微生物发酵豆渣的应用进展

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微生物发酵工艺优化研究进展

作者：张锐

来源：《海外文摘·学术》2017年第03期

摘要：近些年，在有关技术领域中微生物的发酵技术已得到了非常广泛的应用，特别在医药行业内应用此种技术十分普遍。微生物科技发展非常快，因此，人们也有不断深入的研究微生物的发酵工艺。为此，本文对影响微生物发酵的培养条件和培养基进行了分析，又对优化微生物发酵工艺的办法进行了讨论研究，为微生物工程的发展提供参考价值。

关键词：发酵工艺；微生物；培养条件；工艺优化；培养基

中图分类号：TQ920.6 文献标识码：A 文章编号：1003-2177（2017）03-0058-02

1 微生物发酵受培养基的影响

微生物在进行生长、代谢时，培养基能供给微生物发酵所需要的能量与营养物质，对合成发酵产物的效率和产品的质量保障来讲有着重要意义。在进行微生物发酵时，因其发酵条件与菌种的差异和不同的发酵阶段，需要培养基的成分也不同。一般情况下，微生物生长需要的营养要素有生长因子，碳源，无机盐和氮源四类。

1.1 选择氮源与碳源作发酵的培养基

氮源为微生物提供含氮的有机物与蛋白质，并且，还是合成含氮产物的参与者。氮源主要是有机氮源与无机氮源两种，如豆粉，氨盐，蛋白胨与硝酸盐等。碳源能够为微生物提供能量来源，形成产物和构建细胞。碳源的形式有油脂，多糖，单糖，天然复合物，双糖等，如豆油，葡萄糖，淀粉与蔗糖等。选择发酵的培养基中要有均衡的碳源与氮源比，确保其菌体能够正常生长，而且还有利于合成产物的速率。

1.2 无机盐对发酵培养基的影响

微生物的生长和生成的代谢产物都与无机盐有关重要关系。微生物在进行生长代谢时，构成的辅酶中有磷的参与，它是构成微生物生长，代谢的重要因素。有些菌种的发酵产物中包含磷酸根，因此在进行培养基发酵时，添加很多的磷酸盐，这利于产物快速合成。在微生物发酵中钙离子对细胞的生理状况起到了调节作用，例如，使细胞膜的通透性降低，维持细胞状态等。很多酶都用镁来作催化剂。微生物生长所需微量元素有很多，如，钴，铁，锌，锰等。经研究证明，枯草芽孢杆菌的生长中需要锰离子的参与，在发酵培养基中添加适量的氯化锰，可以提升枯草芽孢杆菌生成的发酵物中抑菌物质的活性。

微生物技术在发酵乳制品工业中的应用

摘要： 本文主要阐述了发酵乳制品中应用广泛的乳酸菌、双歧杆菌、酵母菌在食品工业中的研究应用。简述了这些微生物的生理活性及食用医用价值。同时，介绍了乳酸的代谢产物研究与应用、双歧杆菌共同发酵法和共生发酵法生产工艺，最后讨论了酵母菌如何影响乳制品感官品质的问题。

关键词：发酵乳制品 ;生产菌种; 生产工艺;

前言：发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定的微生物进行发酵作用，产生具有特殊风味的食品，称为发酵乳制品[ 1] [2]。它们通常具有良好的风味、较高的营养价值、还具有一定的保健作用。并深受消费者的普遍欢迎。常用发酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒等。 发酵乳制品主要包括酸奶和奶酪两大类，生产菌种主要是乳酸菌。近年来，随着对双歧杆菌在营养保健方面作用的认识，人们便将其引入酸奶制造，使传统的单株发酵，变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础上，又具备了防癌、抗癌的保健作用。

1.乳酸菌[6] [7] [8]

乳酸菌（Lactobacillus）是一类革兰氏阳性菌，不形成芽抱，不运动，过氧化酶阳性，对葡萄糖发酵能产生50%以上乳酸的细菌的总称‘u。在乳品工业中常用的乳酸菌分属于乳酸杆菌属、链球菌属、双歧杆菌属、明串珠菌属、和片球菌属[ 1]。目前，乳酸菌已广泛应用于发酵酸乳、乳酸菌饮料、干酪、发酵豆乳等许多方面。孚L酸菌不仅可提高食品的营养价值，改善食品风味，提高食品保藏性和附加值，而且，近年来乳酸菌的特殊生理活性和保健功能，正日益引起各国学者和研究人员的浓厚兴趣。大量研究表明，乳酸菌具有调节人体胃肠道正常菌群、预防便秘和细菌性腹泻、提高食物消化率和生物价，降低血清胆固醇等作用。最近，欧美及日本一些学者发现乳酸菌可抑制肿瘤的发生。[2]

1.1乳酸菌胞外多糖[7]

1.1.1乳酸菌胞外多糖的产生

胞外多糖是乳酸菌在生长代谢等过程中分泌到细胞壁外的粘液或荚膜多糖。自40年代成功开发出由肠膜明串珠菌发酵生产右旋糖醉以来，世界范围内微生物胞外多糖的开发已成为工业微生物研究的热点之一。乳酸菌胞外多糖对乳制品的质构和风味产生重要影响。按伯杰氏系统细菌学手册中的生化及形态分类法，乳酸菌分为18个属，目前对其中几个属包括乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、乳球菌属等乳酸菌的胞外多糖研究较多。由肠膜明串珠菌生产的右旋糖配是最早被开发利用的乳酸菌胞外多糖，也是FAD批准的第一种可用于食品的微生物胞外多糖。常见的乳品工业生产菌，如德氏乳杆菌保加利亚亚种、瑞士乳杆菌、干酪乳杆菌干酪亚种、嗜热链球菌、乳酸乳球菌乳脂亚种、乳酸乳球菌、肠膜明串珠菌等均能产胞外多糖。此外，乳酸菌中的片球菌属也可产胞外多糖。

豆渣的发酵方法

豆渣是大豆加工过程中剩余的固体废弃物，通常被当作饲料或肥料处理。然而，通过发酵豆渣可以转化为具有更高营养价值和更多用途的产品。本文将介绍豆渣的发酵方法，以及发酵后的产物和其应用。

一、豆渣发酵的基本原理

豆渣发酵是利用微生物的代谢作用，将豆渣中的有机物质转化为更有营养的物质。发酵过程中，微生物会分解豆渣中的蛋白质、碳水化合物和脂肪，产生一系列新的物质，如氨基酸、维生素、酶和益生菌等。

二、豆渣发酵的方法

1. 选择合适的发酵菌种

发酵菌种的选择对于豆渣的发酵效果至关重要。常用的发酵菌种包括乳酸菌、酵母菌和产酶菌等。可以通过购买菌剂或自制菌种来进行发酵。

2. 调整水分和PH值

在进行豆渣发酵前，需要调整豆渣的水分和PH值。一般来说，水分控制在50%左右，PH值在5-7之间。可以通过加水或调节PH值来达到合适的条件。

3. 添加发酵剂 将选择好的发酵菌种加入豆渣中，根据具体情况适量添加发酵剂。发酵剂可以促进菌种繁殖和代谢，加快豆渣的发酵速度和效果。

4. 控制发酵条件

豆渣发酵需要适宜的温度、湿度和通气条件。一般来说，温度控制在35-45摄氏度之间，湿度保持在60-70%，通气要充分。可以使用发酵罐、发酵箱或发酵室等设备来控制发酵条件。

5. 发酵时间和结束

发酵时间根据具体情况而定，一般需要3-5天。在发酵过程中，要定期检查豆渣的发酵情况，观察是否有异味或变质现象。当豆渣呈现出酸酐味、有较好的香味和松散的状态时，即可结束发酵。

三、发酵后的产物和应用

1. 发酵豆渣

经过发酵的豆渣具有更高的蛋白质含量和更好的口感，可以作为营养丰富的食材使用。可以制作成豆渣肉丸、豆渣汉堡、豆渣饼干等食品，增加食物的口感和营养价值。

2. 发酵液

发酵过程中产生的液体部分可以作为调味料或肥料使用。发酵液中含有丰富的氨基酸、维生素和酶等，可以用来调味炒菜或腌制食材，也可以稀释后用于植物的施肥。

3. 益生菌制剂

生产豆腐和豆渣的微生物学技术

豆腐是中国传统的食品之一，现在已经被国际食品市场接受并喜爱。豆腐制作的主要原料是大豆，由于其含有高质量的蛋白质，那么它是素食主义者的理想食品。然而，豆腐产生的豆渣也是一种有价值的副产品，可以作为动物饲料、化妆品和生物柴油的原料。豆腐和豆渣的微生物学技术是两个不同的过程，它们分别在豆腐制作和豆渣处理过程中起着至关重要的作用。

豆腐生产过程中，需要使用大豆、水和凝固剂三个主要成分。其中，凝固剂是关键，通常使用的凝固剂是石膏、硫酸钙和硫酸镁等。它们能够促进大豆蛋白的凝聚和凝固，从而形成豆腐。同时，凝固剂中含有的微生物会影响豆腐的质量和口感。

其中，一种主要的凝固剂是一种蛋白酶，称为凝固酶，它可以将大豆中含有的蛋白质分解成可溶性蛋白质和活性肽，使其能够更好地被人体吸收。凝固酶中最常使用的是天然来源的细菌，它们能够在适当的温度和pH值下生长并产生酶。当前，大部分的生产厂家都使用从发酵豆饼中提取的凝固酶，这种凝固酶可以快速地将大豆蛋白凝固成豆腐。

豆渣是豆腐制作过程中的副产品，它是大豆蛋白、纤维和膳食纤维的主要来源。豆渣这一副产品对人体健康有很多好处，如降低胆固醇、减轻便秘等。当前，在中国以及很多其他国家，豆渣也被广泛地用作动物饲料。而微生物技术可以有效地提高豆渣的利用率和降低环境污染。

豆渣的生产主要是将废弃的大豆渣与其他食物废料混合后发酵得到的。发酵过程中，有很多微生物需要参与进来，以达到最佳的产出效果。其主要微生物包括乳酸杆菌、酵母菌和某些支链链球菌。这些微生物可以促进豆渣中的蛋白质、膳食纤维和其他有机物的分解，从而增加大豆渣的营养价值。

除此之外，发酵的过程还可以促进豆渣中抗氧化物的生成，进一步提高了其营养与健康价值。在发酵过程中，这些微生物通过分解蛋白质和糖分来产生酸。这种酸可以改变豆渣的pH值，从而抑制其他有害微生物的生长，增加食品的稳定性和保质期。

总体而言，豆腐和豆渣的微生物学技术是两个不同的过程，它们在豆腐制作和豆渣处理过程中起着至关重要的作用。微生物学技术的应用可以改进豆腐和豆渣的品质、降低生产成本和环境污染。因此，研究和开发这一领域的技术将有助于推进食品工业的进步，提高豆腐和豆渣的利用率和市场规模。