-氨基丁酸為指標，通過正交試驗確定糙米酵素食品發(fā)酵的最佳工藝為加水量100%，酵母用量12%，發(fā)酵時間2 h，發(fā)酵溫度32 ℃，糙米酵素食品中的γ-氨基丁酸高達3.92 mg/100g。

6　微生物酵素食品的應用

酵素食品由于受酵母菌和乳酸菌等益生菌分泌酶的作用，可以提高發(fā)酵底物本身的營養(yǎng)價值，同時酵素產(chǎn)品也可作為食品添加劑及保健成分應用在食品加工生產(chǎn)中。由于酵素食品的主要益生菌為酵母菌，因此特別適合于生產(chǎn)組織松軟的食品；同時酵素食品中還含有少量的乳酸菌等微生物，也可用于開發(fā)新型的功能性食品，這樣既提高了加工制品的營養(yǎng)價值，又可以改變原食品的組織狀態(tài)和風味[29]，如在酸奶生產(chǎn)中添加一定量的糙米酵素產(chǎn)品，可使酸奶發(fā)酵菌種產(chǎn)酸和生長速度顯著加快，促進乳酸發(fā)酵，增加酸奶的功能性成分，還可將酵素食品添加到焙烤食品中，縮短醒發(fā)時間，增加面包、餅干等食品營養(yǎng)及保健成分[30-31]。

日美等先進國家對酵素食品的研究和開發(fā)十分重視，市面上酵素產(chǎn)品已經(jīng)商業(yè)化，利用酵素產(chǎn)品來加工生產(chǎn)酵母食品也已經(jīng)市場化，但我國由于對酵素產(chǎn)品的研究較晚，酵素產(chǎn)品的開發(fā)和應用僅限于酵素食品自身，還未能將利用酵素產(chǎn)品加工生產(chǎn)的酵母食品商業(yè)化。近幾年，我國臺灣省已出現(xiàn)商品化的酵素產(chǎn)品，但工藝還不十分成熟。因此需要加快對酵素產(chǎn)品的研究，將其利用到食品的加工生產(chǎn)中，改進或提高特定食品的生產(chǎn)工藝，滿足現(xiàn)代人對營養(yǎng)需要的多樣性、平衡性和安全性。

7　微生物酵素產(chǎn)品的展望

由于我國對于酵素產(chǎn)品的研究起步較晚，目前國內(nèi)對于酵素產(chǎn)品沒有出臺相關(guān)技術(shù)標準和質(zhì)量標準，作為評價酵素產(chǎn)品質(zhì)量的主要功效的各酶活力也未見相關(guān)規(guī)定，導致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，國內(nèi)生產(chǎn)的酵素產(chǎn)品單一；微生物的發(fā)酵是一個復雜的過程，對酵素食品的加工工藝研究還不夠深入，導致日美國家的酵素產(chǎn)品價格在國內(nèi)售價較高，因此在未來的研究中，還需要加快對酵素產(chǎn)品的研究，積極開發(fā)具有知識產(chǎn)權(quán)的酵素產(chǎn)品加工新工藝，降低酵素產(chǎn)品的價格，真正讓酵素產(chǎn)品作為保健食品走入人們的生活中。

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Research progress on microbial ferment food

LIU Jia-you， WANG Zhen-bin*

(School of ood and iological ngineering，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China)

Microbial ferment food was a kind of liquid or solid functional food fermented by probiotics such as lactobacillus and yeasts with fruits and vegetables as the material. It contains the metabolites such as lipase, amylase, protease, superoxide dismutase, lactic acid, acetic acid, and alcohol. Research progress on the nutritional and functional effects of microbial ferment foods, the main microorganism and enzymes contained in these foods, their related fermentation technology and application were summarized in this paper. The application prospect of Chinese ferment food was forecasted.

microorganism; ferment food; research progress

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601048

碩士研究生(王振斌為通訊作者,E-mail:wang-zb@163.com)。

鎮(zhèn)江市科技支撐計劃(NY2014016)；江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目(PAPD2012)；江蘇大學研究生創(chuàng)新工程(No. KYXX0047)

2015-06-10，改回日期：2015-08-07