發(fā)酵蜂產(chǎn)品研究進展

趙 彤，王 宣，吳黎明，延 莎,2，盧煥仙，趙洪木, ，薛曉鋒,

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所，北京 100093；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷 030801；3.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑蜜蜂研究所，云南蒙自 661100）

發(fā)酵食品是以農(nóng)副產(chǎn)品為原料，利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品，即通過微生物的生長代謝賦予食品營養(yǎng)、香味，并延長食品保質(zhì)期的加工食品[1]。發(fā)酵食品是日常飲食的重要組成部分，約占人們飲食的三分之一[2]。傳統(tǒng)發(fā)酵食品大多憑借經(jīng)驗操作，缺乏規(guī)范的指導(dǎo)，過程難以控制?，F(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)，使發(fā)酵工藝更趨向于多元化的復(fù)合菌株發(fā)酵，溫濕度等相關(guān)指標(biāo)更易控制，菌種生長情況更易監(jiān)測，顯著提高了發(fā)酵食品的穩(wěn)定性和安全性[3-5]。由于發(fā)酵食品營養(yǎng)豐富，更易吸收，頗受消費者青睞，市場空間廣闊。

蜂產(chǎn)品，是蜜蜂為了生存與繁衍后代，向大自然索取原料后，進行加工的產(chǎn)品，如蜂蜜、蜂花粉、蜂王漿等。蜂產(chǎn)品營養(yǎng)豐富，是食品行業(yè)的重要原料，其基礎(chǔ)研究和產(chǎn)品開發(fā)也是研究熱點[6]。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和健康生活方式的流行，蜂產(chǎn)品中天然活性物質(zhì)和保健功能恰好迎合消費者喜愛，進一步促進了蜂產(chǎn)品的發(fā)展[7-8]。我國是蜂業(yè)大國，蜂群數(shù)量占世界的1/8，蜂蜜產(chǎn)量占世界的1/4，蜂王漿總量占世界90%[9]。但我國蜂產(chǎn)品的消費水平僅為日本、美國等國家的十幾分之一，這與我國蜂產(chǎn)品消費習(xí)慣有關(guān)，也與我國蜂產(chǎn)品的利用和深加工水平相對落后相關(guān)[10]。

發(fā)酵蜂產(chǎn)品指以蜂產(chǎn)品為原料，加以其它原料、輔料和添加劑，在適當(dāng)?shù)臏囟取穸?、酸堿度和水分等條件下，利用微生物發(fā)酵所獲得的產(chǎn)品。發(fā)酵蜂產(chǎn)品主要依賴微生物的轉(zhuǎn)化作用，改善蜂產(chǎn)品的風(fēng)味，提高蜂產(chǎn)品的有效成分種類和含量，強化蜂產(chǎn)品的營養(yǎng)功能。發(fā)酵蜂產(chǎn)品被認(rèn)為是新型的健康、營養(yǎng)導(dǎo)向型產(chǎn)品[11]。蜂糧是植物花粉、蜂蜜和蜜蜂唾液的發(fā)酵混合物，是天然的發(fā)酵蜂產(chǎn)品，也是營養(yǎng)最豐富的蜂產(chǎn)品[12]。已有研究表明，蜂糧不僅含有蜜蜂幼蟲生長所需的全部營養(yǎng)物，而且含有大量益生菌，可促進蜜蜂腸道菌群保持穩(wěn)定和平衡[13]。受天然發(fā)酵蜂產(chǎn)品—蜂糧的啟發(fā)，人們通過微生物發(fā)酵了蜂花粉、蜂蜜和蜂王漿，生產(chǎn)了多種發(fā)酵蜂產(chǎn)品。但我國發(fā)酵蜂產(chǎn)品的規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化尚未完善，工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，發(fā)酵蜂產(chǎn)品的受眾窄，市場規(guī)模小。因此，改善發(fā)酵蜂產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，完善發(fā)酵蜂產(chǎn)品的評價標(biāo)準(zhǔn)，對提高發(fā)酵蜂產(chǎn)品競爭力和相關(guān)高附加值產(chǎn)品的開發(fā)具有重要意義。

本文對蜂產(chǎn)品和發(fā)酵蜂產(chǎn)品的種類，發(fā)酵蜂產(chǎn)品的常用菌種，發(fā)酵蜂產(chǎn)品的特征、現(xiàn)存問題及改進方法進行綜述，以期為發(fā)酵蜂產(chǎn)品的發(fā)展提供參考。

1 蜂產(chǎn)品的分類及化學(xué)成分

按照來源和生產(chǎn)過程，蜂產(chǎn)品可分為3 類：一是蜜蜂采集天然植物類原料，經(jīng)復(fù)雜的生理生化過程加工而成，如蜂蜜、蜂花粉和蜂膠等；二是由蜜蜂體內(nèi)某些腺體分泌而來，如蜂王漿、蜂蠟、蜂毒；三是蜜蜂本身，如蜜蜂幼蟲、蜂蛹、成蟲。蜂產(chǎn)品營養(yǎng)豐富，含多種糖類、蛋白質(zhì)、酚酸和功能脂類物質(zhì)，具有提高人體免疫能力、增強記憶力、緩解疲勞等功效，是大自然賦予人們的珍貴禮物，這為進一步通過發(fā)酵改善蜂產(chǎn)品的風(fēng)味和營養(yǎng)功能奠定了堅實的原料基礎(chǔ)[12,14-15]。常見蜂產(chǎn)品及其組分見表1。

表1 常見蜂產(chǎn)品及其組分Table 1 Common bee-products and their components

2 發(fā)酵蜂產(chǎn)品類型及常用菌種

隨著發(fā)酵業(yè)和蜂產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，發(fā)酵蜂產(chǎn)品的研究也逐漸增多，現(xiàn)已報道的發(fā)酵蜂產(chǎn)品包括發(fā)酵蜂花粉產(chǎn)品、發(fā)酵蜂蜜產(chǎn)品和發(fā)酵蜂王漿產(chǎn)品，產(chǎn)品類型有酒類、面包類、乳品類等。大多發(fā)酵蜂產(chǎn)品停留在實驗室水平，應(yīng)用到實際生產(chǎn)的種類較少，現(xiàn)市面在售的發(fā)酵蜂產(chǎn)品有蜂蜜面包、蜂蜜酒、蜂王漿酒等。下文對發(fā)酵蜂產(chǎn)品進行簡單介紹。

2.1 發(fā)酵蜂花粉產(chǎn)品

目前，關(guān)于發(fā)酵蜂花粉產(chǎn)品的研究主要集中在工藝參數(shù)的優(yōu)化方面，投入市售的產(chǎn)品較少，引起的關(guān)注度較低。劉玳瑤等[27]通過單因素實驗和響應(yīng)面設(shè)計優(yōu)化了發(fā)酵柚子蜂花粉醬的生產(chǎn)工藝，制得的蜂花粉醬顏色金黃，口感酸甜，具有獨特的花粉香，并增加了其厚重感。蜂花粉本身即為一種良好的益生元，具有促進益生菌增殖、調(diào)節(jié)宿主免疫力等功效，最早的蜂花粉產(chǎn)品可能為蜂花粉酒[13]?；诋?dāng)今社會膳食營養(yǎng)補充劑的發(fā)展，我國已成為亞洲第一消費市場，蜂花粉和發(fā)酵蜂花粉產(chǎn)品也不例外，具有廣闊的市場前景。吳昊遠[28]結(jié)合了油松松花粉和乳飲料的優(yōu)點，研制了油松松花粉乳飲料，較普通乳飲料，該產(chǎn)品的維生素C 和黃酮含量顯著升高，具有更高的營養(yǎng)和功能價值。

2.2 發(fā)酵蜂蜜產(chǎn)品

蜂蜜是天然的甜味物質(zhì)，含有大量的碳水化合物，可為微生物發(fā)酵提供充足的碳源。發(fā)酵蜂蜜產(chǎn)品的常用微生物為酵母菌和乳酸菌，常見產(chǎn)品有蜂蜜酒、蜂蜜面包和蜂蜜乳等。最常見的發(fā)酵蜂蜜產(chǎn)品為蜂蜜酒，我國是世界上最先釀制蜂蜜酒的國家之一，但目前國內(nèi)蜂蜜酒的銷量僅占酒品市場的小部分，并且，早在80 年代，就已出現(xiàn)英國進口蜂蜜酒，可見，蜂蜜酒的研制和創(chuàng)新勢在必行。受傳統(tǒng)觀念的影響，國內(nèi)消費者更偏好高度白酒，因此，高度蜂蜜酒和蜂蜜保健酒的釀制可作為蜂蜜酒方面的研究方向。李敏杰等[29]通過優(yōu)化發(fā)酵溫度、pH、酵母添加量和通氣量，研制了攀枝花土蜂蜜酒，該產(chǎn)品顏色金黃，有蜂蜜的清香和酒的醇厚，該研究可為地方蜂產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

2.3 發(fā)酵蜂王漿產(chǎn)品

由于蜂王漿口感酸澀，略帶辣味[30]，導(dǎo)致其發(fā)酵產(chǎn)品較少，僅有蜂王漿酒和蜂王漿發(fā)酵乳。因此，發(fā)酵蜂王漿產(chǎn)品的研發(fā)重點應(yīng)致力于特殊口感的去除或遮掩，以及耐低pH 發(fā)酵菌種的篩選或改造。Atallah等[31]將蜂王漿和蜂花粉加入到牛乳和水牛乳中共同發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)和對照組相比，添加了蜂王漿和蜂花粉的發(fā)酵乳儲存21 d 后的脫水收縮現(xiàn)象顯著降低，產(chǎn)品質(zhì)地更加均勻。

表2列舉了常見發(fā)酵蜂產(chǎn)品類型及選用菌種。

表2 常見發(fā)酵蜂產(chǎn)品類型及選用菌種Table 2 Types of common fermented bee-products and selected strains

3 發(fā)酵蜂產(chǎn)品的特點

發(fā)酵蜂產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用了微生物發(fā)酵技術(shù)，發(fā)酵產(chǎn)物營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特。通過發(fā)酵技術(shù)，可降低蜂產(chǎn)品中的致敏性蛋白，如蜂王漿主蛋白1（Major royal jelly protein 1, MRJP1）和2（Major royal jelly protein 2, MRJP2）[51]，蜂花粉中一些分子量為20～40 kD 的酸性蛋白等。喬琳[52]通過蜂花粉發(fā)酵和電泳實驗，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后蜂花粉中20～40 kD 的致敏性蛋白消失，說明發(fā)酵后蜂花粉的致敏性可能被消除。發(fā)酵蜂產(chǎn)品的具體特點如下：

提高吸收利用率。通過發(fā)酵作用，微生物可將蜂產(chǎn)品中的大分子量蛋白質(zhì)分解為較小分子量多肽或氨基酸，更易消化吸收[53-54]。Audisio 等[55]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后蜂糧較蜂花粉包含更多的多肽。另外，蜂花粉外壁是一種天然的保護屏障，主要成分是孢粉素，該物質(zhì)有彈性，堅固，影響蜂花粉內(nèi)部營養(yǎng)素的釋放，使得蜂花粉的營養(yǎng)只有10%～15%被人們消化利用，而發(fā)酵作用可有效破壞蜂花粉外壁，已有研究發(fā)現(xiàn)，通過食用菌深層發(fā)酵，蜂花粉破壁率可達60%～80%[56-57]。

改善口感。通過發(fā)酵作用，可提高蜂產(chǎn)品中呈味物質(zhì)的含量，如酪氨酸、苯丙氨酸和芳香烴等，進而改善口感，提高消費者的可接受度。Mendes-Ferreira 等[58]通過氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS）評估了釀酒酵母UCD522 發(fā)酵蜂蜜酒中的16 種風(fēng)味物質(zhì)，證明了酵母代謝產(chǎn)物對蜂蜜酒香味的巨大作用，另發(fā)現(xiàn)，添加磷酸二銨（DAP）可促進蜂蜜酒中風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。Conte 等[38]研究發(fā)現(xiàn)，添加蜂花粉的面包較空白組含有更多呋喃，該物質(zhì)與令人愉快的香味有關(guān)，可改善面包的芳香度。

延長保質(zhì)期。發(fā)酵制品中的大量有益菌對致病菌和腐敗菌有競爭性抑制作用，因此，通過發(fā)酵作用可延長蜂產(chǎn)品的保質(zhì)期，是蜂產(chǎn)品貯存的重要方法之一。Ka?konien?等[59]研究發(fā)現(xiàn)蜂花粉發(fā)酵后，對黃體微球菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑制性提高了1.08～16.9 倍，對婁地青霉菌的抑制性提高了1.96～5.52 倍。Yerlikaya 等[35]研究發(fā)現(xiàn)，將10～20 mg/mL 花粉和牛乳共同發(fā)酵后，在不影響感官特性的前提下，產(chǎn)品表現(xiàn)出明顯抗菌性。

提高功能性。發(fā)酵蜂產(chǎn)品較蜂產(chǎn)品具有更好的功能性，如抗氧化性、抗腫瘤和護肝等[60-61]。Vilma等[62]研究發(fā)現(xiàn)，采用鼠李糖乳桿菌LGG 對蜂花粉進行發(fā)酵后，其黃酮含量增加1.6～2.4 倍，總酚類含量增加1.1～1.4 倍，而黃酮和酚類對抗氧化活性有非常積極的影響。

提高營養(yǎng)價值。發(fā)酵蜂產(chǎn)品通過微生物的新陳代謝，可提高蜂產(chǎn)品中部分營養(yǎng)成分的含量，還可能產(chǎn)生蜂產(chǎn)品本身不具備的營養(yǎng)物。Human 等[63]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后蜂糧較蜂花粉含有更多的必需氨基酸。

4 發(fā)酵蜂產(chǎn)品行業(yè)的現(xiàn)存問題

雖然我國是蜂產(chǎn)品產(chǎn)量大國，但國內(nèi)的新品研發(fā)及工藝改進等方面還存在諸多尚未解決的問題，如適合蜂產(chǎn)品發(fā)酵的微生物選育、安全與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的起草和實施、加工工藝與配方的優(yōu)化、蜂產(chǎn)品發(fā)酵產(chǎn)物對人體的影響等方面都有待進一步研究。另外，由于地方重視程度、飲食習(xí)慣差異等因素的影響，使得發(fā)酵蜂產(chǎn)品的工業(yè)化進程比較緩慢。針對上述問題，發(fā)酵蜂產(chǎn)品的研究可從以下幾方面改進：

a.通過調(diào)查分析我國居民的消費趨勢，研發(fā)適應(yīng)消費者的特色發(fā)酵蜂產(chǎn)品，選擇更受歡迎的銷售方式和渠道。通過研究和探討國外蜂產(chǎn)品發(fā)酵業(yè)的實踐與經(jīng)驗，學(xué)習(xí)并借鑒國際先進的科學(xué)思路，提高我國發(fā)酵蜂產(chǎn)品的綜合競爭力，早日實現(xiàn)我國發(fā)酵蜂產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化。

b.加大科研投入力度，結(jié)合發(fā)酵劑制作技術(shù)，研究適合蜂產(chǎn)品的特種發(fā)酵劑，并保證其穩(wěn)定性和安全性。通過基因重組技術(shù)，開發(fā)具有特殊功能性的微生物發(fā)酵劑，為功能型發(fā)酵蜂產(chǎn)品的開發(fā)奠定原料基礎(chǔ)。

c.解決高新技術(shù)問題，加強自主創(chuàng)新，結(jié)合新型干燥、殺菌和分離等技術(shù)，開發(fā)合理而先進的生產(chǎn)工藝，研制可靠的機械設(shè)備，提高機械化水平，擴大生產(chǎn)規(guī)模。

d.深入研究發(fā)酵蜂產(chǎn)品的功能性及作用機制，結(jié)合多組學(xué)技術(shù)，探討功能組分的代謝路徑及安全性，對其功能性進行科學(xué)評價。

e.健全發(fā)酵蜂產(chǎn)品的生產(chǎn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，加強質(zhì)量控制和市場監(jiān)測，提高質(zhì)量安全追溯制度，結(jié)合先進的質(zhì)量控制技術(shù)，建造發(fā)酵蜂產(chǎn)品的質(zhì)量控制和應(yīng)急管理系統(tǒng)，保障發(fā)酵蜂產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

5 展望

新時代，隨著人們生活水平的提高，飲食習(xí)慣發(fā)生改變，天然、綠色產(chǎn)品更符合消費者理念，蜂產(chǎn)品正滿足人們需求，消費人群逐漸擴大，發(fā)酵蜂產(chǎn)品也不例外，具有廣闊的市場空間。但是，基于部分蜂產(chǎn)品特殊的物理性質(zhì)，常用的微生物發(fā)酵劑并不適用于全部蜂產(chǎn)品，因此，可應(yīng)用現(xiàn)代微生物技術(shù)，改進發(fā)酵劑的生產(chǎn)工藝，制備適合蜂產(chǎn)品的特種發(fā)酵劑。另外，發(fā)酵是一個復(fù)雜的過程，關(guān)于蜂產(chǎn)品發(fā)酵的代謝機理，以及發(fā)酵蜂產(chǎn)品的安全性和功能性，可借助基因重組技術(shù)、代謝組學(xué)技術(shù)和高通量技術(shù)進一步深入研究，為發(fā)酵蜂產(chǎn)品的健康發(fā)展，提供可靠的理論依據(jù)。發(fā)酵蜂產(chǎn)品的發(fā)展不僅可以帶動蜂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，減少蜂產(chǎn)品的浪費，還可以推動鄉(xiāng)村振興的進程，進一步帶動我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和國民經(jīng)濟的發(fā)展。