傳統(tǒng)發(fā)酵食品的安全性以及微生物純種分離技術(shù)在傳統(tǒng)食品中的應(yīng)用

張嚴

摘要：從傳統(tǒng)發(fā)酵食品到未來食品，從食品的組分到食品的品質(zhì)安全，從食品添加劑到酶制劑和益生菌，傳統(tǒng)食品技術(shù)向新一代食品發(fā)酵技術(shù)的變革使得發(fā)酵食品的營養(yǎng)性、安全性、多樣性、功能性和便捷性等都得到了提升，滿足了現(xiàn)代社會人們多元化、高品質(zhì)的健康飲食需求;生物工程在未來食品開發(fā)領(lǐng)域的探索也將緩解由世界人口增長導(dǎo)致的食品資源緊張和環(huán)保壓力劇增等問題，與現(xiàn)代食品產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展理念相融合。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)發(fā)酵食品;安全性;微生物純種分離技術(shù);應(yīng)用;

引言

傳統(tǒng)發(fā)酵食品中擁有大量的微生物類群，其中最主要的類群是乳酸菌。乳酸菌（lacticacidbacteria，LAB）是一類無芽孢、厭氧或兼性需氧的革蘭氏陽性細菌，能利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細菌，并且是屬于基因多樣性的細菌，包括桿狀細菌、球菌等。研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物有機酸、細菌素及其他抑菌物質(zhì)對腐敗菌和致病菌擁有較強的抑制作用，從而能夠防止食品腐敗變質(zhì)、延長食品的保質(zhì)期，可作為新型生物抑菌劑.

1傳統(tǒng)發(fā)酵食品安全性問題概述

1.1發(fā)酵菌株品質(zhì)

傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制備必須使用發(fā)酵菌株進行，其質(zhì)量和安全性直接影響到發(fā)酵食品的安全性，例如，如果選定的菌株對人體具有致病性，或者在發(fā)酵過程中可能產(chǎn)生有害副產(chǎn)品。隨著新發(fā)酵食品的出現(xiàn)，新的菌株開始出現(xiàn)并得到廣泛使用，它們的安全得不到保障，一些安全菌株可能在傳統(tǒng)發(fā)酵過程中發(fā)生轉(zhuǎn)變或退化，從而對菌株的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。為了獲得具有某些特征的菌株，目前正在利用基因工程或DNA重組技術(shù)來改進菌株，這就需要注意由基因重組技術(shù)制備的發(fā)酵食品的安全性。

1.2大豆發(fā)酵食品

傳統(tǒng)的大豆發(fā)酵食品在我國和東南亞國家都有著非常悠久的歷史，其中腐乳、醬油、豆醬、豆豉是我國傳統(tǒng)的四大發(fā)酵食品。近些年來，針對傳統(tǒng)大豆發(fā)酵的食品在安全衛(wèi)生隱患、營養(yǎng)生理功能、微生物分布、生產(chǎn)工藝等些方面都開展了非常廣泛的研究。以大豆發(fā)酵食品的真菌污染情況為例，從菌相的分布情況來看，青霉、毛霉檢測出來的最多，其次是芽枝孢霉。從檢測出來的霉菌毒性來看，雜色曲霉在毒性方面有遺傳的特征;沙門氏菌微粒體的系統(tǒng)實驗、枯草桿菌重組的實驗都呈現(xiàn)出了陽性，其代謝出來的產(chǎn)物具備肝毒性，并且在實驗的動物當中引起了肝癌。青霉的分布范圍最廣，其中軟毛的青霉會產(chǎn)生有毒的代謝產(chǎn)物，如黃曲霉素、展青霉素，前者已經(jīng)被證實是強致癌物，后者也具備遺傳的毒性，可能會引發(fā)大鼠肉瘤。其他的青霉比如島青霉、擴展青霉、桔青霉等都會有毒素產(chǎn)生，有著不同程度的致癌性質(zhì)、遺傳性質(zhì)。

1.3其他發(fā)酵制品

傳統(tǒng)的發(fā)酵食品在種類方面非常繁多，涉及到的原料包括魚貝蝦、肉蛋奶、蔬菜、糧油等。很多國家都有自己獨特的發(fā)酵食品，比如泰國的KanomJeen、貝南的Mave、迦納的Kenkey、南非的Mageu、肯尼亞的Uji、尼日利亞的Ogi、印尼的Tenmpe等，并且都有可能會存在微生物的產(chǎn)毒、病原微生物污染等安全問題。

2安全控制

2.1開發(fā)新型益生食品

很多傳統(tǒng)發(fā)酵食品，如酸奶、泡菜中包含多種益生菌和益生元成分，因此，發(fā)酵食品是益生菌進入人體的優(yōu)良載體。近年來，傳統(tǒng)的益生食品也向著規(guī)模化、多元化、定制化的方向發(fā)展。以發(fā)酵乳制品為例，2018年，我國乳制品市場中發(fā)酵乳銷售額首次超過牛乳，消費規(guī)模占國內(nèi)益生菌整體市場的78.4%，益生菌發(fā)酵乳產(chǎn)品已形成千億元的龐大市場。除了被廣泛認可和應(yīng)用的傳統(tǒng)益生菌，如雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、乳球菌屬等外，阿克曼菌、解木聚糖擬桿菌、脆弱擬桿菌、多形擬桿菌等具有大劑量使用時增進健康、緩解疾病的功能，被稱為“下一代益生菌”。不同的益生菌本身和其生物活性代謝物具有多種生理功能，除了改善腸道環(huán)境外，還對血壓、血糖、過敏、視力等方面發(fā)揮作用。我國的科研團隊致力于開發(fā)適用于中國腸道環(huán)境的新型益生菌種及益生食品。除發(fā)酵乳制品外，充分利用果蔬資源中多糖、果膠、花青素、多酚類化合物、膳食纖維、黃酮類化合物等益生元，制備含有活性益生菌的果蔬汁及其發(fā)酵飲品等技術(shù)逐漸得到了推廣和應(yīng)用。

2.2生產(chǎn)食品添加劑和酶制劑

氨基酸、淀粉糖、有機酸、糖醇、酶制劑等發(fā)酵產(chǎn)品都是重要的食品添加劑。目前，我國大部分的氨基酸產(chǎn)品都已實現(xiàn)國產(chǎn)化，并逐步使用生物合成替代化學(xué)合成，并實現(xiàn)了水解提取法。我國的有機酸行業(yè)通過使用自動化生產(chǎn)技術(shù)、連續(xù)色譜分離等高新技術(shù)，各項生產(chǎn)工藝參數(shù)得到優(yōu)化，以檸檬酸為例，我國檸檬酸行業(yè)的平均產(chǎn)酸率由2015年的15.86%提高到了2020年的17.58%，產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的80%以上。糖和糖醇產(chǎn)品方面，通過開展技術(shù)改造，提升工藝水平，赤蘚糖醇、抗性糊精、聚葡萄糖等具有極高的經(jīng)濟價值和營養(yǎng)內(nèi)涵，且具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品在我國陸續(xù)研發(fā)投產(chǎn)。同時，食品酶制劑已經(jīng)普遍應(yīng)用于提高食品原料利用效率、改進食品風(fēng)味和安全性等。

3微生物純種分離技術(shù)

純微生物物種的分離技術(shù)是在不育技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，為了充分了解微生物的形態(tài)和生理特征及其對人體的影響，有必要對其進行分離和單獨研究。一般來說，微生物種類很多，很難分開，世界上第一個純細菌是萊斯特，他用稀釋法從酸奶的分泌物中獲得了乳酸鏈球菌。在此基礎(chǔ)上，德國科學(xué)家Koch發(fā)明了指甲板，以實現(xiàn)純血分離技術(shù)的真正突破，并為純血微生物分離提供了堅實的基礎(chǔ)。與此同時，在不同的領(lǐng)域，特別是在微生物發(fā)酵過程中，應(yīng)用了分離純微生物物種的技術(shù)，需要利用純微生物物種的培養(yǎng)技術(shù)，以確保微生物物種的良好生長或積累一定數(shù)量的代謝物。目前，這種純培養(yǎng)技術(shù)已從固體培養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w培養(yǎng)，從使用自然培養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯客蛔兎N，隨著大型混合發(fā)酵劑的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，為生物工程研究開辟了新的發(fā)展前景.

4展望

食品發(fā)酵工程的未來發(fā)展方向?qū)⒁允称泛铣缮飳W(xué)為科學(xué)基礎(chǔ)，各類組學(xué)作為關(guān)鍵技術(shù)，智能化裝備作為生產(chǎn)載體，對資源進行綠色利用，提升發(fā)酵加工效率，提高食品品質(zhì)和安全性，并最終實現(xiàn)食品營養(yǎng)的精準化和個性化供給。重點發(fā)展基于大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、工業(yè)機器人等技術(shù)的新模式、新裝備，用于傳統(tǒng)食品生產(chǎn)過程的多尺度優(yōu)化，打造綠色食品發(fā)酵新流程。未來將通過挖掘、篩選和改造傳統(tǒng)發(fā)酵菌種或靶向性地打造新型細胞工廠來優(yōu)化工程菌株。通過融合借鑒傳統(tǒng)發(fā)酵工藝，設(shè)計并構(gòu)建能夠感知食品發(fā)酵過程中目標分子且適用于固體或半固體狀態(tài)食品發(fā)酵過程的高性能傳感器，實現(xiàn)對產(chǎn)物積累和發(fā)酵菌株代謝特性參數(shù)的實時準確檢測;并通過整合智能化過程控制技術(shù)和下游的智能分離純化技術(shù)，形成集成了智能傳感、發(fā)酵過程數(shù)據(jù)智能分析與診斷、精準控制與分離的生物反應(yīng)器。構(gòu)建高效節(jié)能、綠色環(huán)保、柔性精準的智慧工廠，實現(xiàn)傳統(tǒng)食品發(fā)酵工程的現(xiàn)代化、標準化、規(guī)?；椭悄芑镄?。

結(jié)束語

綜上所述，為確保發(fā)酵食品質(zhì)量安全穩(wěn)定，必須找到有效的微生物分離方法，將致病力較強的微生物分離出來，減少或去除發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)，發(fā)酵食品安全。現(xiàn)階段，對于發(fā)酵食品的安全問題以及有害物質(zhì)的快速檢測與分離技術(shù)的研究成為當前傳統(tǒng)發(fā)酵食品研究重點。

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