微生物技术与食品发酵

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戏藽肚 微生物技术与食品发酵可以说食品生产是世界上最大的工业之一。在工业化国家，食品消费至少占家庭预算的20%30%。食品业范围很广，有专门的行业和职业，还有全球的食品生产和销售的跨国公司， 随着运输业的发展，各种各样的食品可运至世界各地，而保鲜技术的进步，使得人们可品尝到一年四季的季节性产品，事实上，食品业正为社会提供高质量，有益健康的食品，不受季节和原产地的限制。食品链主要开始于农业生产中的作物种植或动物饲养，终止于消费者对他们的利用。除了蔬菜和水果，大不分食品材料需要某种程度的加工如谷类和肉类，农产品和消费者之间的环节是食品工业，通过他们，相对庞大的，易腐烂的粗制品的农产品，转变成货架上便利而美味的食品和饮料。充分认识生物技术对满足当今社会对食品需求的潜力，无论对发达或不发达的国家都是非常重要的，食品生物技术包含的内容很广，如提高食品质量，营养，安全性和食品保藏等；它有赖于现代生物知识和技术与食品加工和保险生物工程原理的有机结合。不过单凭生物技术的进步还不能使食品工业发生革命，而经济和消费者接受力，对生屋技术应用和推广也有很大的影响，有时超过技术障碍。食品和饮料与制药业很不同，他们的产品不停地被消费并受市场调节。许多食品和饮料所投入的研究经费占销售额的不到1%。他们加工容易，加工的方法得不到专利保护。许多食品和饮料是大批量，低价格的，所有对市场的研究与基础研究一样重要。面对市场对食品和饮料需求的日益上升，微生物技术对发酵技术的开发展现出良好的商业前景。食品和饮料的发酵是通过微生物技术或酶对农产品原料的作用，发生相关的化学反应，使最终产品口味，色泽等发生感官上的改善，产品通常更有营养，更易消化，口味更好，并无病原微生物，无毒害， 发酵的食品包括面包，乳酪，泡菜，酱油等。发酵的饮料包括啤酒，葡萄酒，白兰地，威士忌和非酒精饮料如茶，咖啡，可可等。发展发酵技术的一个重要应用是防止有机物的腐烂。另一个重要应用是使口味平淡的原料发生感官的，物理的和营养方面的变化，改善风味和维生素成分，使某些植物性的原料获得肉类的质地和口感。现代的发酵技术方法，使产品更易受控制，更稳定，而且更能确保产品的安全性。对大多数的发酵过程，人们往往忽略了微生物所起的作用。最初的工匠们无意识的控制和利用微生物的作用，仅凭经验但也得到稳定的终产品，公元前800年，埃及人和巴比伦人就从大麦和产于欧洲的黑麦制得的酸面团发酵生产酒精饮料。只有到了现代，微生物在发酵中起作用的本质才被认识到，有些发酵只有微生物起作用，另一些是多种微生物共同起作用，过程十分复杂，机理尚未完全认识清楚。这些发酵工业的进一步研究，现代生物技术的进一步应用，食品饮料工业技术必得到突飞猛进的发展。目前，能具体体现发酵技术应用价值的是以下几方面。1. 酒精饮料世界范围的酿造业是当前商业中具有最稳定经济效益的行业。提高转化率或产量以获得高额利润是发展和改进技术的动力。原材料主要包括两种：糖类物质和淀粉物质，后者需要在发酵前水解成单糖。当这些底物与适当的微生物一起酝酿，提供发酵条件，最终会得到一种液体，它含有很多成分，酒精含量从百分之几到百分之几十，由于酸性的pH值可以抑制微生物的生长，使得产品更加稳定和安全，这类酒可以直接饮用。但人们更习惯存放一段时间，使得他们口感更好，进一步蒸馏可提高酒精浓度，得到各种类型的酒。最常用的发酵微生物是酵母菌，这种微生物可以吸收和利用单糖，如葡萄糖和果糖，将他们代谢成乙醇，可以使乙醇达到高浓度，这里简单介绍葡萄酒，它是世界范围生物技术酿酒工业的主要代表。葡萄酒 大多数销售的葡萄酒是由葡萄品种Vitisvinifera发酵的产品，这种葡萄的种植已推广到全世界，土质对葡萄酒的质量有着重要的影响。世界各地生产的葡萄酒有几百种，红葡萄酒是把黑葡萄压碎，而后整个发酵而成，生产白葡萄酒时，须把黑葡萄的皮去掉，或直接利用白葡萄，玫瑰红葡萄酒是由带少许皮的红葡萄发酵而来的，若把其中的糖分完全发酵就成了干葡萄酒，若保留少量的糖分就成了甜葡萄酒。 蔬菜发酵水果和蔬菜可以用酸保存，而酸主要是细菌产生的乳酸，例如将卷心菜制的泡菜，黄瓜和橄榄等。在泡菜制作中，先将卷心菜切碎放盐封好，隔绝空气，盐起脱水的作用，使糖从菜叶中渗出，然后乳酸杆菌开始繁殖，产生乳酸，阻止有害菌的生成，精确控制温度，盐浓度和保证不透气，就能制成很好的能长期保存的泡菜，它是一种很好的有营养，口味好的食品。谷类食品发酵从罗马时代以来，面包就是主要的食品。在欧洲，小麦和黑麦是主要的谷类面粉，长与水或牛奶，盐，脂肪，糖和其他成分一起混合，再加入酵母菌，在发酵时酸面团随着CO2生成而产生，酸面团的膨胀是由于存在一种具伸展和弹性的蛋白面筋。这样，酸面团在烘炉上烤时形状不变。面包质地受脂肪，乳化剂和氧化剂的影响，而面包发酵速度由酵母，脂肪，氧化剂，减弱剂等决定。除了酵母菌有很重要的应用外，其他的酶如淀粉酶加入也帮助混合，发酵，有利于面包的烘烤和存放。现代生物技术将更多的利用改良的酶来控制着一复杂的过程。应用技术改良酵母菌，使它们的活性更高，生产的面包风味和品质更好。有些国家，酸面团面包是用酵母菌和细菌一起发酵，在印度次大陆是用Streptococcus和Pediogoggus来发酵谷类和豆粉的混合物，在亚洲广泛用玉米作为发酵原料。在南美洲主要以玉米来发酵面包，并以之为主食。豆类发酵大豆是用于发酵的主要豆类，发酵使这些豆类易于消化，破坏了不易消化的成分和会在消化道内引起肠胀气的化合物，在印度尼西亚，煮过的黄豆加入真菌发酵，做成的脯丹贝可以用油煎，当作小吃或煮汤吃，由于它的口味好，营养丰富，其蛋白质含量高，可作为肉食品的代用品已得到许多国家的重视，黄豆发酵还可用来生产酱油。在上面所讨论的所有食品与饮料的发酵中，特定的微生物起着必不可少的作用，此外，现在已在所有的这些发酵过程中应用促酵物，从而能更好的控制和得到均一的产品。微生物的食品和饮料的发酵技术可以说已经含概了整个食品和饮料工业，对整个人类的未来起着不可估量的作用。（论文结束） 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