食品酵素加工工藝研究進(jìn)展

謝文佩 馮玲 王雨亭

摘要 近年來(lái)，酵素產(chǎn)品風(fēng)靡全球，各類食品酵素的研究與開發(fā)層出不窮。本文按發(fā)酵原料不同，綜述了果蔬類、糧谷類、中草藥類等食品酵素加工工藝的研究進(jìn)展，以期為食品酵素工業(yè)化發(fā)展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 食品酵素；加工工藝；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào) TS201.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）12-0256-03

Abstract In recent years，ferment products have been popular all over the world，and research and development of various kinds of food ferments are emerging one after another.According to different fermented raw materials，the research progress of food ferments processing technology was reviewed in this paper，such as fruits and vegetables，cereals and Chinese herbs，in order to provide theoretical reference for the industrial development of food ferments.

Key words food ferment；processing technology；research progress

酵素本意為“酶”，是一種生物催化劑，主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成。酶在人體的生理活動(dòng)中不可或缺，人體機(jī)體免疫、新陳代謝、修復(fù)組織等生理功能的正常維持都離不開酶的參與[1-2]。廣義上酵素包含酶、產(chǎn)酶微生物、相關(guān)調(diào)節(jié)因子以及相互作用因子等，其主要是以水果、蔬菜、菌類、糧谷類、藥食兩用食材、動(dòng)植物成分提取物等為原料，并添加一定量的碳源，如糖類，再經(jīng)微生物發(fā)酵一定時(shí)間得到富含微生物、酶、礦物質(zhì)和次生代謝產(chǎn)物等營(yíng)養(yǎng)成分的功能性微生物發(fā)酵產(chǎn)品[3]。不同品種酵素的效果不同，但總體都具有促進(jìn)消化吸收、調(diào)節(jié)人體機(jī)能、提高機(jī)體免疫力等功效。近年來(lái)，酵素產(chǎn)品風(fēng)靡全球，各類酵素的研究開發(fā)層出不窮，本文按原料不同，綜述幾類食品酵素加工工藝的研究進(jìn)展，以期為食品酵素的工業(yè)化發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 果蔬類酵素

蔬菜、水果不僅含有豐富的礦物質(zhì)、維生素、纖維素以及可溶性膳食纖維等，而且還含有VE、VC、類胡蘿卜素等抗氧化物質(zhì)，一些蔬菜、水果還含有豐富的多酚類強(qiáng)氧化活性物質(zhì)，如花色苷、類黃酮等[4-6]。利用蔬菜水果為原料生產(chǎn)的酵素產(chǎn)品具有良好的抗氧化性能并富含多種生物活性物質(zhì)，通常具有抗氧化、美容養(yǎng)顏、減肥瘦身等功效，加之水果蔬菜氣味芬芳，香氣宜人，果蔬類酵素在年輕消費(fèi)人群中備受青睞。

章葦虹等[7]以滁菊搭配各類水果（木瓜、奇異果、柚子、菠蘿、火龍果）為主要原料，利用酵母菌發(fā)酵，對(duì)滁菊水果酵素的制作工藝進(jìn)行了研究。以還原糖含量、黃酮含量、蛋白質(zhì)含量、總酸含量以及可溶性固形物含量為指標(biāo)優(yōu)化得到最佳條件為火龍果添加量150 g/L、白砂糖添加145 g/L、滁菊添加量6 g/L，25 ℃恒溫恒濕發(fā)酵箱發(fā)酵30 d，得到的產(chǎn)品還原糖含量為22.2 g/L、可溶性固形物含量為11.17%、黃酮含量為1.76%、總酸含量為2.30%、蛋白質(zhì)含量為1.08 g/kg。孫淑夷[8]以荔枝汁為原料，接入酵母菌、乳酸菌，酵母菌最優(yōu)發(fā)酵條件為25 ℃、24 h、接種量4%，乳酸菌最優(yōu)發(fā)酵條件為37 ℃、16 h、接種量2%；最優(yōu)發(fā)酵液底物參數(shù)為初始可溶性固形物含量20°Brix、氮（N）源添加量1.0%、pH值3.0、磷酸鹽添加量0.4%，所得發(fā)酵液中超氧化物歧化酶（SOD）活性為52.17 U/mL、淀粉酶活性為12.15 U/mL、總酚含量為12.76 mg/100 mL?；旌暇l(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液4種功能性酶活性均增大，SOD活性最大為51.69 U/mL，淀粉酶活性最大為12.34 U/mL，蛋白酶活性最大為4.89 U/mL，脂肪酶活性最大為0.53U/mL。南 竹等[9]發(fā)酵菠蘿皮渣制備菠蘿皮渣酵素，以蛋白酶活性為指標(biāo)，工藝流程為蘿皮渣→酶解→滅菌→接種（酵母菌）→發(fā)酵→濃縮→真空冷凍干燥→菠蘿皮渣酵素，研究得到的最佳工藝條件為發(fā)酵溫度23 ℃、酵母菌接種量0.3%、發(fā)酵時(shí)間16.5 h。按上述工藝所得酵素顏色均勻、有光澤，酸甜適口，并伴有發(fā)酵香味，蛋白酶活性為2 546.80 U/g。

近幾年來(lái)，由于第3代水果具有超高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，備受人們追捧，且廣泛用于酵素的研究與開發(fā)。梁貴秋等[3]利用自然發(fā)酵方式，分離出能發(fā)酵桑椹原料并生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)桑椹酵素的混合菌種（Y3），利用得到的混合菌群制備桑椹酵素的方法為桑椹磨漿按質(zhì)量比1∶1.8～2.5添加低聚果糖（可溶性固形物為75%，F(xiàn)OS=55%），混合物滅菌后置于滅菌發(fā)酵罐降溫至35～40 ℃，按質(zhì)量比1.5%接入Y3，攪拌轉(zhuǎn)速為 30～50 r/min，30～35 ℃恒溫發(fā)酵96～168 h后停止攪拌，自然靜置發(fā)酵 90～120 d，過(guò)濾分離得到桑椹酵素，該工藝獲得的桑椹酵素酶活性高，酒精含量低，殘?zhí)橇康?。葛朋燁[10]圍繞沙棘果汁酵素的制作工藝進(jìn)行了研究，將沙棘果汁經(jīng)初發(fā)酵和二次發(fā)酵后獲得的發(fā)酵液在-80 ℃以下超低溫真空冷凍干燥24 h，得到呈橘黃色粉末狀沙棘果汁酵素產(chǎn)品，水分≤5%，蛋白酶≥（3 685±10）U/g，超氧化物歧化酶≥（525±10）U/g，脂肪酶≥（55±5）U/g，干酪乳桿菌數(shù)量≥（9.0±0.5）×108 cfu/g，香氣醇厚，酸甜可口。戰(zhàn)偉偉等[11]以藍(lán)靛果和椰子為主要原料，研究復(fù)合酵素原液的發(fā)酵工藝，分析發(fā)酵溫度、原料配比、菌種比例3個(gè)主要因素對(duì)復(fù)合酵素的影響，以花色苷含量、超氧化物歧化酶（SOD）酶活力、殘?zhí)橇?、總黃酮含量為考察指標(biāo)，通過(guò)試驗(yàn)確定最佳工藝為33 ℃發(fā)酵70 d，酵母菌與雙歧桿菌配比為2∶1，藍(lán)靛果果漿與椰子果漿質(zhì)量比為5∶1，得到的藍(lán)靛果椰子復(fù)合酵素中花色苷含量為12.17 mg/g、總黃酮含量20.31 mg/g、SOD酶活力為56.74 U/mL、殘?zhí)橇繛?.22 mg/mL。楊培青等[12]以藍(lán)莓果渣為主要原料，選取工藝參數(shù)為酵母菌和干酪乳酸菌的最佳接種量、發(fā)酵溫度、初始pH值、發(fā)酵時(shí)間，分析其對(duì)酵母菌的蛋白酶活力、濃度及對(duì)干酪乳酸菌濃度的影響，確定最佳酵母菌發(fā)酵工藝條件為發(fā)酵液初始pH值3.5、發(fā)酵溫度30 ℃、接種量0.15%、發(fā)酵時(shí)間16 h。酵母菌發(fā)酵16 h后在37 ℃條件下，發(fā)酵液pH值4.0，干酪乳桿菌接種量0.50%，靜置發(fā)酵24 h，溫度保持在18～20 ℃之間，靜置進(jìn)行24 h的后發(fā)酵，使發(fā)酵液產(chǎn)香，品質(zhì)優(yōu)良，將濃縮后的發(fā)酵液通過(guò)真空冷凍干燥，制成藍(lán)莓果渣酵素粉狀產(chǎn)品。

2 糧谷類酵素

糧谷類酵素主要是以糙米、大麥、谷芽、麥苗和米糠等為原料，采用活性干酵母、紅曲霉等發(fā)酵劑發(fā)酵得到。通過(guò)酵母菌中間代謝，使糧谷類底物實(shí)現(xiàn)糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，并為部分生理物質(zhì)的產(chǎn)生提供前體物，生成數(shù)十種酶類[13]。

目前，糙米酵素是糧谷類酵素的主要產(chǎn)品。與精米相比，糙米保存了米糠和胚，含有γ-氨基丁酸、谷胱甘肽、γ-谷維醇、米糠纖維、植酸等多種生理活性成分，具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。經(jīng)發(fā)酵后的糙米部分有效成分大大增加，并產(chǎn)生了一些新的成分，如β-胡蘿卜素等[14]。此外，糙米酵素中淀粉酶和蛋白酶酶活顯著增強(qiáng)，具有較強(qiáng)還原性的谷光氨肽濃度也有所增加[15]。

呂 美等[15]開展糙米酵素發(fā)酵工藝優(yōu)化研究，以糙米、米糠為主要原料，以還原型谷胱甘肽為指標(biāo)，配入適量玉米胚油、蜂蜜，得到最優(yōu)發(fā)酵條件為發(fā)酵溫度（35±2） ℃、玉米胚油5%、糙米與保鮮米糠的質(zhì)量比為1∶1、酵母活化液10%、水150%、添加蜂蜜8%、發(fā)酵時(shí)間2 h，糙米酵素中谷胱甘肽的含量可達(dá)2.62 mg/g。張 銳等[16]以山西大棗為主要原料，通過(guò)正交試驗(yàn)篩選出理想取汁工藝參數(shù)為加酶量0.2%，浸提時(shí)間4 h，浸提溫度50 ℃，料水比1∶3。干法混合保鮮米糠和發(fā)芽糙米粉（混合比例為1∶1），以干粉體積計(jì)，添加8%蜂蜜、5%玉米胚油、150%水（扣除酵母活化用水）、10%酵母活化液，攪拌均勻，控溫（35±2）℃，發(fā)酵2 h，糙米酵素中的谷胱甘肽含量可達(dá)到2.62 mg/g。陳庶來(lái)等[17]以新鮮米糠為原料，采用測(cè)定樣品還原糖消耗量作為發(fā)酵完全程度評(píng)價(jià)指標(biāo)。發(fā)酵最優(yōu)工藝為酵母活化時(shí)間1 h，發(fā)酵時(shí)間取11 h，接種菌量60 g/kg。在此條件下，每8 g發(fā)酵樣品中消耗的還原糖達(dá)13.682 mg，發(fā)酵較為完善。牛廣財(cái)?shù)萚18]以糙米粉為原料，以淀粉酶活力為測(cè)定指標(biāo)，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)選出糙米酵素發(fā)酵的最佳中試工藝，即每100 kg原料，活性干酵母接種量4%，發(fā)酵時(shí)間6 h，發(fā)酵溫度30 ℃。在該最佳條件下，產(chǎn)品呈乳白色，氣味醇香，酸甜適口，組織狀態(tài)均勻，淀粉酶活力穩(wěn)定，平均值為442.2 U/g，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)合格。姜忠麗等[19]以糙米為主要原料，以理化、感官和衛(wèi)生為評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到糙米酵素紅曲酒的最適原料配比（大米∶糙米酵素）為3∶1。金增輝[20]以糙米為主要原料添加活性面包干酵母進(jìn)行糙米酵素研究，工藝過(guò)程為保鮮米糠、發(fā)芽糙米粉→混配調(diào)制（加溶液量為35%～40%）→發(fā)酵（控溫28 ℃±2 ℃，相對(duì)溫度85%，初發(fā)酵2 h后再發(fā)酵1 h）→調(diào)粉制粒、壓片→包裝，得到的糙米酵素中不但保存了米糠、米胚中固有的營(yíng)養(yǎng)素，還產(chǎn)生了新的成分，如β-胡羅卜素等，并且利于人體所吸收，與其他食品原料混配時(shí)，相溶性好，具有優(yōu)異的互補(bǔ)性、增效性。付 俏等[21]以糙米為原料添加活性干酵母、保加利亞菌、嗜熱鏈球菌進(jìn)行發(fā)酵，以感官評(píng)定為指標(biāo)，結(jié)果表明，100 mL糙米酵素乳飲料中，添加糙米酵素4 g、酸乳5 g、白砂糖15 g、檸檬酸12 g時(shí)，飲料的工藝效果最佳。梁建芬等[22]以糙米為原料，乳酸菌發(fā)酵米粉制作發(fā)酵工藝為42 ℃、48 h、料液比1∶2。張麗萍等[23]以糙米為原料，正交試驗(yàn)得到最佳發(fā)酵工藝條件為35 ℃、6 h、酵母用量3%，得到的糙米酵素口感酸甜、乳白色，多糖含量18.96%，植酸含量1.07%。王俊偉等[24]以糙米為主要原料，以功能活性物質(zhì)γ-氨基丁酸為指標(biāo)，正交試驗(yàn)得到最佳工藝為32 ℃、2 h、加水量100%、酵母用量12%，此發(fā)酵條件下糙米酵素中γ-氨基丁酸含量最高，達(dá)39.2 mg/kg。

郭艷萍等[25]以大麥為原料，利用大麥原有有益微生物發(fā)酵，得到的大麥酵素中總酚含量上升了29.25%；DPPH自由基、超氧自由基和ABTS自由基清除能力分別較發(fā)酵前提高了2.89%、2.95%和10.20%。結(jié)果表明，在天然發(fā)酵過(guò)程中，大麥酵素抗氧化能力大大提高。劉毅超[26]以廣州秈米稻谷為主要原料，發(fā)芽處理后，去殼制成粉末，進(jìn)行淀粉酶酶解和蛋白酶酶解，料液比1∶10，酶解液再由酵母菌和乳酸菌分段發(fā)酵制作酵素。馮彥君[27]以大麥苗為主要原料，通過(guò)酵母菌和乳酸菌發(fā)酵，開發(fā)出一種大麥苗酵素產(chǎn)品，并通過(guò)噴霧干燥，將其制成酵素粉，通過(guò)研究影響酵母菌和乳酸菌發(fā)酵的工藝參數(shù)，確定了麥苗酵素發(fā)酵的最佳工藝條件，即將冷凍大麥苗打漿、預(yù)處理后，添加6.0%蔗糖及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)節(jié)初始pH值至4.0，滅菌，32 ℃條件下接種0.40%釀酒酵母，發(fā)酵18 h；然后將得到的發(fā)酵液調(diào)至pH值6.3，在37 ℃條件下，接種1.5%植物乳桿菌，發(fā)酵24 h。在此條件下制得的麥苗酵素SOD活力為277.2 U/mL，釀酒酵母濃度為8.79×108 cfu/mL，植物乳桿菌濃度為8.31×108 cfu/mL，可滴定酸度為0.47%。李志江等[28]以米糠為主要原料，添加水、糖和鹽等輔料制成米糠培養(yǎng)基，通過(guò)正交試驗(yàn)確定米糠培養(yǎng)基最佳發(fā)酵條件為面團(tuán)酵母用量2%、發(fā)酵時(shí)間5 h、發(fā)酵溫度30 ℃，制得的成品發(fā)酵米糠經(jīng)調(diào)配制得米糠酵素食品。孫大慶等[29]以小米為主要原料，添加高活性干酵母發(fā)酵，以淀粉酶活力為檢測(cè)指標(biāo)，確定小米酵素的最佳發(fā)酵工藝條件為培養(yǎng)溫度32 ℃、培養(yǎng)時(shí)間4.5 h、接種量3.5%，在此條件下小米酵素中淀粉酶活力最強(qiáng)，可以達(dá)到548.36 U/g。

3 中草藥類酵素

中草藥發(fā)酵是中藥的傳統(tǒng)炮制方法之一，中草藥通過(guò)微生物發(fā)酵代謝可產(chǎn)生SOD酶等各種外源活性酶或有益次級(jí)代謝產(chǎn)物，獲得外源性活性物質(zhì)；其中復(fù)合酶破壁作用有利于中草藥類中多糖、皂苷等有效活性成分充分溶出。此外，發(fā)酵處理還可去除生中草藥中的刺激性成分，提高適口性，有利于中草藥類尤其是藥食兩用或保健食品類功能性食品的研究開發(fā)。

馮 印等[30]以五味子紅參為原料，進(jìn)行酵母發(fā)酵，以酵母菌濃度為指標(biāo)，其最佳發(fā)酵工藝為30 ℃，18 h，初始pH值為3.6，接種量在0.25%，再真空冷凍干燥濃縮發(fā)酵液得到成品。蔡爽[31]利用胞外多糖表達(dá)菌株組合（長(zhǎng)雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌）發(fā)酵酵素，取發(fā)酵液采用苯酚—硫酸法測(cè)定胞外多糖含量，以L9（34）正交試驗(yàn)，確定最佳發(fā)酵條件為溫度37 ℃、pH值6.0、接種量4%，加入已制備的人參提取物和白術(shù)、橘皮揮發(fā)油，按配方量稱取茯苓、山藥、蓮子、甘草、山楂、麥芽、澤瀉制成的水提取物混合即得到人參術(shù)苓酵素。楊婧娟等[32]以黃精為原料，以淀粉酶活力、SOD酶活力、多糖及皂苷含量為指標(biāo)，最佳發(fā)酵工藝參數(shù)為糖添加量40%，料液比1∶10（g/mL），啤酒酵母接種量為2.4%，發(fā)酵時(shí)間3 d，得到的黃精酵素淀粉酶活力為347.33 U/g，SOD活力為131.95 U/g，多糖含量469.84 mg/g，皂苷含量1.39 mg/g，其綜合評(píng)分為0.909 9。劉加友[33]在自制泡菜中分離出產(chǎn)GABA的乳酸菌，篩選出的3株菌均為革蘭氏陽(yáng)性菌，最優(yōu)條件為接種量5.00%（混合乳酸菌∶酵母菌=3∶5）、MSG添加量3.05%（質(zhì)量比）、初始pH值5.53，施加超聲0.15 W/cm3、87.72 min，得到的產(chǎn)品總酶酶活和GABA分別達(dá)1 025.33 U/mL和3.64 g/L，較未施加超聲發(fā)酵提高了125.56%和279.17%。

一些藥食兩用的材料也廣泛用于酵素的研發(fā)。葛瑞宏等[34]人以桂圓水提液為發(fā)酵底物，以胞外多糖含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定最佳發(fā)酵工藝條件為發(fā)酵底物濃度9%、接種量9%、菌種比例（保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌∶嗜酸乳桿菌∶青春雙歧桿菌=1∶1∶1∶2）、發(fā)酵時(shí)間8 d，得到的桂圓酵素原液胞外多糖含量達(dá)1.108 6 mg/mL?？寡趸匝芯勘砻?，此原液具有一定的抗氧化活性，DPPH自由基清除能力、羥基自由基清除能力及超氧陰離子自由基清除能力較強(qiáng)。趙光遠(yuǎn)等[35]以紅棗為主要原料，分別研究酵母菌和乳酸菌的接種量，發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酵溫度對(duì)飲料的影響，結(jié)果表明，在33 ℃下，乳酸菌接種量5%，發(fā)酵30 h后，再調(diào)節(jié)至30 ℃接種0.12%酵母菌，發(fā)酵10 h，用2%白砂糖和0.08%檸檬酸進(jìn)行發(fā)酵液調(diào)配，之后放置在4 ℃冰箱進(jìn)行后發(fā)酵，得到的紅棗酵素飲料，酸甜可口、風(fēng)味適宜，且伴有濃郁的棗香。董 潔等[36]以金絲小棗棗泥為主要原料，對(duì)酵母菌和乳酸菌的接種量、發(fā)酵培養(yǎng)基碳氮比、發(fā)酵溫度、時(shí)間等工藝條件進(jìn)行了研究。確定出最佳的工藝參數(shù)為30 ℃、12 h，碳氮比6∶1，酵母菌接種0.1%，溶氧充分；其后再靜置發(fā)酵，37 ℃、28 h，乳酸菌接種量0.5%；最后在6～8 ℃條件下靜置24 h，使發(fā)酵液產(chǎn)香。

4 其他類酵素

為了滿足現(xiàn)代人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)多樣性、平衡性和易吸收性的要求，各種食材都紛紛被應(yīng)用到酵素食品的研究和開發(fā)中，楊婧娟等[37]以蘆薈、山楂、山藥、薏苡仁和枸杞為原料，按1∶1比例混合使用葡萄酒酵母、啤酒酵母，以蛋白酶活力，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活力，多糖含量為指標(biāo)，研究發(fā)現(xiàn)最優(yōu)配方組合為蘆薈10.00%、枸杞45.29%、山楂24.71%、山藥10.00%、薏苡仁10.00%，得到的產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)值為蛋白酶活力293.04 U/g、SOD酶活力57.00 U/g、多糖含量11.42 mg/g，綜合評(píng)分0.905 9。艾學(xué)東等[38]以水果（蘋果、山楂、葡萄、樹莓、梨）和植物（大麥幼苗、桑葉、黃秋葵、紅薯葉）為主要原料，以口感和色澤為指標(biāo)評(píng)定，正交試驗(yàn)確定水果植物復(fù)合酵素飲料的最佳配方為復(fù)合酵素原液24%、白砂糖6%、蜂蜜1%。莫大美等[39]研究了酵母菌和乳酸菌，酵母菌、醋酸菌和乳酸菌復(fù)合菌種發(fā)酵法制備玫瑰酵素的最佳工藝，最優(yōu)雙菌種發(fā)酵條件為酵母菌接種量1.99%、酵母菌發(fā)酵時(shí)間9.13 d，乳酸菌接種量1.27%，乳酸菌發(fā)酵時(shí)間10.98 d，此優(yōu)化條件下SOD酶活性為245.3 U/mL，接近理論值246.45 U/mL。在雙菌種優(yōu)化條件下，接種2%醋酸菌增加酵素口感和風(fēng)味，發(fā)酵20 d，SOD酶活性雖低于雙菌發(fā)酵，但產(chǎn)品具有玫瑰紅色和玫瑰花味，淡淡酒香，酸甜適宜。

5 展望

從2007年開始，酵素進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，近年來(lái)逐年升溫，目前已成為國(guó)人最青睞的健康養(yǎng)生食品之一，食品酵素的發(fā)展空間和成長(zhǎng)潛力巨大。因此，除了不斷拓寬食品酵素原料的范圍，很有必要采用現(xiàn)代食品加工中的新手段、新技術(shù)研究開發(fā)新型的復(fù)合食品酵素以及深入研究酵素的功能成分。此外，除了以常用的酵母、益生菌等微生物作為酵素發(fā)酵菌種外，可多發(fā)掘可用于酵素發(fā)酵的新菌種，以進(jìn)一步開發(fā)出功能性更全面的酵素產(chǎn)品。

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