微生物在食品加工中的應用分析

◎ 匡鳳軍，郭 燾，劉 群，宋 佳，曹倩蕾

（1.湖南口味王集團有限責任公司，湖南 益陽 413001；2.湖南中益食品化工檢測院，湖南 益陽 413001）

微生物是一類生物體的總稱，個體微小、種類繁多，可將其劃歸為細菌、病毒、真菌、放線菌、立克次體、支原體、衣原體和螺旋體8大類[1]。而微生物在食品加工中的應用并非與所有微生物相關，這類微生物可稱為食品微生物，即與食品相關的微生物，一般分為生產型食品微生物（醋酸桿菌、酵母菌等）、使食物變質型微生物（霉菌、細菌等）、食源性病原微生物（大腸桿菌、肉毒桿菌等）3類。因此，對于微生物在食品加工中的應用不能僅注重其促進性功能，也應注意食品微生物在多樣化復雜條件下的變異所引發的食物變質和人類食用誘發的生理疾病問題。微生物在食品加工應用中的分析不僅針對的是微生物本身，也包含微生物與食品結合后的變化，以及微生物的控制、培養、應用與防治。食物微生物在食品加工中的應用一般分為針對傳統發酵食品和現代食品加工兩種形式。傳統發酵食品中微生物的應用歷史悠久，以制酒工藝最為典型，同樣在食醋、乳制品（豆制品）、面食、醬類制品和泡菜食品制作過程中，食物微生物也發揮著不可忽略的重要作用。在現代食品加工中的運用主要體現在微生態制劑、水果產品等方面。

1 食物微生物在傳統發酵食品中的運用及作用

1.1 食物微生物在白酒釀造中的運用及作用

中國酒文化源遠流長、博大精深，在制酒工藝長期的演進與發展過程中逐漸形成了醬香、清香、濃香、鳳香4大香型。不同香型的形成與制酒工藝中微生物的控制與運用密切相關。白酒是一種風味發酵產品，它是通過曲與酪配合式發酵，在混合微生物種群構成微生物發酵系統，雙邊發酵，多種原料復合式配酪，固態發酵來進行釀酒生產，形成中國酒味以及酒體的風格。白酒發酵主要依靠微生物來完成，參與白酒發酵的微生物種類繁多，以霉菌、細菌、酵母菌為主，不同類型微生物因作用不同所形成的酒體也會有所差異。

在白酒釀制過程中的霉菌主要有曲霉、根霉、青霉、念珠霉和鏈孢霉，以曲霉最為常見，是釀酒行業所用的糖化菌種，其好壞程度直接關系到白酒的出酒率和質量[3]。白酒釀制過程中常見的曲霉又有黑霉菌、黃曲霉、米曲霉和紅曲霉。細菌是白酒釀制過程中直接影響酒味風格的關鍵因子，是形成不同香型的直接因素。

白酒生產中常見的細菌菌種有乳酸菌、醋酸菌、丁酸菌和乙酸菌，大曲和酒醅中存在的乳酸菌經酯化反應形成的乳酸乙酯是賦予白酒獨特香味的重要物質，但乳酸菌在白酒發酵中的介入應堅持適量原則，過量或不足量都會影響酒的出酒率和酒質。同樣因白酒釀制工藝的特殊性，醋酸菌不可避免的介入白酒生產程序成為白酒釀制中構成白酒香味的一種成分。丁酸菌和乙酸菌是一種梭狀芽孢桿菌，存在于濃香型大曲釀制的窖泥中，正是窖泥中功能性菌作用下丁酸和乙酸的生成才成就了香氣濃郁的、回味綿長的曲酒。

酵母菌由于發酵后可形成多種代謝產物及自身內含豐富的蛋白質、維生素和酶，從而被廣泛應用于醫藥、食品及化工行業，成為發酵工程中重要的應用物質。在白酒釀制過程中常見的應用于發酵的酵母菌菌種有酒精酵母、產酯酵母、假絲酵母和白地霉等。酒精酵母是指產酒精能力強的酵母，其新陳代謝物主要是酒精，還可以產生多種其他的化合物。產酯酵母具有較強的產脂能力，是使酒醅中含酯量增強的關鍵，并具有獨特的香氣特征，成為白酒香氣的一種重要生成成分，也可稱之為生香酵母。

1.2 食物微生物在食醋釀造中的運用及作用

食醋在我國作為調味品使用的歷史悠久，可上溯至周朝時期，其可分為合成醋、釀制醋和再制醋3大類，且釀制醋與人們的生活關系最為緊密。不同品種的食醋具有各自獨特的色、香、味，這是與釀制過程中不同微生物發揮特殊作用不可分割的。制醋可分為傳統釀醋工藝和新法釀醋工藝，傳統釀醋工藝多采用自然中的野生菌制曲、發酵，涉及的微生物種類繁多，而新法釀醋工藝采用人工選育的純培養菌株進行制曲和發酵。參與釀醋淀粉糖化、酒精發酵和醋酸發酵的微生物主要有曲霉、酵母和醋桿菌。

曲霉的作用就在于生成淀粉酶和糖化酶來水解淀粉和蛋白質，其常見菌種有甘薯曲霉、宇佐美曲霉、黑曲霉和米曲霉等。不同曲霉菌種因物化屬性的不同適用于不同的制醋工藝和環境條件。

酵母的主要作用在于借助其產生的酒化酶把糖類轉化為酒精和二氧化碳等物質。食醋釀制一般選用子囊菌亞門酵母屬中的酵母，在食醋釀制中常用的酵母有啤酒酵母及其變種、克氏酵母和南陽五號（1300）酵母等。但因不同酵母菌種的屬性差異，所生成食醋的滋味和香氣也會略有不同。

醋酸桿菌的主要作用是氧化酒精、醇類和糖類生成醋酸，同樣，有些醋酸桿菌也可氧化糖類生成琥珀酸和乳酸等。在醋酸發酵的過程中會產生酯，從而增加食醋的香氣。在食醋釀制過程中醋酸菌是醋酸發酵的主要菌種，且在當前食醋釀制中常用的醋酸菌有奧爾良醋桿菌、許氏醋桿菌、惡臭醋桿菌和滬釀1.01醋酸菌。

1.3 食物微生物在醬油釀造中的運用及作用

醬油同樣是一種與人們生活緊密相關的日常食品調味料，其在我國使用的歷史悠久，最早使用“醬油”一詞可追溯至宋朝，大致可分為釀制醬油、配制醬油和化學醬油3種。醬油所具有的鮮味、甜味、酸味、酒香、酯香和咸味多種滋味混合的特點與微生物在釀造過程中的酶解和發酵作用的發揮直接相關。從醬油是以蛋白質原料和淀粉質原料為主經曲霉等多種微生物共同發酵釀制而成的定義中可看出參與醬油釀造的微生物種類具有多樣性，包含曲霉、酵母菌和乳酸菌等多種微生物，且醬油的色、香、味以及原料利用率取決于微生物菌種的優劣程度。

醬油釀造過程中所使用的霉菌主要是米曲霉，黑曲霉、甘薯曲霉也是參與醬油發酵的重要霉菌菌種[2]。米曲霉作用的發揮主要體現在制曲工藝上，通過使米曲霉在曲料上充分生長發育，從而產生和積蓄發酵過程中味道形成所需要的酶，如蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、纖維素酶等，這些酶的生成促使了醬油味道的多樣性和混合性。

酵母菌發酵生產出乙醇，成為醬油混合、復雜香氣生成的重要部分，直接關系到醬油香氣和氣味的形成，酵母菌菌種有魯氏酵母和易變球擬酵母。同樣，乳酸菌發酵生產出乳酸，也成為生成醬油獨特味道的重要微生物物質，乳酸菌菌種有醬油片球菌和醬油四聯球菌。

1.4 食物微生物在發酵豆制品制作中的運用及作用

傳統發酵豆制品是指大豆自然發酵下由原料向發酵產品轉化形成具有不同風味特征和作用的發酵豆制品[4]，如腐乳、豆醬和豆豉，且受到人們的廣泛歡迎。經研究分析，傳統發酵豆制品不同風味的形成與微生物的生化作用直接相關，正是不同菌種微生物的發酵作用才使發酵豆制品各具特色。在發酵豆制品制作過程中參與并發揮作用的主要微生物有霉菌和酵母菌的真菌類、枯草芽孢桿菌和乳酸菌的細菌類。如在腐乳的制取過程中，霉菌是最為關鍵的菌種，且隨之輔料和發酵條件的不同，微生物的菌群結構略有差異。在對不同地域、品味腐乳的微生物篩選分離實驗中，發現曲霉、毛霉SH12、放射毛霉MGC317等不同霉菌菌株的存在[5]。酵母菌也是影響腐乳風味的關鍵微生物，在發酵畢赤酵母、魯式酵母和奧默柯達酵母的作用下形成構成腐乳風味的風味物質乙酸、乙酯類、2-苯乙醇等。細菌在腐乳發酵過程中通過生成乳酸等滋味物質來發揮作用，主要細菌菌株有乳酸菌、芽孢桿菌和藤黃微球菌，且不同品味腐乳中細菌菌群結構存在差異。

2 食物微生物在現代加工食品中的運用及作用

基于現代科學技術發展和微生物學研究的深入，微生物運用于現代食品加工行業的深度和廣度得以不斷擴展，通過合理利用微生物的生化作用來提升食品產量和質量，食品行業得到了快速發展，人們的生活得到了有效保障。分析研究食物微生物在現代食品加工中的運用及作用對于更進一步優化食品加工工藝和提升食品產業制造能力具有重要意義。當前食物微生物在現代食品加工中的運用主要表現在微生態制劑、水果產品、蔬菜產品等多個方面。

2.1 食物微生物在微生態制劑制作中的應用及作用

從微生態制劑的定義來看，其對人體健康發展具有重要的促進作用。微生態制劑是制造功能型乳制品的重要元素和基體，富含微生態制劑的酸奶、奶酪、奶粉等乳制品能夠增強人的抵抗力和免疫力，對人體健康具有重要作用。隨著生物制劑技術的發展，微生態制劑被運用于多個行業或領域，尤其在食品加工中發揮著不可替代的作用。同樣微生態制劑的制成與微生物具有緊密關聯，從微生態制劑益生菌、益生元、合生元3大種態生成中不同微生物作用的發揮，可以看出微生物在微生態制劑制造中的重大作用。當前應用于益生菌生成的主要微生物有乳酸菌屬、芽孢桿菌屬和酵母菌屬等，且投放于市場的主要益生菌食品有益生菌奶酪、益生菌奶粉和益生菌液態奶等。同樣基于益生元、合生元制劑對人體的保健、抗病的作用，益生元奶制品和合生元乳制品在市場中也得到了廣泛開發。

2.2 食物微生物在水果產品制造中的應用及作用

現代食品加工中的水果產品一般是指果酒、果汁、果醋、水果罐頭和果醬，借以特定的生產加工工藝，使原先難以長期保鮮、保質或滯銷的季節性水果通過轉變形態、淬煉提取的方式變為可供長期存儲的具有新增附加值的新形態加工食品。在原生水果向其他水果產品轉化的過程中必然會涉及到發酵工藝，這就與微生物作用密不可分。一方面是借助微生物達到產出效果，另一方面是殺菌，避免微生物引發的食品變質。果酒與白酒具有類似的發酵工藝，只是果酒的原料是水果。水果原質經釀酒酵母發酵形成低酒精度數的水果味酒飲料。因果酒獨特的品質，從而對人體具有重要的保健作用，且果酒風味多樣化，受到了消費者的青睞。在果酒釀制過程中釀酒酵母發揮著關鍵性作用，直接關系到果酒口感和風味的形態。深入探究和研發適應性好的釀酒酵母是推進果酒加工產業發展的重要方向。在果汁制造中的微生物雖發揮了一定作用，但也存在極大的質量安全隱患，混雜在果汁中的微生物一經感染便會引發果汁變質。在對果汁微生物菌株的探究分析中發現，果汁中的細菌主要是乳酸菌類，可利用果汁中的有機物和碳水化合物產生乳酸和二氧化碳。果汁受到的外界污染主要有假絲酵母菌屬、紅酵母屬和圓酵母屬等。青霉菌和曲霉是果汁中最常見的霉菌，稍有生長便會產生不良氣味。

3 食物微生物在食品加工中的正確運用

經對食物微生物在多種食品加工中運用及作用的分析，食物微生物在食品加工中的重要性不言而喻。當前，在食物微生物廣泛運用的背景下，更應正確、合理、規范地使用的微生物，基于不同食品加工工藝的差異性和應用微生物菌株的不同性，科學培養微生物菌種，提升食品的產量和質量，防止微生物引發的變質問題，增強食品安全性和適用性。

3.1 定向培育菌株，提升食品加工效率

在不同食品加工中的微生物菌株具有不同的作用，一般都會存在促進食品加工的占有優勢地位的菌株。菌株在不同的工藝條件或環境下的生存活性不同，在采用物理或化學方式作用下會誘導出更具優勢性能的誘變菌株，這也是定向培育菌株的一種特有方式，能夠產生出新的更適宜食品加工的優質菌株，對于食品加工效率的提升和保障食品質量具有重要作用。

3.2 混菌改良發酵工藝，提升食品品味

混菌改良發酵是食品加工中的現代微生物技術發展的一個重要方向?；趨⑴c食品發酵過程的微生物種類繁多，且主要菌株間不存在拮抗特性，根據一定的比例混合改良發酵工藝能夠獲得更好的發酵成效，從而改善食品的品質和增強食品的風味，發揮出不同食品的獨特滋味。

4 結語

當前微生物在食品加工中得到了廣泛的應用，大體上表現為霉菌、酵母菌、細菌等幾類，且因不同菌株在食品加工中的作用不同，造就了不同風味特征的食品。鑒于現代科技的發展和微生物技術的進步，微生物在食品加工中的運用仍有待進一步研究和挖掘，結合食品加工特點通過特定微生物菌株選育和混合改良發酵來提升食品的品質和產出率。