发酵技术与食品工业
冯 磊
（云南大学生化学院应用化学系）
本文主要介绍发酵食品的种类，近年以来的一些新兴的发酵技术在食品工业上的应用（免蒸煮生料酿酒技术、新型的微生物合成材料—醋酸菌纤维素、螺旋藻的光生物反应器高密度培养、豆制低醇啤酒、计算机在制曲生产中的应用、世界酸奶制品新技术）以及不良发酵产生的毒素对人体的危害。
发酵是微生物进行的化学反应或变化，是多种多样的生物化学反应根据生命体固有的遗传信息，在复杂而精细的调节下进行的一系列动态反应的集合。发酵产物是在反应过程中或终点产生的，作为物质代谢综合平衡的物质。发酵的本质是微生物能产生高效的酶使反应快速进行。
发酵技术是基于微生物发酵现象而发展起来的一种实用技术，工业上主要应用于（1）酒精生产及酿酒工业（酒类中包括日本酒、合成酒、葡萄酒、啤酒、威士忌酒、烧酒、泡盛等，酒精包括清酒添加用酒精、工业酒精等）；（2）发酵食品工业（包括酱油、豆酱、咸菜、面包酵母、干酪、纳豆（蒸后发酵的大豆），酸孚（酪，食醋，松鱼干等的生产））；（3）抗菌素及抗癌抗菌素发酵工业；（4）有机酸发酵工业；（5）氨基酸发酵工业；（6）酶制剂工业；（7生理活性物质生产工业；（8）核酸物质生产工业；（9）菌体制造工业；（10）微生物环境净化；（11）其他，如微生物冶金。
发酵的工艺流程为：（1）酵母的制备；（2）粉碎（原料） 发酵 灭菌 包装
一． 发酵食品及发酵食品添加剂的种类
1．酒精（以糖蜜、淀粉、纤维质为原料）
2．酒类（酿造酒、蒸馏酒、再制酒）
3．酱油（传统酱油、化学酱油、新式二号酱油）
4．酱类（豆瓣酱、甜面酱）
5．醋（酿造醋、合成醋、加工醋）
6．腌菜头（咸菜、泡菜、酸菜）
7．豆类腌制品（豆腐乳、科学豆腐乳、臭豆腐、豆豉）
8．柠檬酸（表面发酵法、固体发酵法、深层培养法、石油发酵柠檬酸〈有毒〉）
9．谷氨酸（淀粉糖发酵谷氨酸、醋酸发酵谷氨酸、石油发酵谷氨酸）
10．蘑菇菌的深层培养
11．微生物油脂
12．红茶、乌龙茶和黑茶
13．食用酵母（是丰富的蛋白质和各种维生素B的来源。在干燥状态下，它通常含有 约50%的蛋白质，以适当比例与其他食物配合应用时，它是一种良好的补充营养物，可以补动物蛋白质或维生素B的不足）
14．生物防腐剂
二． 几种新兴的发酵技术
1．免蒸煮生料酿酒技术
生料酿酒是采用边糖化边发酵，并经过液态发酵，液态蒸馏的全液态生产工艺。较传统工艺简便、轻松、环节少、节省能源。现将该项技术介绍如下：1、配料：粮水比例1：3，生料酒曲用量为原料总量的0.6%，原粉碎达40目，大米不必粉碎，蔬菜、瓜果应去皮，去核，打成浆状，选择玉米时，应选成色好，无粘性的玉米，粉碎要细。2、配制：以大米为例，粮、水、酒曲比为粮食50kg，水150kg，酒曲0.3kg，分别加入容器拌匀，容器不装满，留10～20cm空隙，后用塑料薄膜双层盖严扎紧。3、温度（指室温）发酵温度控制在20℃以上和40℃以下，最佳温度是25～30℃，温度在20～25℃时，发酵期为15～20d，温度在25～30℃为12d左右，温度在30～40℃为7d左右。4、搅拌发酵开始后，每天搅拌一次，每天搅拌都要盖紧扎严。5、检测最简便的方法是检测发酵醅液的酒精度，即取发酵醅液200ml，水200ml，蒸馏200ml，插入酒精表，校正，温度20℃，粮水比为1：3者酒精度在10度以上，即说明发酵已基本完毕。6、蒸馏：蒸馏操作技术与传统固态蒸馏相同。生料酿酒是采用全液态工艺，酒醅中有较多被溶解的蛋白质高分子物质，尤其以大米为原料者，在蒸馏时易产生大量泡沫上窜，会造成沾锅现象，在蒸馏时适量加入精植物油即可解决。
2．新型的微生物合成材料—醋酸菌纤维素
醋酸菌纤维素的特点：1、很强的水结合性：它具有比植物纤维更强的亲水性、粘稠性和稳定性，能结合比自身干重大60～700倍的水。2、可塑性：可形成菌膜，这种膜很薄，能透水透气，能形成各种形状。3、极佳的抗撕力和形状维持能力。4、可利用广泛的基质进行生产：多种糖类、椰汁、甘蔗汁、废蜜糖等。5、生物合成时的物理性能的可调控性。醋酸纤维素的商业性应用：偏重于实用价值及附加值较高的领域，例如在扬声器及治愈伤口的应用。醋酸纤维素在食品工业的应用：主要做为增稠剂应用于食品工业中，0.4%醋酸纤维素加0.1%羧甲基纤维素的混合胶体具有比黄原胶更强的稳定性。在PH3～11都很稳定。与其它胶体包括黄原胶在内具有共效作用。可以代替沙拉酱中的油脂、代替冰激凌中的奶油，作为鱼丸子、肉丸子及香肠类制品的胶体添加剂。醋酸纤维素和其它胶体常用的混配比例如下（kg）；配方一：醋酸纤维素75，麦芽糖糊精20，黄原胶5。配方二：醋酸纤维素85，瓜尔豆胶15。配方三：醋酸纤维素90，瓜尔豆胶10。
3．螺旋藻的光生物反应器高密度培养
螺旋藻具有高光效、生长繁殖快、对环境的实应性强、上浮性良好、易于采收等优良特点，是少数被成功地进行大规模培养的微藻之一。在一种新型光生物反应器中，就温度、光强、碳源的供给形式对螺旋藻生长的影响进行了探讨，获得了较高的培养水平。
4．豆制低醇啤酒
有关专家指出未来啤酒发展的趋势是无醇、低糖、低蛋白。豆制低醇啤酒是由杭州
康力食品研究所两位专家研制成功的一种全新高档饮品。以大豆、啤酒花为原料， 采用高分子大豆蛋白水多细胞发酵工艺，经全液发酵而成。色泽淡黄、清澈透亮、泡沫细腻清白 、挂杯性好、液体清香、口味纯正，具有低醇低糖高氨基酸等特点。酒精度低于1.80%，糖度远低于麦制干啤酒，并含人体18种氨基酸，以及维生素和各种微量元素，其中氨基酸含量比国际名牌啤酒高两倍以上，9种氨基酸为本品所独有。
5．世界酸奶制品新技术
美国犹他州立大学在原料乳中添加葡萄糖氧化酶（每毫升2.5单位）及0.15%双氧水，以降低原料乳的PH值，达到替代生长较慢的嗜热链球菌的目的，并有利保加利亚乳酸菌的生长。
6． 计算机在制曲生产中的应用
制曲发酵微机监控系统的开发，大大地稳定和提高了大曲的质量。该系统分为三级，第一级由IBMPC—486通用微机组成，负责对整个系统的管理和控制；第二级由几台工业控制机组成。第三级由各发酵室的分户控制柜及相应执行机构组成。该系统能够按工艺参数控制到最佳范围内，对发酵过程实施即时监控，
三． 微生物毒素
一些微生物的发酵会破坏食品的营养成分，引起食品变味、变质，一般称之为霉变。
一．霉菌毒素
（一）曲霉毒素
1．黄曲霉毒素——某些黄曲霉和寄生曲霉的菌株产生的剧性肝癌毒素。可由 食物转移到母乳中。
2．小柄曲霉毒素——杂色曲霉、构巢曲霉等产生的毒素。菌种主要出现在玉米上，小麦、花生、大豆、米上也有发现。肝癌毒素，毒性较低。动物实验证明致肝、肾损害和肠炎。
3．棕曲霉毒素
（二）青霉毒素
1． 斯岛青霉毒素——霉变后的“黄变米”产生斯岛青霉毒素及桔绿青霉毒素。
（1）黄变米毒素——经口投与小鼠的LD50为221（毫克/公斤），2至4天内全部死亡。
（2）斯岛青霉环肽毒素
斯岛青霉毒素有过人群中毒记录。第二次世界大战中，日本军队中发生因食用污染了斯岛青霉毒素的黄变米而发生集体人群两腿浮肿的病症，以这种米喂饲老鼠，一个月后即发生坏死性的肝硬化。
2． 桔绿青霉毒素——本世纪初即已发现，心脏性脚气病的病因不仅是维B1的缺乏，食用污染了桔绿青霉毒素的大米也是原因之一。桔绿青霉毒素是一种神经毒素，典型症状是后肢跛瘸，自主运动失常，战栗、痉挛及呼吸阻抑等。小鼠经口投5、7.5、10毫克/公斤/日，半数死亡。
（三）链刀菌毒素——是常见污染粮食与饲料的霉菌菌属之一。分四类：
1． 顶孢霉毒素——中毒症状：呕吐、腹泻、拒食，一般的烹调方法不易破坏。
2． 玉米赤霉烯酮——有雌激素作用，使子宫肥大，抑制卵巢正常功能使之萎缩，因而造成流产，不孕。
3． 丁烯酸内酯——导致动物皮肤发炎，坏死作用。
4． 串株链刀菌毒素——串株链刀菌是寄生植物的病菌之一。用被串株链刀菌污染的玉米喂马，发生皮下出血，黄心出血，肝损害等。
（四）霉变甘薯毒素——由甘薯黑斑病菌及茄病链刀菌产生。分四类：
1．萜酮——本品是呋喃类物质，对动物肝脏有毒性，是使霉变甘薯发苦的因素。
2．薯萜酮醇——是薯萜酮的衍生物，估计对肝脏也有损害。
3．肺水肿因子两种——即4-薯醇及薯素，均可自霉变甘薯的乙醚提取物中获得。小鼠服入此种毒素后产生明显肺水肿及胸腔积水，24小时内死亡。
发酵技术在食品工业中起着支撑半壁江山的作用，而且日新月异的新技术、新设备的研制，新菌种、新途径的发现为发酵食品的开发提供了广阔前景。
参考文献：
《发酵生产工艺》无锡轻工业学院编 轻工业出版社
《工业微生物学》（美）布林顿麦米勒，沃伦利茨基 著 轻工业出版社
《食品工业》（台）绩光清 著 徐氏基金会出版
《中国微生物工业发展史》陈陶声 著 轻工业出版社
《食品微生物学》无锡轻工业学院，天津轻工业学院 合编 轻工业出版社
《食用酵母的生产和研究》上海科学技术编译馆，中国农业科学院资料室 译 上海科学技术出版社
《食品科技动态》1995（23），总第423期，第5页
《食品科技动态》1995（11），总第411期，第10页
《食品与发酵工业》1999（5），第1--11页，王长海
《中国酿造》1999（1），第1--2页，王先秀
《今日科技》1999（4），第10页，许克平
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