發酵技術與食品工業
　　　　馮 磊
　　（云南大學生化學院應用化學系）

本文主要介紹發酵食品的種類，近年以來的一些新興的發酵技術在食品工業上的應用（免蒸煮生料釀酒技術、新型的微生物合成材料—醋酸菌纖維素、螺旋藻的光生物反應器高密度培養、豆制低醇啤酒、計算機在制曲生產中的應用、世界酸奶制品新技術）以及不良發酵產生的毒素對人體的危害。
　　發酵是微生物進行的化學反應或變化，是多種多樣的生物化學反應根據生命體固有的遺傳信息，在復雜而精細的調節下進行的一系列動態反應的集合。發酵產物是在反應過程中或終點產生的，作為物質代謝綜合平衡的物質。發酵的本質是微生物能產生高效的酶使反應快速進行。
　　發酵技術是基于微生物發酵現象而發展起來的一種實用技術，工業上主要應用于（1）酒精生產及釀酒工業（酒類中包括日本酒、合成酒、葡萄酒、啤酒、威士忌酒、燒酒、泡盛等，酒精包括清酒添加用酒精、工業酒精等）；（2）發酵食品工業（包括醬油、豆醬、咸菜、面包酵母、干酪、納豆（蒸后發酵的大豆），酸孚（酪，食醋，松魚干等的生產））；（3）抗菌素及抗癌抗菌素發酵工業；（4）有機酸發酵工業；（5）氨基酸發酵工業；（6）酶制劑工業；（7生理活性物質生產工業；（8）核酸物質生產工業；（9）菌體制造工業；（10）微生物環境凈化；（11）其他，如微生物冶金。
　　發酵的工藝流程為：（1）酵母的制備；（2）粉碎（原料） 發酵 滅菌 包裝
　　一． 發酵食品及發酵食品添加劑的種類
　　1．酒精（以糖蜜、淀粉、纖維質為原料）
　　2．酒類（釀造酒、蒸餾酒、再制酒）
　　3．醬油（傳統醬油、化學醬油、新式二號醬油）
　　4．醬類（豆瓣醬、甜面醬）
　　5．醋（釀造醋、合成醋、加工醋）
　　6．腌菜頭（咸菜、泡菜、酸菜）
　　7．豆類腌制品（豆腐乳、科學豆腐乳、臭豆腐、豆豉）
　　8．檸檬酸（表面發酵法、固體發酵法、深層培養法、石油發酵檸檬酸〈有毒〉）
　　9．谷氨酸（淀粉糖發酵谷氨酸、醋酸發酵谷氨酸、石油發酵谷氨酸）
　　10．蘑菇菌的深層培養
　　11．微生物油脂
　　12．紅茶、烏龍茶和黑茶
　　13．食用酵母（是豐富的蛋白質和各種維生素B的來源。在干燥狀態下，它通常含有 約50%的蛋白質，以適當比例與其他食物配合應用時，它是一種良好的補充營養物，可以補動物蛋白質或維生素B的不足）
　　14．生物防腐劑
　　二． 幾種新興的發酵技術
　　1．免蒸煮生料釀酒技術
　　生料釀酒是采用邊糖化邊發酵，并經過液態發酵，液態蒸餾的全液態生產工藝。較傳統工藝簡便、輕松、環節少、節省能源。現將該項技術介紹如下：1、配料：糧水比例1：3，生料酒曲用量為原料總量的0.6%，原粉碎達40目，大米不必粉碎，蔬菜、瓜果應去皮，去核，打成漿狀，選擇玉米時，應選成色好，無粘性的玉米，粉碎要細。2、配制：以大米為例，糧、水、酒曲比為糧食50kg，水150kg，酒曲0.3kg，分別加入容器拌勻，容器不裝滿，留10～20cm空隙，后用塑料薄膜雙層蓋嚴扎緊。3、溫度（指室溫）發酵溫度控制在20℃以上和40℃以下，最佳溫度是25～30℃，溫度在20～25℃時，發酵期為15～20d，溫度在25～30℃為12d左右，溫度在30～40℃為7d左右。4、攪拌發酵開始后，每天攪拌一次，每天攪拌都要蓋緊扎嚴。5、檢測最簡便的方法是檢測發酵醅液的酒精度，即取發酵醅液200ml，水200ml，蒸餾200ml，插入酒精表，校正，溫度20℃，糧水比為1：3者酒精度在10度以上，即說明發酵已基本完畢。6、蒸餾：蒸餾操作技術與傳統固態蒸餾相同。生料釀酒是采用全液態工藝，酒醅中有較多被溶解的蛋白質高分子物質，尤其以大米為原料者，在蒸餾時易產生大量泡沫上竄，會造成沾鍋現象，在蒸餾時適量加入精植物油即可解決。
　　2．新型的微生物合成材料—醋酸菌纖維素
　　醋酸菌纖維素的特點：1、很強的水結合性：它具有比植物纖維更強的親水性、粘稠性和穩定性，能結合比自身干重大60～700倍的水。2、可塑性：可形成菌膜，這種膜很薄，能透水透氣，能形成各種形狀。3、極佳的抗撕力和形狀維持能力。4、可利用廣泛的基質進行生產：多種糖類、椰汁、甘蔗汁、廢蜜糖等。5、生物合成時的物理性能的可調控性。醋酸纖維素的商業性應用：偏重于實用價值及附加值較高的領域，例如在揚聲器及治愈傷口的應用。醋酸纖維素在食品工業的應用：主要做為增稠劑應用于食品工業中，0.4%醋酸纖維素加0.1%羧甲基纖維素的混合膠體具有比黃原膠更強的穩定性。在PH3～11都很穩定。與其它膠體包括黃原膠在內具有共效作用。可以代替沙拉醬中的油脂、代替冰激凌中的奶油，作為魚丸子、肉丸子及香腸類制品的膠體添加劑。醋酸纖維素和其它膠體常用的混配比例如下（kg）；配方一：醋酸纖維素75，麥芽糖糊精20，黃原膠5。配方二：醋酸纖維素85，瓜爾豆膠15。配方三：醋酸纖維素90，瓜爾豆膠10。
　　3．螺旋藻的光生物反應器高密度培養
　　螺旋藻具有高光效、生長繁殖快、對環境的實應性強、上浮性良好、易于采收等優良特點，是少數被成功地進行大規模培養的微藻之一。在一種新型光生物反應器中，就溫度、光強、碳源的供給形式對螺旋藻生長的影響進行了探討，獲得了較高的培養水平。
　　4．豆制低醇啤酒
　　有關專家指出未來啤酒發展的趨勢是無醇、低糖、低蛋白。豆制低醇啤酒是由杭州
　　康力食品研究所兩位專家研制成功的一種全新高檔飲品。以大豆、啤酒花為原料， 采用高分子大豆蛋白水多細胞發酵工藝，經全液發酵而成。色澤淡黃、清澈透亮、泡沫細膩清白 、掛杯性好、液體清香、口味純正，具有低醇低糖高氨基酸等特點。酒精度低于1.80%，糖度遠低于麥制干啤酒，并含人體18種氨基酸，以及維生素和各種微量元素，其中氨基酸含量比國際名牌啤酒高兩倍以上，9種氨基酸為本品所獨有。
　　5．世界酸奶制品新技術
　　美國猶他州立大學在原料乳中添加葡萄糖氧化酶（每毫升2.5單位）及0.15%雙氧水，以降低原料乳的PH值，達到替代生長較慢的嗜熱鏈球菌的目的，并有利保加利亞乳酸菌的生長。
　　6． 計算機在制曲生產中的應用
　　制曲發酵微機監控系統的開發，大大地穩定和提高了大曲的質量。該系統分為三級，第一級由IBMPC—486通用微機組成，負責對整個系統的管理和控制；第二級由幾臺工業控制機組成。第三級由各發酵室的分戶控制柜及相應執行機構組成。該系統能夠按工藝參數控制到最佳范圍內，對發酵過程實施即時監控，
　　三． 微生物毒素
　　一些微生物的發酵會破壞食品的營養成分，引起食品變味、變質，一般稱之為霉變。
　　一．霉菌毒素
　　（一）曲霉毒素
　　1．黃曲霉毒素——某些黃曲霉和寄生曲霉的菌株產生的劇性肝癌毒素。可由 食物轉移到母乳中。
　　2．小柄曲霉毒素——雜色曲霉、構巢曲霉等產生的毒素。菌種主要出現在玉米上，小麥、花生、大豆、米上也有發現。肝癌毒素，毒性較低。動物實驗證明致肝、腎損害和腸炎。
　　3．棕曲霉毒素
　　（二）青霉毒素
　　1． 斯島青霉毒素——霉變后的“黃變米”產生斯島青霉毒素及桔綠青霉毒素。
　　（1）黃變米毒素——經口投與小鼠的LD50為221（毫克/公斤），2至4天內全部死亡。
　　（2）斯島青霉環肽毒素
　　斯島青霉毒素有過人群中毒記錄。第二次世界大戰中，日本軍隊中發生因食用污染了斯島青霉毒素的黃變米而發生集體人群兩腿浮腫的病癥，以這種米喂飼老鼠，一個月后即發生壞死性的肝硬化。
　　2． 桔綠青霉毒素——本世紀初即已發現，心臟性腳氣病的病因不僅是維B1的缺乏，食用污染了桔綠青霉毒素的大米也是原因之一。桔綠青霉毒素是一種神經毒素，典型癥狀是后肢跛瘸，自主運動失常，戰栗、痙攣及呼吸阻抑等。小鼠經口投5、7.5、10毫克/公斤/日，半數死亡。
　　（三）鏈刀菌毒素——是常見污染糧食與飼料的霉菌菌屬之一。分四類：
　　1． 頂孢霉毒素——中毒癥狀：嘔吐、腹瀉、拒食，一般的烹調方法不易破壞。
　　2． 玉米赤霉烯酮——有雌激素作用，使子宮肥大，抑制卵巢正常功能使之萎縮，因而造成流產，不孕。
　　3． 丁烯酸內酯——導致動物皮膚發炎，壞死作用。
　　4． 串株鏈刀菌毒素——串株鏈刀菌是寄生植物的病菌之一。用被串株鏈刀菌污染的玉米喂馬，發生皮下出血，黃心出血，肝損害等。
　　（四）霉變甘薯毒素——由甘薯黑斑病菌及茄病鏈刀菌產生。分四類：
　　1．萜酮——本品是呋喃類物質，對動物肝臟有毒性，是使霉變甘薯發苦的因素。
　　2．薯萜酮醇——是薯萜酮的衍生物，估計對肝臟也有損害。
　　3．肺水腫因子兩種——即4-薯醇及薯素，均可自霉變甘薯的乙醚提取物中獲得。小鼠服入此種毒素后產生明顯肺水腫及胸腔積水，24小時內死亡。
　　發酵技術在食品工業中起著支撐半壁江山的作用，而且日新月異的新技術、新設備的研制，新菌種、新途徑的發現為發酵食品的開發提供了廣闊前景。
　　參考文獻：
　　《發酵生產工藝》無錫輕工業學院編 輕工業出版社
　　《工業微生物學》（美）布林頓麥米勒，沃倫利茨基 著 輕工業出版社
　　《食品工業》（臺）績光清 著 徐氏基金會出版
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　　《食品微生物學》無錫輕工業學院，天津輕工業學院 合編 輕工業出版社
　　《食用酵母的生產和研究》上海科學技術編譯館，中國農業科學院資料室 譯 上海科學技術出版社
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　　《中國釀造》1999（1），第1--2頁，王先秀
　　《今日科技》1999（4），第10頁，許克平
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