食品工業(yè)中發(fā)酵食品微生物的具體應(yīng)用及安全檢驗(yàn)方法

楊 坤

（晶葉（青島）生物科技有限公司，山東青島 266111）

在食品工業(yè)當(dāng)中，傳統(tǒng)的發(fā)酵食品主要通過微生物作用進(jìn)行生產(chǎn)制取，其形成的獨(dú)特風(fēng)味和口感使得傳統(tǒng)發(fā)酵食品成為食品工業(yè)領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要分支。由于發(fā)酵食品生產(chǎn)工藝主要依賴于微生物，在培養(yǎng)過程中對生產(chǎn)環(huán)境要求較高，一旦微生物培養(yǎng)過程中受到污染，就會導(dǎo)致發(fā)酵食品中混入一些有害的代謝產(chǎn)物，或混入有害菌株，進(jìn)而影響發(fā)酵食品的安全質(zhì)量，給人們的身體健康帶來危害。為了切實(shí)提升發(fā)酵食品的安全質(zhì)量控制水平，確保發(fā)酵食品的安全發(fā)展，目前食品工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用了各種各樣的微生物檢驗(yàn)技術(shù)方法，為確保發(fā)酵食品微生物的質(zhì)量控制和檢驗(yàn)精度提供了充足的技術(shù)保障。

1 食品工業(yè)中傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物的基本概述

1.1 傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物彼此之間的相互作用

微生物彼此之間的相互作用是食品工業(yè)當(dāng)中傳統(tǒng)發(fā)酵食品展現(xiàn)獨(dú)特口感的基礎(chǔ)，微生物由個體發(fā)展成為菌群，從而在食品中形成微生物系統(tǒng)，產(chǎn)生發(fā)酵作用，但這種微生物之間的相互作用不僅會給發(fā)酵食品帶來豐富的口感，一旦控制不佳，也會給發(fā)酵食品安全帶來負(fù)面影響。目前，傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物彼此之間的相互作用主要展現(xiàn)出協(xié)同和拮抗兩個方面，如何有效摒棄拮抗作用，提升微生物發(fā)酵生產(chǎn)效率，改善微生物發(fā)酵食品安全成為目前傳統(tǒng)發(fā)酵食品生產(chǎn)的主要課題[1]。

1.2 微生物在傳統(tǒng)發(fā)酵食品中的具體應(yīng)用

1.2.1 乳制品

隨著人們對食品口味需求的多樣化發(fā)展，更多的微生物發(fā)酵工藝被應(yīng)用到發(fā)酵食品加工當(dāng)中，乳制品就是微生物應(yīng)用的一項(xiàng)重要領(lǐng)域。目前，應(yīng)用微生物對乳制品進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)的主要產(chǎn)品類型是酸奶，通過借助益生菌、乳酸菌和干酪乳桿菌等有益微生物對奶制品進(jìn)行發(fā)酵，可以生產(chǎn)出滿足人們不同味蕾的酸奶，隨著微生物發(fā)酵技術(shù)的不斷深入應(yīng)用，也逐步誕生出奶酪、酸性奶油、馬奶酒等發(fā)酵食品，微生物在其中扮演著至關(guān)重要的作用。

1.2.2 調(diào)味品

在我國悠久的發(fā)酵食品發(fā)展歷程當(dāng)中，有記錄最早應(yīng)用微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)的就是調(diào)味品。人們?nèi)粘Ｉ钪信腼兪澄飼r(shí)常用的改善食物味道的增味劑，如醬油、食醋、味精、甜面醬等，均屬于應(yīng)用微生物進(jìn)行發(fā)酵的調(diào)味品。在味精的發(fā)酵工藝中，主要利用葡萄糖進(jìn)行發(fā)酵，形成極具鮮味的谷氨酸，經(jīng)過不斷調(diào)制中和最終形成味精。甜面醬則是以面粉為主要發(fā)酵原材料，經(jīng)過高溫發(fā)酵工藝制得的一種醬狀的調(diào)味品。由此可見，微生物在調(diào)味品中經(jīng)過充分發(fā)酵能夠形成獨(dú)有的味道，給人們帶來不同的味覺享受[2]。

1.2.3 食品添加劑

隨著現(xiàn)代食品工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，微生物發(fā)酵技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到食品添加劑的生產(chǎn)當(dāng)中，為增添食品的口感發(fā)揮著重要的作用。例如，檸檬酸是現(xiàn)代食品工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的一種食品添加劑，使用檸檬酸能夠抑制細(xì)菌，提升酸度，延長食品有效期。檸檬酸的生產(chǎn)工藝中，通過微生物發(fā)酵可以將原材料中的淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進(jìn)一步形成丙酮酸，然后在檸檬合成酶的催化下得到檸檬酸。食品添加劑在我國食品工業(yè)中扮演著十分重要的角色，但食品生產(chǎn)過程中必須重視食品添加劑的使用劑量，使用過量不僅會嚴(yán)重影響食品口感，也會給人們的身體健康帶來影響。

1.2.4 酒精飲料

酒精飲料也是微生物應(yīng)用的一項(xiàng)主要領(lǐng)域。在當(dāng)前的酒精飲料市場中，絕大多數(shù)酒類產(chǎn)品是通過微生物發(fā)酵工藝生產(chǎn)的。例如，作為我國特產(chǎn)的酒類產(chǎn)品類型，米酒的釀制過程主要依靠微生物發(fā)酵技術(shù)，在原材料糯米中添加酒酵，經(jīng)過高溫發(fā)酵蒸餾，最終形成香甜醇厚的米酒。而白酒則是以大米為主要原材料，大米中的葡萄糖物質(zhì)通過微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化成為酒精，經(jīng)過高溫蒸餾提取最終制得較高濃度的酒精產(chǎn)品。

1.3 檢驗(yàn)技術(shù)在發(fā)酵食品微生物檢驗(yàn)中的作用

隨著微生物發(fā)酵技術(shù)在我國食品工業(yè)中的廣泛推廣和應(yīng)用，食品口味更加豐富，同時(shí)也帶來了一定程度的食品安全問題。由于生產(chǎn)管理過程存在疏忽，一些食品中混入對人體有害的微生物，會給人們的身體健康帶來巨大危害，食品安全問題的有效解決成為擺在食品工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展面前的一項(xiàng)重要課題。應(yīng)用和推廣現(xiàn)代化的食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)能夠更加精準(zhǔn)和快速地檢測出食品中的有害微生物，避免有害食品流通到市場當(dāng)中，確保食品市場的安全性[3]。同時(shí)，食品微生物檢驗(yàn)也能夠成為食品安全的判定依據(jù)，并為食品安全管理的事前預(yù)防、事中監(jiān)督以及事后追責(zé)提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

2 食品工業(yè)中傳統(tǒng)發(fā)酵食品微生物檢驗(yàn)的具體內(nèi)容

食品工業(yè)中傳統(tǒng)發(fā)酵食品產(chǎn)生的微生物污染主要是由細(xì)菌、霉菌、病毒、細(xì)菌毒素以及霉菌毒素造成的，食品原料在發(fā)酵、加工生產(chǎn)、包裝、存儲運(yùn)輸和銷售過程中都會存在被污染的風(fēng)險(xiǎn)，需要通過應(yīng)用相應(yīng)的檢測技術(shù)對特定目標(biāo)項(xiàng)目進(jìn)行微生物檢驗(yàn)，進(jìn)而確保食品的安全性。

2.1 鑒定細(xì)菌總數(shù)

細(xì)菌總數(shù)是食品安全中重要的衡量指標(biāo)之一，與食品受污染的程度有關(guān)，細(xì)菌總數(shù)越多則食品的致病菌可能性就越大，因此，食品工業(yè)通常將細(xì)菌總數(shù)作為衡量食品受污染程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。通常情況下，在鑒定細(xì)菌總數(shù)時(shí)，需要對食品樣本進(jìn)行特殊處理，并接種微生物于培養(yǎng)器皿中進(jìn)行觀察，菌落總數(shù)越多，表明食品被污染的程度也就越大。

對細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行檢測能夠判斷食品中存在致病菌的可能性，但為了切實(shí)驗(yàn)證食品的安全性，還需要對致病菌進(jìn)行精細(xì)化檢測，確定致病菌的數(shù)量和種類，進(jìn)而判斷食品是否具有致病風(fēng)險(xiǎn)，以及可能導(dǎo)致的致病風(fēng)險(xiǎn)類型。

2.2 檢驗(yàn)酵母菌及霉菌總數(shù)

作為生活中較為常見的微生物，酵母菌及霉菌在發(fā)酵食品中應(yīng)用十分廣泛，在很大程度上豐富了食品的種類，但這兩種菌群也存在安全風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而帶來食品安全問題。例如，腐生型的酵母菌容易導(dǎo)致食品出現(xiàn)變質(zhì)，一些主要成分為淀粉的面包類食品，一旦滋生腐生型的酵母菌或者霉菌就會變質(zhì)，產(chǎn)生毒素，威脅人體健康。因此，在發(fā)酵食品的微生物檢測中必須要檢測酵母菌及霉菌種類及含量[4]。

2.3 檢驗(yàn)沙門氏菌

沙門氏菌種類龐雜，且廣泛存在于動物體內(nèi)，人們一旦食用了感染沙門氏菌的動物食品，會出現(xiàn)嚴(yán)重的食物中毒現(xiàn)象，因此，食品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和食品市場安全監(jiān)督管理部門對沙門氏菌的安全檢驗(yàn)需予以高度重視。

2.4 檢驗(yàn)大腸桿菌

大腸桿菌源自人類或其他動物的腸道，廣泛存在于人類或其他動物的排泄物中，是當(dāng)前我國食品工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中評價(jià)食品衛(wèi)生質(zhì)量的一項(xiàng)重要檢驗(yàn)指標(biāo)。大腸桿菌對人體健康能夠產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，利用安全檢測技術(shù)檢驗(yàn)大腸桿菌能夠確保食品的安全性，是證明食品具備市場合格性與流通性的重要憑證。

2.5 檢驗(yàn)金黃色葡萄球菌

與大腸桿菌類似，金黃色葡萄球菌也是廣泛存在于人體或者動物腸道內(nèi)的大腸菌群，且金黃色葡萄球菌還廣泛存在于水和空氣當(dāng)中，食物接觸金黃色葡萄球菌便會變質(zhì)，產(chǎn)生腸毒素，這種具備耐高溫性的腸毒素很難通過高溫烹飪進(jìn)行清除，人們一旦誤食被金黃色葡萄球菌污染過的食物，會在較短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的中毒反應(yīng)，因此，微生物檢驗(yàn)中，對發(fā)酵食品中金黃色葡萄球菌進(jìn)行檢驗(yàn)十分必要[5]。

3 食品工業(yè)中常用的發(fā)酵食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)方法

食品工業(yè)中的發(fā)酵食品主要通過微生物協(xié)同作用獲得，發(fā)酵工藝中使用的微生物本身就十分廣泛，因此，發(fā)酵食品在生產(chǎn)過程中微生物的菌群形成相對復(fù)雜，很難得到有效控制，極易受到污染，導(dǎo)致發(fā)酵食品中產(chǎn)生有害的代謝產(chǎn)物。因此，結(jié)合食品檢驗(yàn)檢疫工作的相關(guān)需求，在進(jìn)行發(fā)酵食品微生物的檢驗(yàn)時(shí)，需要采用特異性較強(qiáng)且靈敏度較高的檢測技術(shù)方法，且要具備精準(zhǔn)性和高效性的特征。

3.1 酶聯(lián)免疫吸附法

酶聯(lián)免疫吸附法（Enzyme Linked Immuno Sorbed Assay，ELISA）是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用較為廣泛的微生物檢測方法之一。該種檢測技術(shù)的主要工作原理是將有特異性抗原抗體的復(fù)合物與有活性的酶相結(jié)合，根據(jù)反應(yīng)后底物的顯色反應(yīng)來判斷檢測食品中的微生物含量。在黃曲霉毒素的檢驗(yàn)過程中，應(yīng)用酶聯(lián)免疫吸附法能夠有效解決傳統(tǒng)薄層層析法操作復(fù)雜的弊端，在降低外部因素對檢驗(yàn)過程干擾的同時(shí)，極大地提升了黃曲霉毒素的檢測精度，同時(shí)也具備較高水平的靈敏度和檢測效率。

3.2 核酸探針法

核酸探針技術(shù)基于核苷酸堿基順序互補(bǔ)的基本原理，用具備特異基因的探針標(biāo)記已知的DNA 片段，使其與被檢測的微生物堿基序列相結(jié)合，之后再將其與樣品進(jìn)行核酸雜交，進(jìn)而檢測出微生物的病原菌種類。核酸探針技術(shù)最大的優(yōu)勢在于其特異性，能夠在絕大部分情況下精準(zhǔn)地檢測出特定菌群的主要遺傳物質(zhì)，并不受非檢菌群的干擾，對目標(biāo)菌群檢測具有極強(qiáng)的針對性[6]。

3.3 電阻抗技術(shù)

電阻抗微生物檢測技術(shù)是20 世紀(jì)70 年代初期誕生的新型技術(shù)，該技術(shù)的基本原理主要是依照微生物在培養(yǎng)基中代謝活動的不同，通過電阻法對微生物進(jìn)行鑒定，由于不同種類微生物的電導(dǎo)性會隨著其代謝活動的改變而改變，依照這一原理，細(xì)菌在放入培養(yǎng)皿進(jìn)行處理之后，其生長和繁殖會帶來培養(yǎng)基中電活性成分的變化，電導(dǎo)率也會隨之變化，而電導(dǎo)率的變化曲線與培養(yǎng)皿中菌群的生長曲線存在相應(yīng)的聯(lián)系，因此，檢驗(yàn)人員可以通過判斷電導(dǎo)率曲線分析菌量的多少，同時(shí)區(qū)分出不同的菌群類別。

3.4 流式細(xì)胞技術(shù)

流式細(xì)胞技術(shù)是一種集激光技術(shù)、流式理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的微生物檢測技術(shù)，是目前先進(jìn)的細(xì)胞定量分析技術(shù)之一。該微生物檢測技術(shù)能夠從單個細(xì)胞的功能水平上進(jìn)行定量分析，還能夠同時(shí)對上萬個細(xì)胞進(jìn)行高速分析，具有精度高、速度快、準(zhǔn)確性高的特性。流式細(xì)胞技術(shù)不僅能夠有效分析出發(fā)酵食品微生物的類型，還能夠根據(jù)細(xì)胞電荷的不同計(jì)算出死細(xì)胞與活細(xì)胞的比值，進(jìn)而推算出食品殺菌效果。此外，流式細(xì)胞技術(shù)還能夠檢測出發(fā)酵食品所攜帶病原菌或有益菌的含量等，在食品檢驗(yàn)行業(yè)中有十分廣闊的發(fā)展前景[7]。

3.5 免疫磁性微球技術(shù)

免疫磁性微球也稱為免疫磁珠，是一種表面結(jié)合有單克隆抗體的磁性微球，基于抗原抗體結(jié)合的磁響應(yīng)性和特異性，可以利用磁性微球?qū)δ繕?biāo)細(xì)菌進(jìn)行捕獲。免疫磁性微球技術(shù)在發(fā)酵食品微生物檢測中具有極廣的應(yīng)用范圍，無論是如志賀菌類的少見菌種，還是如大腸桿菌的常見菌種，磁性微球與其結(jié)合均能夠形成“微生物-抗體-磁珠”的復(fù)合物，進(jìn)而幫助食品檢測人員分離與富集不同微生物菌群。

3.6 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)是當(dāng)前我國食品工業(yè)中發(fā)酵食品進(jìn)行微生物快速檢測的必要手段，其快捷、準(zhǔn)確的檢測特性深受食品檢測行業(yè)的認(rèn)可。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是一種用于放大擴(kuò)增特定DNA 片段的分子生物學(xué)技術(shù)，可以被視為一種生物體外的特殊DNA復(fù)制。在傳統(tǒng)的發(fā)酵食品微生物檢測當(dāng)中，檢測人員最大的工作量就是對食品中的菌群進(jìn)行分離鑒定，微生物的分離本身就具有一定的困難性，對分離后的樣本進(jìn)行培養(yǎng)則更加困難。應(yīng)用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)配合基因測序和凝膠電泳等技術(shù)，能夠迅速準(zhǔn)確地確定菌群的DNA 序列信息并實(shí)現(xiàn)擴(kuò)增，縮短檢測時(shí)間的同時(shí)極大地提升檢測效率和質(zhì)量。

4 結(jié)語

食品工業(yè)中的發(fā)酵食品微生物應(yīng)用是一個十分復(fù)雜的過程，受諸多因素影響具有較高的不確定性，在當(dāng)前我國不斷強(qiáng)化食品安全建設(shè)的背景下，深入研究發(fā)酵食品微生物衛(wèi)生檢驗(yàn)方法，提升食品工業(yè)微生物發(fā)酵食品的生產(chǎn)質(zhì)量對實(shí)現(xiàn)食品安全生產(chǎn)有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合微生物在傳統(tǒng)發(fā)酵食品中的具體應(yīng)用，以及食品工業(yè)中傳統(tǒng)發(fā)酵食品微生物檢驗(yàn)的具體內(nèi)容，深入分析酶聯(lián)免疫吸附法、核酸探針法技術(shù)等食品工業(yè)中常用的發(fā)酵食品微生物檢驗(yàn)技術(shù)方法，為推動微生物發(fā)酵食品安全穩(wěn)定發(fā)展、提升食品質(zhì)量安全提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。