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1、传统大豆发酵食品的研究进展学生姓名：钟宇航学 号：20090412310035学 院：材料与化工学院年级专业：09生物与工程2012年 6 月 10 日传统大豆发酵食品的研究进展摘 要：豆豉、豆酱、酱油和腐乳并列为我国四大传统大豆发酵食品，生产历史悠久，分布广泛，具有丰富的营养价值和强大的保健功能。但是在其生产工艺、微生物分布、营养生理功能等方面存在着安隐患及需要解决的实际问题。关键词：传统发酵食品、营养价值、保健功能、安全隐患中国是大豆的故乡，几千年来，大豆为中华民族的繁衍生息做出了不可磨灭的贡献，而大豆发酵食品也成为中国传统食品中的一朵奇葩。大豆发酵食品不仅含有大豆中原有的丰富营养素，而且
2、通过微生物发酵作用又产生很多种对人体有极高保健作用的功能性物质，因此，在许多国家都掀起了对大豆发酵食品的研究热潮。豆豉、豆酱、酱油和腐乳并列为我国四大传统大豆发酵食品，它们均具有营养丰富、易于消化吸收等优点，在我国有悠久的生产历史，已成为我国饮食文化的重要组成部分，具有较好的消费基础。过去我国生产大豆发酵食品是以家庭作坊式为主，全靠自然发酵。这样不仅发酵周期长，而且存在食品安全隐患。因此，为了满足广大消费者的需求，必须寻求工业化的道路。而要想实现发酵豆制品生产的工业化，首先就要先了解自然发酵产品中的主要发酵微生物，然后才能从中筛选出适合工业发酵的菌株进行纯种发酵。一、 传统大豆发酵食品及其中微
3、生物的分布1、豆豉中微生物的分布豆豉的起源可以追溯到汉朝以前，自古以来深受人民喜爱。现代研究表明豆豉中含有大量能溶解血栓的尿激酶，还富含一些能产生大量B 族维生素和抗菌素的人体益生菌1。根据发酵微生物不同豆豉可分为四大类：细菌型( 如四川水豆豉、日本纳豆) 、毛霉型( 如四川永川豆豉、潼川豆豉)、根霉型(如印尼天培)和曲霉型(如广东阳江豆豉、湖南浏阳豆豉) 。自然发酵的豆豉中主要的微生物菌群为细菌和霉菌，而酵母菌较少，为非主要作用微生物，这与未经过酸浸工序的天培相似。其中芽孢菌的数量仅为4.54.6 105CFU/g，说明豆豉制曲过程是一个混合发酵过程。但由于细菌中除了芽孢菌外，其余菌株产蛋白
4、酶和淀粉酶能力不高，所以制曲过程中的主要菌系应为霉菌而非细菌2。 曲霉型豆豉中的曲霉菌可以占霉菌总数的9 0 % 以上。天培和纳豆是由我国豆豉传到国外后，为适应当地气候和文化而改造的产品。自然发酵的天培中主要发酵微生物为米根霉、少孢根霉3等。而纳豆生产则主要是的纳豆杆菌4。2、酱油中微生物的分布我国在周朝时已有酱油生产，因其营养丰富、味道鲜美、色泽浓艳而成为经久不衰的调味佳品。据有关研究结果显示，酱油中含有300 多种化学成分，其中很多成分都对人体有一定的保健功能，如大豆异黄酮、酱油色素、大豆卵磷脂 5 等。根据原料和制造方法不同，酱油基本上可分为三大类发酵酱油、化学酱油和半化学酱油。我国的传
5、统酱油属于发酵酱油。目前，酱油生产已大部分实现工业化。酱油发酵料中微生物的数量在发酵前和发酵后有很大的变化，从微生物优势菌群变化情况来看，低温发酵时细菌占绝对优势，其次为霉菌，再次是酵母菌;当发酵进入高温期后，细菌大量衰亡，被霉菌中少数耐热种取代，但芽孢菌的数量和优势变化不大6。酱油发酵料中的主要霉菌为曲霉、毛霉和根霉，其中最重要的是米曲霉(有些酱油发酵料会受到黄曲霉的污染) ，因其产酶能力较强，工业发酵中就常选用米曲霉沪酿3.042 作为发酵种曲。此外，酱油发酵料中主要的细菌有有益的醋酸杆菌、乳酸菌等，有害的小球菌、短杆菌、马铃薯杆菌、芽孢杆菌和粪链球菌等; 酵母菌有有益的鲁氏酵母、假丝酵母
6、、汉逊酵母，有害的醭酵母、毕赤氏酵母和圆酵母等菌属7。3 腐乳中微生物的分布腐乳又称豆乳腐，是我国著名的传统酿造调味品之一，至今已有一千余年的历史。古籍中常见有酱腐乳、糟腐乳、白腐乳的记载，清朝初期又创造了青腐乳(臭豆腐)制造方法，形成了腐乳中风味独特的产品。我国现代的腐乳的种类很多，大体上可以分为红腐乳、白腐乳、青腐乳、酱腐乳及各种花色腐乳，主要是以表面的颜色、原材料的配方以及酿造后呈现出来的不同风味而区分，生产工艺过程大体相同。腐乳发酵分为前期培菌和后期发酵。前期培菌主要是培养菌系，后期发酵主要是酶系与微生物协同参与生化反应的过程。采用传统的自然发酵法生产腐乳时，在前期培菌(发酵)过程中参
7、与作用的微生物主要是毛霉(也有些品种是根霉或细菌) ，如腐乳毛霉、鲁氏毛霉、总状毛霉等8。毛霉的生长大致分为孢子发芽生长期、菌丝生长旺盛期和菌丝产酶期。毛霉在前期培菌的作用主要有两点：一是使坯表面有一层菌膜包住，形成腐乳的形状;二是分泌蛋白酶，以利于蛋白质水解9。在后期发酵过程中，参与作用的还有红曲霉、紫红曲霉、米曲霉、溶胶根霉、青霉、交链孢霉、枝孢霉，以及少量的酵母、乳酸菌( 如弯曲乳杆菌和干酪乳杆菌) 、杆菌、链球菌、小球菌、棒杆菌等10。由于它们的协同作用，使代谢产生各种有机酸和乙醇形成酯类，以及蛋白质水解产生的多肽和氨基酸，共同构成腐乳的特殊香气。同时产生色素(如红曲霉产生的红色素)形
8、成腐乳的特有颜色。青腐乳中刺激食欲的特殊气味是由细菌作用的结果，所以盐分不能太高。4 豆酱中的微生物分布豆酱的起源可以上溯到周朝 ,它在人们日常饮食生活中的重要性可由孔子“不得其酱不食”的话得以窥知。豆酱自古以来就药食两用，历史上历朝历代医籍都有豆酱防治疾病的记载。但是由于豆酱的生产方式落后，产品质量不稳定，且人们对其价值认识不够，所以研究非常有限。优良的酱类发酵剂应来源于自然发酵的优质酱类。酱类发酵可以分为三个不同的阶段。第一个阶段是制曲阶段，在这一阶段中，霉菌占绝对优势，主要包括米曲霉、酱油曲霉、高大毛霉和黑曲霉。第二个阶段为发酵初期阶段。酵母菌主要有鲁氏酵母,球拟酵母中的豆酱球拟酵母、清
9、酒球拟酵母11等。第三个阶段为酱类的后发酵成熟阶段。由于有机酸等代谢产物的积累，微生物的生长基本停止，但也还存在微弱的代谢活性。这一阶段是酱类各种特殊风味形成的关键阶段。二、发酵豆制品的营养保健功能大豆的营养成分十分丰富，同时也含有植酸和胰酶抑制剂，凝集素和抗原蛋白等抗营养因子，因而影响到人体对营养成分的消化、吸收和利用。通过微生物的发酵可以把不溶性高分子物质分解成可溶性低分子化合物，保留了大豆异黄酮和低聚糖等原有功能性物质，并产生了大豆原来没有的营养成分和生物活性物质，如VB12、核甙和核甙酸、蛋白黑素和芳香族化合物等，使产品具有较高的营养价值和功能特性12。例如豆豉具有助消化、增强脑力、防
10、治高血压等作用；酱汁有很强的抗氧化能力和抗变易原性，并能使放射性物质排出体外13；丹贝中的大量黄酮具有抗氧化功能；纳豆中不仅含有可以促进溶解血栓的纳豆激酶，还具有抗肿瘤、抗氧化、防治骨质疏松等多种功能14。三、 传统大豆发酵食品的安全性研究1、豆豉曲霉型豆豉中的曲霉菌可占霉菌总数的90%以上, 发现主要发酵菌株是埃及曲霉和米曲霉原变种, 而烟曲霉和寄生曲霉的存在表明豆豉的传统工艺存在着潜在的安全隐患。Hiroyuki等研究发现豆豉的食用安全性比较高15。2、 酱油酱油发酵前期温度较低, 适合各类微生物生长。进入高温期(5560)后, 大部分微生物被淘汰, 仅剩下一些高温且耐盐的微生物继续生长。
11、从微生物优势菌群变化情况来看, 低温发酵时细菌占绝对优势,其次为霉菌和酵母菌; 当发酵进入高温期后, 细菌大量衰亡, 被霉菌中少数耐热菌取代。霉菌主要为曲霉、毛霉和根霉, 其中最重要的是米曲霉, 有些酱油发酵料会受到黄曲霉的污染。酱油发酵料中主要的有益细菌为醋酸杆菌、乳酸菌; 有害细菌为小球菌、短杆菌、马铃薯杆菌、芽孢杆菌和粪链球菌等。有益的酵母菌有鲁氏酵母、假丝酵母、汉逊酵母; 有害的有醭酵母、毕赤氏酵母和圆酵母等菌属。产膜酵母是引起酱油污染的主要菌, 影响酱油的感官和营养品质。其安全隐患以黄曲霉及其毒素污染的危害最大。产膜酵母是引起酱油污染的主要菌。比如异常汉逊酵母和膜醭毕赤氏酵母这两种酵
12、母就会在酱油表面氧化生长，并形成白色的薄膜，从而降低酱油的感官和营养品质。当酱油的盐分降低至15% 以下还会生成一些对酱油品质产生不利影响的乳酸菌，如胚芽乳杆菌，降低酱油的风味。3、 腐乳腐乳发酵过程中参与作用的微生物主要是毛霉(也有根霉或细菌), 如腐乳毛霉、鲁氏毛霉、总状毛霉、雅致放射毛霉等。自然发酵的腐乳有可能被大肠菌群、芽孢杆菌(如蜡状芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌)等杂菌污染。时有发生的腐乳变臭现象为丁酸菌和枯草杆菌污染。如果腐乳变红, 则有可能是污染了雷黏质沙雷氏菌, 并伴有恶臭。另外由于活性很强的蛋白酶的作用, 有升高pH 的可能, 进而增加了食物传染病毒的污染机会。自然发酵的腐乳还可能
13、被大肠菌群、芽孢杆菌(如腊状芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌)12等杂菌污染。当食品中蜡状芽孢杆菌数高于1103cfu/g时, 对消费者将有潜在的危害。某些腐乳产品中枯草芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌的数量较低, 说明改善卫生条件和改进生产工艺, 可以生产出优质、安全的腐乳产品。腐乳变臭的防止措施有: (1)筛选酶活力高、适应性强、控制杂菌能力强的菌株; (2)腌胚盐量不能过低;(3)封口要严, 减少污染机会;(4)容器刷洗要干净,环境卫生要符合要求; (5)避免腐乳离开汁液在空气中暴露。4、 豆酱由于传统豆酱在发酵过程中采用敞口的自然发酵方式, 因此, 在酱中极易染上一些对豆酱的风味产生不良气味或对人体健康产
14、生危害的杂菌或致病菌。中科院微生物所与北京市卫生防疫站曾对我国酱油生产用菌种进行了黄曲霉毒素产毒能力的研究, 结果发现了4株能产生黄曲霉毒素的菌种16。四、 问题与展望大豆发酵食品含有许多有益于人体健康的功能性成分，它的营养价值是早已得到肯定。有人预言到2020 年世界大豆产量的一半将用于制作大豆食品，东方的豆制品将风靡全球。豆豉、酱油、腐乳和豆酱是我国特有的传统发酵豆制品，是我国宝贵饮食文化遗产中的一部分，也是世界科学技术发展中人类的一笔宝贵财富17。对这些传统的发酵大豆食品，采用现代高新技术进行改造实现生产的工业化和现代化，是继承、发扬、发展传统发酵食品的努力方向。当前世界各国都注重传统发
15、酵食品的发展，日本纳豆早已实现规模化生产；韩国也大力发展泡菜工业，使泡菜这一传统食品成为该国重要的出口产品；南非的mageu 也实现了工业化。然而，人们对发酵过程的生化背景知识缺乏，导致许多传统发酵食品存在安全性问题。因此今后要进一步了解传统发酵食品的微生物和生化背景，明确传统发酵食品的营养价值和功能性，运用现代科技手段保证其安全性，为人们提供既营养美味，又安全可靠的发酵食品。随着科技的进步和人们认识的提高，传统发酵食品越来越受到人们的青睐，未来的发酵食品更朝向功能化发展，传统发酵食品的市场必将更加广阔。参考文献：1 石彦国,等 .大豆制品工艺学M .中国轻工业出版社,1993.2 张建华.曲霉型豆豉发酵机理及其功能性的研究C. 北京:中国农业大学, 2003.3 B Ashenafi M, M Busse.Growth of Bacillus cereus in fermenting tempth made from various beans and their inhibition byLactobacillusplantarumJ. JApplBacterriol,1991,70:329-333.4 杨艳燕, 李顺意, 高尚, 等. 豆豉中纳豆杆菌的筛选和纳豆激酶的初步分离
