发布时间：2019-04-22 13:14    来源：中国知网

    发酵工程, 是指在现代工程技术手段的运用下, 利用微生物的某些特定功能为人类生产有用的产品, 或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。在整个生物工程领域, 发酵工程的地位十分显著。发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

    1 发酵工程的特点及发展状况

    发酵工程所具备的特点主要包含以下几点: (1) 发酵过程中, 可同时进行多个发酵反应, 即便同一设备中也不会存在干扰的情况, 能完成所需发酵产品的生产; (2) 发酵无需在高温高压下即可进行反应, 所需条件相对温和, 不存在较高的设备精度要求, 也不会有较大的能源消耗; (3) 原料多以糖类、麦芽和淀粉等农副产品为主, 十分常见, 能充分利用这类农副产品; (4) 能对各种反应做出选择, 即在特点官能团中能予以精确反应; (5) 发酵具有相对专一的产生物质, 不会有太多废料产生, 因此不会对环境造成太大污染。

    现代生物技术是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术, 在整个生物工程中发酵工程的地位十分显著, 主要负责优良菌种的培育、微生物菌体的生产、发酵生产代谢产物、天然物质改造等。发酵工程属于在工业生产有效应用微生物的高科技技术, 现代生物技术在饮料稳定剂、新食品配料及衍生物制造等领域中都有所涉及, 影响十分广泛。

    2 发酵工程在食品行业中的应用

    2.1 改造传统食品加工工艺

    利用现代发酵技术改造传统发酵食品最典型的是使用双酶法糖化工艺取代传统的酸法水解工艺。国外是以“液体的面包”来称呼啤酒, 传统发酵方法需求较长的时间, 难以满足啤酒厂家现代化啤酒生产要求。而应用固定化酵母连续发酵工艺后, 可大幅度缩短啤酒发酵时间。而在发酵工程不断应用与发展下, 啤酒发酵效果仅需90 min即可完成。不断发展的发酵工艺, 再加上提高原料利用率、缩短发酵周期、提升风味品质等各种优势的存在, 使得发酵工程逐渐被运用在酱类、黄酒和豆腐乳等传统食品制造业中。此外, 在食品发酵过程中, 利用发酵工程生产天然色素和天然香味型剂等食品添加剂, 逐步取代人工合成的色素和味精, 已成为未来食品添加剂的主要发展方向。

    2.2 生产单细胞蛋白

    单细胞蛋白 (微生物蛋白) 是在大量石油肥料和工农业肥料的运用下, 通过人工培育所产生的微生物菌体。随着我国科学技术的不断发展, 推动了我国酵母产品的进一步发展。其中, 单细胞蛋白作为微生物蛋白质的资源, 目前在各种各样的食品中逐渐得到了广泛运用, 也被人们称之为一种极具发展前景的蛋白质新资源。人体所需的硒酵母、铬酵母等, 在单细胞蛋白中大量存在, 单细胞蛋白的出现能有效解决蛋白质资源紧缺的问题。随着全球科学技术的不断发展, 国外发达国家也对单细胞蛋白的应用展开了更深入的探索。

    2.3 开发功能性保健食品

    功能性食品, 是指对人体具有增强机体防御机能、调节生理节律、预防疾病和促进康复等有关生理调节功能的加工食品。功能性食品的研发为“医食同源”这一目的的实现奠定了基础。功能性食品不但能实现膳食结构的调整, 还具备益寿延年的功效。故而, 此类功能性食品的研发逐渐成为保健食品行业发展的新潮流。

    2.3.1 开发大型真菌

    功能性食品有效成分的来源是以灵芝、香菇、茯苓、蜜环菌和冬虫夏草等民贵中药材中的药用真菌为主, 这是因为这类真核微生物具有抗癌、防衰老、抗肿瘤及调节机体免疫功能的有效成分。就功能性食品的原料来源而言, 可从野外采摘或人工种植的真菌实体直接提取, 供于开发功能性食品;或是在发酵途径的应用下进行工业化生产, 将人们所需的药用真菌提取出来。目前, 人工发酵培育虫草菌已取得显著的成果, 人工发酵培育的虫草菌有着类同于天然冬虫夏草的化学成分和药理功效, 可完全取代天然冬虫夏草, 广泛应用于治疗慢性支气管炎、性功能障碍和高脂血症等疾病。相关研究表明, 在性功能障碍治疗方面, 人工发酵培育的虫草菌所发挥的效果优于天然冬虫夏草。

    2.3.2 制备微生态制剂

    链球菌属、片球菌属、乳杆菌属、双岐杆菌属和明串珠菌属等乳酸菌及醋酸菌等大部分微生物菌体自身即可用作保健食品添加剂或功能性配料。在保健食品中, 作为微生态调节剂的双歧杆菌更是得到了广泛应用, 其生理功能主要如下: (1) 能抑制或杀死肠道病原菌, 进而改善肠道微生态环境; (2) 可阻断肠道内致癌物质的生成, 形成胞外多糖 (具有抗肿瘤特性) , 同时还会分泌类溶菌物质和双歧杆菌素, 促使巨噬细胞具有更强的吞噬能力, 可实现机体免疫力、抗病能力的增强, 并在肠道内完成多种微生物的自然合成。双歧型微态制剂一般选用婴儿双歧杆菌, 制备工艺为反复接种培养双歧杆菌纯培养物, 使其活力得以恢复, 将活化后的菌种接种到以脱脂乳为主的菌种继代培养基中, 依次完成三角瓶、种子罐培养后, 利用冷冻干燥机进行冷冻干燥后, 便完成了双歧杆菌微生态制剂的制作。

    2.3.3 制备有机形式的微量元素

    铁、锌、碘、硒、锗和铬等微量元素是人体的必需物质, 而硒、锗、铬3种与对人体健康造成重大危险的糖尿病、肿瘤和心血管疾病等密切相关, 故而保健食品行业也将微量元素作为重要研究内容。硒、锗、铬处于无机形式下活性极低, 并有不同程度的毒性, 要想将其应用于保健品中, 首先需在微生物转化法、植物种子发芽转化法、植物转化法等生物方法的运用下将这类无机形式的元素转化为有机形式微量元素。相关研究表明, 酵母细胞对硒具有富集作用, 吸收率约为75%, 在特定培养环境下及各个阶段中将硒加入培养基内, 使其被酵母充分吸收、利用并转化为酵母细胞内的有机硒, 通过酵母自溶即可得到有机形式的微量元素。

    2.4 开发新糖源

    随着人们生活水平的不断提高, 人们的传统饮食思想也在不断改变, 以往仅是以吃饱、吃好为目标的思想已逐渐被吃得更健康、益寿延年的新思想所取代。因此, 通过微生物发酵所制作的新糖源逐渐被大家所认识并接受。相对于传统糖而言, 新糖源具有更好的口感、更高的甜度及更低的热量等, 可有效满足糖尿病、肥胖症和肝肾病患者对低糖食品的需求。

    3 结语

    随着现代发酵工程技术在食品领域的进一步应用, 食品行业在人们日常生活中所占据的地位更为显著。在生物技术快速发展的背景下, 我们要重视对发酵工程技术进行更加深入的研究, 同时需积极改革食品行业, 为我国食品领域的进一步发展提供动力。

责任编辑：小雪