关于微生物发酵在食品行业相关应用的阐述
摘要
近年来，食品发酵的应用日趋广泛。不仅仅在食品行业当中得到推广应用，在其他行业也得到了广泛的推广。如沼气生产、动物饲料加工、发酵床养猪等等。
不过就目前而言，食品发酵在发酵行业仍占相当大的比重。发酵食品是指人们利用有益微生物加工制造的一类食品,具有独特的风味,如酸奶、干酪、酒酿、泡菜、酱油、食醋、豆豉、黄酒、啤酒、葡萄酒等。就此而言，对目前食品发酵进行详细介绍，以便使其价值得到最大化，食品发酵产业潜力巨大，仍待开发。
关键词：微生物发酵、食品发酵
结合多年食品行业的相关调查，针对发酵技术在食品行业的应用做相关如下的阐述。
一、 微生物发酵在制作酸奶中的应用
酸奶是一种传统发酵乳制品，具有丰富的营养价值和良好的保健功能。随着冰箱的普及和冷链系统的推广，随着我国人民消费水平和文明素质的提高，随着健康理念的流行，酸奶产量以年平均25%的速度增长，已经成为我国第一大发酵乳制品，是最具盈利和发展潜力的产业。
酸奶是新鲜牛奶经酸奶发酵剂发酵而成的乳制品。酸奶发酵剂是制作酸奶所用的特定的微生物培养材料。发酵剂在酸奶生产过程中的作用非常重要，发酵剂是酸奶产品产酸和产香的基础和主要原因。酸奶质量的好坏主要取决于酸奶发酵剂的品质类型及活力。
在以前的酸奶生产过程中，酸奶发酵剂的菌种要在酸奶生产厂家单独设一菌种车间，以完成“纯菌→活化→扩大繁殖→母发酵剂→中间发酵剂→工作发酵剂”这一工艺过程，该过程工序多、技术要求严格，一般厂家由于生产条件有限，经常出现质量问题。所以，在乳业发达国家，酸奶生产厂家不自制发酵剂，由专门生产发酵剂的企业提供酸奶发酵剂，来满足发酵乳制品厂家的要求。丹麦的汉森中心实验室1988年底生产出超浓缩的直投式酸奶发酵剂。
二、 微生物发酵在制作泡菜中的应用
泡菜(kimchi)是一种用白菜和萝卜或黄瓜加上盐,蒜,洋葱,生姜,红辣椒和海鲜等腌泡而成的辣菜. 它是一种发酵食品，它不但味美、爽口，而且具有丰富的营养，是餐桌上不可缺少的主要开胃菜.泡菜用鱼酱、辣椒、蒜等作料配制而成.每个家庭制作出来的泡菜，其味道和营养是各不相同的。 朝鲜泡菜种类很多，按季节可分为春季的萝卜泡菜、白菜泡菜，夏季的黄瓜泡菜、小萝卜泡菜，秋季的辣白菜、泡萝卜块儿， 冬季的各种泡菜。
针对发酵技术在泡菜中的应用，现以发酵菌为例进行介绍。如白菜泡菜的腌制是以白菜汁为基质，对若干乳酸菌株进行发酵性能的研究。确定了嗜酸乳杆菌为主要发酵菌种，使之与经耐氧驯化的青春双歧杆苗混合培养，表现了良好的共生发酵特性。在白菜汁中加入NaCl1％，大豆蛋白粉2％，葡萄糖2％，于37℃培养24h，其菌数可达108个／ml。以此培养物为发酵剂可制作出质地、风味、营养俱佳的酸白菜。
三、 微生物发酵在制作食醋中的应用
工艺流程 配料→蒸熟拌曲→入坛发酵→加水醋化→成品着色。
制作方法
蒸熟拌曲：将糯米浸渍，水层比米层高出20厘米左右。浸债时间：冬春气温15℃以下时为12～16小时；夏秋气温25℃以下时，以8～10小时为好。然后捞起放在甑上
蒸至大汽上升后，再蒸10分钟，向米层洒入适量清水，再蒸10分钟；米粒膨胀发亮，松散柔软、嚼不粘牙即已熟透，此时下甑，再用清水冲饭降温；持水分沥干后，倒出摊铺在竹席上，拌入酒曲药。若是采用其它原料，均要粉碎成湿粉，然后上甑蒸，冷却后拌曲。
入坛发酵：酿酒的缸应以口小肚大的陶坛为好，把拌曲后的原料倒入坛内。冬春季节坛外加围麻袋或草垫保温，夏秋季节注意通风散热。酿室内温度以25℃～30℃为宜，经12小时，曲中微生物逐渐繁殖起来，24小时后即可闻到轻微的酒香，36小时后酒液逐渐渗出，色泽金黄，甜而微酸，酒香扑鼻。这说明糖化完全，酒化正常。
加水醋化：人坛发酵过程中，糖化和酒化同时进行，前期以糖化为主，后期以酒精发酵为主。为使糖化彻底，还要继续发酵3～4天，促使生成更多的酒精。当酒液开始变酸时，每50公斤米饭或淀粉，加入清水 4～4．5倍，使酒液中的酒精浓度降低，以利其中醋酸菌繁殖生长，自然醋化。
成品着色：通过坛内发酵，一般冬春季节40-50天，夏秋季节20～30天，醋液即变酸成熟。此时酵面有一层薄薄的醋酸菌膜，有刺鼻酸味。成熟品上层醋液清亮橙黄，中下层醋液为乳白色，略有混浊，两者混合即为白色的成品醋。一般每百公斤糯米可酿制米醋450公斤。 在白醋中加入五香、糖色等调味品，即为香醋。老陈醋要经过1～2年时间，由于高温与低温交替影响，浓度和酸度会增高，颜色加深，品质更好。
四、酿酒酵母的特点及除酿酒以外的生产应用
酵母产品有几种分类方法。以人类食用和作动物饲料的不同目的可分成食用酵母和饲料酵母。食用酵母中又分成面包酵母、食品酵母和药用酵母等。
面包酵母 又分压榨酵母、活性干酵母和快速活性干酵母。
①压榨酵母：采用酿酒酵母生产的含水分70～73％的块状产品。呈淡黄色,具有紧密的结构且易粉碎,有强的发面能力。在4℃可保藏1个月左右，在0℃能保藏2～3个月产品最初是用板框压滤机将离心后的酵母乳压榨脱水得到的，因而被称为压榨酵母，俗称鲜酵母。发面时，其用量为面粉量的1～2％,发面温度为28～30℃,发面时间随酵母用量、发面温度和面团含糖量等因素而异，一般为1～3小时。
②活性干酵母:采用酿酒酵母生产的含水分8％左右、颗粒状、具有发面能力的干酵母产品。采用具有耐干燥能力、发酵力稳定的醇母经培养得到鲜酵母，再经挤压成型和干燥而制成。发酵效果与压榨酵母相近。产品用真空或充惰性气体（如氮气或二氧化碳）的铝箔袋或金属罐包装，货架寿命为半年到1年。与压榨酵母相比,它具有保藏期长，不需低温保藏，运输和使用方便等优点。
③快速活性干酵母：一种新型的具有快速高效发酵力的细小颗粒状（直径小于1mm）产品。水分含量为4～6％。它是在活性干酵母的基础上,采用遗传工程技术获得高度耐干燥的酿酒酵母菌株，经特殊的营养配比和严格的增殖培养条件以及采用流化床干燥设备干燥而得。与活性干酵母相同,采用真空或充惰气体保藏,货架寿命为1年以上。与活性干酵母相比,颗粒较小,发酵力高,使用时不需先水化而可直接与面粉混合加水制成面团发酵，在短时间内发酵完毕即可焙烤成食品。该产品在本世纪70年代才在市场上出现，深受消费者的欢迎。研究发现，安琪酵母的活力是最高的。
食品酵母 不具有发酵力的繁殖能力，供人类食用的干酵母粉或颗粒状产品。它可通过回收啤酒厂的酵母泥、或为了人类营养的要求专门培养并干燥而得。美国、日本及欧洲一些国家在普通的粮食制品如面包、蛋糕、饼干和烤饼中掺入 5％左右的食用酵母粉以提高食品的营养价值。酵母自溶物可作为肉类、果酱、汤类、乳酪、面包类食品、蔬菜及调味料的添加剂；在婴儿食品、健康食品中作为食品营养强化剂。由酵母自溶浸出物制得的5′-核苷酸与味精配合可作为强化食品风味的添加剂（见）。从安琪酵母中提
取的浓缩转化酶用作方蛋夹心巧克力的液化剂。从以乳清为原料生产的酵母中提取的乳糖酶，可用于牛奶加工以增加甜度，防止乳清浓缩液中乳糖的结晶，适应不耐乳糖症的消费者的需要。
药用酵母 制造方法和性质与食品酵母相同。由于它含有丰富的蛋白质、维生素和酶等生理活性物质，医药上将其制成酵母片如食母生片，用于治疗因不合理的饮食引起的消化不良症。体质衰弱的人服用后能起到一定程度的调整新陈代谢机能的作用。在酵母培养过程中，如添加一些特殊的元素制成含硒、铬等微量元素的酵母，对一些疾病具有一定的疗效。如含硒酵母用于治疗克山病和大骨节病，并有一定防止细胞衰老的作用；含铬酵母可用于治疗糖尿病等。
饲料酵母 通常用假丝酵母或脆壁克鲁维酵母经培养、干燥制成是不具有发酵力,细胞呈死亡状态的粉末状或颗粒状产品。它含有丰富的蛋白质(30～40％左右)、B族维生素、氨基酸等物质,广泛用作动物饲料的蛋白质补充物。它能促进动物的生长发育，缩短饲养期，增加肉量和蛋量，改良肉质和提高瘦肉率，改善皮毛的光泽度，并能增强幼禽畜的抗病能力。
五、微生物发酵在制作酱油中的应用
普遍采用的低盐固态发酵工艺。
原料处理 分为3步。①饼粕加水及润水：加水量以蒸熟后曲料水分达到47—50%为标准。②混和：饼粕润水后，与轧碎小麦及麸皮充分混和均匀。③蒸煮：用旋转式蒸锅加压（0.2MPa）蒸料，使蛋白质适度变性，淀粉蒸熟糊化，并杀灭附着在原料上的微生物。
制曲 分两步。①冷却接种：熟料快速冷却至45℃，接入米曲霉菌种经纯粹扩大培养后的种曲0.3—0.4%，充分拌匀。②厚层通风制曲：接种后的曲料送入曲室曲池内。先间歇通风，后连续通风。制曲温度在孢子发芽阶段控制在30—32℃，菌丝生长阶段控制在最高不超过35℃。这期间要进行翻曲及铲曲。孢子着生初期，产酶最为旺盛，品温以控制在30—32℃为宜。
发酵 成曲加12—13°Be'热盐水拌和入发酵池,品温42—45℃维持20天左右，酱醅基本成熟。
浸出淋油 将前次生产留下的三油加热至85℃，再送入成熟的酱醅内浸泡，使酱油万分溶于其中，然后从发酵池假底下部把生酱油（头油徐徐放出，通过食盐层补足浓度及盐分。淋油是把酱油与酱渣通过分离出来。一般采用多次浸泡，分别依序淋出头油、二油及三油，循环套用才能把酱油成分基本上全部提取出来。
后处理：酱油加热至80—85℃消毒灭，再配制（勾兑）、澄清及质量检验，得到符合质量标准的成品。
酱油工业正在打破传统的方法而逐步采用新方法。如原料连续蒸煮处理，将加水的原料在0.16—0.18MPa压力下蒸煮3分钟，并快速冷却，可使原料全氮利用率由原来旋转蒸煮锅的75%提高到85%左右；制曲使用圆盘机后，成曲酶活性高，质量好，还减少劳动力和改善劳动条件。此外，诱变育种出优良突变新菌株及液体曲的应用，也是重要的发展方向。
六、微生物发酵新应用新技术
近年来微生物发酵新应用已经扩展到了农业、工业的其他行业，诸如秸秆发酵制沼气，畜牧业当中的发酵床养猪、养鸡等新技术的推广，使发酵技术已不是单单食品行业的独树一帜。随着经济的高速发展，能源的极大消耗，迫切要求人们去寻求新技术、新能源。而微生物发酵所蕴藏着巨大的潜力，既绿色环保，有节省能源。他的地位将不可替代成为新技术、新应用当中的佼佼者。
关于微生物发酵在食品行业相关应用的阐述
摘要
近年来，食品发酵的应用日趋广泛。不仅仅在食品行业当中得到推广应用，在其他行业也得到了广泛的推广。如沼气生产、动物饲料加工、发酵床养猪等等。
不过就目前而言，食品发酵在发酵行业仍占相当大的比重。发酵食品是指人们利用有益微生物加工制造的一类食品,具有独特的风味,如酸奶、干酪、酒酿、泡菜、酱油、食醋、豆豉、黄酒、啤酒、葡萄酒等。就此而言，对目前食品发酵进行详细介绍，以便使其价值得到最大化，食品发酵产业潜力巨大，仍待开发。
关键词：微生物发酵、食品发酵
结合多年食品行业的相关调查，针对发酵技术在食品行业的应用做相关如下的阐述。
一、 微生物发酵在制作酸奶中的应用
酸奶是一种传统发酵乳制品，具有丰富的营养价值和良好的保健功能。随着冰箱的普及和冷链系统的推广，随着我国人民消费水平和文明素质的提高，随着健康理念的流行，酸奶产量以年平均25%的速度增长，已经成为我国第一大发酵乳制品，是最具盈利和发展潜力的产业。
酸奶是新鲜牛奶经酸奶发酵剂发酵而成的乳制品。酸奶发酵剂是制作酸奶所用的特定的微生物培养材料。发酵剂在酸奶生产过程中的作用非常重要，发酵剂是酸奶产品产酸和产香的基础和主要原因。酸奶质量的好坏主要取决于酸奶发酵剂的品质类型及活力。
在以前的酸奶生产过程中，酸奶发酵剂的菌种要在酸奶生产厂家单独设一菌种车间，以完成“纯菌→活化→扩大繁殖→母发酵剂→中间发酵剂→工作发酵剂”这一工艺过程，该过程工序多、技术要求严格，一般厂家由于生产条件有限，经常出现质量问题。所以，在乳业发达国家，酸奶生产厂家不自制发酵剂，由专门生产发酵剂的企业提供酸奶发酵剂，来满足发酵乳制品厂家的要求。丹麦的汉森中心实验室1988年底生产出超浓缩的直投式酸奶发酵剂。
二、 微生物发酵在制作泡菜中的应用
泡菜(kimchi)是一种用白菜和萝卜或黄瓜加上盐,蒜,洋葱,生姜,红辣椒和海鲜等腌泡而成的辣菜. 它是一种发酵食品，它不但味美、爽口，而且具有丰富的营养，是餐桌上不可缺少的主要开胃菜.泡菜用鱼酱、辣椒、蒜等作料配制而成.每个家庭制作出来的泡菜，其味道和营养是各不相同的。 朝鲜泡菜种类很多，按季节可分为春季的萝卜泡菜、白菜泡菜，夏季的黄瓜泡菜、小萝卜泡菜，秋季的辣白菜、泡萝卜块儿， 冬季的各种泡菜。
针对发酵技术在泡菜中的应用，现以发酵菌为例进行介绍。如白菜泡菜的腌制是以白菜汁为基质，对若干乳酸菌株进行发酵性能的研究。确定了嗜酸乳杆菌为主要发酵菌种，使之与经耐氧驯化的青春双歧杆苗混合培养，表现了良好的共生发酵特性。在白菜汁中加入NaCl1％，大豆蛋白粉2％，葡萄糖2％，于37℃培养24h，其菌数可达108个／ml。以此培养物为发酵剂可制作出质地、风味、营养俱佳的酸白菜。
三、 微生物发酵在制作食醋中的应用
工艺流程 配料→蒸熟拌曲→入坛发酵→加水醋化→成品着色。
制作方法
蒸熟拌曲：将糯米浸渍，水层比米层高出20厘米左右。浸债时间：冬春气温15℃以下时为12～16小时；夏秋气温25℃以下时，以8～10小时为好。然后捞起放在甑上
蒸至大汽上升后，再蒸10分钟，向米层洒入适量清水，再蒸10分钟；米粒膨胀发亮，松散柔软、嚼不粘牙即已熟透，此时下甑，再用清水冲饭降温；持水分沥干后，倒出摊铺在竹席上，拌入酒曲药。若是采用其它原料，均要粉碎成湿粉，然后上甑蒸，冷却后拌曲。
入坛发酵：酿酒的缸应以口小肚大的陶坛为好，把拌曲后的原料倒入坛内。冬春季节坛外加围麻袋或草垫保温，夏秋季节注意通风散热。酿室内温度以25℃～30℃为宜，经12小时，曲中微生物逐渐繁殖起来，24小时后即可闻到轻微的酒香，36小时后酒液逐渐渗出，色泽金黄，甜而微酸，酒香扑鼻。这说明糖化完全，酒化正常。
加水醋化：人坛发酵过程中，糖化和酒化同时进行，前期以糖化为主，后期以酒精发酵为主。为使糖化彻底，还要继续发酵3～4天，促使生成更多的酒精。当酒液开始变酸时，每50公斤米饭或淀粉，加入清水 4～4．5倍，使酒液中的酒精浓度降低，以利其中醋酸菌繁殖生长，自然醋化。
成品着色：通过坛内发酵，一般冬春季节40-50天，夏秋季节20～30天，醋液即变酸成熟。此时酵面有一层薄薄的醋酸菌膜，有刺鼻酸味。成熟品上层醋液清亮橙黄，中下层醋液为乳白色，略有混浊，两者混合即为白色的成品醋。一般每百公斤糯米可酿制米醋450公斤。 在白醋中加入五香、糖色等调味品，即为香醋。老陈醋要经过1～2年时间，由于高温与低温交替影响，浓度和酸度会增高，颜色加深，品质更好。
四、酿酒酵母的特点及除酿酒以外的生产应用
酵母产品有几种分类方法。以人类食用和作动物饲料的不同目的可分成食用酵母和饲料酵母。食用酵母中又分成面包酵母、食品酵母和药用酵母等。
面包酵母 又分压榨酵母、活性干酵母和快速活性干酵母。
①压榨酵母：采用酿酒酵母生产的含水分70～73％的块状产品。呈淡黄色,具有紧密的结构且易粉碎,有强的发面能力。在4℃可保藏1个月左右，在0℃能保藏2～3个月产品最初是用板框压滤机将离心后的酵母乳压榨脱水得到的，因而被称为压榨酵母，俗称鲜酵母。发面时，其用量为面粉量的1～2％,发面温度为28～30℃,发面时间随酵母用量、发面温度和面团含糖量等因素而异，一般为1～3小时。
②活性干酵母:采用酿酒酵母生产的含水分8％左右、颗粒状、具有发面能力的干酵母产品。采用具有耐干燥能力、发酵力稳定的醇母经培养得到鲜酵母，再经挤压成型和干燥而制成。发酵效果与压榨酵母相近。产品用真空或充惰性气体（如氮气或二氧化碳）的铝箔袋或金属罐包装，货架寿命为半年到1年。与压榨酵母相比,它具有保藏期长，不需低温保藏，运输和使用方便等优点。
③快速活性干酵母：一种新型的具有快速高效发酵力的细小颗粒状（直径小于1mm）产品。水分含量为4～6％。它是在活性干酵母的基础上,采用遗传工程技术获得高度耐干燥的酿酒酵母菌株，经特殊的营养配比和严格的增殖培养条件以及采用流化床干燥设备干燥而得。与活性干酵母相同,采用真空或充惰气体保藏,货架寿命为1年以上。与活性干酵母相比,颗粒较小,发酵力高,使用时不需先水化而可直接与面粉混合加水制成面团发酵，在短时间内发酵完毕即可焙烤成食品。该产品在本世纪70年代才在市场上出现，深受消费者的欢迎。研究发现，安琪酵母的活力是最高的。
食品酵母 不具有发酵力的繁殖能力，供人类食用的干酵母粉或颗粒状产品。它可通过回收啤酒厂的酵母泥、或为了人类营养的要求专门培养并干燥而得。美国、日本及欧洲一些国家在普通的粮食制品如面包、蛋糕、饼干和烤饼中掺入 5％左右的食用酵母粉以提高食品的营养价值。酵母自溶物可作为肉类、果酱、汤类、乳酪、面包类食品、蔬菜及调味料的添加剂；在婴儿食品、健康食品中作为食品营养强化剂。由酵母自溶浸出物制得的5′-核苷酸与味精配合可作为强化食品风味的添加剂（见）。从安琪酵母中提
取的浓缩转化酶用作方蛋夹心巧克力的液化剂。从以乳清为原料生产的酵母中提取的乳糖酶，可用于牛奶加工以增加甜度，防止乳清浓缩液中乳糖的结晶，适应不耐乳糖症的消费者的需要。
药用酵母 制造方法和性质与食品酵母相同。由于它含有丰富的蛋白质、维生素和酶等生理活性物质，医药上将其制成酵母片如食母生片，用于治疗因不合理的饮食引起的消化不良症。体质衰弱的人服用后能起到一定程度的调整新陈代谢机能的作用。在酵母培养过程中，如添加一些特殊的元素制成含硒、铬等微量元素的酵母，对一些疾病具有一定的疗效。如含硒酵母用于治疗克山病和大骨节病，并有一定防止细胞衰老的作用；含铬酵母可用于治疗糖尿病等。
饲料酵母 通常用假丝酵母或脆壁克鲁维酵母经培养、干燥制成是不具有发酵力,细胞呈死亡状态的粉末状或颗粒状产品。它含有丰富的蛋白质(30～40％左右)、B族维生素、氨基酸等物质,广泛用作动物饲料的蛋白质补充物。它能促进动物的生长发育，缩短饲养期，增加肉量和蛋量，改良肉质和提高瘦肉率，改善皮毛的光泽度，并能增强幼禽畜的抗病能力。
五、微生物发酵在制作酱油中的应用
普遍采用的低盐固态发酵工艺。
原料处理 分为3步。①饼粕加水及润水：加水量以蒸熟后曲料水分达到47—50%为标准。②混和：饼粕润水后，与轧碎小麦及麸皮充分混和均匀。③蒸煮：用旋转式蒸锅加压（0.2MPa）蒸料，使蛋白质适度变性，淀粉蒸熟糊化，并杀灭附着在原料上的微生物。
制曲 分两步。①冷却接种：熟料快速冷却至45℃，接入米曲霉菌种经纯粹扩大培养后的种曲0.3—0.4%，充分拌匀。②厚层通风制曲：接种后的曲料送入曲室曲池内。先间歇通风，后连续通风。制曲温度在孢子发芽阶段控制在30—32℃，菌丝生长阶段控制在最高不超过35℃。这期间要进行翻曲及铲曲。孢子着生初期，产酶最为旺盛，品温以控制在30—32℃为宜。
发酵 成曲加12—13°Be'热盐水拌和入发酵池,品温42—45℃维持20天左右，酱醅基本成熟。
浸出淋油 将前次生产留下的三油加热至85℃，再送入成熟的酱醅内浸泡，使酱油万分溶于其中，然后从发酵池假底下部把生酱油（头油徐徐放出，通过食盐层补足浓度及盐分。淋油是把酱油与酱渣通过分离出来。一般采用多次浸泡，分别依序淋出头油、二油及三油，循环套用才能把酱油成分基本上全部提取出来。
后处理：酱油加热至80—85℃消毒灭，再配制（勾兑）、澄清及质量检验，得到符合质量标准的成品。
酱油工业正在打破传统的方法而逐步采用新方法。如原料连续蒸煮处理，将加水的原料在0.16—0.18MPa压力下蒸煮3分钟，并快速冷却，可使原料全氮利用率由原来旋转蒸煮锅的75%提高到85%左右；制曲使用圆盘机后，成曲酶活性高，质量好，还减少劳动力和改善劳动条件。此外，诱变育种出优良突变新菌株及液体曲的应用，也是重要的发展方向。
六、微生物发酵新应用新技术
近年来微生物发酵新应用已经扩展到了农业、工业的其他行业，诸如秸秆发酵制沼气，畜牧业当中的发酵床养猪、养鸡等新技术的推广，使发酵技术已不是单单食品行业的独树一帜。随着经济的高速发展，能源的极大消耗，迫切要求人们去寻求新技术、新能源。而微生物发酵所蕴藏着巨大的潜力，既绿色环保，有节省能源。他的地位将不可替代成为新技术、新应用当中的佼佼者。