時(shí)間：2023-10-05 10:29:08
緒論：在尋找寫(xiě)作靈感嗎？愛(ài)發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇乳酸菌在食品工業(yè)中的應(yīng)用，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
1.1微生物發(fā)酵
以醬糟(30%)、木薯渣(10%)、玉米黃漿(30%)和玉米噴漿纖維(30%)食品工業(yè)廢渣為發(fā)酵底物，添加乳酸菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵。接種用乳酸菌冰干粉為西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)實(shí)驗(yàn)室從牦牛消化道中分離篩選的優(yōu)良菌株———嗜酸乳桿菌LAg12－7，該菌株已送中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心———武漢大學(xué)保藏中心保藏，其保藏編號(hào)為CCTCCM2012305;枯草芽孢桿菌和酵母菌干菌粉購(gòu)于北京華辰興業(yè)科技有限公司。將乳酸菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌的凍干粉按40.0%、30.0%和30.0%的比例制成混合發(fā)酵菌劑。取復(fù)合發(fā)酵菌劑1.0份，加紅糖5.0、維生素C0.4、尿素3.1、磷酸二氫鉀0.5和清潔水90.0份，30℃活化72h，制成混合發(fā)酵菌液。在發(fā)酵底物中按3%的比例加入活化后的混合發(fā)酵菌液。參考閆征等、王秋菊等和劉新星等方法，在30℃培養(yǎng)箱發(fā)酵5d。發(fā)酵期間適當(dāng)補(bǔ)水，水分含量控制在30%左右，每24h翻動(dòng)1次。發(fā)酵前1d和發(fā)酵后(第5天)的物料各取100g裝于自封口塑料袋中，立即置于－20℃冰箱中保藏。以上微生物發(fā)酵飼料試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次，即得3個(gè)批次的發(fā)酵飼料。
1.2樣品處理
取適量發(fā)酵前和發(fā)酵后飼料鮮樣－4℃保藏，用于活菌計(jì)數(shù)和pH測(cè)定。將發(fā)酵前和發(fā)酵后飼料樣品置于90℃烘箱中烘30min以滅酶活，而后65℃烘6h，室溫自然放置6h得到風(fēng)干樣品。將風(fēng)干樣品分2份粉碎，并過(guò)20目篩(用于纖維測(cè)定)和40目篩(用于粗蛋白和小肽測(cè)定)。
1.3指標(biāo)測(cè)定
1.3.1活菌數(shù)的測(cè)定
乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌分別梯度培養(yǎng)計(jì)數(shù)，培養(yǎng)基的配制參考楊雪峰等和劉惠知等的方法，計(jì)數(shù)方法依照GB/T13093－2006。
1.3.2pH的測(cè)定
pH的測(cè)定方法參照王旭明并有所改進(jìn)，對(duì)樣品10倍稀釋混勻后采用Beckman離心機(jī)8000r/min離心，取上清液測(cè)定。
1.3.3常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定
中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)采用VELP纖維素測(cè)定儀;粗蛋白(CP)采用FOSS蛋白測(cè)定儀。測(cè)定方法參照張麗英飼料中常規(guī)成分分析一章。
1.3.4蛋白酶和纖維素酶活性的測(cè)定
以40目風(fēng)干樣品為原料測(cè)定酶活力，蛋白酶活力的測(cè)定參考張寒俊等方法，纖維素酶活力的測(cè)定采用二硝基水楊酸法(DNS)法。
1.3.5小肽含量的測(cè)定
小肽含量的測(cè)定參照郭玉東等方法，并對(duì)其進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS－PAGE)，定性說(shuō)明小肽含量變化。
1.4統(tǒng)計(jì)分析
對(duì)3批次發(fā)酵飼料分別采樣并測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，發(fā)酵前后的差異性采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件中的t檢驗(yàn)。
2結(jié)果與方法
2.1活菌數(shù)及pH
發(fā)酵后食品工業(yè)廢渣中3種有益菌活菌數(shù)均極顯著提高(P＜0.01)，乳酸菌和酵母菌達(dá)到108數(shù)量級(jí)。與發(fā)酵前相比，乳酸菌數(shù)增加454.90%，枯草桿菌數(shù)增加282.35%，酵母菌數(shù)增加403.70%。發(fā)酵5d后，由于微生物尤其是乳酸菌的新陳代謝，導(dǎo)致食品工業(yè)廢渣的pH明顯下降，由5.80降至3.91，降幅達(dá)32.59%，P為0.0041。
2.2常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分
發(fā)酵后食品工業(yè)廢渣CP含量極顯著增加(P＜0.01)，增幅達(dá)21.68%;NDF和ADF含量均顯著下降(P＜0.05)，其中NDF下降10.61%，ADF下降9.23%。
2.3活性成分
發(fā)酵過(guò)程中由于微生物不斷分泌代謝產(chǎn)物，使得食品工業(yè)廢渣的蛋白酶和纖維素酶活力均提高2倍以上，蛋白酶活力增幅達(dá)138.45%，纖維素酶活力增幅達(dá)143.20%。小肽含量顯著提高，由0.87%增至3.20%，增幅達(dá)267.81%。發(fā)酵5d時(shí)，66200～97400的肽段含量較之發(fā)酵前1d時(shí)降低，而66200以下肽段含量增加，說(shuō)明食品工業(yè)廢渣經(jīng)過(guò)發(fā)酵，部分大分子蛋白得以降解，并轉(zhuǎn)化為低分子肽。
3討論
3.1微生物發(fā)酵對(duì)活菌數(shù)和pH的影響
發(fā)酵過(guò)程中，益生菌和發(fā)酵底物中原有微生物利用飼料中的糖分等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸大量增殖，發(fā)酵后乳酸菌和酵母菌枯草桿菌活菌數(shù)分別達(dá)到2.83、1.36和0.65億CFU/g。王旭明等用玉米－豆粕型日糧添加益生菌發(fā)酵，4d后乳酸桿菌數(shù)量達(dá)到最大值9.5億CFU/g，2d后酵母菌數(shù)達(dá)到最大值4.1萬(wàn)/g，同時(shí)大腸菌群和腐敗菌被抑制。魏愛(ài)彬等利用干酪乳桿菌和植物乳桿菌發(fā)酵全價(jià)飼料，2種菌的單一發(fā)酵組和組合發(fā)酵組的乳酸菌數(shù)量分別在發(fā)酵6、4和6d達(dá)到最大，分別為994、983和984億CFU/g，而酵母菌在發(fā)酵過(guò)程中數(shù)量逐漸降低，發(fā)酵10d時(shí)2種菌的單一發(fā)酵組和復(fù)合菌種發(fā)酵組中的酵母菌活菌數(shù)分別為374、365和372億CFU/g。任佐華利用枯草桿菌、黑曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母發(fā)酵水稻秸稈，最佳條件下總活菌數(shù)可達(dá)118億CFU/g。試驗(yàn)乳酸桿菌活菌數(shù)變化趨勢(shì)與王旭明等相符，魏愛(ài)彬等和佐華活菌數(shù)較高可能因?yàn)榘l(fā)酵底物、發(fā)酵時(shí)間和菌種組合不同所致。微生物尤其是乳酸菌增殖過(guò)程中分泌酸性物質(zhì)，降低了發(fā)酵飼料的pH，發(fā)酵后pH降至3.91，可提高發(fā)酵飼料的適口性，而酸性環(huán)境又可抑制許多有害菌的繁殖，從而可以延長(zhǎng)發(fā)酵飼料的保藏時(shí)間。吳天祥對(duì)芭蕉芋酒糟接種嗜酸乳桿菌發(fā)酵，7d后pH降至3.8。王旭明等對(duì)玉米－豆粕型日糧添加微生物原液固態(tài)發(fā)酵，pH第4天即降至4以下。試驗(yàn)pH變化趨勢(shì)與以上試驗(yàn)相符。
3.2常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的變化
通過(guò)益生菌的發(fā)酵作用，可使發(fā)酵底物中的粗纖維和粗淀粉降解，產(chǎn)生菌體蛋白，提高CP的含量，從而改善食品工業(yè)廢渣的利用效率。試驗(yàn)中，發(fā)酵后CP含量由14.16%增至17.23%。張?chǎng)卫冕劸平湍浮椎孛?、熱帶假絲酵母和植物乳桿菌混菌固態(tài)發(fā)酵馬鈴薯渣，根據(jù)響應(yīng)面數(shù)據(jù)得出在最適條件下CP含量可達(dá)到36.96%，比發(fā)酵前提高了10.22%。試驗(yàn)CP變化趨勢(shì)與其相符。發(fā)酵后，NDF和ADF含量分別降至46.83%和33.62%。NDF是植物細(xì)胞壁的成分，反映飼料容積，可用來(lái)衡量動(dòng)物的飽腹度，與家畜采食量呈負(fù)相關(guān)。日糧中NDF高時(shí)，瘤胃容積限制干物質(zhì)采食量;ADF的木質(zhì)素比例較高，木質(zhì)素為不可消化纖維，故ADF適于作為反芻動(dòng)物飼料消化率指標(biāo)，與家畜消化率呈負(fù)相關(guān)。故NDF含量的下降意味著動(dòng)物采食量的增加，ADF含量的下降則可說(shuō)明動(dòng)物消化率的提高。院江等利用乳酸菌和酵母菌等組成的復(fù)合菌發(fā)酵棉籽殼，10d后測(cè)得NDF和ADF含量分別降至(63.10±4.55)%和(49.09±5.26)%。付敏等采用枯草芽孢桿菌、黑曲霉和白地霉對(duì)菜籽餅混合固態(tài)發(fā)酵，5d后測(cè)得NDF含量下降了38.70%，ADF含量下降了27.88%。試驗(yàn)NDF和ADF變化趨勢(shì)與以上試驗(yàn)相近，院江等和付敏等試驗(yàn)結(jié)果降幅較大可能因?yàn)樵囼?yàn)條件差別所致。
3.3活性成分的變化
動(dòng)物自身分泌的消化酶很難消化植物性細(xì)胞壁及細(xì)胞壁內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。飼料工業(yè)中一般都會(huì)應(yīng)用粉碎技術(shù)來(lái)破壞植物細(xì)胞壁，但很難將植物細(xì)胞壁完全破壞。纖維素酶可協(xié)同降解細(xì)胞壁，釋放單糖等易被畜禽吸收利用的物質(zhì)，從而明顯改善飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。發(fā)酵過(guò)程中，在混合益生菌的作用下，飼料中纖維素酶活力增至411.8U/g，可有效降解發(fā)酵底物中的纖維素成分;經(jīng)過(guò)發(fā)酵，蛋白酶活力增至172.4U/g，酶活力的提高可改善發(fā)酵飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。任雅萍用益生菌28℃下發(fā)酵蘋(píng)果渣和馬鈴薯渣72h，自然發(fā)酵時(shí):對(duì)于蘋(píng)果渣，在酵母菌和黑曲霉組合，并添加氮素和油渣的條件下，蛋白酶活性最高可達(dá)168.50U/g，發(fā)酵增率為380.1%;纖維素酶活性最高達(dá)3829.63U/g，發(fā)酵增率為949.6%;對(duì)于馬鈴薯渣，在米曲霉單菌，并添加氮素和油渣的條件下，蛋白酶活性最高可達(dá)478.08U/g，發(fā)酵增率為657.0%;纖維素酶活性最高可達(dá)564.90U/g，發(fā)酵增率為794.5%。試驗(yàn)與以上試驗(yàn)酶活力均增加明顯，變化趨勢(shì)相近，增幅差異可能由于發(fā)酵條件不同所致。利用乳酸菌和芽孢桿菌等能分泌蛋白酶的菌種，可在合適微環(huán)境下酶解蛋白質(zhì)底物產(chǎn)生小肽蛋白。同時(shí)，也能較大程度地降低植物蛋白中的抗?fàn)I養(yǎng)成分，如胰蛋白酶抑制劑、脲酶和血凝素等，可有效消除大分子蛋白的抗原性，有利于動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和腸道對(duì)肽類(lèi)蛋白的吸收利用。小肽可提高機(jī)體蛋白質(zhì)合成、消除游離氨基酸吸收競(jìng)爭(zhēng)、增加動(dòng)物生產(chǎn)性能并能增強(qiáng)礦物元素的吸收利用，對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)業(yè)具有重要意義。試驗(yàn)發(fā)酵后，小肽含量增幅達(dá)267.81%，這可提升微生態(tài)飼料的附加值，并可改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能。馬文強(qiáng)等利用枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌和乳酸菌發(fā)酵豆粕，結(jié)果表明:發(fā)酵后低分子蛋白質(zhì)含量提高2.25倍。試驗(yàn)小肽含量變化趨勢(shì)與以上試驗(yàn)相符。
4結(jié)論
關(guān)鍵詞:生物技術(shù);基因工程;細(xì)胞工程
現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,成就非凡,推動(dòng)著科學(xué)的進(jìn)步,促進(jìn)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,改變著人類(lèi)的生活與思維,影響著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程?，F(xiàn)代生物技術(shù)的成果越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、能源、化工、輕工和環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域。生物技術(shù)是21世紀(jì)高新技術(shù)革命的核心內(nèi)容,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益及潛在的生產(chǎn)力。專(zhuān)家預(yù)測(cè),到2010～2020年,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將逐步成為世界經(jīng)濟(jì)體系的支柱產(chǎn)業(yè)之一。生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ),利用生物機(jī)體、生物系統(tǒng)創(chuàng)造新物種,并與工程原理相結(jié)合加工生產(chǎn)生物制品的綜合性科學(xué)技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)則包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等領(lǐng)域。在我國(guó)的食品工業(yè)中,生物技術(shù)工業(yè)化產(chǎn)品占有相當(dāng)大的比重;近年,酒類(lèi)和新型發(fā)酵產(chǎn)品以及釀造產(chǎn)品的產(chǎn)值占食品工業(yè)總產(chǎn)值的17%。現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵領(lǐng)域中有廣闊市場(chǎng)和發(fā)展前景,本文主要闡述現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用。
一、基因工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用
基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容,采用類(lèi)似工程設(shè)計(jì)的方法,按照人類(lèi)的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進(jìn)行剪切、組合、拼接,再將人工重組的基因通過(guò)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞,進(jìn)行無(wú)性繁殖,并使目的基因在受體細(xì)胞中高速表達(dá),產(chǎn)生出人類(lèi)所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類(lèi)型。
發(fā)酵工業(yè)的關(guān)鍵是優(yōu)良菌株的獲取,除選用常用的誘變、雜交和原生質(zhì)體融合等傳統(tǒng)方法外,還可與基因工程結(jié)合,進(jìn)行改造生產(chǎn)菌種。
(一)改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。將優(yōu)良酶基因轉(zhuǎn)入面包酵母菌中后,其含有的麥芽糖透性酶及麥芽糖的含量比普通面包酵母顯著提高,面包加工中產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w量提高,應(yīng)用改良后的酵母菌種可生產(chǎn)出膨潤(rùn)松軟的面包。
(二)改良釀酒酵母菌的性能
利用基因工程技術(shù)培育出新的釀酒酵母菌株,用以改進(jìn)傳統(tǒng)的釀酒工藝,并使之多樣化。采用基因工程技術(shù)將大麥中的淀粉酶基因轉(zhuǎn)入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉發(fā)酵,使生產(chǎn)流程縮短,工序簡(jiǎn)化,革新啤酒生產(chǎn)工藝。目前,已成功地選育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜殺啤酒酵母菌株,提高生香物質(zhì)含量的啤酒酵母菌株。
(三)改良乳酸菌發(fā)酵劑的性能
乳酸菌是一類(lèi)能代謝產(chǎn)生乳酸,降低發(fā)酵產(chǎn)品pH值的一類(lèi)微生物。乳酸菌基因表達(dá)系統(tǒng)分為組成型表達(dá)和受控表達(dá)兩種類(lèi)型,其中受控表達(dá)系統(tǒng)包括糖誘導(dǎo)系統(tǒng)、Nisin誘導(dǎo)系統(tǒng)、pH誘導(dǎo)系統(tǒng)和噬菌體衍生系統(tǒng)。相對(duì)于乳酸乳球菌和嗜熱鏈球菌而言,德氏乳桿菌的基因研究比較缺乏,但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒pN42和PJBL2用于構(gòu)建德氏乳桿菌的克隆載體。有研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌基因突變有2種方法:第一種方法涉及(同源或異源的)可獨(dú)立復(fù)制的轉(zhuǎn)座子,第二種方法是依賴(lài)于克隆的基因組DN斷和染色體上的同源部位的重組整合而獲得。通過(guò)基因工程得到的乳酸菌發(fā)酵劑具有優(yōu)良的發(fā)酵性能,產(chǎn)雙乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的穩(wěn)定形成能力、抗雜菌和病原菌的能力較強(qiáng)。
二、細(xì)胞工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用
細(xì)胞工程是生物工程主要組成之一,出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代末至80年代初,是在細(xì)胞水平上改變細(xì)胞的遺傳特性或通過(guò)大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)以獲得人們所需物質(zhì)的技術(shù)過(guò)程。細(xì)胞工程主要有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合及細(xì)胞代謝物的生產(chǎn)等。細(xì)胞融合是在外力(誘導(dǎo)劑或促融劑)作用下,使兩個(gè)或兩個(gè)以上的異源(種、屬間)細(xì)胞或原生質(zhì)體相互接觸,從而發(fā)生膜融合、胞質(zhì)融合和核融合并形成雜種細(xì)胞的現(xiàn)象。細(xì)胞融合技術(shù)是一種改良微生物發(fā)酵菌種的有效方法,主要用于改良微生物菌種特性、提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)量、使菌種獲得新的性狀、合成新產(chǎn)物等。與基因工程技術(shù)結(jié)合,使對(duì)遺傳物質(zhì)進(jìn)一步修飾提供了多樣的可能性。例如日本味之素公司應(yīng)用細(xì)胞融合技術(shù)使產(chǎn)生氨基酸的短桿菌雜交,獲得比原產(chǎn)量高3倍的賴(lài)氨酸產(chǎn)生菌和蘇氨酸高產(chǎn)新菌株。釀酒酵母和糖化酵母的種間雜交,分離子后代中個(gè)別菌株具有糖化和發(fā)酵的雙重能力。日本國(guó)稅廳釀造試驗(yàn)所用該技術(shù)獲得了優(yōu)良的高性能謝利酵母來(lái)釀制西班牙謝利白葡萄酒獲得了成功。目前,微生物細(xì)胞融合的對(duì)象已擴(kuò)展到酵母、霉菌、細(xì)菌、放線(xiàn)菌等多種微生物的種間以至屬間,不斷培育出用于各種領(lǐng)域的新菌種。
三、酶工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用
酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有高效催化功能、高度專(zhuān)一性和高度受控性的一類(lèi)特殊生物催化劑。酶工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,酶工程又稱(chēng)酶反應(yīng)技術(shù),是在一定的生物反應(yīng)器內(nèi),利用生物酶作為催化劑,使某些物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化的工藝技術(shù),包括酶的研制與生產(chǎn),酶和細(xì)胞或細(xì)胞器的固定化技術(shù),酶分子的修飾改造,以及生物傳感器等。酶工程技術(shù)在發(fā)酵生產(chǎn)中主要用于兩個(gè)方面,一是用酶技術(shù)處理發(fā)酵原料,有利于發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行。如啤酒釀制過(guò)程,主要原料麥芽的質(zhì)量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時(shí),會(huì)造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白質(zhì)降解不足,從而減慢發(fā)酵速度,影響啤酒的風(fēng)味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制劑,可補(bǔ)充麥芽中酶活力不足的缺陷,提高麥汁的可發(fā)酵度和麥汁糖化的組分,縮短糖化時(shí)間,減少麥皮中色素、單寧等不良雜質(zhì)在糖化過(guò)程中浸出,從而降低麥汁色澤。二是用酶來(lái)處理發(fā)酵菌種的代謝產(chǎn)物,縮短發(fā)酵過(guò)程,促進(jìn)發(fā)酵風(fēng)味的形成。啤酒中的雙乙酰是影響啤酒風(fēng)味的主要因素,是判斷啤酒成熟的主要指標(biāo)。當(dāng)啤酒中雙乙酰的濃度超過(guò)閾值時(shí),就會(huì)產(chǎn)生一種不愉快的餿酸味。雙乙酰是由酵母繁殖時(shí)生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羥基丁酸氧化脫羧而成的,一般在啤酒發(fā)酵后期還原雙乙酰需要約5～10d的時(shí)間。崔進(jìn)梅等報(bào)道,發(fā)酵罐中加入α-乙酰乳酸脫羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可縮短發(fā)酵周期,減少雙乙酰含量。
四、小結(jié)
在食品發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用生物技術(shù)可以提高發(fā)酵劑的性能,縮短發(fā)酵周期,豐富發(fā)酵制品的種類(lèi)。不僅提高了產(chǎn)品檔次和附加值,生產(chǎn)出符合不同消費(fèi)者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工業(yè)的發(fā)展。隨著生化技術(shù)的日益發(fā)展,相信會(huì)開(kāi)發(fā)出更多物美價(jià)廉的發(fā)酵制品,使生物加工技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛。
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關(guān)鍵詞:生物技術(shù);基因工程;細(xì)胞工程
現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,成就非凡,推動(dòng)著科學(xué)的進(jìn)步,促進(jìn)著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,改變著人類(lèi)的生活與思維,影響著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程?，F(xiàn)代生物技術(shù)的成果越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、能源、化工、輕工和環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域。生物技術(shù)是21世紀(jì)高新技術(shù)革命的核心內(nèi)容,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益及潛在的生產(chǎn)力。專(zhuān)家預(yù)測(cè),到2010～2020年,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將逐步成為世界經(jīng)濟(jì)體系的支柱產(chǎn)業(yè)之一。生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ),利用生物機(jī)體、生物系統(tǒng)創(chuàng)造新物種,并與工程原理相結(jié)合加工生產(chǎn)生物制品的綜合性科學(xué)技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)則包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等領(lǐng)域。在我國(guó)的食品工業(yè)中,生物技術(shù)工業(yè)化產(chǎn)品占有相當(dāng)大的比重;近年,酒類(lèi)和新型發(fā)酵產(chǎn)品以及釀造產(chǎn)品的產(chǎn)值占食品工業(yè)總產(chǎn)值的17%?，F(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵領(lǐng)域中有廣闊市場(chǎng)和發(fā)展前景,本文主要闡述現(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用。
一、基因工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用
基因工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容,采用類(lèi)似工程設(shè)計(jì)的方法,按照人類(lèi)的特殊需要將具有遺傳性的目的基因在離體條件下進(jìn)行剪切、組合、拼接,再將人工重組的基因通過(guò)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞,進(jìn)行無(wú)性繁殖,并使目的基因在受體細(xì)胞中高速表達(dá),產(chǎn)生出人類(lèi)所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類(lèi)型。
發(fā)酵工業(yè)的關(guān)鍵是優(yōu)良菌株的獲取,除選用常用的誘變、雜交和原生質(zhì)體融合等傳統(tǒng)方法外,還可與基因工程結(jié)合,進(jìn)行改造生產(chǎn)菌種。
(一)改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。將優(yōu)良酶基因轉(zhuǎn)入面包酵母菌中后,其含有的麥芽糖透性酶及麥芽糖的含量比普通面包酵母顯著提高,面包加工中產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w量提高,應(yīng)用改良后的酵母菌種可生產(chǎn)出膨潤(rùn)松軟的面包。
(二)改良釀酒酵母菌的性能
利用基因工程技術(shù)培育出新的釀酒酵母菌株,用以改進(jìn)傳統(tǒng)的釀酒工藝,并使之多樣化。采用基因工程技術(shù)將大麥中的淀粉酶基因轉(zhuǎn)入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉發(fā)酵,使生產(chǎn)流程縮短,工序簡(jiǎn)化,革新啤酒生產(chǎn)工藝。目前,已成功地選育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜殺啤酒酵母菌株,提高生香物質(zhì)含量的啤酒酵母菌株。
(三) 改良乳酸菌發(fā)酵劑的性能
乳酸菌是一類(lèi)能代謝產(chǎn)生乳酸,降低發(fā)酵產(chǎn)品pH值的一類(lèi)微生物。乳酸菌基因表達(dá)系統(tǒng)分為組成型表達(dá)和受控表達(dá)兩種類(lèi)型,其中受控表達(dá)系統(tǒng)包括糖誘導(dǎo)系統(tǒng)、Nisin誘導(dǎo)系統(tǒng)、pH 誘導(dǎo)系統(tǒng)和噬菌體衍生系統(tǒng)。相對(duì)于乳酸乳球菌和嗜熱鏈球菌而言,德氏乳桿菌的基因研究比較缺乏,但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒pN42和PJBL2用于構(gòu)建德氏乳桿菌的克隆載體。有研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌基因突變有2種方法:第一種方法涉及(同源或異源的)可獨(dú)立復(fù)制的轉(zhuǎn)座子,第二種方法是依賴(lài)于克隆的基因組DNA 片斷和染色體上的同源部位的重組整合而獲得。通過(guò)基因工程得到的乳酸菌發(fā)酵劑具有優(yōu)良的發(fā)酵性能,產(chǎn)雙乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的穩(wěn)定形成能力、抗雜菌和病原菌的能力較強(qiáng)。
二、細(xì)胞工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用
細(xì)胞工程是生物工程主要組成之一,出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代末至80 年代初,是在細(xì)胞水平上改變細(xì)胞的遺傳特性或通過(guò)大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)以獲得人們所需物質(zhì)的技術(shù)過(guò)程。細(xì)胞工程主要有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合及細(xì)胞代謝物的生產(chǎn)等。細(xì)胞融合是在外力(誘導(dǎo)劑或促融劑)作用下,使兩個(gè)或兩個(gè)以上的異源(種、屬間) 細(xì)胞或原生質(zhì)體相互接觸,從而發(fā)生膜融合、胞質(zhì)融合和核融合并形成雜種細(xì)胞的現(xiàn)象。細(xì)胞融合技術(shù)是一種改良微生物發(fā)酵菌種的有效方法,主要用于改良微生物菌種特性、提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)量、使菌種獲得新的性狀、合成新產(chǎn)物等。與基因工程技術(shù)結(jié)合,使對(duì)遺傳物質(zhì)進(jìn)一步修飾提供了多樣的可能性。例如日本味之素公司應(yīng)用細(xì)胞融合技術(shù)使產(chǎn)生氨基酸的短桿菌雜交,獲得比原產(chǎn)量高3倍的賴(lài)氨酸產(chǎn)生菌和蘇氨酸高產(chǎn)新菌株。釀酒酵母和糖化酵母的種間雜交,分離子后代中個(gè)別菌株具有糖化和發(fā)酵的雙重能力。日本國(guó)稅廳釀造試驗(yàn)所用該技術(shù)獲得了優(yōu)良的高性能謝利酵母來(lái)釀制西班牙謝利白葡萄酒獲得了成功。目前,微生物細(xì)胞融合的對(duì)象已擴(kuò)展到酵母、霉菌、細(xì)菌、放線(xiàn)菌等多種微生物的種間以至屬間,不斷培育出用于各種領(lǐng)域的新菌種。
三、酶工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用
酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有高效催化功能、高度專(zhuān)一性和高度受控性的一類(lèi)特殊生物催化劑。酶工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)重要組成部分,酶工程又稱(chēng)酶反應(yīng)技術(shù),是在一定的生物反應(yīng)器內(nèi),利用生物酶作為催化劑,使某些物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化的工藝技術(shù),包括酶的研制與生產(chǎn),酶和細(xì)胞或細(xì)胞器的固定化技術(shù),酶分子的修飾改造,以及生物傳感器等。酶工程技術(shù)在發(fā)酵生產(chǎn)中主要用于兩個(gè)方面,一是用酶技術(shù)處理發(fā)酵原料,有利于發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行。如啤酒釀制過(guò)程,主要原料麥芽的質(zhì)量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時(shí),會(huì)造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白質(zhì)降解不足,從而減慢發(fā)酵速度,影響啤酒的風(fēng)味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制劑,可補(bǔ)充麥芽中酶活力不足的缺陷,提高麥汁的可發(fā)酵度和麥汁糖化的組分,縮短糖化時(shí)間,減少麥皮中色素、單寧等不良雜質(zhì)在糖化過(guò)程中浸出,從而降低麥汁色澤。二是用酶來(lái)處理發(fā)酵菌種的代謝產(chǎn)物,縮短發(fā)酵過(guò)程,促進(jìn)發(fā)酵風(fēng)味的形成。啤酒中的雙乙酰是影響啤酒風(fēng)味的主要因素,是判斷啤酒成熟的主要指標(biāo)。當(dāng)啤酒中雙乙酰的濃度超過(guò)閾值時(shí),就會(huì)產(chǎn)生一種不愉快的餿酸味。雙乙酰是由酵母繁殖時(shí)生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羥基丁酸氧化脫羧而成的,一般在啤酒發(fā)酵后期還原雙乙酰需要約5～10d 的時(shí)間。崔進(jìn)梅等報(bào)道,發(fā)酵罐中加入α-乙酰乳酸脫羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可縮短發(fā)酵周期,減少雙乙酰含量。
四、小結(jié)
在食品發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用生物技術(shù)可以提高發(fā)酵劑的性能,縮短發(fā)酵周期,豐富發(fā)酵制品的種類(lèi)。不僅提高了產(chǎn)品檔次和附加值,生產(chǎn)出符合不同消費(fèi)者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工業(yè)的發(fā)展。隨著生化技術(shù)的日益發(fā)展,相信會(huì)開(kāi)發(fā)出更多物美價(jià)廉的發(fā)酵制品,使生物加工技術(shù)在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛。
參考文獻(xiàn)
[1]趙志華,岳田利等.現(xiàn)代生物技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用研究[J].生物技術(shù)通報(bào).2006,04:78-80.
[2]王春榮,王興國(guó)等.現(xiàn)代生物技術(shù)與食品工業(yè)[J].山東食品科技.2004,07:31.
關(guān)鍵詞：生物防腐劑，乳酸鏈球菌肽，曲酸，應(yīng)用，發(fā)展趨勢(shì)
前言：
在食品工業(yè)中，各種食品的防腐保鮮是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。據(jù)估計(jì)，全世界每年約10％～20%的食品由于腐敗而廢棄，造成巨大的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。過(guò)去人們常常利用加入化學(xué)防腐劑的方法來(lái)延長(zhǎng)食品的保藏期，但化學(xué)防腐劑添加過(guò)量可能會(huì)致癌，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。隨著人們生活水平的提高，健康食品、綠色食品越來(lái)越受到歡迎。利用安全的、高效的生物防腐劑代替化學(xué)防腐劑已成為一種趨勢(shì)。
1.目前常用的生物防腐劑及其應(yīng)用
1.1 溶菌酶類(lèi)（lytic enzymes）
溶菌酶又稱(chēng)胞壁質(zhì)酶或N-乙酰胞質(zhì)聚糖水解酶，廣泛存在于哺乳動(dòng)物乳汁、體液、禽類(lèi)的蛋白及部分植物、微生物體內(nèi)。溶菌酶是一種堿性球蛋白，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚，作用的最適溫度為45~50℃。溶菌酶可分為以下幾類(lèi)：（1）葡聚糖型：可降解酵母、霉菌細(xì)胞壁組成物質(zhì)葡聚糖，常用于澄清啤酒、酵母、白酒；（2）殼多糖型：分解霉菌細(xì)胞壁成分；（3）甘露聚糖型：分解酵母細(xì)胞壁。溶菌酶具有較廣的抗菌譜，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、真菌具有較好的抑制效果，對(duì)革蘭氏陰性菌的抑制作用相對(duì)較差。溶菌酶具有分解細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的特殊作用，溶菌酶水解球菌細(xì)胞壁的作用點(diǎn)是N-乙配胞壁酸(NAM)與N-乙酰葡萄糖胺(NAG)之間的糖鍵，重新構(gòu)成一種多糖。這種多糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分，它經(jīng)過(guò)溶菌酶的作用后，使細(xì)胞因滲透壓不平衡引起破裂，從而導(dǎo)致菌體細(xì)胞溶解，起到殺滅作用[2]。溶菌酶是一種無(wú)毒蛋白質(zhì)，能選擇性地分解微生物的細(xì)胞壁，抑制微生物的繁殖，作為天然防腐劑用于低度酒、香腸、奶油、糕點(diǎn)、干酪等食品中。有研究表明，添加20mg/kg于低度酒中，可防止產(chǎn)酸菌的生長(zhǎng)。
1.2 乳酸鏈球菌肽(Nisin)
Nisin對(duì)許多革蘭氏陽(yáng)性菌，特別是對(duì)產(chǎn)孢子的革蘭氏陽(yáng)性菌有很強(qiáng)的抑制作用，且對(duì)人體安全無(wú)毒，因此在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景看好
Nisin分子的物理化學(xué)性質(zhì)及它的毒理代謝和生理功能不僅使它適合用作食品防腐劑，而且在口腔保健、獸醫(yī)和藥用領(lǐng)域具有潛力。以Nisin為主要成分的口腔漱口液能有效的抑制引起口腔疾病的乳酸菌，可以預(yù)防牙齒炎。Nisin在醫(yī)藥方面可用來(lái)治療胃潰瘍，其病原菌為幽門(mén)螺桿菌，這種細(xì)菌對(duì)Nisin的敏感，因此可用來(lái)有效地治療胃潰瘍，而且可被消化道中的酶降解，避免對(duì)腸道微生物帶來(lái)有害的作用和獲得抗藥性的危險(xiǎn)。
Nisin在乳品業(yè)、釀造業(yè)、制藥業(yè)等工業(yè)中的應(yīng)用已充分展示了其作為生物防腐劑的作用。我國(guó)是乳酸菌資源豐富的國(guó)家，但對(duì)Nisin的研究還是處于初級(jí)階段，這也正是給予生產(chǎn)研發(fā)工作者的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，大力進(jìn)行乳酸菌素的基礎(chǔ)研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用，利用當(dāng)今先進(jìn)的生物技術(shù)（如蛋白質(zhì)工程、基因工程、細(xì)胞工程等）開(kāi)發(fā)新的優(yōu)良工程菌株。通過(guò)對(duì)Nisin的性質(zhì)以及作用機(jī)理的進(jìn)一步研究，加之與食品高新技術(shù)的結(jié)合，使其作為天然生物防腐劑的應(yīng)用更加廣泛。
1.3 酸（Kojid acid）
曲酸的發(fā)酵和生理生化研究從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，但對(duì)其研究進(jìn)展一直比較緩慢。 90年代以來(lái)，曲酸的應(yīng)用研究取得越來(lái)越多的成績(jī)，特別是發(fā)現(xiàn)曲酸能有效抑制多酚氧化酶的活力，可用于化妝品增白因子和果蔬食品防腐保鮮等，因此曲酸產(chǎn)品重新引起人們的興趣。
在應(yīng)用方面，日本的三省公司已將曲酸大量用于消炎與止痛劑的生產(chǎn)中，國(guó)內(nèi)有廠家利用日本進(jìn)口曲酸生產(chǎn)頭孢類(lèi)抗生素?，F(xiàn)在國(guó)外體系大型的生物技術(shù)公司已將曲酸曲霉的應(yīng)用瞄向有較大使用量的食品添加劑方面，例如防止蝦蟹等外殼變黑，切花保鮮，肉食制品護(hù)色等。據(jù)報(bào)道，日本政府已經(jīng)批準(zhǔn)曲酸與其它有機(jī)酸如檸檬酸、抗壞血酸混合用于控制多酚氧化酶所引起的食品酶促褐變，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者也正在進(jìn)行曲酸在果蔬保鮮方面的研究。
1.4 納它霉素（Natamycin）
納它霉素（Natamycin）也稱(chēng)游鏈霉素（Pimaricin），是一種重要的多烯類(lèi)抗菌素，該抗菌素是一種很強(qiáng)的抗真菌試劑，能有效地抑制酵母菌和霉菌的生長(zhǎng)，阻止絲狀真菌中黃曲霉毒素的形成。由于它溶解度低，只能停留在食品表面，因而特別適合用于表面處理，納它霉素不會(huì)干擾其它食品組分，也不會(huì)帶來(lái)異味，可應(yīng)用于干酪皮、肉制品及焙烤食品表面及飲料、水果、調(diào)味醬等。而且，由于納它霉素對(duì)細(xì)菌沒(méi)有作用，因而不會(huì)影響干酪和干酪制品的熟化。
1.5 紅曲
紅曲是以大米為主要原料，經(jīng)紅曲霉(Monascus)發(fā)酵而制成的一種紫紅色米曲。紅曲在我國(guó)食品及藥物上的應(yīng)用已有近千年，它是祖國(guó)寶貴的科學(xué)遺產(chǎn)。紅曲色素對(duì)肉毒梭狀芽孢桿菌的營(yíng)養(yǎng)體細(xì)胞壁產(chǎn)生裂痕，使細(xì)胞破裂。1600g/Kg的紅曲色素在抑制肉毒梭狀芽孢桿菌上生長(zhǎng)能代替110g/kg亞硝酸鈉，用于火腿腸生產(chǎn)的發(fā)色工藝中，不僅能達(dá)到用亞硝酸鈉制作的顏色，對(duì)肉毒梭狀芽孢桿菌還有抑制作用。還有學(xué)者就紅曲色素對(duì)微生物的抑菌作用進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)紅曲色素對(duì)枯草芽胞桿菌、金黃色葡萄球菌具有較強(qiáng)的抑制作用。以上試驗(yàn)證明紅曲霉在其生長(zhǎng)代謝過(guò)程中能產(chǎn)生具有廣譜殺菌和抑菌作用的生理活性物質(zhì)。
1.6 其它
目前已有相關(guān)報(bào)道的生物防腐劑還有枯草菌素（Subtilin）、泰樂(lè)菌素（Tylosin）等，枯草菌素由枯草芽孢桿菌的一些菌株在合適的條件下產(chǎn)生，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有較高的抑菌效果，對(duì)酸穩(wěn)定耐熱性強(qiáng)，可耐121℃，30～60min的加熱條件，而且生產(chǎn)比Nisin容易，可以用淀粉作為營(yíng)養(yǎng)源，有很強(qiáng)的抗不良環(huán)境的能力，因此在食品上具有較好的應(yīng)用前景，但目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)生產(chǎn)，也無(wú)使用及相關(guān)規(guī)定。泰樂(lè)菌素對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有強(qiáng)烈的抗菌效果，但在安全性方面還有一定的問(wèn)題，目前只有用于罐頭食品的報(bào)道，但還需進(jìn)一步的研究。
2.展望
[關(guān)鍵詞]固態(tài)法；白酒生產(chǎn)；乳酸菌
中圖分類(lèi)號(hào)：Q93-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）35-0373-01
乳酸菌是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的菌群種類(lèi)，多生長(zhǎng)繁殖在厭氧或者是微好氧的微酸性環(huán)境中。在生產(chǎn)生活過(guò)程中常用的乳酸菌有乳酸桿菌、嗜酸乳桿菌等，并被廣泛的應(yīng)用在發(fā)酵行業(yè)中，如酸奶的制作、釀酒業(yè)等。
一、固態(tài)法白酒生產(chǎn)的概述
固態(tài)法白酒生產(chǎn)，主要是充分利用自然界中各種微生物進(jìn)行發(fā)酵的過(guò)程，其中乳酸菌在白酒發(fā)酵的過(guò)程中占據(jù)首要的位置，其次是丁酸菌、乙酸菌等，而乳酸菌則是丁酸菌的主要生長(zhǎng)碳源。
在白酒發(fā)酵的前期，由于溫度較低，多由酵母、好養(yǎng)細(xì)菌等菌類(lèi)產(chǎn)生乳酸，在此過(guò)程，乳酸菌得到了迅速生長(zhǎng)，并最終繁殖成乳酸菌群，而好氧乳酸菌的數(shù)量較多；白酒發(fā)酵的中后期是微生物大量繁殖的階段，由于其呼吸較為旺盛，導(dǎo)致白酒發(fā)酵過(guò)程中的熱量迅速增加，發(fā)酵溫度隨之增高，而此時(shí)的白酒發(fā)酵窖內(nèi)則處于缺氧的環(huán)境中，在這種高溫、缺氧的環(huán)境中，大量厭氧式乳酸菌開(kāi)始大量繁殖，在白酒發(fā)酵中占據(jù)著舉足輕重的地位。
二、乳酸菌在固態(tài)法白酒發(fā)酵中應(yīng)用的必要性
乳酸菌是固態(tài)法白酒生產(chǎn)過(guò)程中用于發(fā)酵的必要物質(zhì)，其對(duì)于白酒發(fā)酵具有重要的意義，具體表現(xiàn)如下：
1、是為發(fā)酵微生物提供營(yíng)養(yǎng)的必要物質(zhì)基礎(chǔ)
發(fā)酵是固態(tài)法白酒生產(chǎn)過(guò)程中重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，發(fā)酵的好壞、發(fā)酵是否充分等都直接決定著白酒的生產(chǎn)質(zhì)量。因此，在固態(tài)法白酒生產(chǎn)的過(guò)程中，要尤為重視白酒的發(fā)酵過(guò)程中。而將乳酸菌應(yīng)用在固態(tài)法白酒發(fā)酵的過(guò)程中，其可以通過(guò)自身正常的新陳代謝活性為發(fā)酵過(guò)程中的其他微生物提供生產(chǎn)繁殖所必須的氨基酸以及各種維生素，如維生素B等；此外，其亦可以通過(guò)促進(jìn)礦物元素的生物學(xué)活性，來(lái)為發(fā)酵過(guò)程中的各種微生物提供更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程的正常進(jìn)行，為白酒生產(chǎn)的質(zhì)量打下良好的物質(zhì)性基礎(chǔ)。
2、是形成白酒香味的必要物質(zhì)基礎(chǔ)
美拉德反應(yīng)是固態(tài)法白酒發(fā)酵過(guò)程中香味形成的重要化學(xué)反應(yīng)，而經(jīng)相關(guān)試驗(yàn)證明，將乳酸菌應(yīng)用在小麥、稻米等谷物的發(fā)酵過(guò)程中，不僅可以大大提高發(fā)酵后的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，亦可以為美拉德反應(yīng)提供充足的前提物質(zhì)，促進(jìn)該反應(yīng)的發(fā)生，從而在發(fā)酵過(guò)程中形成相應(yīng)的香味物質(zhì)。
3、是維持釀酒生產(chǎn)微生態(tài)環(huán)境的必要物質(zhì)基礎(chǔ)
在固態(tài)法白酒發(fā)酵的中后期，由于溫度的大幅度提升以及厭氧環(huán)境的形成，易繁殖出大量厭氧乳酸菌，促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程中的酒醅酸度的迅速攀升，這對(duì)于釀酒過(guò)程中部分雜菌的生陳代謝活動(dòng)具有重要的抑制性作用；此外，在乳酸菌正常生陳代謝的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較多的有機(jī)酸、過(guò)氧化氫等具有抗微生物活性的物質(zhì)；同時(shí)，發(fā)酵過(guò)程中的很多乳酸菌會(huì)產(chǎn)生一些乳鏈菌素、乳酸菌素等細(xì)菌素，對(duì)于維持和改善固態(tài)法白酒發(fā)酵過(guò)程中的微生態(tài)環(huán)境具有重要的調(diào)節(jié)作用，如促進(jìn)微生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性等。
4、是提高釀酒微生物活性的必要物質(zhì)基礎(chǔ)
在固態(tài)法白酒發(fā)酵的過(guò)程中，一般都是多種微生物共同生存的，且各種微生物之間都有著較為密切的聯(lián)系。因此，在固態(tài)法白酒發(fā)酵的過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用各種乳酸菌，并對(duì)嚴(yán)格厭氧式的乳酸菌、非嚴(yán)格的厭氧式乳酸菌株進(jìn)行共同培養(yǎng)，營(yíng)造多種乳酸菌混合生長(zhǎng)與繁殖的發(fā)酵環(huán)境，不僅可以大幅度提升發(fā)酵中后期過(guò)程中厭氧菌的產(chǎn)量，并提高存活率，亦可以延長(zhǎng)固態(tài)法白酒發(fā)酵過(guò)程中各種所需微生物的存活時(shí)間，從而起到提高發(fā)酵微生物活性的作用，以保證發(fā)酵過(guò)程的順利進(jìn)行，為白酒的釀造質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)的保障。
三、乳酸菌在固態(tài)法白酒風(fēng)味的重要作用
乳酸菌對(duì)于保持固態(tài)法白酒生產(chǎn)風(fēng)味的純正性具有重要的作用，具體表現(xiàn)如下：
1、有利于降低白酒的刺激感，提升白酒的醇厚感
乳酸是乳酸菌的重要代謝產(chǎn)物，其對(duì)于改善白酒的風(fēng)味具有重要的作用。乳酸中含有羥基和羧基兩種成分，可以和水分子、乙醇分子結(jié)合在一起發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氫鍵，從而起到減輕白酒刺激感的作用；同時(shí)，乳酸通過(guò)氫鍵則可以與酒體中的揮發(fā)的小分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并充當(dāng)大、小分子之間的紐帶和橋梁，從而促使酒體中的大小分子及微量元素形成膠體，并與乳酸微酸、微甜、微澀的口味結(jié)合在一起，大大增加了白酒的柔和度以及濃厚感，從而達(dá)到提升白酒醇厚感的目的。
2、有利于延長(zhǎng)酒體的后味，改善白酒的口味
乳酸乙酯亦是乳酸菌的重要代謝產(chǎn)物，其對(duì)于延長(zhǎng)酒體的后味具有重要的作用。乳酸乙酯與乙醇、脂類(lèi)以及水具有較好的相溶性，屬于不揮發(fā)的脂類(lèi)。正是由于乳酸乙酯的不揮發(fā)性能使得其大部分留在酒醅或著是酒尾中，起到延長(zhǎng)酒體后味的作用，成為白酒風(fēng)味中延長(zhǎng)后味的重要物質(zhì)。此外，在白酒發(fā)酵的過(guò)程中，適當(dāng)?shù)娜樗崾窃黾影拙苹靥鸶械闹匾镔|(zhì)，亦可以消除白酒中的燥辣感，起到減輕水味、苦味等多種調(diào)節(jié)作用。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述可知，乳酸菌是固態(tài)法白酒生產(chǎn)中應(yīng)用的重要物質(zhì)，其對(duì)于營(yíng)造良好的白酒發(fā)酵微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)白酒發(fā)酵過(guò)程的順利進(jìn)行以及改善白酒的味道具有重要的作用。因此，在固態(tài)法白酒生產(chǎn)的過(guò)程中，要注重對(duì)乳酸菌的應(yīng)用，并為乳酸菌的應(yīng)用營(yíng)造良好的釀造環(huán)境，從而促進(jìn)乳酸菌在白酒發(fā)酵過(guò)程中的生長(zhǎng)和繁殖，維持其正常的生產(chǎn)代謝，以便于其代謝物乳酸、乳酸乙酯等對(duì)白酒的口感起到更好的改善作用。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：乳酸菌；發(fā)酵乳飲料；風(fēng)味
一、前言
發(fā)酵乳飲料作為一種口感獨(dú)特的乳酸菌飲料，以乳、乳制品為原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵制得的奶液中加入白砂糖、甜味劑、酸味劑、果汁等一種或幾種調(diào)配而成的飲料。由于其制作工藝的特殊性，使其既具有乳制品營(yíng)養(yǎng)成分豐富、易消化吸收、對(duì)人體的胃腸功能有促進(jìn)作用的優(yōu)點(diǎn)，又具有良好的獨(dú)特風(fēng)味，同時(shí)滿(mǎn)足了消費(fèi)者對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)和口感的雙重要求，順理成章地成為了乳制品與飲料市場(chǎng)的寵兒，并且仍然具有廣闊的發(fā)展前景。
二、食品風(fēng)味形成的原理分析
食品中通常含有多種易揮發(fā)物質(zhì)，當(dāng)這些物質(zhì)揮發(fā)時(shí)，便產(chǎn)生了我們通常所說(shuō)的氣味。[1]然而，我們至今仍然沒(méi)能徹底搞清形成這類(lèi)物質(zhì)的具體反應(yīng)與途徑。眾多途徑共同作用從而決定了食品的風(fēng)味，其中生物合成、高溫分解、氧化分解與促酶作用是典型代表。
三、發(fā)酵乳飲品風(fēng)味形成的原理分析
發(fā)酵乳飲品原料中含有的風(fēng)味物質(zhì)，發(fā)酵過(guò)程中原料中的某些物質(zhì)經(jīng)微生物代謝而生成的風(fēng)味成分，以及加工流程各環(huán)節(jié)中發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì)共同作用，形成了我們所聞到的發(fā)酵乳飲料的氣味。發(fā)酵作為生產(chǎn)發(fā)酵乳飲品中最為重要的一道工序，其對(duì)所用微生物的選取極為嚴(yán)格，除了乳酸菌之外，霉菌與酵母菌也是常用的微生物。對(duì)發(fā)酵乳飲品風(fēng)味影響最為明顯的微生物是乳酸菌。乳酸菌種類(lèi)眾多，主要有嗜熱鏈球菌、乳酯鏈球菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌和干酪乳桿菌等，其中嗜熱鏈球菌與保加利亞桿菌經(jīng)常被一起作為混合發(fā)酵劑使用。
1.乳脂肪源風(fēng)味物質(zhì)的形成
對(duì)發(fā)酵乳飲品風(fēng)味而言，乳脂肪就如同一把雙刃劍，既是重要的風(fēng)味物質(zhì)前體，也能形成異味。通過(guò)水解作用，乳脂肪便可產(chǎn)生多種風(fēng)味物質(zhì)；而某些新生成的風(fēng)味物質(zhì)又能再次發(fā)生反應(yīng)形成另外的風(fēng)味物質(zhì)。干酪對(duì)發(fā)酵乳飲品風(fēng)味的影響十分重大，其主要的風(fēng)味物質(zhì)是甲基酮和內(nèi)酯，前者通過(guò)?-氧化生成，后者則是在干酪成熟的過(guò)程中通過(guò)酯化、酯交等途徑生成，重要的發(fā)酵劑保加利亞桿菌也是從干酪中分離出來(lái)的，且能與其它微生物繼續(xù)酯化。[3]通過(guò)大量研究發(fā)現(xiàn)，盡管能夠產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)的途徑與反應(yīng)眾多，但是絕大多數(shù)的反應(yīng)都依賴(lài)于酶的催化，因此，發(fā)酵劑對(duì)發(fā)酵乳制品風(fēng)味的影響是決定性的。
2.乳糖及檸檬酸源風(fēng)味物質(zhì)的形成
乳糖及檸檬酸由乳酸菌代謝而來(lái)，代謝作用又是形成乳糖和檸檬酸風(fēng)味物質(zhì)的主要途徑；一定情況下，乳糖和檸檬酸還能夠一起發(fā)生代謝，此時(shí)檸檬酸又刺激著乳糖的消耗。在大多數(shù)反應(yīng)中檸檬酸起著催化反應(yīng)發(fā)生的作用，但卻不能作為反應(yīng)能量的來(lái)源。在研究糖的代謝時(shí)，引入了核磁共振光譜的方法且取得了巨大成功，此技術(shù)已經(jīng)成為研究乳酸菌糖類(lèi)代謝的有效方法。
3.氨基酸源風(fēng)味物質(zhì)的形成
氨基酸是由乳酸乳球菌通過(guò)轉(zhuǎn)氨作用和轉(zhuǎn)氨酶催化作用而產(chǎn)生的。其中，精氨酸可被乳酸乳球菌亞種與發(fā)酵乳桿菌代謝，而絲氨酸能被同型的類(lèi)干酪乳桿菌亞種代謝。氨基酸源風(fēng)味物質(zhì)的主要味道有麥芽味、水果味和黃油風(fēng)味等。
四、乳酸菌調(diào)控和影響風(fēng)味形成的途徑
1.乳酸菌發(fā)酵條件的改善
（1）采用不同的乳酸菌，不同的乳酸菌組合，甚至是不同比例的同種乳酸菌組合進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生不同的代謝物。因此這些因素都會(huì)影響發(fā)酵的效果，進(jìn)而影響發(fā)酵乳飲品風(fēng)味的形成。為了更好地通過(guò)乳酸菌調(diào)控發(fā)酵乳飲品風(fēng)味，甚至開(kāi)發(fā)出更多風(fēng)味的產(chǎn)品，就必須在發(fā)酵時(shí)，嚴(yán)格選擇乳酸菌，精確控制所用菌種和菌體的量，從而達(dá)到調(diào)控發(fā)酵乳飲品風(fēng)味的目的。
（2）對(duì)于不同菌種、菌體或是他們的不同組合而言，最適宜的發(fā)酵溫度也不相同；同時(shí)，發(fā)酵時(shí)間的長(zhǎng)短，發(fā)酵溫度的高低，以及發(fā)酵環(huán)境的PH值和是否存在氧氣等都會(huì)影響到發(fā)酵的程度，也會(huì)造成發(fā)酵乳飲品風(fēng)味的變化。通過(guò)調(diào)節(jié)乳酸菌發(fā)酵環(huán)境的溫度和酸堿度，制定合理的發(fā)酵時(shí)間均可使得發(fā)酵乳飲品的風(fēng)味多種多樣，從而適應(yīng)不同消費(fèi)者的需要。
（3）除了菌種、菌體和發(fā)酵環(huán)境的不同以外，發(fā)酵前對(duì)于乳酸菌的處理手段與凈化流程同樣影響著發(fā)酵乳飲品的風(fēng)味。例如是否對(duì)乳酸菌進(jìn)行凈化脫氣，加熱殺菌并使其均勻混合等操作，都會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)的發(fā)酵過(guò)程，最終導(dǎo)致發(fā)酵乳飲品風(fēng)味的千差萬(wàn)別。凈化脫氣與加熱殺菌能夠脫去乳酸菌中含有異味的氣體，除去不利于乳酸菌發(fā)酵過(guò)程的各種微生物，從而達(dá)到改善風(fēng)味和提高口感的目的；使乳酸菌均勻分布則有利于保證發(fā)酵過(guò)程的同步進(jìn)行，避免出現(xiàn)局部發(fā)酵程度過(guò)高，局部發(fā)酵程度不夠的現(xiàn)象，防止所生產(chǎn)的發(fā)酵乳飲品風(fēng)味出現(xiàn)偏差。
（4）影響乳酸菌發(fā)酵效果與程度的條件眾多，不同發(fā)酵效果或不同發(fā)酵程度則會(huì)造成發(fā)酵乳飲料口味的千差萬(wàn)別。為了更好地通過(guò)改善乳酸菌發(fā)酵條件來(lái)調(diào)控發(fā)酵乳飲料的口味，不僅僅需要了解控制乳酸菌發(fā)酵程度的途徑，還需要掌握發(fā)酵程度對(duì)于發(fā)酵乳飲料口味的影響程度，以確保在生產(chǎn)發(fā)酵乳飲料口味過(guò)程中能夠及時(shí)實(shí)施有效調(diào)控。
（5）由于通過(guò)改善乳酸菌發(fā)酵條件調(diào)控發(fā)酵乳飲料口味與食品質(zhì)量安全息息相關(guān)，因此在實(shí)際用于大規(guī)模生產(chǎn)前務(wù)必進(jìn)行足夠的實(shí)驗(yàn)，確保所采用的新工藝技術(shù)對(duì)發(fā)酵乳飲料質(zhì)量沒(méi)有不良影響，更不會(huì)對(duì)人體健康不利。此外，通過(guò)改善乳酸菌發(fā)酵條件調(diào)控發(fā)酵乳飲料口味的技術(shù)比較復(fù)雜，不易掌握。為了有效避免在乳酸菌飲料的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生沒(méi)有預(yù)期到，甚至無(wú)法控制的突況，也需要增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)，以取得較為可靠的全面的數(shù)據(jù)，使得對(duì)調(diào)控技術(shù)的掌握更加深入，更能保證對(duì)發(fā)酵乳飲料口味的調(diào)控效果。
2.推行基因工程
乳酸菌具有維持腸道菌群平衡，增加人體免疫力，促進(jìn)人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，延緩人體衰老以及抗癌等多方面的作用。目前常用于發(fā)酵乳飲品生產(chǎn)的乳酸菌主要有保加利亞桿菌、嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌以及乳鏈球菌，這些都是在長(zhǎng)期實(shí)際應(yīng)用中得到好評(píng)的菌種，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和極高的可靠性。近年來(lái)隨著基因工程的火爆，業(yè)界萌發(fā)了利用基因技術(shù)培養(yǎng)新菌種，并以此研制具有新風(fēng)味的發(fā)酵乳飲品的想法，目前此想法已經(jīng)被投入了實(shí)際應(yīng)用。業(yè)界對(duì)于雙乙?；蛘{(diào)控的研究已取得了突破性的進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)表明雙乙?；蚩稍鰪?qiáng)丙酮酸向α-乙酰乳酸代謝支路，失活α-乙酰乳酸脫羧酶以便切斷α-乙酰乳酸至乙偶姻的代謝支路和抑制雙乙酰還原酶的活性，以及這些策略的綜合。[1]盡管基因工程對(duì)于調(diào)控和改善發(fā)酵乳飲品風(fēng)味具有積極的作用，但是仍然要謹(jǐn)慎對(duì)待在發(fā)酵乳飲品制造過(guò)程中引入新菌種的問(wèn)題，畢竟食品安全是關(guān)系著千家萬(wàn)戶(hù)的大事，來(lái)不得半點(diǎn)馬虎。只有通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明對(duì)人體健康無(wú)害的新菌種，才能被用于發(fā)酵乳飲品的生產(chǎn)，從而改善產(chǎn)品風(fēng)味。
五、結(jié)語(yǔ)
（1）所用乳酸菌菌種的不同，菌株的不同，配比的不同，發(fā)酵溫度的不同，發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)短不同等都會(huì)影響發(fā)酵乳飲料的風(fēng)味。
（2）應(yīng)該不斷深入研究乳酸菌對(duì)發(fā)酵乳制品風(fēng)味形成的影響，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品以吸引消費(fèi)者目光，大力開(kāi)拓市場(chǎng)。
（3）盡可能做到對(duì)發(fā)酵乳制品風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)的兼顧，以全面滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)食品的要求。
（4）可探索利用各種前沿科學(xué)和先進(jìn)技術(shù)，例如基因工程等，來(lái)改善發(fā)酵乳飲品的風(fēng)味，但切記保證產(chǎn)品質(zhì)量安全。
（5）依靠乳酸菌發(fā)酵控制乳飲料的風(fēng)味口感是一項(xiàng)技術(shù)性極強(qiáng)的工作，相關(guān)企業(yè)廠商需要配用、培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人員從事此項(xiàng)工作，才能保證產(chǎn)品風(fēng)味的調(diào)控效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]李良，馬鶯.乳酸菌對(duì)發(fā)酵乳制品風(fēng)味形成的影響[j].中國(guó)乳品工業(yè).2012
關(guān)鍵詞：假腸膜明串珠菌（Pseudomesenteroides leuconostoc）；生長(zhǎng)特性；D-乳酸
中圖分類(lèi)號(hào)：Q935 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）05-1239-03
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.05.038
Analysis of Growth Characteristic of Pseudomesenteroides
leuconostoc Strain Producing D-lactic Acid
WANG Gang1，LIU Juan1，CHEN Guang1，GUO Ming-zhu2
（1.School of life Science，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China； 2.Changchun Vocational Institute of Technology，
Changchun 130118，China）
Abstract： The growth characteristic of Pseudomesenteroides leuconostoc strain was analysed under the different culture conditions. The results indicated that the optimum temperatue and pH were 35 ℃ and 6.5， respectively. The optimal fermentation conditions of D-lactic acid which produced by Pseudomesenteroides leuconostoc were 4% initial concentration of glucose，6% inoculation volume，35 ℃ cultural temperature.
Key words： Pseudomesenteroides leuconostoc； growth characteristic； D-lactic acid
乳酸菌是一類(lèi)產(chǎn)乳酸的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的總稱(chēng)[1]，是對(duì)人體具有保健功能的微生態(tài)類(lèi)益生菌。乳酸菌可改善食品風(fēng)味，提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、保藏性和附加值[2]。近年來(lái)，乳酸菌的生理活性和營(yíng)養(yǎng)功能正日益引起人們的重視[3]，其中腸膜明串珠菌廣泛存在于各種泡菜、牛奶、葡萄和蔬菜中的異型乳酸發(fā)酵細(xì)菌[4]。假腸膜明串珠菌又稱(chēng)風(fēng)味菌、香氣菌和產(chǎn)香菌[5]，具有改善人體腸道環(huán)境、抑制某些病原菌等功能[6-8]，但隨著細(xì)菌的耐藥性問(wèn)題的不斷凸顯，食品中乳酸菌的耐藥性問(wèn)題也開(kāi)始不斷被報(bào)道[9-12]。
本試驗(yàn)所研究的假腸膜明串珠菌（Pseudomesenteroides leuconostoc）為革蘭氏陽(yáng)性菌，可高效發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)D（-）乳酸，低濃度的乙醇不抑制其生長(zhǎng)。由于其對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)條件要求比較嚴(yán)格，不容易培養(yǎng)，給后續(xù)生產(chǎn)應(yīng)用帶來(lái)困難。因此，本試驗(yàn)研究了假腸膜明串珠菌在不同條件的生長(zhǎng)情況，從而篩選出適合其生長(zhǎng)的最佳環(huán)境，為后續(xù)產(chǎn)D（-）乳酸條件摸索、菌種保藏和生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料
試驗(yàn)菌株：假腸膜明串珠菌，購(gòu)自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏中心。
MRS培養(yǎng)基：1%蛋白胨、1%牛肉膏、1%酵母膏、2%葡萄糖、0.2%磷酸氫二鉀、0.5%乙酸鈉、0.2%檸檬酸三銨、0.058%硫酸鎂（MgSO4?7H2O）、0.025%硫酸錳（MnSO4?4H2O）、100 mL水，pH 6.2～6.4。
MRS液體-CaCO3培養(yǎng)基：MRS培養(yǎng)基中添加8%碳酸鈣。
1.2 方法
1.2.1 不同溫度下生長(zhǎng)曲線(xiàn)的測(cè)定 以6%的接種量接種假腸膜明串珠菌于MRS液體培養(yǎng)基中，分別于15、25、35、45 ℃下?lián)u瓶培養(yǎng)0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、40 h，于600 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其OD值。
1.2.2 pH對(duì)假腸膜明串珠菌生長(zhǎng)的影響 以6%的接種量接種假腸膜明串珠菌于pH 4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的MRS液體-CaCO3培養(yǎng)基中，于600 nm波長(zhǎng)下測(cè)其定OD值。
1.2.3 產(chǎn)酸量單因素試驗(yàn)
1）接種量對(duì)產(chǎn)酸量的影響。分別以2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%的接種量，將假腸膜明串珠菌接種至MRS液體-CaCO3培養(yǎng)基，采用EDTA定鈣法測(cè)定不同接種量的產(chǎn)酸量。
2）初始葡萄糖濃度對(duì)產(chǎn)酸量的影響。初始葡萄糖濃度分別調(diào)整為2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%，采用EDTA定鈣法測(cè)定不同初始葡萄糖濃度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響。
3）溫度對(duì)產(chǎn)酸量的影響。按6%的接種量接種于MRS液體-CaCO3培養(yǎng)基中，分別于15、25、35、45 ℃培養(yǎng)箱中靜止培養(yǎng)，采用EDTA定鈣法測(cè)定不同溫度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸的影響。
1.2.4 不同溫度條件下培養(yǎng)基中還原糖的剩余量 配制不同濃度的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，于540 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度，繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，得到的方程為y=0.539 3x，R2=0.999 5。
取不同溫度下的發(fā)酵液適量，5 000 r/min離心10 min，取上清液0.5 mL于50 mL容量瓶中定容。再取上述液體2 mL于25 mL刻度試管中，加入DNS試劑1.5 mL沸水浴5 min，冷水冷卻后定容至25 mL并搖勻。以空白對(duì)照在540 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查得葡萄糖的值。
2 結(jié)果與分析
2.1 溫度對(duì)假腸膜明串珠菌生長(zhǎng)的影響
圖1為假腸膜明串珠菌在不同溫度下的生長(zhǎng)情況。由圖1可以看出，假腸膜明串珠菌在15、25、35 ℃條件下，活菌數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)基本一致。但15、25 ℃下，該菌株生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，菌株進(jìn)入對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期的時(shí)間較晚，不適合工業(yè)發(fā)酵使用。45 ℃條件下，菌株繁殖速度減慢，因此假腸膜明串珠菌的最適生長(zhǎng)溫度為35 ℃。
2.2 pH對(duì)假腸膜明串珠菌生長(zhǎng)的影響
圖2為假腸膜明串珠菌在不同pH條件下的生長(zhǎng)情況。由圖2可以看出，pH 4.0、4.5、5.0條件下明顯抑制了假腸膜明串珠菌的生長(zhǎng)。pH 5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0條件下菌體的生長(zhǎng)狀況良好，其中pH 6.5條件下假腸膜明串珠菌到達(dá)穩(wěn)定期的時(shí)間較短，而且穩(wěn)定期時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)，因此，假腸膜明串珠菌生長(zhǎng)的最適pH為6.5。
2.3 產(chǎn)酸量單因素試驗(yàn)
2.3.1 接種量對(duì)產(chǎn)酸量的影響 圖3是接種量對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響。由圖3可以看出，當(dāng)接種量為4%、6%、8%時(shí)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量相對(duì)較高。接種量為2%時(shí)產(chǎn)酸量較低，可能的原因是菌種數(shù)量未達(dá)到產(chǎn)酸的要求。當(dāng)接種量分別為10%、12%、14%時(shí)，產(chǎn)酸量沒(méi)有隨之增加，可能是培養(yǎng)基中消耗了大量的糖用于長(zhǎng)菌，而不是產(chǎn)酸。綜合考慮，6%的接種量為假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸最適接種量。
2.3.2 初始葡萄糖濃度對(duì)產(chǎn)酸量的影響 圖4是初始葡萄糖濃度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響。由圖4可以看出，4%的初始葡萄糖濃度為假腸膜明串珠菌最適產(chǎn)酸濃度。葡萄糖為菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)酸的碳源來(lái)源，當(dāng)含量低時(shí)產(chǎn)酸量低，而葡萄糖濃度過(guò)高，會(huì)增加溶液的滲透壓，對(duì)菌體的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，不利于菌體產(chǎn)酸。因此，選擇4%的初始葡萄糖濃度，通過(guò)流加的辦法，有助于產(chǎn)酸。
2.3.3 溫度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響 圖5是溫度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響。由圖5可以看出，溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于菌株產(chǎn)酸。25 ℃條件下較35 ℃條件下假腸膜明串珠菌提前產(chǎn)酸，可能因?yàn)檫m當(dāng)溫度有助于誘導(dǎo)菌株次級(jí)代謝產(chǎn)酸，然而卻不利于菌株數(shù)量上的繁殖，所以產(chǎn)酸量較35 ℃低。結(jié)果表明，菌體生長(zhǎng)期可以適當(dāng)提高溫度，發(fā)酵產(chǎn)酸期可以適當(dāng)降低溫度，有助于菌株發(fā)酵代謝產(chǎn)酸。
2.4 耗糖間的關(guān)系
根據(jù)糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制出不同溫度條件下假腸膜明串珠菌培養(yǎng)基中還原糖的剩余量，如圖6所示。由圖6可以看出，15～35 ℃之間，溫度與假腸膜明串珠菌培養(yǎng)基中還原糖剩余量成正比，當(dāng)溫度升高至45 ℃，菌體生長(zhǎng)利用的葡萄糖較少。25 ℃培養(yǎng)條件下，反應(yīng)起始階段對(duì)還原糖的利用較35 ℃培養(yǎng)條件下高，但25 ℃的培養(yǎng)條件不利于菌株的繁殖，35 ℃培養(yǎng)條件下菌株對(duì)還原糖的利用速率較快。
3 小結(jié)
對(duì)假腸膜明串珠菌在不同條件下的生長(zhǎng)特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明假腸膜明串珠菌最適生長(zhǎng)溫度為35 ℃，最適pH為6.5。4%初始葡萄糖濃度，6%的接種量，35 ℃有助于假腸膜明串珠菌發(fā)酵產(chǎn)酸，35 ℃耗糖速度最快。
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關(guān)鍵詞：亞硝酸鹽；亞硝酸鹽替代物；亞硝胺；發(fā)色；抑菌
Abstract： In meat production， nitrite is often applied as a color fixative， antioxidant， unique flavor agent and preservative. When it accumulates to a certain level， nitrite can react with amines as protein degradation products under appropriate conditions to produce carcinogenic nitrosamines. Once they accumulate in the body， carcinogenic nitrosamines will cause serious harm to the human body. Researchers are always looking for nitrite substitutes for the purpose of reducing the use of nitrite in meat products. This article reviews the functions and harms of nitrite added in meat products， and the development of nitrite substitutes.
Key words： nitrite； nitrite substitutes； nitrosamine； color fixative； antibacterial
DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009
中圖分類(lèi)號(hào)：TS251.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2016）10-0045-04
引文格式：
張素燕， 高愛(ài)武. 肉制品中亞硝酸鹽替代物應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 肉類(lèi)研究， 2016， 30（10）： 45-48. DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009. http：//
ZHANG Suyan， GAO Aiwu. A review of the application of nitrite substitutes in meat products[J]. Meat Research， 2016， 30（10）： 45-48. DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009. http：//
亞硝酸鹽的化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，可以與各種胺類(lèi)反應(yīng)生成亞硝胺，亞硝胺是一種相對(duì)分子質(zhì)量較小、生物半衰期為24 h的強(qiáng)氧化劑[1]。在肉制品的加工過(guò)程中，亞硝酸鹽是一種非常重要的成分，可以起到使肉制品呈現(xiàn)穩(wěn)定的紅色、抑制脂質(zhì)氧化、呈現(xiàn)腌肉特有風(fēng)味、抑制肉毒梭菌和金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)的作用。然而，在亞硝酸鹽的使用過(guò)程中，使用量以及殘留量超標(biāo)問(wèn)題一直是世界各國(guó)食品安全關(guān)注的焦點(diǎn)之一。亞硝酸鹽在肉制品中若添加過(guò)量，在熱處理加工時(shí)，容易生成亞硝基二甲 胺和亞硝基吡咯烷等物質(zhì)，它們會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生致癌、致突變、致畸作用，危害人們的生命健康[2]。因此，在肉制品加工過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制添加亞硝酸鹽的劑量，并在實(shí)踐中尋找亞硝酸鹽的替代物，以期達(dá)到減少亞硝酸鹽使用量的目的。
1 亞硝酸鹽的作用與危害
1.1 亞硝酸鹽的作用
肉制品加工過(guò)程中，加入的亞硝酸鹽在弱酸條件下生成非常不穩(wěn)定的亞硝酸，亞硝酸與還原性物質(zhì)作用生成一氧化氮。生成的一氧化氮與還原狀態(tài)的肌紅蛋白發(fā)生反應(yīng)，能生成使肉制品呈現(xiàn)出穩(wěn)定紅色的亞硝基肌紅蛋白。
肉制品的脂質(zhì)氧化是指肉和肉制品在加工和貯存過(guò)程中，脂類(lèi)物質(zhì)在光、氧氣、溫度、微生物等因素的作下，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生不良風(fēng)味，降低肉制品食用品質(zhì)，甚至?xí)捎卸?、有害物質(zhì)[3]。這種不良風(fēng)味就是平時(shí)所說(shuō)的“過(guò)煮味”，為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，可以在肉制品中添加亞硝酸鈉。研究證明，在肉制品中添加亞硝酸鹽能夠抑制脂質(zhì)的自動(dòng)氧化，改善肉制品的品質(zhì)[4]。
肉制品中添加亞硝酸鈉后，可以有效地抑制羰基化合物的生成，從而大大減弱由于脂肪自動(dòng)氧化生成的脂肪氧化味。另外，亞硝酸鈉添加到肉制品中，會(huì)產(chǎn)生典型的腌肉風(fēng)味。研究表明，肉制品的腌肉風(fēng)味是由許多化合物累加效果所產(chǎn)生的復(fù)合感覺(jué)[5]。
在肉制品中添加亞硝酸鹽具有抑菌作用，其抑菌作用的強(qiáng)弱與一定范圍的使用量呈現(xiàn)正相關(guān)，且只有游離的亞硝酸鹽具有抑菌效果[6]。肉毒梭狀芽孢桿菌是在常溫、低酸和厭氧條件下生長(zhǎng)的一種的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，低溫存放過(guò)程中，真空包裝的肉制品也容易造成肉毒梭菌的生長(zhǎng)繁殖，并產(chǎn)生肉毒毒素。肉毒毒素是一種毒性極強(qiáng)，對(duì)人的神經(jīng)具有很強(qiáng)麻痹作用的毒素之一，硝酸鹽和亞硝酸鹽作為添加劑能夠抑制肉毒梭菌的生長(zhǎng)和繁殖，從而減少肉毒毒素的生成。有關(guān)研究指出[7]，亞硝酸鹽抑制細(xì)菌的作用機(jī)理可能是：通過(guò)抑制細(xì)菌相關(guān)DNA以及基因的表達(dá)，達(dá)到抑制細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜形成的目的；抑制蛋白質(zhì)代謝與能量代謝。有研究[8]表明，飲食中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為一氧化氮后，對(duì)人們心血管疾病能夠起到有益作用，有一定降低血壓的效果。
1.2 亞硝酸鹽的危害
亞硝酸鹽中含有的亞硝酸根離子具有很強(qiáng)的氧化性，當(dāng)人體攝入過(guò)量的亞硝酸鹽時(shí)，人體內(nèi)正常血紅蛋白含有的Fe2+離子就會(huì)被氧化成Fe3+，使血液失去攜帶氧的能力，氧合血紅蛋白變成高鐵血紅蛋白，由此可能會(huì)引發(fā)高鐵血紅蛋白癥，使人體出現(xiàn)缺氧癥狀，嚴(yán)重時(shí)可能危及人們的生命安全[9]。
當(dāng)人體內(nèi)同時(shí)存在亞硝酸鹽與胺類(lèi)或酰胺類(lèi)等物質(zhì)時(shí)，它們很容易發(fā)生化合反應(yīng)，生成亞硝基化合物，該物質(zhì)對(duì)人體有強(qiáng)致癌作用[10]。在人體胃的酸性環(huán)境里，亞硝酸鹽也可以轉(zhuǎn)化為亞硝胺。在人們?nèi)粘Ｉ钪?，存在于人體內(nèi)的絕大部分亞硝酸鹽會(huì)隨著尿液排出體外，只是在特定的溫度、微生物和酸堿度條件下才會(huì)轉(zhuǎn)化成亞硝胺。N-亞硝基吡咯烷和N-亞硝基二甲胺是對(duì)人體毒性較大的N-亞硝胺化合物[11-12]。亞硝胺引起動(dòng)物多種組織和器官發(fā)生癌變的機(jī)理，一般認(rèn)為是RNA和DNA的鳥(niǎo)嘌呤發(fā)生了甲基化、核酸發(fā)生烷基化而產(chǎn)生的[13]。一次多量或者長(zhǎng)期攝入都會(huì)引起癌癥，特別是胃癌。在酸性溶液或紫外線(xiàn)照射條件下，亞硝酸鹽比較容易發(fā)生水解、氧化及轉(zhuǎn)為亞甲基等反應(yīng)，顯現(xiàn)出致癌活性；中性或堿性條件下表現(xiàn)出比較穩(wěn)定的性質(zhì)[14]。N-亞硝基化合物可以在食道、氣管、皮膚、腸、腎、腦、神經(jīng)等引起腫瘤，目前為止，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)其致癌性有抵抗作用的動(dòng)物[15]。弱酸性條件下，亞硝酸鹽和二級(jí)胺發(fā)生亞硝化反應(yīng)生成亞硝胺，因此要達(dá)到阻斷亞硝胺合成的目的，可以通過(guò)減少亞硝酸鹽或二級(jí)胺的含量[16]。
在肉制品的生產(chǎn)過(guò)程中，不能忽視亞硝酸鹽的作用，同時(shí)，也要致力于減少亞硝酸鹽的使用量，從而減少亞硝酸鹽的危害。在生產(chǎn)腌臘肉制品過(guò)程中，如果不添加硝酸鹽或亞硝酸鹽，生產(chǎn)得到的肉制品就不具有腌臘肉制品特有的風(fēng)味、色澤等品質(zhì)，尤其是不能抑制肉毒梭狀芽孢桿菌的生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生肉毒毒素，將會(huì)對(duì)人體造成更大的危害?，F(xiàn)在越來(lái)越多的研究者都在朝著肉制品中減少亞硝酸鹽添加量的方向而不斷努力，以期望得到不直接添加或亞硝酸鹽添加量最少的前提下，保持肉制品的原有特性[17]。
2 亞硝酸鹽常用替代物
為保證人們的健康，使人們更加放心地食用肉制品，人們一直在不斷尋找亞硝酸鹽替代品，研究降低亞硝酸鹽的使用量，減少其在肉制品中的殘留量等問(wèn)題。研究者們對(duì)亞硝酸鹽替代物進(jìn)行不斷研究，生產(chǎn)上已經(jīng)應(yīng)用的亞硝酸鹽替代物主要包括：發(fā)色劑（甜菜紅、蛋黃粉、紅曲色素、氨基酸、抗壞血酸等）；抗氧化劑（竹葉抗氧化物、茶多酚等）；抑菌劑（山梨酸鉀、乳酸菌、乳酸鏈球菌素等）；亞硝胺生成阻斷劑（煙酰胺、姜蒜汁、α-生育酚等）[18]?，F(xiàn)在，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)可以完全替代亞硝酸鹽的物質(zhì)，因此亞硝酸鹽在肉制品生產(chǎn)過(guò)程中仍是廣泛使用的腌制劑[19]。
2.1 紅曲色素
紅曲色素是由絲狀真菌――紅曲霉菌經(jīng)過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，是一種天然色素。這種色素是一類(lèi)具有相似分子結(jié)構(gòu)以及化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似的物質(zhì)形成的混合物，主要在細(xì)胞結(jié)合的狀態(tài)下產(chǎn)生[20]。動(dòng)物性實(shí)驗(yàn)表明，在食用紅曲色素及其制品的食物后，沒(méi)有出現(xiàn)急、慢性中毒現(xiàn)象，也無(wú)致突變作用，另外還具有保鮮、防腐、抗突變、降低血脂等生理活性[21]。紅曲色素的著色原理是直接將肉制品染成肉紅色，而亞硝酸鹽的著色原理是與肉制品中的肌紅蛋白結(jié)合而染色[22]。這2 種方法都能抑制有害微生物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，并賦予肉制品特有的“肉紅色”以及風(fēng)味，但從健康的角度出發(fā)，紅曲色素的應(yīng)用安全性更高[23]。Chi等[24]用正己烷提取紅曲色素，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紅曲色素對(duì)1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-dphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl，DPPH）自由基的清除能力較強(qiáng)。Akihisa等[25]發(fā)現(xiàn)色素Xanthomonasins A、B組分對(duì)一氧化氮自由基（NO?）具有較強(qiáng)的清除能力。
現(xiàn)在人們雖然對(duì)紅曲色素的研究已經(jīng)取得較大進(jìn)展，但仍存在其相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量不均一、衛(wèi)生指標(biāo)和真菌毒素桔霉素含量超標(biāo)、存在成分不明確等問(wèn)題[26]。紅曲色素作為著色劑用于肉制品中時(shí)，因肉制品的包裝大部分不具有遮光效果，由于紅曲色素對(duì)光的不穩(wěn)定性，即使是在自然光照射的條件下，紅曲色素的色階也會(huì)顯著下降[27]，導(dǎo)致肉制品出現(xiàn)褪色現(xiàn)象，這一特性使得紅曲色素在肉制品中的使用受到了極大地限制。因此，在以后的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)著重對(duì)以上在食品應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行解決。
2.2 乳酸菌
乳酸菌是一類(lèi)無(wú)芽孢、革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的總稱(chēng)，可以利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸，在自然界中的分布極其廣泛，具有豐富的物種多樣性。近年來(lái)，乳酸菌在食品各方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。許多研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，許多乳酸菌能將高鐵肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為亞硝基肌紅蛋白。Arihara等[28]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將發(fā)酵乳桿菌JCM1173培養(yǎng)于MRS（de Mann-Rogosa-Sharp）液體培養(yǎng)基中，高鐵肌紅蛋白由棕色轉(zhuǎn)化為亮紅色，測(cè)得亮紅色物質(zhì)為肌紅蛋白的衍生物。Morita等[29]通過(guò)同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用于實(shí)驗(yàn)的10 株發(fā)酵乳桿菌可以將高鐵肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為亞硝基肌紅蛋白，并產(chǎn)生NO。Gündogdu等[30]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，從植物飼料中分離出的5 株植物乳桿菌都能夠產(chǎn)生NO，并將MRS瓊脂中含有的高鐵肌紅蛋白轉(zhuǎn)化為紅色的亞硝基肌紅蛋白。
乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些特殊酶系，如控制內(nèi)毒素的酶系、分解脂肪酸的酶系、分解亞硝胺的酶系、分解有機(jī)酸的酶系[31]。在肉制品的加工過(guò)程中添加乳酸菌等微生物，可以有效地提高肉制品的色澤和風(fēng)味，減少亞硝胺的生成，并且降低亞硝酸鹽殘留量。乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的亞硝酸鹽還原酶，能夠?qū)喯跛猁}分解為NO，減少腌臘制品中亞硝酸鹽的殘留量，使食品更加安全[32]。焦興弘等[33]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將0.3 g/kg乳酸菌加入香腸中，能夠抑制肉制品中大多數(shù)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的生長(zhǎng)，達(dá)到提高肉制品質(zhì)量的目的，而且其色、香、味沒(méi)有太大的影響。李春等[34]通過(guò)研究乳酸菌對(duì)亞硝酸鹽降解的作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽在酸性條件下比較容易降解，尤其是在pH值小于6時(shí)，亞硝酸鹽能夠大量降解。乳桿菌可能成為肉制品生產(chǎn)中亞硝酸鹽的替代品，但在實(shí)際生產(chǎn)中，將乳桿菌和少量亞硝酸鹽的搭配一起使用，其復(fù)合效果可能更具有效力[35]。
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