发酵工程技术在食品开发中的应用分析

2021-08-09 14:32:57 来源：食品安全导刊

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陈洪明
（广西交通职业技术学院，广西南宁 530216）

摘　要：发酵工程技术是生物技术的关键分支，深入研究其在食品中的应用可确保我国食品工业生产稳定进行，具有较高的经济价值、发展价值及实践价值。本文针对发酵工程技术在食品开发中的应用进行阐述，分析发酵工程的含义、发酵形式及其应用，结合现行发酵技术对其发展前景进行预测分析。
关键词：发酵工程；食品开发；生物发酵

发酵工程是现代生物工程的重要组成部分，可利用微生物手段生产符合人类生活所需的产品。在食品生产加工中，发酵技术发挥着不可替代的作用，历经多次更新，有效推动了人类饮食的多样化发展。在社会高度发展的背景下，人们对食品的需求日渐高涨，深入研究发酵技术既可以确保人们饮食安全，又可以推动食品生产企业的稳定发展。随着发酵技术的日渐普及，食品生产实现质的突破，二者相互促进，为发酵技术带来极为广阔的发展前景，关注发酵技术是促进我国食品工业可持续发展的必要前提。
1　发酵工程概述
发酵工程是对发酵技术的统称，是发酵技术的集成化表现形式。相比于传统发酵技术，应用生物技术的发酵工程为食品生产带来了新的机遇。在生物技术有力支持下，传统发酵技术朝向科技化方向发展，并形成系统化的发酵工程[1]。
发酵工程是采用现代工程技术手段，利用微生物的特定功能，为人类生产有用的产品，或直接将微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程包括菌种选育、培养基配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程及产品分离提纯等环节。发酵工程与食品生产密切相关，随着食品工业的发展，发酵食品种类及数量随之增加。
2　发酵工程技术在食品生产中的作用
2.1　生物发酵
生物发酵技术主要是从植物中直接提取出相关的食品添加剂，相比于生物发酵，化学合成生产食品添加剂的方式成本较低，但合成率较差，周期较长，不利于食品添加剂产业化生产，同时化学制品对人类身体有一定损害，不适合长期食用，否则易导致癌症等病症。因此，选用发酵技术已成为食品工业发展的必然趋势。例如，发酵技术可生产氨基酸，在基因和细胞工程的辅助下，利用发酵技术生产氨基酸可在确保人们身体健康的同时，降低生产成本，提高食品生产产量[2]。选择维生素的过程中，可利用酵母等微生物进行发酵处理，运用黄杆菌进行培育，菌种培育过后进行分离精制操作。发酵技术在防腐领域应用最为广泛，大多食品防腐都需要发酵技术的支持。近年来，我国加大了对防腐剂的研究，得出了多种相关联的细菌素，这些细菌素具有明显的抑制作用，可杀死相关的霉菌等。
2.2　改良传统发酵食品
在传统发酵食品生产工艺中应用发酵技术，可有效提高食品生产质量。例如，可借助发酵技术的优势使用吸附-包埋法处理微生物细胞，该技术广泛应用于我国啤酒市场。发酵技术可在很大程度上缩短啤酒发酵周期，降低内耗，节省储存成本与生产成本。与此同时，还可提升设备利用率，有利于啤酒企业的可持续发展。此外，一些国家已经开始应用曲霉制造酱油，相比于传统酱油制法，运用曲霉改造可提高酱油蛋白质含量。曲霉改造酱油为我国调料领域发展带来新的机遇，不仅可改良调料口味，还可以增强调料营养机制[3]。应用发酵技术固定化醋酸菌制作食醋可有效提高醋化能力，提高醋化效果，相比于传统食醋，结合发酵技术后其醋化效果可提升10倍以上。
3　发酵工程技术在食品研发中的应用
3.1　改良传统食品加工技术
传统食品加工过程中，原材料浪费现象十分严重，不利于食品工厂的可持续发展。在发酵技术的帮助下，可有效改良传统食品制造工艺，提高原材料利用率，减少材料浪费，提高企业经济收益。比如，酸水解技术是传统食品生产中十分常见的工艺，在借助发酵技术改良后，可开发出双酶糖化发酵技术，可有效提高食品生产效率，为食品配料市场长足发展奠定了坚实的基础。
3.2　食品添加剂的应用
在社会高度发展下，发酵技术被应用于众多领域，生物技术在食品中的作用愈加重要。利用发酵技术制造食品添加剂已然成为必然趋势，如生活中常见的香料、食品色素等都属于添加剂。目前，如何利用发酵技术改良及生产食品添加剂成为国内外发酵工程研究的热点。发酵技术在食品添加剂中的应用主要分为稳定剂、乳化剂、改良剂等制品。近年来，食品添加色素安全问题是人们关注的热点话题，传统添加剂多经过化学处理，对人体有一定损害[4]。在微生物发酵技术的帮助下，可改良传统化学色素制法，生产出低成本、高安全、高质量的色素制品。
3.3　农产品加工的应用
几十年前，受到生活水平的限制，农产品种植收益较低，且农产品领域社会收益较差。一方面是因为政府不重视，另一方面因为农产品加工多借助经验，缺乏科学的加工手段。为提高农产品收益，我国大量家庭以自身种植基地为实验场地，积累发酵处理技术经验，研发出多种发酵产品。但是，发酵技术在农产品加工中应用难度非常大，不仅要分析植物生长特性，还应分析市场需求及考虑成本。从目前发展现状看，在农产品加工中应用发酵技术尚处发展阶段。
3.4　研发功能性食品
随着生活水平的不断提高，人们温饱问题得到有效解决，人们逐渐注重膳食营养。在此背景下，功能性食品应运而生。在发酵工程技术的帮助下，我国已成功研发多种功能性食品，运用药用天然细菌，借助发酵工程技术，实现功能性食品的产业化生产。在培养药用真菌过程中，发酵工程技术具有极强的辅助作用。
3.5　微生物油脂生产
人们日常生活中常食用的油脂类产品大都为油类制品，如豆油、花生油、芝麻油等。常规油脂制品含有饱和脂肪酸，不利于人们身体健康。在油类制品生产中应用微生物发酵技术，可制成富含不饱和脂肪酸的油类制品，可有效避免多种疾病。
3.6　开发新糖源的应用
利用微生物发酵技术可生产出甜度高、热量低的健康食品，可满足肥胖人群饮食需求。由于患有肝肾病、糖尿病的患者不能直接摄食糖分高的食品，通过微生物发酵技术制备的甜味制品可有效解决此类病患的饮食需求。例如，淀粉经酶解成葡萄糖后，经过嗜高渗酵母发酵之后进行浓缩、结晶、分离、抽离以及干燥可以制得赤藓糖醇；利用酵母发酵可将木糖制成木糖醇。
3.7　协助生产单细胞蛋白
微生物含有丰富的蛋白质，所以可将微生物作为蛋白质资源，可有效缓解蛋白质资源紧缺的问题。蛋白质可以分为植物蛋白质、动物蛋白质和微生物蛋白质，微生物蛋白质又被称为单细胞蛋白质。微生物产生的蛋白质可以直接为人类食用，或者可当作家禽饲料。由于微生物蛋白质易于存储，且符合大众口味，所以可取代部分蛋白质制品[5]。
3.8　乳酸菌及发酵产品
乳酸菌常见于奶类制品，一般是经过葡萄糖、乳糖等原料发酵后产生。摄入乳酸菌可有效促进肠胃蠕动、调节人类胃肠道正常菌种、维持微生态平衡，从而改善肠胃消化功能，起到预防疾病的作用。乳酸菌中，双歧杆菌耐酸肠溶微胶囊可将活菌输送到人体肠胃内，发挥抑制有害菌群生长的作用。乳酸菌发酵制品是对乳酸菌发酵食品的统称，人们日常饮用的酸奶、奶酪等制品都属于乳酸菌制品。
3.9　有机微生物的制备
发酵技术可通过微生物调节人体内的微量元素含量，具有预防肿瘤等恶性疾病的作用。通过控制微生物发酵条件，可获得有益于人体的微量元素菌体，例如酵母制品都属于发酵技术制备的微量元素菌群。
4　发酵工程技术的应用前景
发酵工程技术适用于众多领域，为我国食品制备提供诸多便利，为人们生活提供很多优越条件。在日后的发展中，人们只有不断研发新的生物技术，才可研发出与时俱进的发酵技术。想要提升食品生产效率，应加大发酵工程研究力度，秉持创新思想，勇于开拓，充分发挥生物工程在食品行业的重要作用。面向未来的发酵工程技术，必须顺应时代发展，结合时代特征与先进的科技手段催生崭新的发展思路，创新技术理念[6]。随着食品发酵工程技术的进一步推广应用，在国民生活中将占据更加重要的地位。所以，应充分重视发酵工程技术，立足于我国基本国情，在发展中不断创新，从而促进食品工业的跨越式发展。
5　结语
随着食品的多元化发展，食品研发工业发展和食品安全问题成为社会各界十分关注的热点话题。发酵工程技术已经在食品生产中得到了极为广泛的应用，在科技高度发展的背景下，借助发酵工程技术有助于食品研发，可提高食品生产效率，提高企业收益，应用发酵工程技术已经成为食品工业的必然举措。只有不断研发新的生物技术，提高发酵工程技术适用性，才可以推动食品工业的稳定前行。所以，作为生物技术重要分支的发酵工程技术，应朝向精细化发展，充分发挥其效用。
参考文献
[1]周艳玲.应用发酵工程技术让食品开发更加安全高效[J].中国食品,2020(11):132.
[2]赵晓晨.发酵工程技术在食品开发中的应用分析[J].商品与质量,2019(3):214.
[3]侯星,易弋,张兴猛,等.发酵食品中微生物的功能特性[J].中国调味品,2019,44(1):191-194.
[4]王雨洁.传统发酵食品的安全性以及微生物纯种分离技术在传统食品中的应用前景[J].现代食品,2020(20):89-91.
[5]王晓囡.食品行业中发酵工程的应用[J].现代食品,2019(8):117-118.
[6]胡迎峰,赵锐,刘康.发酵工程技术近年来在各领域的应用及发展前景[J].安徽农学通报,2019,25(13):48-50.
作者简介：陈洪明（1979—），男，汉族，广西柳州人，本科，工程师。研究方向：食品、生物工程、发酵工程。