乳酸菌在食品工业中的应用范文

导语：如何才能写好一篇乳酸菌在食品工业中的应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

它研究的范畴是，大规模的研究蛋白质的一些特征，比如蛋白质的表达水平、转译后的修改、蛋白之间的相互作用等，从而得到在蛋白质度量上得到关于疾病的产生、细胞新陈代谢等发生过程的整体认识。

乳酸菌属于革兰氏阳性杆菌或球菌可以产生乳酸、现如今乳酸菌可以应用于乳制品、蔬菜及肉类制品的生产中，而且在工业及医药产业中也发挥着重要的作用。

研究数据表明，来自外界的不同环境会诱使乳酸菌产生不同的应激反应，比方说在生产及保存的时候存在的酸胁迫、渗透压胁迫和冷胁迫等，会诱使各种不同类型及数量的蛋白质表达产生变化。

而通过蛋白质组学研究乳酸菌在不同诱因的条件下蛋白质表达的连续性变化，可以弄清楚乳酸菌应激反应调节的运作机制，从而对选种培育和改造菌种提供帮助，产生经济效益。

乳酸菌蛋白质组学研究现状

乳酸菌（LAB），其产生乳酸作为其发酵代谢的主要终产物。它们在食物和饲料添加和保存中起着重要作用，无论是作为天然微生物群还是作为受控条件下添加的起始种植物。除了它们的技术作用外，乳酸菌可以通过抑制油脂和致病菌的生长来延长食物的寿命，乳酸菌及其食品被认为具有多种重要的营养和治疗效果，并且在人体中具有许多健康促进作用或益生菌作用。乳酸菌会对食品和食品相关行业的有益贡献是相当大的。

由于乳酸菌具有很大经济价值，所以人们对乳酸菌的兴趣日益增加，使得他们的合理使用受到关注。与基因组研究相比，蛋白质表达水平的研究提供了详细的信息，如蛋白质丰度和翻译后修饰的信息。蛋白质组学被定义为在特定条件下在给定时间在细胞或任何生物样品中表达的先前蛋白质补体的分析。乳酸菌蛋白質组学技术是研究细菌对各种环境胁迫条件的生理反应的强大工具。更好地了解应力抵抗的机制及适应性反应和交叉保护的基础的了解，并使其开发合理化，以便为工业过程制备乳酸菌。现如今，

乳酸菌蛋白质组的获取主要通过二维电泳（2-DE）分析技术，通过等电聚焦电泳（第一维电泳）和SDS-PAGE电泳（第二维电泳）将乳酸菌中几百种不同的蛋白质在凝胶上分离出来，进过一定的技术，组成二维电泳（2-DE）的图谱。接着对比二维电泳图谱寻找不同的差异蛋白，找到后进行鉴定，明确了解影响微生物活动的蛋白质，进而知道微生物基因组功能机制，故而蛋白质组学对基因组学起到一种互相补充的作用，对研究观察不用的条件下微生物基因组表达的蛋白质的功能表现起到了很良好的作用。

乳酸菌蛋白质组学在食品营养学中的应用

在过去的几十年中，蛋白质组学方法的持续快速演变为食物衍生蛋白质的表征提供了有效的平台。食品营养学中营养一般是指膳食营养，对其的摄取过少或者不均衡都会危害一个人的健康，并且某些食物中的某些抗营养因子、过敏因子（如转基因食品过敏原）和有毒物质也是不利健康。

食品营养学是观察食品中的营养因子在人体内通过摄取而后消化、吸收，并转运，最后代谢和排泄规律及对其过程进行控制，达到改善目的的科学。

因此，目前中国对于食物的膳食营养问题非常的关注，技术及市场的前景广阔。所以蛋白质组学技术的普遍应用使得营养学得到了良好的发展，比如食物的蛋白质的组成及其生物活性成分的观察和食品安全的监督，食物体液蛋白质的特征和相关信息的鉴定，还有蛋白质在营养素的吸收代谢之中的调节作用，还有在营养物质在成长、生育、抗病及维持身体平衡之中蛋白质所起的作用，和相关营养物质的单位需要的研究等等。

食品营养中乳酸菌蛋白质组学的应用，主要是对食物中蛋白质的组成及其生物活性成分的分析、安全检测、膳食营养素对人体新陈代谢的影响等方面。

目前，乳酸菌菌株的蛋白质组学研究主要集中在菌株的定位和特别是各种环境条件或胁迫诱导的蛋白质合成测定中。这些方法相互补充，为食品工业，人体健康和与细菌病原体的斗争中使用细菌提供新的见解。

通过蛋白质组学相关技术进行的对不同环境中诱使乳酸菌进行差异化表达蛋白质的研究，显示了乳酸菌反应不同环境下的应激特点，及不同蛋白质对于相关代谢方式的调控，提升了在胁迫环境时的生存力也保存了它的生物活性。

篇2

关键词 苹果汁 梨汁 固定化 乳酸菌 发酵

中图分类号：TS255.47 文献标识码：A

烟台苹果，外形美观，纤维少而质地细，口感佳，香气宜人。烟台的莱阳梨果皮有褐色斑点，去皮后其果肉白色细嫩，口感极佳，有独特香气。新型的乳酸菌发酵复合饮料，即突出了复合果汁的风味和口感，又增加其营养价值，在一定程度上亦增加了果汁的保质期。固定化乳酸菌发酵可以节约菌种，缩短发酵周期，降低分离成本。

本文旨在初步研究固定化乳酸菌发酵苹果汁梨汁复合饮料的工艺条件。以苹果汁、梨汁为主要实验原料，用等比例的抗坏血酸和柠檬酸的混合溶液进行护色，包埋载体选用食品级海藻酸钠，菌种是伊利味浓原味杯酸，利用海藻酸钠在氯化钙溶液中的凝聚作用制成固定化胶珠。通过前期单因素实验结果，选取典型因素，进行正交实验，从而确定苹果汁梨汁的最佳发酵工艺条件。

1材料与方法

1.1材料与仪器

苹果（产地：烟台栖霞）、梨（产地：烟台莱阳）、食品级海藻酸钠、无水氯化钙、白砂糖、伊利味浓原味杯酸、抗坏血酸、一水柠檬酸等。

生化培养箱（上海一恒科学仪器有限公司）、电子天平（上海越平科学仪器有限公司）、榨汁机（美的WJE25G16榨汁机）等。

1.2方法

1.2.1工艺流程

苹果、梨清洗切片榨汁过滤护色灭菌接种（固定化）发酵分离胶珠冷藏装瓶成品检测。

1.2.2操作要点

（1）护色

综合预实验结果，将榨出的果汁放在95℃的热水中处理1.5 min后，配制1 g/100 mL 的抗坏血酸和柠檬酸的混合溶液（比例为1∶1），量取等量的50 mL苹果汁、梨汁的混合液，将热烫后的果汁在混合溶液中浸泡30 min，护色。

（2）固定化菌种

取0.75 g海藻酸钠溶解在25 mL纯净水中，充分溶胀，自然冷却。取10 mL酸奶置入20 mL无菌水，搅匀。移取菌种至冷却的海藻酸钠溶液中，充分混匀。将包埋的菌种用注射器滴入氯化钙溶液（2.2 g无水氯化钙溶于200 mL蒸馏水）中，搅拌，并凝固胶珠30 min，纱布过滤，用无菌生理盐水除去多余钙离子和未固定化的细胞。

2结果与讨论

在实验室前期单因素实验基础上，选择苹果汁梨汁配比（A）、接种量（B）、发酵时间（C）、l酵温度（D）为因素，进行L9（34）正交实验，实验结果如表1所示。

通过对正交实验结果的极差分析，对发酵结果影响最大的是苹果汁与梨汁的比例，其次是发酵时间和接种量，发酵温度对饮料的影响相对较小；正交实验结果表明，制备发酵饮料的最佳工艺条件为A1B2C3D2，即苹果汁与梨汁比例为4∶6、固定化乳酸菌接种量为6g、发酵时间为11h、发酵温度为40℃。

在正交实验结束后，过滤出胶珠，重新接入混合果汁，进行连续发酵实验。在连续7次实验结束后，饮料pH值逐渐升高，说明饮料的酸度下降，乳酸发酵能力逐渐下降。但是胶珠能够保持较好的完整性，没有出现破裂的情况。连续发酵实验表明固定化胶珠可以实现连续发酵，在实际应用中具有较大的价值。

参考文献

[1] 陈胜慧子，侯旭杰.红枣红茶菌发酵饮料的研制[J].饮料工业， 2012（9）：25-28.

篇3

关键词:细菌素;抑菌机理;食品工业

1细菌素与抗生素的区别

细菌素可以安全有效地控制食品中病原菌的生长,两者的区别主要基于它们合成、作用方式、抗菌谱及毒理、抗药性机制之间的不同。1981年Hurst指出,既然细菌素不用于医学,可以将其称为“生物学食品防腐剂”。

细菌素通常是通过核糖体来合成,是真正的蛋白质类物质;而抗生素是通过酶促反应将初级代谢物转变为结构性的二级代谢物,诸如短杆菌肽S等,通过酶促反应把氨基酸转变为结构复杂的化合物。细菌素与抗生素的根本差别是:大部分细菌素只对近缘关系的细菌有损害作用,而且无毒、无副作用、无残留、无抗药性,同时也不污染环境。因此,细菌素的使用,可以部分减少甚至取代抗生素的使用。

2细菌素的抑菌范围

细菌素通常由革兰氏阳性菌产生并可以抑制其它的革兰氏阳性菌,如乳球菌、葡萄杆菌、利斯特氏杆菌等,对大多数的革兰氏阴性菌、真菌等没有抑制作用。对于第一类细菌素可以抑制许多革兰氏阳性菌,如Nisin抑制葡萄球菌属、链球菌属、小球菌属和乳杆菌属的某些菌种,抑制大部分梭菌属和芽孢杆菌属的孢子;嗜酸乳杆菌和发酵乳杆菌产生的细菌素对乳杆菌、片球菌、明串球菌、乳球菌和嗜热链球菌有抑制作用。

3细菌素的应用

3.1细菌素在食品业的应用

细菌素由于无毒、无副作用、无残留、无抗药性,并可以抑制或杀死一些食物腐败菌,具有一定的热稳定性,易被人体消化道的部分蛋白酶降解,因此不会在体内积蓄引起不良反应,也不会影响抗生素的活性,在食品中易扩散,使用较方便,同时也不污染环境因而受到食品业的青睐。作为乳酸菌的产物,Nisin的使用已有了很长的一段历史。

部分细菌素已广泛用于肉类工业、奶制品工业、酿酒和粮食加工等。在西方,细菌素已用于奶制食品中,可以抗Clostridial和Listeria。例如,Nisin可以控制奶酪中ebotulinum的孢子生长,并已成为巴氏灭菌精制奶、糊状食品最有效的防腐剂。添加Nisin可防止牛乳和乳制品的腐败,延长货架期。由于Nisin在偏酸性下较稳定,且易溶解,所以在酸性罐头食品中添加比较合适,同时还可降低罐头的灭菌强度,提高罐头的品质。Nisin在酒精饮料中应用也比较广泛,由于Nisin对酵母菌没有抑制作用,所以对发酵没有任何影响,并可以很好地抑制革兰氏阳性菌,保证产品质量。目前Nisin在全世界范围内的各种食品中得到了应用。现在许多研究证明,产生细菌素的发酵剂在发酵过程中可以防止或抑制不良菌的污染,因而将产细菌素的乳酸菌加入到食品中比直接加细菌素更好。但细菌素抗菌谱有一定的范围,为扩大其抑菌范围,可将几种细菌素或将其与其它来自于动植物(如抗菌肽)等的天然食品防腐剂配合使用,利用它们的协同作用,增强抑菌范围及强度,或与部分化学防腐剂络合使用,既可增加抑菌范围又可减少化学防腐剂的使用。

3.2细菌素在饲料中的应用及展望

细菌素目前广泛使用于食品中,饲料中应用较少。细菌素在饲料中要广泛使用,必须具有安全性和有效性。Bhunia等(1991)用细菌素PediocinAcH对小鼠和兔分别进行皮下注射、静脉注射和腹腔注射,在免疫研究时发现,PediocinAcH没有产生任何不良反应和致死作用。细菌素在食品上的直接使用,也说明了细菌素对动物和人类是安全的。

细菌素在饲料中的应用可以有两个方面:1)防止饲料本身被沙门氏菌等致病菌污染;2)作为饲料添加剂,防止致病菌对动物肠道的危害。由于细菌素大多抗菌谱比较窄,因此选择恰当的细菌素既可以防止动物受某些肠道致病菌的危害,而又不至于影响动物肠道其他有益微生物。

产生细菌素的益生菌类乳酸菌,尤其乳杆菌是动物肠道中的优势菌,这些益生菌产生的细菌素可以对宿主动物胃肠道进行生态调节。随着益生菌在动物诸如猪、狗、牛胃肠疾病防治方面研究的深入,益生菌的作用,已被越来越多的人们所接受。目前美国饲料益生菌销售额己超过3000万美元,主要菌种为嗜酸乳杆菌和双歧杆菌。但是益生菌的作用效果,并不如预期的那样理想,这主要是对益生菌的作用机理还不太清楚,从而在选择菌种方面存在一定的盲目性。

因为决定肠道优势菌的因素,不仅取决于菌种的产酸能力,而且还与菌种是否产生细菌素等因素有关,尤其与菌种的宿主专一性有很大关系。研究肠道微生物类群与细菌素的关系,可以更有效地选择益生菌菌种,使它们能更好地定植于肠道系统中,发挥出更多的功效。我国于1994年批准使用的益生菌有6种:芽孢杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、酵母菌、黑曲菌、米曲菌。其中乳酸杆菌和粪链球菌为肠道正常微生物,芽孢仟菌具有较高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,可明显提高动物生长速度和饲料利用率,于是许多生产厂家将这些菌配合起来进行使用,但是配合以后菌体活性是否受影响却并没有作深入研究。据报道(Rogers,1928),乳酸杆菌产生的细菌素Nisin的抗菌谱中,就包括粪链球菌和芽孢杆菌中的一些种,特别是它抑制芽孢的形成,在乳酸杆菌与一些粪链球菌和芽抱杆菌联合使用时,极有可能产生颉抗作用。因此研究细菌素的作用机理,对研究益生菌之间的关系也很有帮助。细菌素不仅具有与抗生素饲料添加剂相似的有益作用,而且无毒、无副作用、无残留、无抗药性,同时也不污染环境,所以细菌素将会在饲料中得到广泛应用。

参考资料

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关键词：固定化微生物 发酵 果醋

中图分类号：TS26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（c）-0038-03

Abstract：Fruit vinegar becomes alkaline after metabolism in human body， so it has the effect of neutralizing acidic food. And it is beneficial to preserve and absorb nutrient， which is of health， beauty and eliminating fatigue. Because of fast fermentation， short production cycle， stable product quality and economic advantages， immobilization technology has attracted more and more attention. This paper introduces the immobilization technology development of history and research， summarizes the function， fermentation technology and development trend of fruit vinegar， and finally discusses the application prospect and economic benefit of fruit vinegar with immobilized microorganism technology.

Key Words：Immobilized microorganism； Fermentation； Fruit vinegar

果醋是利用现代生物技术酿制成的一种营养丰富、风味别致的酸味调味品，口感呈酸性，在人体代谢后呈碱性，可以中和呈酸性食品，并有利于它保存各种营养素和促进钙的吸收。苹果可以调节肠胃功能，降低胆固醇，降血压、防癌、减肥、还可以增强儿童的记忆力，存在有利于儿童生长发育的细纤维，能增强儿童记忆力的锌。开发果醋可以提高水果的使用效率，促进水果产业的发展，很好地利用了我国的水果资源，同时可以减少粮食的消耗，也丰富了苹果的加工产品，还能给人们提供集营养、保健、食疗为一体的新型饮品。

现在国内主要生产果醋的方法是选用试管菌种进行扩培发酵，进入发酵期需经过前期活化、分离纯化、种子培养等步骤，这使得发酵时间变长[1]。固定化微生物技术近年来成为了研究的热点，使得各国学者竞相研究。其产品的质量稳定，易于实现生产的连续化。固定化微生物技术对于果醋生产中的应用、工业技术改造和标准化等有着积极的推动作用。

1 果醋及苹果醋饮料

果醋的主要原料是果实，其通过醋酸菌发酵而成，因具有独特的保健功效，变成近年来发展较为迅速的产品。果醋含有丰富的营养，能清除自由基，从而平衡人体内的酸碱度。苹果醋具有苹果的典型风味与口感，成本较低，营养价值高，兼有水果和食醋的营养保健功能，是苹果深加工的一个重要方向。它比食醋的营养更高，风味更好，能够直接饮用。果醋能降低人体内多余的胆固醇，因此能达到抗氧化、降低血压、减轻糖尿病影响、促进人体新陈代谢等作用。

1.1 果醋的功能性

1.1.1 保健作用

维生素C可以促使亚硝胺的分解，避免人体受到侵害。食物中维生素C因果醋的保护而不被破坏，从而降低体内的胆固醇含量，具有降血压、软化血管、帮助消化、降血糖、减肥、抑菌等功能。

1.1.2 美容作用

导致皮肤细胞衰老的主要因素是因为过氧化脂质的含量增加，果醋可以抑制和降低人体衰老过程中过氧化脂质的形成[2-3]。

1.1.3 减肥作用

果醋中含有丰富的氨基酸，不但可以加速糖类和蛋白质的新陈代谢，同时使人体内过多的脂肪转移为体能而被消耗，长期饮用果醋具有减肥疗效。

1.1.4 对儿童的营养作用

果醋含有蛋白质、氨基酸等人体所需要的其他酸性成分，其中维生素C的含量更是苹果10倍之多。它可更加有效地提供儿童身体每天所需的大量维生素，促进新陈代谢，促进儿童的正常发育。同时果醋中的挥发性物质具有刺激大脑神经中枢的作用，具有开发智力的功效。

1.1.5 消除疲劳作用

果醋中含有丰富的有机酸，这些有机酸，促进人体内糖代谢，使肌肉中的疲劳物质乳酸和丙酮等被分解，能有效维持体内的酸碱平衡，从而使得氧代谢顺畅，阻止乳酸的沉积，更好地消除疲劳[4]。

1.2 果醋的国内外市场分析

研究表明除了其家喻户晓的抗菌活性作用外，果醋被赋予了众多涉及健康的优点。消费者逐渐认识到果醋对人体的益处，人们将更多关注放到作为保健品的果醋上。早在20世纪90年代果醋已风靡欧美、日本等发达国家，其果醋产品种类繁多，得到了广泛的使用。人们对果醋已认识到了它的价值、产品开发早已很深入，人们已习惯将果醋作为调味品[5]。

2 果醋的酿造

果醋的发酵技术研究如下所述。

在生理学上发酵是指微生物的无氧呼吸和有氧呼吸以外的另一种生物氧化作用。固态发酵法[6]、液态发酵法[7]以及固定化发酵法[8]等是现在果醋广泛采用的发酵技术。固态发酵法发酵速度慢，对营养物的吸收和代谢产物的分泌存在不均匀，发酵不均匀，且过程控制较困难，但产品风味好；液态发酵法发酵成本低，生产周期短，但口感一般。固定化技术利用微生物的生物转化作用，使底物原料变成所需产品，效率高、产品转化快，大大缩短了发酵食品的生长周期，且原料利用率高，生产成本低，保持高效菌种，菌体可重复使用，抗污染能力强，稳定性强，有利于产物分离，易于实现连续化、自动化生产，在食品工业领域有广阔的应用前景[9]。

3 固定化微生物技术

固定化微生物技术是通过将微生物高度密集地固定在选证的载体上，在生物活性适宜保存的条件下使微生物能够快速、大量增殖的生物技术。其具有效率高、稳定性强、能纯化和保持高效菌种的特性，与传统发酵技术相比较，避免了生物细胞太小、难与水溶液分离、存在二次污染的问题。因此，固定化微生物技术在食品工业领域有广阔的应用前景。

3.1 常用的微生物固定化方法

固定化微生物技术的制备方法有吸附法、包埋法、结合法和交联法。其中，包埋法是最常用的的固定化生物催化剂技术，因其具有较好的综合性能、催化活性的保留和存活力高的特性，且在反应工程中应用广泛，广泛应用于食品、医药、日用化工等产品[9-12]。

固定化微生物技术制备果醋的研究现状如下。

吴茂玉等[13]对多菌种共固定化活细胞混合发酵的效果进行了研究，实脸表明，固定化发酵技术和传统发酵技术相比，口感较好、周期短。党亚丽等[14]对海藻酸钠固定化乳酸菌促熟干酪的效果进行了研究。固定化乳酸菌使得比对照组干酪成熟期缩短30 d左右。李西腾[15]采用固定化醋酸菌细胞的方法制备草莓醋，研究表明，在同样接种量的情况下，由于固定化工艺具有很高的产酸速率，其反应速度比传统工艺快了1.7倍。林海等[16]为了改进海藻酸钙微珠的性能，采取了3种不同的方法，固定化细胞使得最后木糖醇平均质量浓度为43.2 g/L，平均得率为53.8%。固定化微生物较游离微生物的优势之一就是其单位体积内菌体浓度更大，因而其发酵速率更快[19-22]。孙菲菲等[17]采用凝胶包埋法对固定化醋杆菌发酵芒果醋进行了研究。研究表明固定化方法发酵芒果醋的产酸率比传统方法提高83%，说明固定化技术具有明显优势。贺江等[18]采用固定化技术酿造苹果醋具有很好的稳定性，该研究结果表明，采用酿酒酵母、产酯酵母和乳酸菌共固定颗粒和醋酸菌酿造苹果醋共需要7 d时间，产酸速率比李燕等[23]、王云阳等[24]报道的有较大提高。

3.2 固定化微生物技术在果醋制备中的应用前景及展望

采用包埋法将原生质体固定可大大提高其稳定性。但固定原生质体还处于研究之中，未用于生产。随着固定化微生物技术的不断完善和固定化生物反应器的不断研制开发，在不久的将来，此项技术将会拥有更加广阔的应用前景。我国水果资源非常丰富，但是目前主要的经济价值还是依赖于水果本身的价值，深加工技术落后，因此，解决深加工的问题是当务之急。以水果为原料进行果醋的研制，创新生产加工工艺，利用固定化微生物技术发酵制备优质果醋，不仅提高了水果的营养价值，也为水果的开发利用提供了新的途径，未来营养保健的果醋饮品需求量也会随着人们生活水平的提高与日俱增，具有十分广阔的市场前景。

参考文献

[1] 高寅，黄秋云，陈中，等.液态深层发酵水果醋的工艺优化[J].现代食品科技，2010（12）：1419-1422.

[2] 李郁.迎接果醋行业的春天――专访承德红源果业有限公司董事长闫斌[J].中国食品工业，2007（3）：50-52.

[3] 陈春香.苹果醋的功能和工艺探讨[J].中国调味品，2007（10）：65-74.

[4] 姚玉静，龚慧雯，王尔茂.果醋的保健功能[J].饮料工业，2009，12（9）：1-2.

[5] 林清华，唐欣昀.固定化醋酸杆菌发酵条件的研究[J].食品科学，2011，13（32）：213-217.

[6] 李红光.苹果醋固态法发酵技术[J].中国酿造，2000（6）：25.

[7] 李莉，田士林.苹果醋生产工艺研究[J].安徽农业科学，2006，34（16）：4098-4099.

[8] 吴定，温吉华，程绪铎.固定化酵母菌和醋酸杆菌发酵食醋工艺研究[J].中国酿造，2005（1）：20-22.

[9] 李历.固定化醋酸菌在醋酸发酵中的应用研究[J].中国酿造，2013，3（32）：7-12.

[10] 李慧荣.微生物的固定化在食品加工中的应用[J].食品研究与开发，2012，6（33）：227-229.

[11] 赵小锋，王治业，王洁.共固定化复合菌种混合发酵冬果梨果醋工艺研究[J].食品研究与开发，2008，4（29）：117-118.

[12] 李慧芸.固定化醋酸菌酿造火棘果醋的工艺研究[J].陕西教育学院报，2012（3）：90-94.

[13] 吴茂玉，许平，林春国.共固定化多菌种混合发酵生产苹果醋的研究[J].中国调味品，2001（8）：15-18.

[14] 党亚丽，张富新，田园，等.海藻酸钠固定化乳酸菌促熟干酪效果的研究[J].食品科学，2006（9）：159-163.

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关键词：鲤鱼；植物乳杆菌；参数优化

Optimization of Fermentation Parameters for the Production of Vacuum Packaged Carp Jerky

ZHANG Gen-sheng, SI Miao-fei, HOU Jing, ZHANG Ming-dong

(College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China)

Abstract: The fermentation of common carp fillets by Lactobacillus plantarum for producing vacuum packaged fish jerky was optimized by single-factor and L9 (34) orthogonal array design methods to obtain desired pH and sensory evaluation. The optimum fermentation parameters were determined as: 3% of inoculum amount, 2% white sugar added, 4% salt added, and fermentation at 35 ℃ for 20 h. Fermented fish products under the optimized conditions had a glossy surface, a moderate sour taste, good elasticity, good toughness and unique flavor.

Key words: fish; Lactobacillus plantarum; optimum parameters

中图分类号：TS251.51 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2014）01-0012-05

鱼类制品具有丰富的营养和良好的风味，可为人体提供所需的蛋白质、矿物质、维生素A、B，为大多数人所喜爱 [1]。然而鱼肉干生产过程中极易产生鱼腥味，本实验采用干发酵法改善真空包装鱼肉干风味。发酵鱼制品是指在微生物酶或者微生物代谢产物的作用下，经过一系列的反应，形成具有风味独特的鱼肉制品，并且此方法能延长保藏时间[2]。目前，国内外学者研究腊鱼[3]、盐干带鱼[4]、风干武昌鱼[5]、Plaa-som[6]、Enam Ne-Setaakye[7]等鱼制品的菌相，分析发现在肉类发酵和保藏过程中关键菌种是乳酸菌[8]。用乳酸菌发酵鱼制品不仅可以降低pH值、减少腐败菌和改善鱼制品的组织结构[9]，而且有助于发色，降低亚硝酸盐残留量[10]，提高鱼制品的营养价值，延长产品货架期，促进良好风味的形成[11]。发酵肉制品中可以应用的乳酸菌有植物乳杆菌、干酪乳杆菌、戊糖片球菌和弯曲乳杆菌等[12-14]。植物乳杆菌是典型的兼性厌氧菌，最佳生长温度30～35 ℃，耐盐性能好，能水解各种碳水化合物[15]，因此本实验采用植物乳杆菌为发酵菌种，研究真空包装鲤鱼肉干发酵最优工艺参数，以期为风干鱼制品生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

植物乳杆菌 哈尔滨商业大学实验室保存；MRS液体培养基、MRS固体培养基[16] 哈尔滨商业大学实验室自配；鲤鱼 市售；食盐 中盐黑龙江盐业集团有限公司；白砂糖 青岛惠方糖业有限公司。

1.2 仪器与设备

ZHWY-2102C型恒温培养箱 上海智城分析仪器制造有限公司；SCOUT型电子天平 梅特勒-托利多常州衡器有限公司；721E型紫外可见分光光度计 上海光谱仪器有限公司；TDL-S-A型台式离心机 上海安亭科学仪器厂；HHS-12型电热恒温水浴锅 上海东星建材试验设备有限公司；SYQ-DSX-280B型高压灭菌锅 上海申安医疗器械厂。

1.3 方法

1.3.1 菌种活化

将斜面上的植物乳杆菌接种于MRS液体培养基中，35 ℃静置培养24 h，连续传代2～3次，使菌种完全活化，然后扩大培养，4 ℃冰箱中保存备用。

1.3.2 菌种生长曲线及产酸曲线的测定

将活化好的植物乳杆菌按质量分数2%接种于MRS液体培养基中，35 ℃静置培养，每隔3 h取样测定OD600 nm值和pH值。

1.3.3 菌种耐热性

将10mL活化并且培养到对数期的植物乳杆菌分别在40、60、80、100 ℃水浴条件下静置30min，用平板计数法测定其活菌数进行对比。

1.3.4 菌种耐盐性

将活化好的植物乳杆菌按质量分数2%接种于含0%、2%、4%和6% NaCl的MRS液体培养基中，35℃静置培养48 h，以MRS液体培养基进行空白对照，测定接种的MRS液体培养基的OD600 nm值，以判断菌种的存活情况。

1.3.5 菌悬液制备

将活化好的植物乳杆菌按质量分数3%接种于100mL MRS液体培养基中，35 ℃静置培养18 h。将此培养液常温4000r/min离心10min收集菌体，将收集的菌泥用生理盐水洗涤2次，再分散于100mL无菌水中制成菌悬液，放在4 ℃冰箱中保存备用，用平板计数法测定其活菌数。

1.3.6 平板菌落计数法

菌落总数测定，一般将被检样品制成几个不同的10倍递增稀释液，然后从每个稀释液中分别取出1mL置于灭菌平皿中与MRS固体培养基混合，在一定温度下，培养一定时间后（一般为48 h），记录每个平皿中形成的菌落数量，依据稀释倍数，计算出每克（或每毫升）原始样品中所含细菌菌落总数[17]。

1.3.7 发酵工艺

原料鱼肉选择切片去骨、皮加白砂糖、食盐和接种菌种密封发酵风干真空包装灭菌冷却成品

原料鱼肉选择：选择新鲜鲤鱼，将鱼鳞、鱼内脏、血污等去除后，用清水清洗。

去骨：将鱼刺及鱼骨剔除后，将鱼肉切成大约11g左右的薄鱼片。尽量确保鱼片大小一致、薄厚均匀。

加白砂糖、食盐和接种菌种：加入白砂糖、食盐和接种菌种时，要将其均匀涂抹于薄鱼片上，以保证发酵后鱼片口感一致，再将薄鱼片放入密闭容器中。由于植物乳杆菌为兼性厌氧菌，所以尽量排净空气。

灭菌：将包装及密封好的精鱼片放入高压灭菌锅中，121 ℃灭菌30min，灭菌时间不宜过短，否则会导致产品不熟及杀菌不彻底；灭菌时间也不宜过长，否则会导致产品变软和开裂，影响产品风味和口感。取出冷却后，即可食用。

1.3.8 感官评分标准[18]

由10名经培训的人员对样品鱼进行感官评分，满分为100分（表1）。

表 1 感官评分标准

Table 1 Criteria for sense evaluation of fermented fish

项目 偏好 得分 评分标准

口感 好 17～25 酸味适中

一般 8～16 酸味稍重

差 0～7 酸味过重

组织状态 好 17～25 质地柔软、有弹性

一般 8～16 质地适中、有一定的嚼劲

差 0～7 质地坚硬、嚼劲较差

色泽 好 17～25 色泽鲜亮

一般 8～16 有光泽、颜色较暗

差 0～7 无光泽、颜色灰暗

气味 好 17～25 无任何腥味、有香气、咸味适中

一般 8～16 稍有腥味、香气不明显、偏咸

差 0～7 腥味较中、无香气、很咸

1.3.9 水分测定 [19]：

参照GB 5009.3―2008《食品中水分的测定》。

1.3.10 pH值测定[20]：

参照GB/T 9695.5―2008《肉与肉制品pH测定》。

1.3.11 植物乳杆菌发酵鱼肉制品单因素试验

以感官评分和pH值为指标，采用干发酵方式进行发酵。将称取好的去骨、皮的薄鱼片放入烧杯中，基础发酵条件为发酵时间20h、菌种接种质量分数3%、发酵温度35 ℃、白砂糖添加质量分数3%、食盐添加质量分数4%，然后装袋、真空包装和灭菌，待其冷却即可食用。每次取一个变量，控制其他因素不变，分别考察发酵时间、菌种接种质量分数、发酵温度、白砂糖添加质量分数和食盐添加质量分数对发酵鱼制品感官评分和pH值的影响，以确定最佳发酵条件。各因素水平取值见表2。

表 2 单因素试验设计

Table 2 Single factor experimental design

水平 因素

发酵时间/h 菌种接种质量分数/% 发酵温度/℃ 白砂糖添加质量分数/% 食盐添加质量分数/%

1 12 1 25 1 2

2 16 2 30 2 3

3 20 3 35 3 4

4 24 4 40 4 5

5 28 5 45 5 6

1.3.12 植物乳杆菌发酵鱼肉制品正交试验

在单因素试验的基础上，选取4个因素，以感官评价为指标，对其进行L9（34）正交试验，确定最佳工艺配方。

2 结果与分析

2.1 植物乳杆菌生长曲线和产酸曲线

图 1 植物乳杆菌的生长曲线及产酸曲线

Fig.1 Growth curve and acid production curve of Lactobacillus plantarum

由图1可知，植物乳杆菌在35 ℃条件下培养，0～6 h为菌种的延滞期，该期菌体增大，代谢活跃；6～18 h为菌种的对数期，该期生长迅速，达到顶峰状态；18～45 h为菌种的稳定期，该期菌种繁殖速度渐减，死亡数逐渐增加；45～48 h菌种进入衰亡期，该期细菌形态显著改变，出现衰退型或菌体自溶，难以辨认，生理代谢活动也趋于停滞。

由产酸曲线表明，植物乳杆菌在35 ℃条件下培养，0～9 h pH值迅速下降，菌体产酸速度较快；而9 h后，pH值下降比较缓慢，菌体产酸能力逐渐下降，最终pH值基本达到3.44不变。这是因为随着时间的延长，发酵产物的积聚，菌种生长收到抑制，下降趋势逐渐变缓最终基本趋于不变。

2.2 菌种耐热性

表 3 菌种耐热性的测定结果表

Table 3 Heat resistance of Lactobacillus plantarum

温度/℃ 时间/min 活菌数/（CFU/mL）

对照组 ― 3.12×1011

40 30 3.08×1010

60 30 3.65×108

80 30 1.99×107

100 10 3.4×105

20 9×103

30 0

由表3可知，随着温度增加，菌种的活菌数逐渐下降；在100 ℃时，随着加热时间的延长，菌种的活菌数逐渐下降，直至30min时，活菌数为0。植物乳杆菌在60 ℃以上时，菌种大量死亡，说明植物乳杆菌适合做肉制品发酵剂。

2.3 菌种耐盐性

图 2 不同NaCl质量分数植物乳杆菌的OD600值

Fig.2 Salt resistance of Lactobacillus plantarum

由图2可知，随着NaCl质量分数逐渐增加，OD600值逐渐下降；当NaCl质量分数达到8%时，OD600值基本接近于0。说明植物乳杆菌能够耐受质量分数为6% NaCl溶液，植物乳杆菌可以作为肉制品发酵剂。

2.4 菌悬液的制备

用平板计数法测定出制备的菌悬液中的活菌数为1.7×108 CFU/mL，要想使植物乳杆菌成为发酵鱼制品中的主要菌种，其活菌数必须大于106 CFU/mL，才能使植物乳杆菌竞争过其他杂菌，发挥出主要菌群的优势。

2.5 植物乳杆菌发酵鱼肉制品单因素试验结果

2.5.1 发酵时间对植物乳杆菌发酵鱼肉制品的影响

图 3 发酵时间对发酵鱼制品的感官评分和pH值结果

Fig.3 Effect of fermentation time on sensory evaluation score and pH of fermented fish products

由图3可知，随着发酵时间的延长，pH值迅速下降，由最初5.21降至最终4.42，也就是说菌种在逐渐产酸。当发酵时间过短时，鱼肉变化不大，发酵鱼制品口味不佳；当发酵时间过长时，由于其过度发酵，产生异味，发酵鱼制品风味会受到影响。当发酵时间20h时，发酵鱼制品的感官评分最高，因此选择发酵时间为20 h，此时pH 4.62。

2.5.2 菌种接种质量分数对植物乳杆菌发酵鱼肉制品的影响

图 4 菌种接种质量分数对发酵鱼制品的感官评分和pH值结果

Fig.4 Effect of fermentation addition on sensory score and pH of fermented fish products

由图4可知，随着菌种接种质量分数的增加，pH值呈先迅速后缓慢的下降趋势。当菌种接种质量分数过少时，发酵不完全，发酵鱼制品口味不佳；当菌种接种质量分数过多时，由于其过度发酵，产生异味，发酵鱼制品风味会受到影响，且鱼表面颜色变暗。当菌种接种质量分数为3%时，发酵鱼制品的感官评分最高，所以选择菌种接种质量分数为3%，此时pH4.55。韩姣姣[15]研究泡菜中植物乳杆菌发酵草鱼的最佳发酵工艺条件是接种质量分数6%，所以相对于草鱼来说鲤鱼的接种质量分数较少，因此发酵鲤鱼发酵草鱼更适合工业生产，发酵鲤鱼要优于发酵草鱼。

2.5.3 发酵温度对植物乳杆菌发酵鱼肉制品的影响

图 5 发酵温度对发酵鱼制品的感官评分和pH值结果

Fig.5 Effect of fermented temperature on sensory score and pH of fermented fish products

由图5可知，随着温度的升高，pH值的下降也在不断加快。当发酵温度过低时，发酵鱼制品酸味较弱，鱼肉弹性较差，色泽暗淡，发酵不完全，发酵鱼制品口味不佳；当发酵温度过高时，发酵鱼制品酸味过重，鱼肉韧性较差，色泽灰暗，由于其过度发酵，产生异味，发酵鱼制品风味会受到影响。当发酵温度为35 ℃时，发酵鱼制品的感官评分最高，所以选择发酵温度为35 ℃，此时pH 4.51。

2.5.4 白砂糖添加质量分数对植物乳杆菌发酵鱼肉制品的影响

图 6 白砂糖添加质量分数对发酵鱼制品的感官评分和pH值结果

Fig.6 Effect of sugar addition on sensory score and pH of fermented fish products

由图6可知，在白砂糖添加质量分数为1%～4%时，pH值下降比较迅速，而当白砂糖添加质量分数为4%～5%时，pH值下降比较缓慢。当白砂糖添加质量分数过低时，发酵鱼制品酸味较弱，鱼肉弹性较差，有点光泽，发酵鱼制品口味不佳；当白砂糖添加质量分数过高时，发酵鱼制品酸味较浓，鱼肉韧性过大，色泽良好，发酵鱼制品风味会受到影响。当白砂糖添加质量分数为3%时，发酵鱼制品的感官评分最高，所以选择白砂糖添加质量分数为3%，此时pH 4.49。

2.5.5 食盐添加质量分数对植物乳杆菌发酵鱼肉制品的影响

图 7 食盐添加质量分数对发酵鱼制品的感官评分和pH值结果

Fig.7 Effect of salt addition on sensory score and pH of fermented fish products

由图7可知，随着食盐添加质量分数的增加，pH值下降速度逐渐减慢，最终pH值增高。由于食盐能降低肉的水分活度，影响微生物的渗透压，抑制其生长繁殖[21]。当食盐添加质量分数过低时，发酵鱼制品酸味过重、鱼肉弹性较好、有光泽、发酵鱼制品口味不佳；当食盐添加质量分数过高时，发酵鱼制品酸味较弱、鱼肉韧性较好、有光泽、发酵鱼制品风味会受到影响。当食盐添加质量分数为4%时，发酵鱼制品的感官评分最高，所以选择食盐添加质量分数为4%，此时pH值为4.54。

2.6 植物乳杆菌发酵鱼肉制品正交试验结果

表 4 正交试验设计及结果

Table 4 The testing program and results

试验号 A白砂糖添加

质量分数/% B食盐添加

质量分数/% C菌种接种

质量分数/% D发酵

时间/h 感官

评分

1 ―1（2） ―1（3） ―1（2） ―1（16） 74.6

2 ―1 0（4） 0（3） 0（20） 89.3

3 ―1 1（5） 1（4） 1（24） 83.1

4 0（3） ―1 0 1 91.4

5 0 0 1 ―1 77.8

6 0 1 ―1 0 70.2

7 1（4） ―1 1 0 72.5

8 1 0 ―1 1 85.2

9 1 1 0 ―1 80.3

K1 247.0 238.5 230.0 232.7

K2 239.4 252.3 261.0 232.0

K3 238.0 233.6 233.4 259.7

k1 82.33 79.50 76.67 77.57

k2 79.80 84.10 87.00 77.33

k3 79.33 77.87 77.80 86.57

R 3.00 6.23 10.33 9.24

优水平 A1 B2 C2 D3

由表4可知，各因素对感官评分影响的大小顺序为：C＞D＞B＞A，即菌种接种质量分数影响最大，其次为发酵时间、然后是食盐添加质量分数、白砂糖添加质量分数影响最小。最佳组合为A1B2C2D3，即白砂糖添加质量分数2%、食盐添加质量分数4%、菌种接种质量分数3%、发酵时间24 h为最佳组合。这个组合并不在9次试验中，所以对其进行验证，结果显示，在最佳组合条件下，感官评分为95分，得分最高。

2.7 成品测定指标

测定用最佳工艺参数制作而成的成品，水分含量57.35%，pH4.60。得出的发酵鱼产品指标符合食品安全地方标准发酵肉制品的要求，无致病菌检出，口味独特。

3 结 论

植物乳杆菌具有很好的产酸能力，最适生长温度为35 ℃，18 h进入稳定期。通过单因素试验和正交试验得出最优工艺参数为白沙糖添加质量分数2%、盐添加质量分数4%、菌种接种质量分数3%、发酵时间24 h，将它们放入100mL鱼汤中，进行发酵，发酵结束后，将鱼汤倒出，再装袋、密封，121 ℃灭菌30min，冷却至室温即可食用。在此条件下制成的发酵鱼制品表面有光泽、酸味适中、肉质弹性好、韧性好。

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篇6

关键词固定化酶;食品工业;应用

AbstractImmobilized enzyme is the core of the enzyme engineering，it benefits the reuse of enzyme and separation of the production and enzyme，advances the enzyme technology level. The technology of immobilized enzyme promotes the research and application of enzyme enginearing.And now immobilized enzyme has been widely used. The immobilized method was introduced，then the application of immobilized enzyme in food industry was summarized，and the future prospect of this technology was expounded in the end.

Key wordsimmobilized enzyme;food industry;application

固定化酶技术是20世纪60年展起来的一项生物工程技术。酶的固定化(immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内，进行特有的催化反应，并可回收及重复利用的技术[1]。固定化酶的研究不仅在化学生物学、生物工程医学及生命科学等领域异常活跃，而且因为其节省能源与资源、减少污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求[2]。

1固定化酶的定义与特点

固定化酶技术是将酶用人工方法固定在特定载体上，进行催化、生产，因而固定化酶一般可以被认为是不溶性酶。与水溶性酶相比，其优点如下:易于将固定化酶与底物、产物分高，便于后续的分离和纯化;可以在较长时间内连续生产;酶的稳定性和最适温度提高;酶反应条件容易控制;可以增加产物的收率，提高产物质量;酶的使用效率高，使用成本低;适于产业化、连续化、自动化生产。与此同时，由于酶的分离、固定化处理等原因，固定化酶也具有一些难以避免的缺点:在固定化过程中，酶活力会损失;生产成本提高，工厂初期投资大;只能用于水溶性底物，适合于小分子;不适宜于多酶反应，还需要需要辅助因子的协助才可以有效反应[3-4]。

2固定化酶的方法

酶的固定方法主要有吸附法、包埋法、共价键合法和一些其他方法，针对不同的酶、不同的载体，需要采用不同的方法，有时还需要将几种方法联合使用。

2.1吸附法

吸附法是通过非特异性物理吸附法或生物物质的特异吸附作用将酶吸附在炭、有机聚合物、玻璃、无机盐、金属氧化物或硅胶等材料上。该方法又分为物理吸附法和离子吸附法。此法简便，且酶变性的可能性较小。但是在酶和载体结合具有弱键的本质，在使用过程中易解吸，又由于载体具有非特异性吸附剂的本质，因此可能同时吸附除酶以外的其他物质[4]。

2.2包埋法

包埋法是指酶或细胞包埋在各种多种载体(如聚丙烯酰胺凝胶、矽酸盐凝胶、藻酸盐、角叉菜聚糖等)中发生聚合、沉淀或凝胶化使之固定的方法。主要分为凝胶包埋法和微胶囊包埋法，该方法操作简单，酶活回收率较高，但发生化学反应时，酶易失活，适用于小分子底物和产物的酶。

2.3结合法

结合法指选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定方法。包括离子键结合法和共价键结合法。离子键结合法操作简单，条件温和，酶活性损失少，但酶与载体结合力弱，酶易脱落，这也是最常用的方法之一。共价键结合法研究较为成熟，酶与载体结合牢固，一般不轻易脱落，但反应条件较剧烈，会引起酶蛋白空间构象的变化，破坏酶的活性部位。

2.4交联法

交联法是用双功能试剂或多功能试剂进行酶分子之间的交联，是酶分子和双功能试剂或多功能试剂之间形成共价键，得到三向德交联网状结构，除了酶分子之间发生交联外，还存在一定的分子内交联。根据使用条件和添加材料的不同，还能够产生不同物理性质的固定化酶。此法反应条件较剧烈，酶活回收率很低，故不常用。一般将吸附法和交联法2种方法结合起来使用。

3固定化酶在食品工业上的应用

3.1固定化酶在柑橘汁加工中的应用

柑桔加工产品出现过度苦味是柑桔加工业中较重要的问题，苦味物质主要由2类物质组成:一类为柠檬苦素的二萜烯二内酯化合物(A和D环);另一类为果实中多种黄酮苷，其中柚皮苷为葡萄柚和苦橙等柑桔类果汁中的主要黄酮苷，柚皮苷的苦味与鼠李糖和葡萄糖连接键的分子构象有关[5]。主要是利用不同的酶分别作用于柠檬苦素和柚皮苷生成不含苦味的物质。Manjon等使用空心玻璃床作为载体，分别使DEAE-Sephadex和单宁-氨基乙基纤维(tanninamino ethy1 cellulose)作为载体;Puri等使用海藻糖;Soures等使用醋酸纤维和三醋酸纤维制成膜固定酶，其试验结果都表明用固定化酶处理后的果汁苦味明显降低。

3.2固定化果胶酶在果汁加工中澄清的应用

在果汁加工中，果胶的存在会使压榨与澄清困难，而果胶酶是指分解果胶物质的多种酶的总称。Lozano等[6]将尼龙膜进行O-烷基化活化后与果胶酶共价偶联，然后置于微滤反应器中，被降解的小分子果胶随滤膜流出，贮液粘度降低88.14 %，从而破坏果汁的胶体状态。张来群等[7]将尼龙网经3-二甲氨基丙胺活化后，用戊二醛共价偶联果胶酶，所得固定化酶Km值与自然酶接近，在较宽的pH值范围内保持正常活力，对温度的稳定性有较大提高。Vaillant等[8]以虾壳几丁质为载体，以戊二醛为偶联剂共同固定PL和内切纤维素酶，发现其半衰期为407 h。

3.3固定化酶在啤酒澄清中的应用

啤酒以其清晰度高、泡沫适中、营养丰富和口感好成为人们的最佳选择。但是，由于啤酒中含有一定量的蛋白质，它与游离于啤酒中的多酚、单宁等结合产生不溶性胶体或沉淀，造成啤酒混浊，从而严重影响了啤酒的质量。温燕梅等[9]采用吸附—交联法，使胰蛋白酶先吸附于磁性胶体粒子表面，后用戊二醛双功能试剂交联，形成“酶网”裹着载体形成固定化酶，该磁性酶对啤酒澄清防止冷浑浊有明显效果。赵炳超等[10]在戊二醛做交联剂的条件下，以介孔分子筛MCm248作载体固定化木瓜蛋白酶，所得固定化酶的热稳定性有了显著提高，固定化酶的pH值稳定性和储藏稳定性也有了明显改善。

3.4固定化酶在乳制品中的应用

乳糖酶亦称为β-半乳糖苷酶，是工业中应用相当广泛的一种酶，较多地应用于乳制品加工中。很多人小肠黏膜内的乳糖酶活性严重降低，导致乳糖不耐受症。用乳糖酶处理部分乳糖，分解为葡萄糖和半乳糖，可以减少这种症状。

杨君等[11]应用海藻酸钠—壳聚糖固定化乳酸菌进行发酵乳清饮料研究。结果表明，固定化乳酸菌产酸和耐酸能力强，菌种活力持久并可多次重复利用。孙玉梅等[12]埋酵母乳糖酶间歇处理预先超高温消毒的牛奶，用戊二醛处理环状芽孢杆菌的乳糖酶，或把该菌用戊二醛交联固定于多孔硅胶，经处理或固定化后的乳糖酶，其生产活性从原来的21%提高至40%。李燕[13]用聚丙烯酰胺凝胶包埋米曲酶的乳糖酶，酶活力与机械强度都比较理想。固定化酶的稳定性范围扩大，热稳定性提高，同时底物乳糖在凝胶中扩散不影响固定酶的反应速度。使用该固定化酶处理脱脂牛奶，可以在保持原有风味的条件下，增加甜度，饮用时可减少蔗糖用量。

3.5固定化酶在制糖中的应用

在制备低聚果糖中，Hayashi等[14]用多孔硅石吸附Aureo-basidium sp.的果糖基转移酶，并用戊二醛交联后装柱可保留较高的酶活力。Hayashi等[15]用DEAE-纤维素固定果糖基转移酶，酶活力可保留95%。Yun等将果糖基转移酶固定在苯乙烯衍生的多孔离子交换剂上填入玻璃柱内，初始固定化酶的活性仅丧失8%。Chiang等[16]将Aspergillus niger和Aspergillus japoicus的果糖基转移酶纯化后共价结合在甲基丙烯酰胺高分子颗粒上，可保留酶活力达100%。

固定化葡萄糖异构酶可以用来催化玉米糖浆和淀粉生产高甜度的高果糖糖浆。用淀粉生产高果糖浆包含3步:一是用淀粉酶液化淀粉;二是用糖化酶将其转化为葡萄糖，即糖化;三是用葡萄糖异构酶将葡萄糖异构为果糖。由此可得到含高果糖浆与蔗糖同等甜度时，其价格低10%~20%，具有经济推动力。该固定化酶常用的制备技术是热处理法，将含葡萄糖异构酶的放线菌、芽孢杆菌或链霉菌等细胞用60~65 ℃热处理15 min，该酶就固定在菌体上制成固定化酶[17]。

3.6固定化酶在茶叶加工中的应用

在茶叶中含有种类繁多的酶，如多酚氧化酶、过氧化酶、单宁酶、果胶酶等，其对茶叶的加工或深加工有重要的意义。对重要酶类的固定化研究，可有效地改善茶叶的品质、拓展茶叶深加工的领域和应用范围。

多酚氧化酶是作为茶叶尤其是红茶必不可少的一种酶，李荣林[18]等人利用海藻酸钠包埋交联后其活力保持不变，而且热稳定性和对酸碱的适应性增强。单宁酶可以水解没食子酸单宁中的酯键和缩酚酸键，将单宁酶应用于茶饮料中可改善茶饮料的品质。Lauren[19]报道用固定化的单宁酶处理红茶，提高茶汤中可溶性铁和钙的含量。若在绿茶加工中使用单宁酶，可以部分消除夏秋茶的苦涩味道，提高茶饮料品质。茶叶中的水溶性果胶物质，对于促进红茶的品质具有积极作用。尹军锋等[20]用果胶酶对茶汁酶解作用进行研究，得出了果胶酶能提高茶汁膜分离性能的结论。

3.7 固定化酶在烟叶中的应用

在烤烟初烤和复烤后尚残留淀粉，淀粉在燃吸时影响燃烧速度和燃烧完全性，并产生糊焦气味，影响吸食品质。在一定条件下淀粉能水解为水溶性糖，使烟质改善。但这些反应并不充分，处理后的烟叶中淀粉含量仍很高，特别是低次烟叶中较高的淀粉含量影响了该类烟叶的可用性。加酶处理能加速淀粉水解，能将直链淀粉迅速降解为糊精和麦芽糖等，糖化酶能将直链淀粉和支链淀粉降解为葡萄糖。刘谋盛等[21]将固定化α-2淀粉酶和糖化酶制成乳状液，用以降低低档次烟叶中淀粉的含量。由于酶被水溶性载体所形成的保护层包膜，避免了与空气直接接触，其活力得以提高，即强化了发酵条件，从而提高了卷烟的抽吸品质。同时，对固定化酶乳状液添加剂与水溶液酶添加剂降低低档次烟叶中淀粉的质量分数进行了研究，结果表明，固定化酶处理烟叶淀粉降解率为25%~30%，优于水溶液酶的25%，特别在抽吸品质方面，前者处理明显优于后者处理。

3.8固定化酶在食品检测以及传感器中的应用

生物传感器被认为是一种由受体、抗体或酶构成的生物感应层于换能器紧密连接而能提供环境组成信息的感应器。如:测量电流以及电位的酶电极，酶热敏电阻装置，以场效应管为基础的生物传感器，以及生物发光及化学发光为基础的纤维—光学传感器等，不同的传感器都应用不同类型的固定化酶。

固定化葡萄糖氧化酶传感器是其中应用最为广泛的一种。1967年，Clark等[22]采用固定化酶技术，把葡萄糖氧化酶固定在疏水膜上再和氧电极结合，组装成第1个酶电极—葡萄糖电极。唐芳琼等[23]利用纳米颗粒引入到葡萄糖电极研究中，并用易成膜的PVB作辅助膜基质，进行GOD的固定化研究。试验结果表明，利用纳米颗粒的表面效应可以显著提高GOD酶电极响应灵敏度。目前，制药厂将葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶与一种显色剂一起固定在试纸上，制成检验妇女是否妊娠的试纸。这种检测技术简单，操作方便，应用极为广泛。用聚丙烯酰胺包埋葡萄糖氧化酶与氧电极组装成酶电极也可用来进行临床的血糖检测，并且可连续测定1 000次血糖样品，低温存放180 d仍可保持90%的酶活力。

食品中的农药残留分析越来越受到人们的关注，蔬菜中有机磷农药残留的快速检测已成为目前人们研究的热点。应用有机磷农药对胆碱酯酶特异性抑制的酶化学比色分析法已被广泛应用于有机磷农药的定性、定量检测。于基成等[24]将植物酯酶共价结合到微孔塑料板上，制成农药快速检测板，用于检测有机磷类农药。建立的方法方便、快捷、检测样本容量大，结果能满足蔬菜中有机磷农药残留检测的要求。张淑平等[25]利用固定化的乙酰胆碱酯酶(AChE)制作一种可用于农药残留检测的快捷灵敏的传感器，并探讨了AChE 的固定化技术。固定化酶传感器具有较高的灵敏度和稳定性，该检测方法可以满足对甲萘威农药残留的快速检测要求。

4固定化技术在食品工业中应用的前景和发展

固定化技术在食品工业中的应用还很多，如固定化氨基酰化酶生产L-谷氨酸;固定淀粉酶和葡萄糖淀粉酶以淀粉为原料生产葡萄糖;固定化酶法酿造调味品等，但用于食品工业的酶远远大于固定化酶。还有很多固定化酶和固定化细胞处于中试阶段，固定化原生质克服了固定化细胞的一些缺陷，但固定原生质体还处于研究之中，未用于生产。人们清楚地看到了固定化技术的一些优点，虽然很多还处于研究和开发中，但已经给人们指明发展方向。随着固定化技术的发展，将会有更多的固定化酶、细胞、原生质体应用于生产中，充分显示出固定化技术的优越性，开启固定化技术的新局面。

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篇7

关键词：超高压；肉制品；杀菌机制

Abstract： Ultra-high pressure processing （UHPP） has already been established as an alternative to thermal processing for the inactivation of foodborne microorganisms in different meat products for the extension of shelf-life such as fresh， cured， stewed， smoked and grilled meat products. However， the effects of UHPP on the inhibition of growth of various bacteria in these products vary. In this article， we review mechanisms of microbial inactivation during UHPP， which involve morphological properties of foodborne microorganisms in meat products， and the conformational changes of microbial enzymes that lead to their inactivation. These mechanisms may be regarded as a useful theory to promote the further application of UHPP in meat industries.

Key words： ultra-high pressure processing； meat products； microbial inactivation mechanisms

DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.08.008

中图分类号：TS251.5 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2016）08-0039-05

优质的肉制品，具有风味独特、营养价值高、食用方便等特点，但易受到微生物感染发生腐败变质，影响其食用安全性。肉制品中的微生物能分泌蛋白酶、肽酶或脂肪酶等分解蛋白质和脂肪，产生小分子物质，使肉制品中蛋白质和脂肪等发生一系列变化，导致肉制品的感官品质下降，直至完全失去商品价值和营养价值[1]。因此，肉制品的生产加工只有不断创新，才能满足消费者对不含食品添加剂，如防腐剂和保湿剂的高安全性、高感官性和高品质的便捷式肉制品的需求。

肉制品工业中的保鲜技术，如化学保鲜效果良好，但一些化学保鲜剂本身存在着致畸、致癌性，长期使用会对人体造成危害；高纯度天然保鲜剂提取技术的局限以及单一保鲜剂不尽人意的抑菌效果，都影响天然保鲜剂，如壳聚糖、乳酸链球菌素等的广泛应用[2]。物理保鲜，如气调保鲜，虽能有效保持肉制品的新鲜度且安全性较高，但气调包装易交叉污染，且在贮藏运输中，肉制品流失的水分滞留在包装袋内，感官价值降低[3]。为克服这些保鲜技术的缺陷，新型冷杀菌技术，如超高压加工技术、振荡磁场（欧姆加热、介电加热和微波炉）、X射线和电子束的强光脉冲等技术被开发并逐渐投入了商业化使用。自2000年以来，应用超高压加工技术处理的肉制品数量在全球范围内呈指数增长，表现出巨大的潜能[4]。

食品超高压技术（ultra high pressure processing，UHPP），是基于勒夏特列平衡原理的非热加工处理，即在室温下将食品置于流体介质中施加100～900 MPa的静高压（商业中常用400～600 MPa的高压），压力瞬间均匀的传输到食品中，灭活食品中微生物的同时，又不改变食品固有的感官特性，且保持食品的营养成分不流失[5-6]，

该技术在食品工业尤其是乳制品工业[7-9]、饮料工业[10-11]和肉制品工业[12-13]中被广泛应用。超高压加工的肉制品逐渐被认可，比如美国农业部门的食品安全和检验服务部门在2003年允许美国公司使用超高压来控制即食肉制品中的单增李斯特菌[14]。然而，由于超高压对不同肉制品中各种致病性、腐败性微生物抑菌效果以及关于这些微生物的抗压性的报道不多，致使超高压的应用安全性需要更广泛与深入地研究。本文就目前有关超高压灭活不同肉制品中微生物的研究，分析了超高压对肉制品中微生物的杀菌机制，为超高压的进一步应用提供参考。

1 超高压对不同肉制品的杀菌效果

1.1 超高压对生鲜肉制品中微生物的影响

王根才等[15]的研究发现超高压处理对4 ℃冷藏的冷却猪肉中霉菌、酵母、葡萄球菌与微球菌的抑制效果明显，而对假单胞菌、乳酸菌、肠杆菌等耐压性腐败菌的抑制效果不明显。超高压（>250 MPa）处理冰鲜鸡肉后冷藏至第8天，菌落总数和大肠菌群指数均在国标要求范围内[16]。除了大肠杆菌外，沙门氏菌也是新鲜肉制品中常见的病源性微生物。在低温（4～6 ℃）环境下，用550 MPa超高压处理新鲜鸡肉15 min后，无沙门氏菌被检出[13]，肉制品安全性显著提高。可见，超高压是生鲜肉贮藏保鲜的一种有效方法。

1.2 超高压对腌制肉制品中微生物的影响

腌制肉制品是传统肉制品的代表，具有感官风味独特、耐贮藏等特点。相比于腌制的生牛肉和熟制的火腿，干腌火腿中金黄色葡萄球菌和乳酸菌的存活性最低[17]。陈小娥等[18]发现散装腌制泥螺的平均初始菌落总数为（13 600±2 980）CFU/g，但经超高压（>300 MPa）处理后样品菌落总数都低于100 CFU/g。可见，压力对微生物具有极其显著的杀菌效果（P0.05），这为经济型腌制泥螺的超高压杀菌提供了有效的理论支持。张隐等[19]发现400 MPa/5 min的加工条件不仅能显著降低泡椒凤爪中的菌落总数、大肠菌群数和乳酸菌数，而且超高压处理的泡椒凤爪在贮藏过程中亚硝酸盐含量显著低于热处理产品。由此可见，超高压作为腌制肉制品的二次杀菌处理，能有效降低腌制肉制品中嗜盐微生物的菌落数，提高产品的安全性，这为糖渍或糟渍肉制品的超高压杀菌提供了参考。

1.3 超高压对熏制肉制品中微生物的影响

超高压处理对烟熏切片火腿腐败微生物具有较强的抑制作用，并随压力的升高，抑制效应增强。韩衍青等[20]的研究发现400 MPa和600 MPa超高压能有效灭活烟熏火腿中的肠杆菌、热杀索丝菌、假单胞菌以及霉菌和酵母，同时可较好地保持样品原有的游离脂肪酸含量，不会引起烟熏火腿的脂肪氧化酸败。韩衍青等[21]也报道烟熏切片火腿中乳酸菌中的部分菌属较为耐压，是低温烟熏火腿贮藏后期的优势腐败菌，未经超高压处理的产品，在2 周后就会发生腐败变质，而400 MPa和600 MPa超高压处理后，乳酸菌菌落数长时间处于低水平（

1.4 超高压对卤制肉制品中微生物的影响

超高压和热处理2 种加工方式均能显著降低卤肉制品中的菌落数，抑制微生物的快速繁殖，减少贮藏期间的腐败变质。朱晓红等[22]对真空包装后的酱牛肉采用超高压（600 MPa，5、10和15 min） 和加热（85～90 ℃/10 min）2 种方式进行二次杀菌处理，2 种方式均能够显著降低酱牛肉的初始菌数（P

1.5 超高压对烧烤类肉制品中微生物的影响

张建等[24]利用超高压对烤乳猪进行处理，有效控制了烤乳猪中的菌落总数。在经过500 MPa、25 min的超高压处理后，在常温下存储，烤乳猪中菌落总数10 d后才超标，而在4 ℃条件下进行贮藏，15 d后菌落总数才超标，这一结果说明超高压和低温保藏具有协同效应。虽然有关超高压灭活烧烤类肉制品中微生物的报道较少，但随着超高压技术的不断成熟，特别是对影响超高压杀菌效果的动力学因素[25-26]的不断探索，超高压技术也有望在今后的烧烤类肉制品的生产实践中得到广泛应用。

2 超高压对肉制品中微生物的杀菌机制

2.1 超高压对肉制品微生物细胞结构的影响

超高压处理使微生物细胞体积和长度、细胞内液泡、细胞壁和细胞膜等都产生一定程度的形态改变。Sheen等[27]的研究结果发现在超高压处理前鸡肉中的沙门氏菌的细胞结构完整，细胞内容物均匀排列，然而在超高压处理后细胞内容物排列紊乱，细胞结构虽未完全解离，但细胞膜上出现大小不一的缺口，对细胞造成了不可逆的损伤，这可能的原因细胞膜上类脂和蛋白质之间的压缩率不同而造成的。微生物的细胞膜性质不同，对压力的敏感性也不同。其次，也有研究发现在超高压作用后，大肠杆菌在超高压作用下细胞膜的荧光偏振度和细胞膜微黏度增大，表明大肠杆菌细胞膜流动性明显下降[28]。超高压处理也造成单增李斯特菌细胞膜的通透性改变[29]，使细胞内大分子物质和无机盐离子如Mg2+等内容物外泄，而Mg2+对维持核糖体结构的稳定性发挥重要作用[30]，可见，超高压杀菌在一定程度上是通过降低微生物细胞膜的流动性和增加细胞膜的通透性来改变微生物核糖体构象而实现的。

再次，微生物细胞膜的结构成分也会影响超高压杀菌的效果。例如，经过超高压处理后的微生物，其细胞膜的类脂成分会发生相变，即从液晶态变为晶态，从而影响蛋白质的输送，最终导致细菌的亚致死性[31]。然而，细菌细胞膜中多不饱和脂肪酸含量增加，对压力的耐受性也会增加[32]，从而降低了超高压杀菌的效果。

另外，肉制品在超高压之前进行冷藏处理，也会降低超高压杀菌的效果，其原因可能是微生物为了适应低温的环境，通过改变细胞膜脂肪酸的支链结构和长度，从而保持细胞膜的流动性，进而在高压处理时保持较高的存活率[32]。

由此可见，超高压处理会引起微生物细胞形状的改变，降低细胞膜的流动性，增加细胞膜的通透性，从而造成细胞内容物的外泄、细胞器结构的改变和细胞膜成分状态的改变，最终导致微生物细胞的死亡，但细胞膜中多不饱和脂肪酸的含量和低温预处理会降低超高压杀菌的效果。

超高压杀菌的机制是通过对微生物细胞膜的破坏导致微生物灭活的，尽管大部分专家对这一说法的支持率较高，但微生物细胞膜的流动性和渗透性如何改变至今没有定论，而且超高压对微生物细胞膜结构的影响与超高压的杀菌效果间也还没有建立良好的联系。故，还需要有更多的成果来支持这一观点。

2.2 超高压对肉制品中微生物酶活性的影响

微生物进行的能量运输和代谢、脂类代谢、氨基酸的合成与代谢以及核苷酸的合成与代谢等各种生物化学反应中，都离不开酶的作用。一旦酶失活或变性，微生物的各种代谢将大受影响，甚至死亡。酶失活的主要原因是由于用水作为溶剂，致使构成微生物体的蛋白氨基酸残基之间的非共价键（氢键、离子键、疏水作用等）容易断裂，而促使蛋白质和水分子之间的相互作用，进而破坏了蛋白质的二级甚至高级结构[33-34]，从而导致微生物高分子聚合物的分解和酶的失活，最终影响微生物的存活率。例如，Sliva等[35]的研究发现在140 MPa以上压力条件下，蛋白质解离成的亚基能形成无定形的聚集体，同时也丧失了某些功能性质。蛋白质从展开到再折叠的过程中，亚基还可以不断地组装，最后形成很稳定的纤维聚集体。Ohmae等[36]研究发现，在超高压条件下，酶的辅助因子与酶的结合也会发生改变，辅助因子容易游离出来，从而导致酶失活。超高压作用使低聚蛋白不可逆解离成相应的亚基，酶活性位点构象的改变，蛋白质体积减小或者疏水分子的交联使蛋白质分子聚集或者凝胶化等现象可以利用核磁共振、红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射、动态光谱扫描、电子自旋共振等高精技术明显观察到或得到证明[37]。

关于酶的活性变化，可以通过体外实验加以测定与分析。超高压对微生物酶活性影响的结果参见表1。酿酒酵母中部分酶对压力敏感性强，如脂肪酶、胱氨酸酶和胰凝乳蛋白酶在448 MPa高压下失活率达100%[38]；埃希氏大肠杆菌中脂肪酶、葡萄糖苷酶、胱氨酸酶、胰蛋白和β-醛酸苷酶等多种酶在相同的条件下完全失活[38]，但是乳酸球杆菌和嗜酸乳杆菌属于耐压性微生物，600 MPa超高压处理后2 种微生物细胞中乳酸脱氢酶仍保持较大活性[39]。由此可见，超高压处理肉制品起到杀菌抑菌作用是通过对蛋白质或酶结构的改变，致使酶活性的降低或完全失活，导致微生物死亡，但由于不同食品基质中微生物的分布状况不同，微生物体内酶种类的多样性，导致微生物间的耐压性表现出差异，影响超高压的杀菌效果。埃希氏大肠杆菌和希瓦氏菌中RNA聚合酶在150 MPa条件下也就完全失活[40]，而RNA聚合酶是转录时最重要的寡聚酶，控制着启动子基因序列的选择性。RNA聚合酶的超高压失活表明超高压也可能通过影响微生物酶的转录活性来影响遗传物质的合成与代谢。

表1中也表明了超高压技术能使天冬氨酸氨基转移酶等多种酶的表达量显著降低[41]。Niven等[42]认为，这可能是超高压对微生物细胞核糖体的损伤造成的，因为大多数蛋白质是在核糖体上合成的。

虽然有学者[44-45]认为超高压处理也可能有效钝化食品中的内源酶，激活常压下惰性的食品酶，提高其在食品加工过程中的活性和稳定性，但关于食品中微生物酶的调节作用几乎未见报道。综上所述，超高压杀菌的机制涉及到微生物细胞的形态、细胞膜的性质、结构与成分、亚细胞器的结构、蛋白质与酶的结构以及基因等多种生理、生化指标，是一个多因素而产生的综合累积的效果，而不是抑制或破坏微生物一个特殊的结合位点或功能位点，正如Simpson等[46]研究结果：微生物细胞的失活是因为细胞的累积性损伤所致。

3 结 语

超高压处理的肉制品受到越来越多消费者的欢迎，因为这些肉制品保持了原有的新鲜味感和优良品质，目前超高压主要用来灭活肉制品中各种微生物，以期延长产品的货架期和保质期，但超高压技术对设备要求较高，经济成本的增加，在一定程度上限制了超高压的使用，故该技术的进一步发展是如何降低成本，这为下一步的研究指明了方向。

作者认为今后的研究需要关注以下几个方面：1）需要结合动力学模型与选择性酶的失活来进一步深入而又广泛地阐述肉制品中微生物高压失活的机制。当前超高压对肉制品中微生物酶灭活的研究成果不多，需要扩大范围，通过超高压对肉制品中微生物酶活性的影响，提高对超高压在肉制品中杀菌效果的共识。2）进一步改进设备的构造以达到超高压杀菌过程中对温度和压力的均一性要求，彻底杀灭传染性病原微生物和病毒。虽然在2014年高压巴氏杀菌产品已达到50 万t，但是当前的超高压设备并不能提供均匀的杀菌温度，大批量处理时杀菌效果欠佳，因此不能在肉制品工业中大规模、广泛地应用。3）以消费者对超高压食品的可接受度和超高压食品营养价值为指标，改善消费者对超高压食品存在安全风险的认同。超高压可以改变一些酶的活性和部分蛋白质的结构，为此引发了一些关于超高压有潜在安全风险的担忧，因此也有必要进一步深入地研究来澄清超高压食品对消费者的致毒性、致敏性以及消化率和营养质量损失方面的影响。4）最后，要促进超高压在肉制品工业中的广泛应用还要进一步研究其相关方面，包括：优化超高压新技术灭活肉制品中目标微生物的加工条件；研发新型的包装系统；并结合天然抗菌物质来最大限度的延长产品的货架期。

综上所述，如能解决好以上的问题，超高压技术的广泛应用将指日可待，所带来的经济效益也不可估量。

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篇8

关键词：酸奶；超高温酸奶饮品；发酵剂

引 言

高保期酸奶饮品以牛奶为主要原料，经发酵、配制、超高温杀菌而加工成的一种品

质均一、清香纯正、酸甜可口并集营养与保健于一体的液体饮料。随着我国人民的消费水平不断提高，人们消费水平正从嗜好性饮料向营养保健型饮品转变，因而开发研制超高温酸奶饮品的市场潜力巨大，社会效益显著。

在生产过程中，主要存在蛋白质沉淀、产品粗造、絮凝和货架期短等难题。本文就超高酸奶饮品加工工艺及生产中应注意的问题作一探讨。

1、材料与方法

1.1试验材料

原料：牛奶、奶粉、蔗糖、食用香精。

稳定剂：海藻酸丙二醇酯、羧甲基纤维素钠、果胶、黄原胶、瓜尔豆胶。

酸味剂：乳酸、柠檬酸、苹果酸。

乳化剂：单甘酯、蔗糖酯

品质改良剂：磷酸盐、柠檬酸盐

1.2试验设备及仪器

电热恒温焙烤箱、721型分光光度计、超高温瞬时杀菌机、离心沉淀器、均质机、胶体磨、酸度计、显微镜、净乳机。

1.3超高温酸奶饮品的加工工艺

工艺流程

超高温酸奶饮品可采用鲜奶，也可采用奶粉为原料。两种不同工艺流程为：

鲜奶接收加奶粉提干均质和巴氏杀菌冷却至发酵温度接种发酵冷却配料超高温杀菌无菌灌装

全脂奶粉热水溶解水合均质和巴氏杀菌冷却至发酵温度接种发酵冷却配料超高温杀菌无菌灌装

工艺要点

奶粉的还原 应选用高质量的奶粉，细菌总数低且奶粉中不含有抗生素。奶粉溶解时，最好选用奶粉混料系统。溶解时通常选用50℃～60℃的热水，且奶粉溶解后，应停止搅拌并在50℃～55℃下水合20min～30min，以使奶粉中的酪蛋白有充分的时间吸水润湿，彻底溶解。同时由于调配料中的蛋白质含量会影响到酸奶的粘度、组织状态及稳定性，故建议发酵前将调配料中的非脂乳固体的含量调整到10%～12%，这可以通过添加脱脂奶粉（或蒸发原料奶、添加酪蛋白粉以及乳清粉）来实现。

脱气、均质和巴氏杀菌 如果原料奶中的空气含量高或使用奶粉，均质前最好脱气。均质的主要目的是防止脂肪上浮，改进酸奶的粘度，防止乳清分离。均质机通常包含在巴氏杀菌系统中，均质温度为60℃～70℃，均质压力为18Mp。巴氏杀菌可杀死奶中的致病菌和腐败菌，保证了产品的安全性，最大限度地保留了鲜奶的营养成分和独特天然的口感。

1.4复合磷酸盐对产品稳定性的影响

在正常弱酸条件下，乳中钙等盐类，其离子型和结合型呈平衡状态 ，经乳酸菌发酵后，发酵乳中钙离子呈完全游离状态，这种浓度钙离子可使羧甲基纤维素从溶液中沉淀出来。添加磷酸盐可与溶液中钙离子作用生成螯合物，使得乳酸菌饮品酪蛋白稳定。同时还要考虑到品质改良剂用量不能过大，因为钙是该饮料具有营养和保健功能不可少的元素；螯合剂的添加量太大，钙越难被人体吸收。实验时选用六偏磷酸钠和三聚磷酸钠为研究对象进行试验，当总量为0.04%时，二者不同配比对产品的影响结果如表3所示。

1.5糖酸比例的确定

糖酸比例是决定酸性乳饮料口感的关键因素，也是影响产品质量的主要因素之一。一般来说，添加蔗糖不仅能赋予饮料适宜的风味，而且能提高溶液的密度，缩小溶液与蛋白质粒子之间的密度差，还可提高粘度，防止蛋白质分子沉淀。而果汁和有机酸的添加是为了增强饮料的水果风味，并且使饮料的PH远离酪蛋白的等电点（PH=4.6）提高酪蛋白在饮料中的溶解度。因此在杀菌前应将酸奶饮料的PH值调整到3.8～4.2，滴定酸度在50。T左右。在实际生产中要先将酸稀释，然后慢慢加入料液中，并且加酸时，不断高速搅拌。加酸温度应低于60℃。经反复试验，确定白砂糖用量为10% 。

1.6水处理对产品稳定性的影响

水中一般有悬浮物、胶体以及钙、酶等盐离子，若不经过处理则会使水中的钙离子与CMC等增稠剂反应生成螯合物，发生沉淀。所以对水的处理较为重要，一般对水的净化方法有：凝聚、过滤、软化。水的软化方法有多种，生产中一般采用离子交换树脂法，其设备简单，操作方便。

1.7调香

产品有了好的稳定性，若有好的香精点缀，才堪称得上好的产品，这样更能赢得消费者的青睐。

香精、香料的选择目前在食品新产品的开发中，起了重要的作用。要掌握此技术，必须首先了解有关香气、香味方面的概念及评香的基本要点。

1.7.1香气、香味

（1）香气是指某种挥发性物质刺激位于鼻腔内的神经时所产生的感觉，关于嗅香机理目前有两种观点，即微粒子学说和波动学说。

（2）香味是指食品在加工中，通过嗅觉和味觉同时感受到的感觉。

（3）香型是比较具体地描写一种香精的整体香气。

1.7.2评香的基本要点

（1）头香要鲜明，拿起来一闻就知道是什么香精，清清楚楚，十分逼真。

（2）体香要稳定，在一定时间内香韵基本一致，留香长短视产品而定。所谓香韵是香气的韵调，即人的主观意识对客观香气现象的反应和测度，也就是把香气作为艺术的形象而对之领略和评价，香韵是比较抽象的，有时难以用语言或文字表达。

1.7.3香精、香料的搭配

随着食品工业的发展，扩大了食品用香精、香料的应用范围，同时，由于消费者口味在不断变化，使得香精、香料品种不断增加，而且在加香的浓度及其香精、香料的搭配上也有创新。

客观地说，香精搭配是一个取长补短、不增加香精品种而使香气更加完善的非常意义的技艺，香精的搭配可以产生新的口味，开发食品新品种，但是搭配技术没有既定的规则，必须通过实验复配比例，达到理想的效果。

由于近年来乳饮料的迅猛发展，香精、香料在乳饮料中的应用也日趋广泛。乳饮料生产厂商对决定产品口味的香精要求越来越高。为使产品在市场上更具竞争力，除了选择好的香精外，香精搭配也就成了乳饮料开发的关键，为此下面重点介绍在乳饮料中的应用及搭配。

用于乳饮料的香精型基本分三类：

（1）果蔬类包括甜橙、橘子、柠檬、白柠檬、苹果、梨、杏子、梅、香蕉、菠萝、荔枝、龙眼、草莓、杨梅、西瓜、哈密瓜、西蕃莲等。

（2）干果类①坚果类：咖啡、可可、花生、芝麻、核桃、红枣、板栗等；②豆类：红豆、绿豆等；③粮食类：玉米、红薯、香芋等。

（3）奶香类：包括牛奶、奶油、白脱、乳酪、干酪等香型。

1.7.4香精使用注意事项：

（1）选择合适的加香时机，尽可能减少香精香料的损失，在生产条件允许的条件下，低温或加工后期添加。

（2）掌握合适的添加量，称量准确，并注意香精之间的搭配。

（3）要有正确的添加顺序，香精混合使用时要先加淡的后加浓的。

（4）要有正确的添加方法，在加香过程中切忌把几种香精混合后添加，防止香精之间因发生各种反应而损失香气。

2.结论

（1）为了得到稳定的产品，防止产品的分层、沉淀等不良现象，添加单甘酯0.02%、蔗糖酯0.04%、果胶0.3%、海藻酸丙二醇酯0.2%、羧甲基纤维素钠0.1%、六偏磷酸钠0.02%、三聚磷酸钠0.02%，能使产品稳定180天以上。

（2）通过反复试验，确定高保质期酸奶饮品中的牛奶含量为35%，乳固体含量≥4.0%蛋白质含量≥1.0%时，产品质量容易控制。

（3）由实验数据可得：白砂糖的用量为10%，酸奶饮品的最终酸度在50。T左右。

（4）通过最终品质评定，确定草莓香精、菠萝香精、香蕉香精、香瓜香精等果蔬类香精分别与牛奶香精、乳酪香精进行复配使用，口感较好。■

参考文献

[1]骆承庠.乳与乳制品工艺学【M】.北京：中国农业出版社，1999.

篇9

[关键词]发酵工程；食品工业；应用

[中图分类号]TS210 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432（2013）34-0062-02

1 发酵工程在食品工业中的发展

自20世纪70年代以来，不仅以细胞工程、酶工程和发酵工程为核心内容的现代生物技术，广泛应用于食品生产与开发，而且现代生物技术也成为了解决食品工业生产所带来的环保和健康等问题的有效途径。作为一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术，发酵工程是生物工程技术的重要组成部分。它包括培育优良菌种、发酵生产某些代谢产物、生产微生物菌体、改造某些天然物质等。现酵工程对食品工业的影响主要表现在利用现酵技术改造传统发酵食品以及加速开发高附加值的现酵产品。它的足迹涉及新食品配料、饮料稳定剂、D-氨基酸及其衍生物制造等诸多食品工业领域。

2 发酵工程在食品工业中的应用

2.1 传统的食品加工工艺的改造

在现酵技术改造传统发酵食品中，最典型的是使用双酶法糖化工艺取代传统的酸法水解工艺。例如在国外的啤酒生产中，大多数采用了固定化酵母的连续发酵工艺，它可将啤酒的发酵时间缩短至1d，甚至更低的90rain。在我国的传统酿造制品黄酒、酱类、豆腐乳等，均利用优选的菌种发酵，不仅提高了原料的利用率，缩短了发酵周期，而且改良了风味品质。与此同时，利用发酵工程生产天然色素、天然新型香味剂等食品添加剂，并逐步取代人工合成的色素和香精，这也是当前食品添加剂研究和前进的方向。

2.2 单细胞蛋白的生产

单细胞蛋白（Sole Cell Protein，SCP）主要指酵母、细菌、真菌等微生物蛋白质资源。人们已公认SCP是最具应用前景的蛋白质新资源之一，是因为微生物菌体的蛋白质含量高，同时还含有多种维生素。这对于解决世界蛋白质资源不足问题方面将发挥重要作用。同时也有一些是采用细菌、丝状真菌和放线菌等菌种。现在许多国家都在积极进行球藻及螺旋藻SCP的开发，走在前列的是美国、日本、墨西哥等国，他们所生产的螺旋藻食品既是高级营养品，又是减肥品，在国际市场上很受欢迎。我国螺旋藻的开发研究始于20世纪70年代，到目前为止，已建立了大规模的养殖生产基地。

2.3 功能性食品的开发

功能性食品是指在特定食品中含有某些有效成分，它们具有对人体生理作用产生功能性影响及调节之功效，以实现“医食同源”的目的。不仅能够调节膳食结构，而且能够益寿延年。因此，这类功能性食品在保健食品产业中形成了一个新的主流。

2.3.1 大型真菌的开发

功能性食品的有效成分主要来自名贵中药材如灵芝、冬虫夏草、茯苓、香菇、蜜环菌等药用真菌，原因在于这些真核微生物含调节机体免疫机能、抗癌或抗肿瘤、防衰老的有效成分。功能性食品的主要原料来源一方面是直接取自天然源的药用真菌，用于功能性食品的开发；另一方面是通过发酵途径实行工业化生产，从而大量索取。在应用中，人工发酵培养虫草菌已在中国医学科学院药物研究所实现，成果卓著。在分析产品的化学成分和药理等方面发现，它与天然冬虫夏草类同，临床上应用对高脂血症、障碍、慢性支气管炎等均有疗效，而治疗障碍优于天然冬虫夏草。

2.3.2 γ-亚麻酸的制备

γ-亚麻酸是人体必需的一种不饱和脂肪酸，对人体许多组织特别是脑组织的生长发育至关重要。γ-亚麻酸具有明显的降血压、降低血清甘油三酯和胆固醇水平的功效。目前以月见草为其主要来源，但是月见草有明显的缺陷，如种子的产量和含油量很不稳定、受气候和产地等条件影响较大、生产周期较长、精炼成本高等。所以开始利用经筛选高含油的鲁氏毛霉、少根根霉等蓄积油脂较高的菌株为发酵剂，以豆粕、玉米粉、麸皮等作培养基，经液体深层发酵法制备γ-亚麻酸。采用的发酵温度为30℃，时间为2d，干燥菌体中油脂含量25%～35%，其中γ-亚麻酸含量为12%～15%，它与植物源相比具有产量稳定、周期短、成本低、工艺简单等优越性，便于大规模使用。

2.3.3 微生态制剂的制备

许多微生物菌体本身可作为保健食品的功能性配料或添加剂，例如乳酸菌（乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属和片球菌属等）和醋酸菌等，其中双歧杆菌作为微生态调节剂在保健食品中的应用最为广泛，主要的生理功能：第一，抑制和杀死肠道病原菌，从而改善肠道的微生态环境；第二，阻断肠道内致癌物质的生成，产生具有抗肿瘤特性的胞外多糖，同时分泌双歧杆菌素和类溶菌物质，提高巨噬细胞的吞噬能力，增强机体免疫力和抗病能力，在肠道内自然合成多种维生素。双歧型微态制剂一般多用于婴儿双歧杆菌，制备工艺一般采用将双歧杆菌纯培养物进行反复接种培养以恢复其活力，并将活化后的菌种接种到以脱脂乳为主的菌种继代培养基中，依次进行三角瓶和种子罐培养，利用冷冻干燥机进行冷冻干燥即制成双歧杆菌微生态制剂。

2.3.4 有机形式的微量元素的制备

人体必需的微量元素包括硒、铬、锗、碘、锌、铁等，其中硒、锗、铬3种元素与目前严重危害人类健康的肿瘤、心血管疾病和糖尿病等关系较大，因此也成为保健食品研究的热点之一。由于无机形式的硒、锗、铬活性很低，同时具有不同程度的毒性，所以其应用于保健品首先要通过生物方法将无机形式的这些元素转化成有机形式微量元素。转化方法主要有植物转化法（富硒苹果、富硒水稻、富硒茶叶等）、植物种子发芽转化法（如富硒麦芽或富硒豆芽等）和微生物转化法（如富硒酵母或富硒食用菌等）等。经研究发现，酵母细胞对硒具有富集作用（吸收率约75%）。利用这一特点，可以在特定培养环境下及不同阶段在培养基中加入硒，使它被酵母吸收利用而转化为酵母细胞内的有机硒，然后由酵母自溶制得产品。富硒酵母95%以上的硒是以有机硒形式存在的，其抗衰老及抑制肿瘤功能较亚硒酸钠显著，而其毒性却大大低于亚硒酸钠。

2.3.5 超氧化物歧化酶（SOD）的制备

SOD广泛存在于动植物和微生物细胞中，目前国内SOD的生化制品主要是从动物血液的红细胞中提取的。SOD不仅能清除人体内过多的氧自由基，起到延缓衰老，提高人体免疫能力并增强对各种疾病的抵抗力的作用，而且作为一种临床药物，在治疗由于自由基的损害而引发的多种疾病时效果显著，可与放化疗结合治疗癌症、治疗骨髓损伤、炎症及消除肌肉疲劳等。并且临床应用证明SOD作为人体组织细胞的正常成分是安全的、有效的，可以广泛应用于化妆品、牙膏和保健食品中。

2.3.6 L-肉碱的制备

L-肉碱（Candtme）的化学名称是L-3-羟基4-三甲铵丁酸，普遍存在于机体组织内，是我国新批准的营养强化剂。因为它能促进脂肪酸的运输和氧化，所以可以应用在运动员食品中，以提高其耗氧量和氧化代谢能力，从而增强机体耐受力；同时可用在特殊群体中如婴幼儿食品、老年食品和减肥健美食品中。现如今发酵法和酶法已经取代了传统的化学生产法，利用根霉、毛霉、青霉进行固态发酵，在可溶性淀粉、硝酸钠、磷酸二氢钾和小麦麸皮组成的固体培养基中，25℃培养4d-7d，L-肉碱的产量为12%～48%，优于过去。

2.4 微生物油脂的生产

人们日常食用的油脂大部分是由芝麻、花生、油菜子、大豆等油料作物榨取的植物油脂，还有一部分是由猪、牛及羊等动物熬制的动物油脂，很少考虑到微生物油脂。其实，在许多微生物中都含有油脂，含油率从最低的2%～3%到60%～70%，且大多数微生物油脂富含多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fat Acids，PUFA），有益于人体健康。目前，富含AA和DHA的微生物油脂已在美国、日本、英国、法国等国上市，微生物油脂的应用已形成趋势。

2.5 新糖源的开发

微生物发酵生产的新型强力甜味剂有甜度高、热量低的特点，能够满足肥胖症、肝肾病以及糖尿病人对低糖食品的要求。其产生的真菌中所含多糖如金针菇多糖、银耳多糖、香菇多糖、灵芝多糖、猴头菇多糖、茯苓多糖、虫草多糖等，具有免疫激活、抗肿瘤、抗衰老、降血糖、降血脂、保肝、防血栓等多种功能。以上真菌的菌丝体可采取深层发酵培养制取，然后提取真菌多糖，并且淀粉经酶解成葡萄糖后，由嗜高渗酵母发酵后经过浓缩、结晶、分离、干燥等过程制得赤藓糖醇。

3 食品工业的展望

放眼未来，食品工业将成为现代生物技术中应用最广阔、最活跃、最富有挑战性的领域。随着现酵工程技术在食品领域的广泛应用，食品工业将不再被认为是传统农业食品，它将在人们日常生活中占据重要的地位。现代食品工业的蓬勃发展，已显示出发酵工程技术的巨大生命力，我们不仅要充分利用世界生物技术迅猛发展的契机，重视发酵工程技术的研究，而且要促进我国食品工业的改革，实现我国食品工业健康有序的发展。

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篇10

关键词：膜，食品，工程，医学

 

1. 在食品工业中的应用

蛋白质是生物体最重要的基本组成成分之一，氨基酸是构成蛋白质的基础。γ-氨基丁酸即氨酪酸，是天然存在的、由非蛋白组成的氨基酸。它广泛存在自然界，由于其含量都很低，早期化学合成方式率较低、成本较高，而且在生产中使用了危险溶剂而无法应用于食品工业。利用生物合成法生产氨络酸，使其具有成本较低，使用较为安全等的优点等，在食品工业中的应用日益广泛。氨络酸发酵液的分离纯化是实现氨络酸工业化生产的关键环节。膜分离具有以下特性：操作条件温和、低耗能、无相变、分离选择性好等优点。因此利用生物合成法获得高产量氨络酸产品具有十分广阔的前景。江南大学食品科学与安全教育部重点实验室通过对乳酸菌的筛选和优化，使发酵液中氨络酸的含量最多可达540mg/100ml，为较高的水平。论文大全。尽管如此，发酵液中氨络酸的浓度仍很低，通过分离纯化提高氨络酸的纯度仍十分必要。经过研究表明，采用超滤、稀释过滤和纳滤相结合的方法，能将发酵液中氨络酸的纯度提高至最初的3.75倍，总的回收率接近75%。若用壳聚糖絮凝加活性炭吸附预处理，再经离子交换树脂分离，可使发酵液中氨络酸纯度提高到最初的4倍以上，总的回收率可达64.2%。

2 .工程中的应用

丙烯腈为生ABS/SAN、产腈纶、已二腈的主要原料，腈纶占我国丙烯腈消费产品总量的50%以上，其次是ABS/SAN约占25%左右。丙烯氨氧化生产丙烯腈的工艺是1959年发明的。在丙烯氨氧化法生产丙烯腈的工艺中，产生的环境污染主要有以下几种：一是废气污染，二是废渣污染，三是废水污染。由于丙烯氨氧化反应是在流化床中进行的，因此在反应过程中不可避免造成催化剂的流失，而这些催化剂都是由一些重金属组成的；另外，在生产丙烯腈过程中会产生含氰的大量废水，还有反应器急冷过程中产生的大量含氰废水，其中应器急冷过程中产生的含氰废水比本文研究处理的这股废水含氰量更高，COD含量高达40000mg/L以上，最高含量可达80000mg/L，处理起来也相当困难，现在也只能焚烧处理。

制药行业是最早使用膜分离技术处理含氰废水的，在制药行业一般产生的废水相对来说都比较“干净”，机械杂质较少，氰根含量也比化工行业低，处理起来相对比较容易。因此从20世纪70年代，国外就有利用膜分离技术处理制药行业含氰废水，处理后废水中氰根含量都小于1ppm，完全符合排放的标准。此方面最早实现工业化生产的是德国一家制药公司，在20世纪80年代创立了膜分离装置。在过程中发现，原水中氰根含量大约为120～180ppm，经过反渗透处理，排水中的氰根含量只有大概0.2ppm（欧共体标准外排废水中CN-的浓度必须小于0.2ppm）。基本工艺流程是采用两级超滤，然后经过4级反渗透，装置运行最长周期超滤为18个月，反渗透为36个月。

3 .医学中的应用

高分子分离膜在医疗卫生上的应用非常广泛，从医药用纯水的制备和蛋白质、酶、疫苗的分离、精制及浓缩，到人工肝、人工肺、人工肾等人工脏器，都是­­以高分子膜作为分离过程的核心组件。

高分子分离膜在人工脏器上的应用以人工肾的研究和开发最为广泛，是人工脏器临床应用最成功的例子之一。由于它的主要功能就是排除血液中对人体有害的物质，因而必须特别强调膜具有良好的血液相容性、透过性及适合临床应用的机械强度。

纤维素类膜对水有良好的透过性，能有效去除血液中对人体有害的小分子物质如肌酐、尿素等，并具有一定的机械强度。又由于纤维素是天然的高分子材料，对人体基本上是安全的。论文大全。因而纤维素是研究开发最早、应用最广泛的重要血液透析膜。实际上纤维素类膜的商业化在很大程度上促成了血液透析成为常规的临床治疗方法。

聚丙烯腈是少数已临床使用的合成高分子膜之一，同再生纤维素膜相比，聚丙烯腈膜对中等分子量物质的去除能力强，超滤速率是前者的数倍，同时又具有优良的耐菌、耐有机溶剂等特性。论文大全。应用实例一：日本的Asahi医学公司，首先将聚丙烯腈膜中空纤维化，并用于血液透析和血液透析过滤。该膜为不对称膜，内径为200μm、壁厚50μm；应用实例二：中国纺织大学用聚丙烯腈纺制出中空纤维，组装成血液透析器，通过了临床应用。

随着膜科学的发展和医学的日益进步，人们对血液净化用膜材料的要求越来越高。预计到下个世纪初，可能研制出埋入式的高功能人工肾。这势必将对现有的血液净化用膜的性能提出新的挑战。提高和扩大高分子膜在血液净化领域里的作用有两种途径：开发新的膜体系和对现有膜体系进行改性，力求接近或达到生物膜的性能。