發酵食品微生物多樣性探究

張栩

摘? 要：我國的發酵食品在最近幾年的發展比較快速，微生物多樣性研究也取得了非常明顯的進步，這些研究成果如何更好地應用到發酵食品中，也是人們目前最為關心的問題，因為微生物多樣性的研究運用到發酵食品行業必然促進該行業的進步，以及發酵食品的市場發展。從食品安全角度來說，發酵食品的微生物多樣性研究是一件利國利民的重要研究。本文闡述中國傳統發酵食品微生物的組成與功能，并對其進行分析，進而探討發酵食品微生物多樣性。

關鍵詞：發酵食品? 微生物多樣性? 霉菌? 風味

中圖分類號：TS201? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0097-03

Abstract： In recent years， the development of fermented food in China has been relatively rapid， and the research on microbial diversity has also made remarkable progress.How to better apply these research results to fermented food is also the most concerned issue at present， because the application of microbial diversity research to the fermented food industry will inevitably promote the progress of this industry and the development of the fermented food market.From the perspective of food safety， it is a very important project to study the microbial diversity of fermented food.Through the analysis of the composition and function of microorganisms in Chinese traditional fermented food， this paper introduces the development of the application of microorganisms in food， and finally explains and analyzes the research methods of microbial diversity in fermented food.

Key Words： Fermented food;Microbial diversity;Mould;Flavor

發酵食品作為一種比較特殊的食品，完全是通過對微生物的發酵而形成的，發酵食品在早期是用來延長食品保質期的，使食品在不同的季節都可以食用。現階段，發酵食品深受人們的喜歡，其味道獨特，且具有很高的營養價值。發酵食品在發酵過程中，參與活動的微生物種類比較多，微生物可以將食材中的蛋白質進行分解，經過多種形式的轉化，最終形成與原有食材特性反差較大的食品，使發酵食品在顏色以及味道上，形成其獨特的風味以及品質。自然發酵的食品，憑借的是微生物的種類的復雜性，但是在傳統的發酵工藝中，由于人們對于發酵過程中微生物的結構以及組成沒有科學的認識，加工過程沒有科學理論依據作為指導，導致發酵食品在制作的過程中，普遍存在食品安全性差，質量無法保證的問題，同時由于傳統的制作方式需要很長的周期進行發酵和制作，導致傳統的發酵食品難以實現大規模的生存。目前，對于發酵食品的研究，目的在于通過微生物的多樣性，促使發酵食品的品質更加符合食品安全的要求。

1? 發酵食品微生物的組成與功能

1.1 微生物群落組成

在古代人們就已經開始用曲釀醋、鹽水制作泡菜，其制作過程其實就是微生物發酵的過程，因為在產品的制作過程中都有微生物以及酶的參與。發酵產品在發酵過程中，由于微生物的參與，使食品具有可食性以及風味性，同時使食品具有人體所需的重要營養以及功能。我國傳統的發酵食品大多是通過菌種參與的固態發酵或者半固態發酵，產品在發酵過程中，所需時間都比較長。由微生物構成的發酵體系，微生物的參與種類也比較豐富，且在發酵過程中不斷進行演化，以其特有的規律和特點，對產品中的原料進行降解、轉化和代謝。各種微生物構成了平衡而完整的微生物體系，促進了食品的發酵，使食品在發酵過程中轉化為更有營養和利于健康的產品，在發酵過程中味道以及顏色的變化，也使發酵食品更加受到人們的青睞。如果沒有微生物群落構成微生物體系，食品就難以進行發酵，無法形成有營養、口味佳的食品，由此可見微生物群在發酵過程中的重要性[1-2]。

1.2 發酵過程微生物功能

1.2.1 霉菌

霉菌是發酵食品中常用的一種菌種，在醬油、醋、醬類等的制曲階段以及發酵初期，霉菌都是以真菌的形式發揮作用。霉菌可以分泌出數目繁多的酶系以及菌種，比如蛋白酶、淀粉酶、果膠酶等，經過一系列的分解和轉化代謝反應，促進細菌的生長，產生各種醇類以及有機酸。同時，一些沒有被分解的糖類使霉菌的產生的營養價值更加豐富，增加了產品的風味以及功能。

1.2.2 酵母

酵母在傳統釀造調味食品中，也是一種很常用的真菌，與釀造過程酒精發酵、高級醇及酯類化合物的生成、有機酸的生成等有直接或間接的關系，酵母對產品的風味影響也比較大。比如酒精的發酵，其在發酵過程中是通過酵母將葡萄糖轉化為酒精和二氧化碳，在不斷的發酵和轉化過程中，除生成酒精等以外，還有生成其他的副產物，比如甘油、醇類以及多種酯類等。高級醇具有一定的呈味性，而丙三醇具有爽口甜味，這些醇類化合物也是酯類化合物形成的前提，所以酒精會呈現出一種清爽的香氣[3-4]。

2? 微生物運用在食品中的發展

2.1 微生物在食品發酵中的早期應用

微生物在發酵食品中是以主體的形式存在的，在制作過程中利用發酵的方式將食品提取出來。這是因為發酵食品口味獨特，深受人們的喜愛，這也是其能廣泛應用的一個重要原因，也是發酵食品文化得以形成的一個重要原因。盡管發酵食品獲得了一定的發展，但是因為受到技術因素的限制，發展程度遠遠不如發達國家，而事實上，影響我國發酵食品市場的主要原因，就是技術因素，其嚴重阻礙了我國發酵食品的發展以及市場開拓。因此，想要提高這方面的發展水平，就需要加強對微生物的研究[5-6]。例如，酒文化在我國一直比較盛行，因為其主要通過糧食進行發酵，比如玉米、高梁等，在釀造的過程中，利用種類繁多的菌類構成了微生物生態群，以此來促進發酵和生成。通過酶化之后，酒的味覺大大提升[7]。

2.2 微生物在食品發酵中應用的新技術

在對微生物進行研究和探討的基礎上，對相關的知識進行了較為全面的補充，使相關知識更為全面和系統，這些知識主要包括微生物的種類以及特點，培養手段以及消滅方法的探討。在對相關知識進行補充和健全的同時，還需要對微生物的進一步應用進行探討，使發酵食品在促進身體健康方面更進一步，為發酵食品在更多食品中的應用提供技術保障。現階段，我國在微生物研究方面也獲得了一定的進步，研究的過程也是技術和方法不斷創新的過程，通過先進的技術，將已經不能滿足現階段發展需要的技術和方法進行剔除，以此確保發酵食品微生物的多樣化[8]。以生活中常見的啤酒為例，啤酒就是經過對傳統技術的創新，使其工序的操作效率大大提高，在制作過程中只需要進行發酵淀粉和糊精就可以生成啤酒。將新技術應用在發酵食品中，對于發酵食品的發展以及技術進步都是有積極意義的，同時也使發酵食品的制作更加安全和衛生。

3? 發酵食品微生物多樣性的研究方法

3.1 傳統的培養方法

目前對于發酵食品制作方法的分類，是根據傳統方式和現代方式進行分類的。傳統的發酵食品微生物培養方式，是通過微生物分離的方法進行的，這種培養方式操作簡單，實驗起來也比較方便，這種傳統的培養方式，對于微生物生長條件進行模仿，從而為其創造了有利的生長條件。這種方式即使沒有現代的先進技術，也依然會被人們廣泛使用，也會被經常應用在實驗室。這種傳統的微生物培養方式，由于為微生物的生長提供了非常有利的條件，所以培養起來更為方便和簡單。只需要對其特點進行總結，掌握其規律。傳統的發酵食品微生物培養方法也是有突出優勢的，就是成本較低，操作起來比較方便。

3.2 化學的非培養方法

這種發酵方式，其實就是通過生理生化的原理進行發酵。一般通過兩種方式進行制作和生產，第一種是脂肪酸和磷脂脂相結合的手段，第二種是通過 Biolog方法。前者是因為微生物的構成中包含了磷酸，磷酸可以起到標記的作用，后者是通過燃料與微生物的互相作用，是食材的顏色產生變化，口味更獨特。化學方式的優勢在于標記方便，整個過程的效率比較高，對霉菌的發酵情況能夠實現快速掌握，對于食材在互相作用的過程中產生的各種變化，都可以隨時進行觀察和掌握其變化信息。汪紅等以四川泡菜汁為原料，使用Biolog微生物鑒定儀鑒定一株生長速度快、產酸能力強的菌株，確定為Lactococcus lactis，并得出此菌株的最適生長條件;李浩等在研究濃香型大曲微生物多樣性時也采用了此法。化學原理的培養方式，可以使微生物的生長以及產酸能力能強，微生物的生長速度會比較快，這種方式可以使多種環境中進行，限制因素比較少。也是目前新技術中常用的一種方式，在未來的發酵食品加工生產中，這種方式也許會得到越來越多的使用。

3.3 生物學的培養方法

由于分子生物學的發展，生物學的培養方法也逐漸應用到發酵食品的制作過程中，在這種培養方式中，分子生物學對于微生物研究起到了非常重要的作用，特別是在聚合酶鏈式反應（PCR）的出現，被認為是分子生物學發展史上的里程碑，能夠在短短的時間內產生大量的分子反應，這是其能夠運用到發酵食品制作中的重要原因。16S rRNA基因是細菌染色體上編碼rRNA相對應的DNA序列，包括保守區和可變區。該基因具有高度的保守性和特異性，其長度約1540bp，包含了大量信息，且其結構和堿基排列復雜度適中，便于擴增和測序。以16S rRNA保守基因為基礎設計引物進行16S rRNA擴增是目前最常使用的方法，大多分子生物學技術都基于該方法發展而來，它們為微生物多樣性的研究做出了巨大貢獻。涉及微生物的研究，應用最廣泛、最常見的方法就是生物學的培養方法。生物學的培養方法大致可分成兩種，即聚合酶鏈反應方法和分子雜交技術。分子雜交技術主要是分子標記法，在培養中具有很高的準確性。最重要的是，生物學的培養方式安全可靠，而且還可以保證發酵食物更加美味。同時，也確保了食物的質量，有效提高了食物的安全性，使人們可以安心享用這種食品。許偉等構建了鎮江恒順香醋醋醅樣品中微生物的16SrRNA克隆文庫，對96個陽性克隆子進行了測序，發現恒順香醋在發酵過程中形成豐富的乳酸菌和醋酸菌。

4? 結語

近幾年我國發酵食品的市場漸漸豐富和活躍起來，在這方面的相關研究也逐漸多起來，微生物多樣性研究也取得了非常明顯的進步，這些研究成果如何更好地應用到發酵食品中，也是人們目前最為關心的問題，因為微生物多樣性的研究運用到發酵食品行業必然促進該行業的進步，以及發酵食品的市場發展。從食品安全角度來說，發酵食品的微生物多樣性研究是一件利國利民的重要研究。因此，未來對于發酵食品的多樣性研究，應該立足于食品安全，從多個方面進行考慮，促進發酵食品的安全性，使發酵食品在人體健康方面的作用更加突出，安全性更高。

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