發(fā)酵技術(shù)與食品工業(yè)
　　　　馮 磊
　?。ㄔ颇洗髮W(xué)生化學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系）

本文主要介紹發(fā)酵食品的種類，近年以來的一些新興的發(fā)酵技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用（免蒸煮生料釀酒技術(shù)、新型的微生物合成材料—醋酸菌纖維素、螺旋藻的光生物反應(yīng)器高密度培養(yǎng)、豆制低醇啤酒、計(jì)算機(jī)在制曲生產(chǎn)中的應(yīng)用、世界酸奶制品新技術(shù)）以及不良發(fā)酵產(chǎn)生的毒素對(duì)人體的危害。
　　發(fā)酵是微生物進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)或變化，是多種多樣的生物化學(xué)反應(yīng)根據(jù)生命體固有的遺傳信息，在復(fù)雜而精細(xì)的調(diào)節(jié)下進(jìn)行的一系列動(dòng)態(tài)反應(yīng)的集合。發(fā)酵產(chǎn)物是在反應(yīng)過程中或終點(diǎn)產(chǎn)生的，作為物質(zhì)代謝綜合平衡的物質(zhì)。發(fā)酵的本質(zhì)是微生物能產(chǎn)生高效的酶使反應(yīng)快速進(jìn)行。
　　發(fā)酵技術(shù)是基于微生物發(fā)酵現(xiàn)象而發(fā)展起來的一種實(shí)用技術(shù)，工業(yè)上主要應(yīng)用于（1）酒精生產(chǎn)及釀酒工業(yè)（酒類中包括日本酒、合成酒、葡萄酒、啤酒、威士忌酒、燒酒、泡盛等，酒精包括清酒添加用酒精、工業(yè)酒精等）；（2）發(fā)酵食品工業(yè)（包括醬油、豆醬、咸菜、面包酵母、干酪、納豆（蒸后發(fā)酵的大豆），酸孚（酪，食醋，松魚干等的生產(chǎn)））；（3）抗菌素及抗癌抗菌素發(fā)酵工業(yè)；（4）有機(jī)酸發(fā)酵工業(yè)；（5）氨基酸發(fā)酵工業(yè)；（6）酶制劑工業(yè)；（7生理活性物質(zhì)生產(chǎn)工業(yè)；（8）核酸物質(zhì)生產(chǎn)工業(yè)；（9）菌體制造工業(yè)；（10）微生物環(huán)境凈化；（11）其他，如微生物冶金。
　　發(fā)酵的工藝流程為：（1）酵母的制備；（2）粉碎（原料） 發(fā)酵 滅菌 包裝
　　一． 發(fā)酵食品及發(fā)酵食品添加劑的種類
　　1．酒精（以糖蜜、淀粉、纖維質(zhì)為原料）
　　2．酒類（釀造酒、蒸餾酒、再制酒）
　　3．醬油（傳統(tǒng)醬油、化學(xué)醬油、新式二號(hào)醬油）
　　4．醬類（豆瓣醬、甜面醬）
　　5．醋（釀造醋、合成醋、加工醋）
　　6．腌菜頭（咸菜、泡菜、酸菜）
　　7．豆類腌制品（豆腐乳、科學(xué)豆腐乳、臭豆腐、豆豉）
　　8．檸檬酸（表面發(fā)酵法、固體發(fā)酵法、深層培養(yǎng)法、石油發(fā)酵檸檬酸〈有毒〉）
　　9．谷氨酸（淀粉糖發(fā)酵谷氨酸、醋酸發(fā)酵谷氨酸、石油發(fā)酵谷氨酸）
　　10．蘑菇菌的深層培養(yǎng)
　　11．微生物油脂
　　12．紅茶、烏龍茶和黑茶
　　13．食用酵母（是豐富的蛋白質(zhì)和各種維生素B的來源。在干燥狀態(tài)下，它通常含有 約50%的蛋白質(zhì)，以適當(dāng)比例與其他食物配合應(yīng)用時(shí)，它是一種良好的補(bǔ)充營養(yǎng)物，可以補(bǔ)動(dòng)物蛋白質(zhì)或維生素B的不足）
　　14．生物防腐劑
　　二． 幾種新興的發(fā)酵技術(shù)
　　1．免蒸煮生料釀酒技術(shù)
　　生料釀酒是采用邊糖化邊發(fā)酵，并經(jīng)過液態(tài)發(fā)酵，液態(tài)蒸餾的全液態(tài)生產(chǎn)工藝。較傳統(tǒng)工藝簡便、輕松、環(huán)節(jié)少、節(jié)省能源?，F(xiàn)將該項(xiàng)技術(shù)介紹如下：1、配料：糧水比例1：3，生料酒曲用量為原料總量的0.6%，原粉碎達(dá)40目，大米不必粉碎，蔬菜、瓜果應(yīng)去皮，去核，打成漿狀，選擇玉米時(shí)，應(yīng)選成色好，無粘性的玉米，粉碎要細(xì)。2、配制：以大米為例，糧、水、酒曲比為糧食50kg，水150kg，酒曲0.3kg，分別加入容器拌勻，容器不裝滿，留10～20cm空隙，后用塑料薄膜雙層蓋嚴(yán)扎緊。3、溫度（指室溫）發(fā)酵溫度控制在20℃以上和40℃以下，最佳溫度是25～30℃，溫度在20～25℃時(shí)，發(fā)酵期為15～20d，溫度在25～30℃為12d左右，溫度在30～40℃為7d左右。4、攪拌發(fā)酵開始后，每天攪拌一次，每天攪拌都要蓋緊扎嚴(yán)。5、檢測(cè)最簡便的方法是檢測(cè)發(fā)酵醅液的酒精度，即取發(fā)酵醅液200ml，水200ml，蒸餾200ml，插入酒精表，校正，溫度20℃，糧水比為1：3者酒精度在10度以上，即說明發(fā)酵已基本完畢。6、蒸餾：蒸餾操作技術(shù)與傳統(tǒng)固態(tài)蒸餾相同。生料釀酒是采用全液態(tài)工藝，酒醅中有較多被溶解的蛋白質(zhì)高分子物質(zhì)，尤其以大米為原料者，在蒸餾時(shí)易產(chǎn)生大量泡沫上竄，會(huì)造成沾鍋現(xiàn)象，在蒸餾時(shí)適量加入精植物油即可解決。
　　2．新型的微生物合成材料—醋酸菌纖維素
　　醋酸菌纖維素的特點(diǎn)：1、很強(qiáng)的水結(jié)合性：它具有比植物纖維更強(qiáng)的親水性、粘稠性和穩(wěn)定性，能結(jié)合比自身干重大60～700倍的水。2、可塑性：可形成菌膜，這種膜很薄，能透水透氣，能形成各種形狀。3、極佳的抗撕力和形狀維持能力。4、可利用廣泛的基質(zhì)進(jìn)行生產(chǎn)：多種糖類、椰汁、甘蔗汁、廢蜜糖等。5、生物合成時(shí)的物理性能的可調(diào)控性。醋酸纖維素的商業(yè)性應(yīng)用：偏重于實(shí)用價(jià)值及附加值較高的領(lǐng)域，例如在揚(yáng)聲器及治愈傷口的應(yīng)用。醋酸纖維素在食品工業(yè)的應(yīng)用：主要做為增稠劑應(yīng)用于食品工業(yè)中，0.4%醋酸纖維素加0.1%羧甲基纖維素的混合膠體具有比黃原膠更強(qiáng)的穩(wěn)定性。在PH3～11都很穩(wěn)定。與其它膠體包括黃原膠在內(nèi)具有共效作用?？梢源嫔忱u中的油脂、代替冰激凌中的奶油，作為魚丸子、肉丸子及香腸類制品的膠體添加劑。醋酸纖維素和其它膠體常用的混配比例如下（kg）；配方一：醋酸纖維素75，麥芽糖糊精20，黃原膠5。配方二：醋酸纖維素85，瓜爾豆膠15。配方三：醋酸纖維素90，瓜爾豆膠10。
　　3．螺旋藻的光生物反應(yīng)器高密度培養(yǎng)
　　螺旋藻具有高光效、生長繁殖快、對(duì)環(huán)境的實(shí)應(yīng)性強(qiáng)、上浮性良好、易于采收等優(yōu)良特點(diǎn)，是少數(shù)被成功地進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)的微藻之一。在一種新型光生物反應(yīng)器中，就溫度、光強(qiáng)、碳源的供給形式對(duì)螺旋藻生長的影響進(jìn)行了探討，獲得了較高的培養(yǎng)水平。
　　4．豆制低醇啤酒
　　有關(guān)專家指出未來啤酒發(fā)展的趨勢(shì)是無醇、低糖、低蛋白。豆制低醇啤酒是由杭州
　　康力食品研究所兩位專家研制成功的一種全新高檔飲品。以大豆、啤酒花為原料， 采用高分子大豆蛋白水多細(xì)胞發(fā)酵工藝，經(jīng)全液發(fā)酵而成。色澤淡黃、清澈透亮、泡沫細(xì)膩清白 、掛杯性好、液體清香、口味純正，具有低醇低糖高氨基酸等特點(diǎn)。酒精度低于1.80%，糖度遠(yuǎn)低于麥制干啤酒，并含人體18種氨基酸，以及維生素和各種微量元素，其中氨基酸含量比國際名牌啤酒高兩倍以上，9種氨基酸為本品所獨(dú)有。
　　5．世界酸奶制品新技術(shù)
　　美國猶他州立大學(xué)在原料乳中添加葡萄糖氧化酶（每毫升2.5單位）及0.15%雙氧水，以降低原料乳的PH值，達(dá)到替代生長較慢的嗜熱鏈球菌的目的，并有利保加利亞乳酸菌的生長。
　　6． 計(jì)算機(jī)在制曲生產(chǎn)中的應(yīng)用
　　制曲發(fā)酵微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，大大地穩(wěn)定和提高了大曲的質(zhì)量。該系統(tǒng)分為三級(jí)，第一級(jí)由IBMPC—486通用微機(jī)組成，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理和控制；第二級(jí)由幾臺(tái)工業(yè)控制機(jī)組成。第三級(jí)由各發(fā)酵室的分戶控制柜及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。該系統(tǒng)能夠按工藝參數(shù)控制到最佳范圍內(nèi)，對(duì)發(fā)酵過程實(shí)施即時(shí)監(jiān)控，
　　三． 微生物毒素
　　一些微生物的發(fā)酵會(huì)破壞食品的營養(yǎng)成分，引起食品變味、變質(zhì)，一般稱之為霉變。
　　一．霉菌毒素
　　（一）曲霉毒素
　　1．黃曲霉毒素——某些黃曲霉和寄生曲霉的菌株產(chǎn)生的劇性肝癌毒素?？捎?食物轉(zhuǎn)移到母乳中。
　　2．小柄曲霉毒素——雜色曲霉、構(gòu)巢曲霉等產(chǎn)生的毒素。菌種主要出現(xiàn)在玉米上，小麥、花生、大豆、米上也有發(fā)現(xiàn)。肝癌毒素，毒性較低。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明致肝、腎損害和腸炎。
　　3．棕曲霉毒素
　?。ǘ┣嗝苟舅?br /> 　　1． 斯島青霉毒素——霉變后的“黃變米”產(chǎn)生斯島青霉毒素及桔綠青霉毒素。
　?。?）黃變米毒素——經(jīng)口投與小鼠的LD50為221（毫克/公斤），2至4天內(nèi)全部死亡。
　?。?）斯島青霉環(huán)肽毒素
　　斯島青霉毒素有過人群中毒記錄。第二次世界大戰(zhàn)中，日本軍隊(duì)中發(fā)生因食用污染了斯島青霉毒素的黃變米而發(fā)生集體人群兩腿浮腫的病癥，以這種米喂飼老鼠，一個(gè)月后即發(fā)生壞死性的肝硬化。
　　2． 桔綠青霉毒素——本世紀(jì)初即已發(fā)現(xiàn)，心臟性腳氣病的病因不僅是維B1的缺乏，食用污染了桔綠青霉毒素的大米也是原因之一。桔綠青霉毒素是一種神經(jīng)毒素，典型癥狀是后肢跛瘸，自主運(yùn)動(dòng)失常，戰(zhàn)栗、痙攣及呼吸阻抑等。小鼠經(jīng)口投5、7.5、10毫克/公斤/日，半數(shù)死亡。
　?。ㄈ╂湹毒舅?mdash;—是常見污染糧食與飼料的霉菌菌屬之一。分四類：
　　1． 頂孢霉毒素——中毒癥狀：嘔吐、腹瀉、拒食，一般的烹調(diào)方法不易破壞。
　　2． 玉米赤霉烯酮——有雌激素作用，使子宮肥大，抑制卵巢正常功能使之萎縮，因而造成流產(chǎn)，不孕。
　　3． 丁烯酸內(nèi)酯——導(dǎo)致動(dòng)物皮膚發(fā)炎，壞死作用。
　　4． 串株鏈刀菌毒素——串株鏈刀菌是寄生植物的病菌之一。用被串株鏈刀菌污染的玉米喂馬，發(fā)生皮下出血，黃心出血，肝損害等。
　　（四）霉變甘薯毒素——由甘薯黑斑病菌及茄病鏈刀菌產(chǎn)生。分四類：
　　1．萜酮——本品是呋喃類物質(zhì)，對(duì)動(dòng)物肝臟有毒性，是使霉變甘薯發(fā)苦的因素。
　　2．薯萜酮醇——是薯萜酮的衍生物，估計(jì)對(duì)肝臟也有損害。
　　3．肺水腫因子兩種——即4-薯醇及薯素，均可自霉變甘薯的乙醚提取物中獲得。小鼠服入此種毒素后產(chǎn)生明顯肺水腫及胸腔積水，24小時(shí)內(nèi)死亡。
　　發(fā)酵技術(shù)在食品工業(yè)中起著支撐半壁江山的作用，而且日新月異的新技術(shù)、新設(shè)備的研制，新菌種、新途徑的發(fā)現(xiàn)為發(fā)酵食品的開發(fā)提供了廣闊前景。
　　參考文獻(xiàn)：
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　　《中國微生物工業(yè)發(fā)展史》陳陶聲 著 輕工業(yè)出版社
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　　《食用酵母的生產(chǎn)和研究》上?？茖W(xué)技術(shù)編譯館，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院資料室 譯 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
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　　《食品與發(fā)酵工業(yè)》1999（5），第1--11頁，王長海
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　　《今日科技》1999（4），第10頁，許克平
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