固定化微生物發酵技術制備果醋的研究進展

金欣+白龍律+樸文香

摘 要：果醋在人體內代謝后呈堿性，有中和酸性食品的功效，并且有利于營養的保存和吸收，具有保健、美容、消除疲勞等功效。固定化微生物技術因具有發酵速率快、生產周期短、產品質量穩定、節約經濟等優點而備受果醋發酵工業關注。該文介紹了果醋的歷史發展、研究現狀和固定化微生物技術研究進展，對果醋的功能、作用、發酵技術、發展趨勢等進行了總結，著重對固定化微生物技術制備果醋應用前景和經濟效益進行了展望。

關鍵詞：固定化微生物 發酵 果醋

中圖分類號：TS26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（c）-0038-03

Abstract：Fruit vinegar becomes alkaline after metabolism in human body， so it has the effect of neutralizing acidic food. And it is beneficial to preserve and absorb nutrient， which is of health， beauty and eliminating fatigue. Because of fast fermentation， short production cycle， stable product quality and economic advantages， immobilization technology has attracted more and more attention. This paper introduces the immobilization technology development of history and research， summarizes the function， fermentation technology and development trend of fruit vinegar， and finally discusses the application prospect and economic benefit of fruit vinegar with immobilized microorganism technology.

Key Words：Immobilized microorganism； Fermentation； Fruit vinegar

果醋是利用現代生物技術釀制成的一種營養豐富、風味別致的酸味調味品，口感呈酸性，在人體代謝后呈堿性，可以中和呈酸性食品，并有利于它保存各種營養素和促進鈣的吸收。蘋果可以調節腸胃功能，降低膽固醇，降血壓、防癌、減肥、還可以增強兒童的記憶力，存在有利于兒童生長發育的細纖維，能增強兒童記憶力的鋅。開發果醋可以提高水果的使用效率，促進水果產業的發展，很好地利用了我國的水果資源，同時可以減少糧食的消耗，也豐富了蘋果的加工產品，還能給人們提供集營養、保健、食療為一體的新型飲品。

現在國內主要生產果醋的方法是選用試管菌種進行擴培發酵，進入發酵期需經過前期活化、分離純化、種子培養等步驟，這使得發酵時間變長[1]。固定化微生物技術近年來成為了研究的熱點，使得各國學者競相研究。其產品的質量穩定，易于實現生產的連續化。固定化微生物技術對于果醋生產中的應用、工業技術改造和標準化等有著積極的推動作用。

1 果醋及蘋果醋飲料

果醋的主要原料是果實，其通過醋酸菌發酵而成，因具有獨特的保健功效，變成近年來發展較為迅速的產品。果醋含有豐富的營養，能清除自由基，從而平衡人體內的酸堿度。蘋果醋具有蘋果的典型風味與口感，成本較低，營養價值高，兼有水果和食醋的營養保健功能，是蘋果深加工的一個重要方向。它比食醋的營養更高，風味更好，能夠直接飲用。果醋能降低人體內多余的膽固醇，因此能達到抗氧化、降低血壓、減輕糖尿病影響、促進人體新陳代謝等作用。

1.1 果醋的功能性

1.1.1 保健作用

維生素C可以促使亞硝胺的分解，避免人體受到侵害。食物中維生素C因果醋的保護而不被破壞，從而降低體內的膽固醇含量，具有降血壓、軟化血管、幫助消化、降血糖、減肥、抑菌等功能。

1.1.2 美容作用

導致皮膚細胞衰老的主要因素是因為過氧化脂質的含量增加，果醋可以抑制和降低人體衰老過程中過氧化脂質的形成[2-3]。

1.1.3 減肥作用

果醋中含有豐富的氨基酸，不但可以加速糖類和蛋白質的新陳代謝，同時使人體內過多的脂肪轉移為體能而被消耗，長期飲用果醋具有減肥療效。

1.1.4 對兒童的營養作用

果醋含有蛋白質、氨基酸等人體所需要的其他酸性成分，其中維生素C的含量更是蘋果10倍之多。它可更加有效地提供兒童身體每天所需的大量維生素，促進新陳代謝，促進兒童的正常發育。同時果醋中的揮發性物質具有刺激大腦神經中樞的作用，具有開發智力的功效。

1.1.5 消除疲勞作用

果醋中含有豐富的有機酸，這些有機酸，促進人體內糖代謝，使肌肉中的疲勞物質乳酸和丙酮等被分解，能有效維持體內的酸堿平衡，從而使得氧代謝順暢，阻止乳酸的沉積，更好地消除疲勞[4]。

1.2 果醋的國內外市場分析

研究表明除了其家喻戶曉的抗菌活性作用外，果醋被賦予了眾多涉及健康的優點。消費者逐漸認識到果醋對人體的益處，人們將更多關注放到作為保健品的果醋上。早在20世紀90年代果醋已風靡歐美、日本等發達國家，其果醋產品種類繁多，得到了廣泛的使用。人們對果醋已認識到了它的價值、產品開發早已很深入，人們已習慣將果醋作為調味品[5]。

2 果醋的釀造

果醋的發酵技術研究如下所述。

在生理學上發酵是指微生物的無氧呼吸和有氧呼吸以外的另一種生物氧化作用。固態發酵法[6]、液態發酵法[7]以及固定化發酵法[8]等是現在果醋廣泛采用的發酵技術。固態發酵法發酵速度慢，對營養物的吸收和代謝產物的分泌存在不均勻，發酵不均勻，且過程控制較困難，但產品風味好；液態發酵法發酵成本低，生產周期短，但口感一般。固定化技術利用微生物的生物轉化作用，使底物原料變成所需產品，效率高、產品轉化快，大大縮短了發酵食品的生長周期，且原料利用率高，生產成本低，保持高效菌種，菌體可重復使用，抗污染能力強，穩定性強，有利于產物分離，易于實現連續化、自動化生產，在食品工業領域有廣闊的應用前景[9]。

3 固定化微生物技術

固定化微生物技術是通過將微生物高度密集地固定在選證的載體上，在生物活性適宜保存的條件下使微生物能夠快速、大量增殖的生物技術。其具有效率高、穩定性強、能純化和保持高效菌種的特性，與傳統發酵技術相比較，避免了生物細胞太小、難與水溶液分離、存在二次污染的問題。因此，固定化微生物技術在食品工業領域有廣闊的應用前景。

3.1 常用的微生物固定化方法

固定化微生物技術的制備方法有吸附法、包埋法、結合法和交聯法。其中，包埋法是最常用的的固定化生物催化劑技術，因其具有較好的綜合性能、催化活性的保留和存活力高的特性，且在反應工程中應用廣泛，廣泛應用于食品、醫藥、日用化工等產品[9-12]。

固定化微生物技術制備果醋的研究現狀如下。

吳茂玉等[13]對多菌種共固定化活細胞混合發酵的效果進行了研究，實臉表明，固定化發酵技術和傳統發酵技術相比，口感較好、周期短。黨亞麗等[14]對海藻酸鈉固定化乳酸菌促熟干酪的效果進行了研究。固定化乳酸菌使得比對照組干酪成熟期縮短30 d左右。李西騰[15]采用固定化醋酸菌細胞的方法制備草莓醋，研究表明，在同樣接種量的情況下，由于固定化工藝具有很高的產酸速率，其反應速度比傳統工藝快了1.7倍。林海等[16]為了改進海藻酸鈣微珠的性能，采取了3種不同的方法，固定化細胞使得最后木糖醇平均質量濃度為43.2 g/L，平均得率為53.8%。固定化微生物較游離微生物的優勢之一就是其單位體積內菌體濃度更大，因而其發酵速率更快[19-22]。孫菲菲等[17]采用凝膠包埋法對固定化醋桿菌發酵芒果醋進行了研究。研究表明固定化方法發酵芒果醋的產酸率比傳統方法提高83%，說明固定化技術具有明顯優勢。賀江等[18]采用固定化技術釀造蘋果醋具有很好的穩定性，該研究結果表明，采用釀酒酵母、產酯酵母和乳酸菌共固定顆粒和醋酸菌釀造蘋果醋共需要7 d時間，產酸速率比李燕等[23]、王云陽等[24]報道的有較大提高。

3.2 固定化微生物技術在果醋制備中的應用前景及展望

采用包埋法將原生質體固定可大大提高其穩定性。但固定原生質體還處于研究之中，未用于生產。隨著固定化微生物技術的不斷完善和固定化生物反應器的不斷研制開發，在不久的將來，此項技術將會擁有更加廣闊的應用前景。我國水果資源非常豐富，但是目前主要的經濟價值還是依賴于水果本身的價值，深加工技術落后，因此，解決深加工的問題是當務之急。以水果為原料進行果醋的研制，創新生產加工工藝，利用固定化微生物技術發酵制備優質果醋，不僅提高了水果的營養價值，也為水果的開發利用提供了新的途徑，未來營養保健的果醋飲品需求量也會隨著人們生活水平的提高與日俱增，具有十分廣闊的市場前景。

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