微生物在食品方面的应用

微生物在食品中的应用 摘要：微生物千姿百态，人类对它的应用也涉及各个领域，我们主要讨论下它在食 品方而的应用。主要来说有两个方面，一方面是利用有益微生物的作用制造发酵食 品，现代发酵工程在食品领域应用非常广泛；另一方面是防止有害微生物污染食品， 保证食品安全。在人们对食品卫生要求越来越高的今天，食品的保鲜技术正悄然发 生着一场革命性的变化。传统的食品保鲜技术将逐步被一种全新、无毒、高效的保 鲜技术一微生物保鲜技术所取代。

关键词：微生物 发酵工程食品保鲜 1、微生物发酵在食品方面的应用

微生物发酵即利用微生物在适宜的条件下，将原料经过特定的代途径转化为人 类所需要的产物。它在食品方面应用非常广泛，日常生活中常见的奶酪、面包、一 些食品添加剂和各种酒类等都是微生物发酵的产品。微生物发酵的应用古已有之， 酒在古代就已经是生活中不可或缺的，受到社会各个阶层的喜爱。现代发酵工程更 是把微生物发酵运用到各个方面。 1.1酵母在食品制作中的应用 酵母是一种单细胞生物，有着天然丰富的营养体系。酵母细胞中含有大量地有 机物、矿物质和水分。有儿位占细胞干重的90%-94%,其中蛋白质的含量占细胞干 重的35%-60%,

碳水化合物的含量在35%-60%,脂类物质的含量在1%-5%<>酵母细胞 中还富含多种维生素、矿物质和多种酶类，能促进其被消化吸收。此外它还含有多 种鲜为人知的活性物质，如麦角固醇、谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、辅酶A等。酵 母由于具有很高非营养成分，不仅直接被开发为营养食品，还可进一步制成各种营 养活性物质，作为营养食品的载体，进一步深加工则成为更具有营养和保健价值的 食品。制作面包时酵母是必不可少的生物松软剂，面包酵母是一种单细胞生物，属 真菌类，学名啤酒酵母。面包酵母有圆形、椭圆形等多种形态。以椭圆形的用于生 产较好。酵母为兼性厌氧性微生物，在有氧及无氧条件下都可以进行发酵。酵母生 长与发酵的最适温度为26-30°C,最适pH为5. 0-5.8,生产上应用的酵母主要有鲜 酵母、活性干酵母及即发干酵母；酿酒工业从古至今一直长盛不衰，各种酵母居功 至伟，酿酒酵母是酵母菌中的典型菌种，也是重要的菌种，广泛应用于啤酒、葡萄 酒、口酒、果酒的酿造；酱类食品如豆瓣酱、面酱、豆鼓及其加工制品，都是由一 些粮食和油料作物为主要原料，利用以米曲霉为主的微生物经发酵酿造的。酱类发 酵制品营养丰富，易于消化吸收，即可作小菜，乂是调味品，具有特有的色、香、 味，价格便宜，是一种受欢迎的大众化调味品。 1. 2微生物在单细胞蛋口质中的应用 山于微生物所含的蛋口质含量高，一般细菌含蛋白质60%-70%,酵母45%-65%, 霉菌35%-40%,因此，它是很理想的一种蛋口质来源，也是解决全球蛋白资源紧缺 的重要途径之一。为了和来源于动物、植物中的蛋口相区别，人们把来源于微生物 的蛋白叫做单细胞蛋白。它有以下儿种优点：一 SCP营养丰富，二利用原料广 可 就地取材，廉价大量地解决原料问题，三生产速率高一般蛋白质生产速度同猪、 羊、牛等体重的倍增时间成正比，四劳动生产率高生产不受季节气候的制约，易 于人工控制，同时由于在大型发酵罐中立体式培养占地面积少，五可以完全工业 化生产单细胞蛋白生产比农业生产需要的劳动力少，乂不受地区，季节和气候条 件的制约，可在占地有限的小设备上进行，不仅数量大，而且质量好，远远超过现 有粮食品种的蛋口质，六单细胞生物易诱变，比动、植物品种容易改良，可釆用 物理、化学、生物学方法定向诱变育种，获得蛋白质含量高、质量好、味美，并易 于提取蛋白质的优良菌种。单细胞蛋白现已可大量生产且应用围广泛。20世纪80 年代中期，全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0X106t,广泛用于食品加工和饲料 中。单细胞蛋口不仅能制成“人造肉”，供人们直接食用，还常作为食品添加剂， 用以补充蛋口质或维生素、矿物质等。山于某些单细胞蛋口具有抗氧化能力，使食 物不容易变质，因而常用于婴儿粉及汤料、作料中。干酵母的含热量低，常作为减 肥食品的添加剂。此外，单细胞蛋口还能提高食品的某些物理性能，如意大利烘饼 中加入活性酵母，可以提高饼的延薄性能。酵母的浓缩蛋口具有显著的鲜味，已广 泛用作食品的增鲜剂。单细胞蛋白作为饲料蛋白，也在世界圉得到了广泛应用。任 何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性等问题。单细胞蛋口也不 例外。例如，单细胞蛋口的核酸含量在4%〜18%,食用过多的核酸可能会引起痛风 等疾病。此外，单细胞蛋白作为一种食物，人们在习惯上一时也难以接受。但经过 微生物学家的努力，这些问题会得到圆满解决。 1. 3微生物在发酵乳制品中的应用 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，简称为发酵乳制品。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。山于双歧杆菌的引入, 使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础上，乂具备了防癌、抗癌的保健作 用。由此可见，微生物发酵在食品工业中占有非常重要的地位。 1.4微生物油脂的生产 我们平常吃的不是芝麻、花生、大豆等等油料作物榨取的植物油脂，就是曲猪、 羊及牛等熬制的动物油脂，很少考虑到微生物油脂。其实，很多微生物中都含有油 脂，少的由2%-3%,多的曲60%-70%,且大多微生物油脂多富含不饱和脂肪酸，有 益于人体健康。微生物生产油脂不仅具有油脂含量高、生产周期短、不受季节影响、 不占用耕地等优点；而且可用细胞融合、细胞诱变等方法，使微生物产生高营养油 脂或某些特定脂肪酸组成油脂，如EPA、DHA、类可可脂等。能够生产油脂的微生物 有酵母、霉菌、细菌和藻类等，其中真核的酵母、霉菌和藻类能合成与植物油 组成相似的甘油三酯，而原核的细菌则合成特殊的脂类。U前研究得较多的是酵母、 藻类和霉菌。现在用于生产多不饱和脂肪酸的微生物主要为藻类、细菌和真菌，山 于细菌产量低，所以U前主要集中在藻类和真菌。微生物油脂是继植物油脂、动物 油脂之后开发出来的乂一人类食用油脂新资源。20世纪80年代以来，丫 -亚麻 酸(GLA)、花生四烯酸(AA)含量高的微生物相继在日本、英国、法国、新西兰 等国投入工业化生产，日本、英国已有AA发酵产品投入市场。20世纪90年代 以来，开发利用微生物进行功能性油脂的生产成为一大热点，如利用深黃被泡霉 进行GLA的生产，以及利用微生物培养生产EPA、DHA等营养价值高且具有特殊 保健功能的功能油脂的研究。产油微生物除可代替动植物油脂生产食用油脂，特 别是保健类功能性油脂外，还可以作为生产生物柴油的油源。生物柴油山各种动、 植物油脂经酯化或转酯化工艺而得，而大部分微生物油的脂肪酸组成和一般植物 油相近，以C16和C18

系脂肪酸，如油酸、棕搁酸、亚油酸和硬脂酸为主，因 此微生物油脂可替代植物油脂生产生物柴油。由于技术经济原因，过去单细胞油 脂很少有规模化生产的报道。但随着工业生物技术的发展，微生物油脂发酵从原料 到过程都在不断取得新的进展。最近美国国家可再生能源实验室(NREL)的报告特 别指出，微生物油脂发酵可能是生物柴油产业和生物经济的重要研究方向。 2.微生物保鲜技术在食品方面的应用 微生物保鲜是微生物在食品方面的另一重要的作用。L1询，控制食品质量，延 长食品货架期最常用的方法仍然是机械低温贮藏和化学药剂处理。低温贮藏成本 高、耗能大、质量不稳定、而且像茄子等原产热带、亚热带的果蔬不能在低温下贮 藏，只能在亚低温下贮藏否则容易发生冷害，造成重大损失，而病菌在亚低温下繁 殖较快，致使食品在贮藏期间常发生严重腐烂。种类有限的化学制剂虽可较有效地 控制食品质量，但化学药剂对人体健康的危害性和对农业生态的严重破坏性，已使 人们深感担忧。采用生物制剂对食品进行贮藏保鲜，不但没有化学处理带来的健康 危害和环境污染等问题，而且贮藏环境小，贮藏条件好控制，处理LI标明确，处理 费用低，特别是随着人们生活水平的提高，对食品卫生的要求越来越高，人们希望 能吃到天然、安全、无残留化学制剂的食品，因此，食品生物保鲜技术的研究和开 发显得更为迫切和重要。 2.1常用于食品保鲜的微生物 微生物中利用细菌保鲜的报道比较多。利用蜡样芽抱菌对绿茶进行生物保鲜的 技术已获得中国专利发明，乳酸菌在水果、蔬菜、肉类、奶类的生物保鲜方面已有 了较深的研究和较为广泛的应用。在国外有利用木霉对果蔬进行保鲜的报道。例如, 美国、法国、英国利用木霉对洋梨、蘑菇、苹果进行防病保鲜；我国也有一些应用 木霉对茉莉花、茄子、蜜柑等进行保鲜的研究报道。 2. 2食品的微生物保鲜机理 （1） 形成生物膜 微生物通过分泌胞外多糖等成膜物质，在食品外部形成 一层致密的薄膜，隔绝氧气，防止水分蒸发。如在绿茶的生物保鲜 中，蜡样芽抱菌会再茶叶表面形成生物膜，阻止了茶叶与氧气的直接 接触，有效地控制了茶叶的氧化劣变。生物保鲜膜可有有效抑制呼吸 作用，减少水分蒸发，防止微生物污染，减少微生物腐败作用，延长 果实保鲜时间，提高商品率。 （2） 竞争作用保鲜微生物可与有害微生物竞争食品中的糖类等营养物 质，从而抑制有害微生物的生长。在羊肉的生物保鲜中，乳酸菌可以 有效地减少食品表面有限的糖类，从而达到了较好的保鲜效果。

(3) 拮抗作用微生物主要是通过拮抗作用抑制或杀死食品中的有害微 生物，从而达到防腐保鲜H的。