【摘要】本文采取綜述的（de）形式，對近（jìn）年（nián）來微生物學技術在食品應用（yòng）領域的最新成果與進展進行介紹，重（chóng）點介紹白色農業的發展，新型微生物（wù）產品作為食品添（tiān）加劑以及微生物（wù）學在食品保鮮防腐領（lǐng）域的應（yīng）用。

【關鍵詞】微生物技（jì）術 食品 白色農業 發酵（jiào） 食品安全

隨著時代（dài）的不斷發展，各種社會問題開始顯現，能源緊張、環境汙染、人口問題（tí）、資源（yuán）匱乏……人類在享受（shòu）發展（zhǎn）成果的同時，也開始麵臨這些新的挑戰， 其中資源、能源（yuán）、人口、環境等問題都關係到農業發展與糧食安全，而在傳統農業已（yǐ）不適應現代社會的需求時，各（gè）種高科技、高產、低耗的新型農業應（yīng）運而生（shēng），其中 以微生物應用為主的白色（sè）農業開始嶄露頭角。此外，微生物技術在食（shí）品生產、食（shí）品添加劑、食品質（zhì）量和食品安全檢測方麵也都發揮著越來越重要的作用。

1、傳統微生物（wù）技術與現代微生物技術的比較

本文重（chóng）點介紹現（xiàn）代微生物技（jì）術在食（shí）品領域的（de）重要作用（yòng），但為了對比突出，特在此對（duì）微生物技術的傳統應用作簡要介（jiè）紹。

微生物（wù）的傳統應用主要是指微生物發酵技術（shù），我們生活中的許多食品都是來（lái）源於微生物發酵（jiào），如（rú）中國的醬油和腐乳，日本的納豆和。清酒，韓國的泡菜， 以及西（xī）方國家的麵包、幹酪和酸奶等。其中最為著名的還屬酒類，在我（wǒ）國，利用（yòng）微生物進行（háng）穀物釀酒的曆史，至少可追溯到距今4000多年的龍山文化時（shí）期。我國 原始氏（shì）族社會末期的龍山（shān）文化遺址中，就出土（tǔ）了大量（liàng）陶製的酒器如尊（zūn）、高腳杯、小壺等，證明這時期（qī）釀酒工藝已相當發達，穀物酒已（yǐ）成為當（dāng）時較為普（pǔ）遍的飲料。以製 醬、醬油、豆豉、醋、腐乳為代表的釀造業在我國也有3000多年悠久的（de）曆史^[1]。

與（yǔ）傳統微生物發酵技術（shù）相比，現代微生物技術無論從應用範圍還是生產效率上都有極（jí）大的進步。

首先在對生產菌種的認識上，現代微（wēi）生物技術有了更加科學的了解。傳統自（zì）然（rán）發酵中（zhōng）的微生物體係成分複雜，單一菌（jun1）種發（fā）酵活力較低，不適合工（gōng）業化大規（guī） 模生產。而隨著（zhe）微生物科（kē）學的發展進步，人類對發酵（jiào）過程中的微生物有了科（kē）學的認識，能夠采用純種的菌株進（jìn）行（háng）發酵，大大提高了（le）產率，同時還運用基（jī）因工程技術選 育新的菌種（zhǒng），利用輻射等理化因素進行誘（yòu）變育種以及菌株雜（zá）交等手段來產生形（xíng）狀更加優良的菌種。其中我國在一些主要發酵產品中（zhōng）的（de）菌種選擇如下：製醋采用 AS1．41、滬糧101等，製醬油選用滬糧3．042(中科AS3．951)米曲黴，酸奶生（shēng）產用（yòng）保加利亞乳杆菌及嗜熱鏈球菌，味精發酵的（de）菌（jun1）種有（yǒu）北京棒杆（gǎn） 菌AS1．299、鈍齒棒杆菌AS1．542、穀氨（ān）酸棒（bàng）杆菌等^[2]。

在發酵技術上，現代微生物食品加工一般在（zài）發酵罐等發酵設備中，連續（xù）自（zì）動地進行，發酵的全部參數，如溫度、pH、罐壓、溶解氧、空氣流量、二氧化 碳含量等均可自動記錄控製，工作效率（lǜ）大大提高。而且食品加工過程都有著良（liáng）好生產操作規範，在容易發生食品安全（quán）問題的環節上，建立了相應的預防控製措施（shī），充 分保證產品的安全性（xìng）^[1]。

同時現代發酵技術在獲取發酵（jiào）產物的同時（shí），還開始利用微生物（wù）產生的酶來生產食品，這（zhè）也是較傳統發（fā）酵食品的一大進步。如澱粉酶（méi）、蛋白酶（méi）、脂肪酶、纖維素酶等已被廣泛應用於蘇打餅幹、麵包、蛋品、奶酪等各類食品的生產。

2、現代微生物（wù）技（jì）術生產（chǎn）新型食品添加劑

隨著人民生（shēng）活水（shuǐ）平的提高，人們對（duì）食（shí）品（pǐn）的要求已（yǐ）經從過去的“量”上升到“質”的追（zhuī）求了（le），人們開始（shǐ）越來（lái）越關注所謂（wèi）的綠色食品、健康食品、保健（jiàn）食品以 及食品安全。在對原料的要求越來越高的（de）同時，對各種食品添加劑的安全性也迫切關注，尤其是經常（cháng）接觸的（de）防腐劑、色素等更是眾多添加劑中的“明星”。現代科（kē）學 技術的發展也帶來了許多全新的食品添加劑，其中微生（shēng）物學技（jì）術也起著重要作用。

近年來，一種糖類——殼寡糖（táng）作為新型的（de）食品添加劑（jì）引起了人們的關注。

幾丁質又名甲殼素（sù）、甲殼質，是地球上僅（jǐn）次於（yú）纖（xiān）維（wéi）素的第2大類天然高分（fèn）子化（huà）合物，素有（yǒu）“軟黃金”之美譽。殼聚糖（táng）是幾丁質脫乙酰後的（de）產物（wù），含有遊離氨（ān）基，能結合酸分子，是天然多糖中唯一的堿性多糖^[3]。其水（shuǐ）溶性差，應用（yòng）十分（fèn）有限，而殼寡糖就是殼（ké）聚糖的降解產物，其水溶性>99％，人體對其吸收率達到99.9％，因此比殼聚糖具有更優越（yuè）的生物活性。近年來，隨著對（duì）殼聚糖的研究不斷深入（rù），發現其有（yǒu）很多重（chóng）要的生理功能：

(1)早在20世紀70年代末，殼寡糖就被發現具有降血壓、血脂、膽（dǎn）固醇（chún）的作用（yòng）。殼（ké）寡糖是聚陽離子，易與（yǔ）膽汁結合並（bìng）能（néng）全部排出體外，大大降低膽 固醇酶催（cuī）化活性，阻礙膽固醇的轉化吸收。同時殼寡糖能聚集帶負電荷的脂肪，形成屏障，阻（zǔ）礙脂肪消化酶活化，從而阻礙脂肪消化吸收。(2)殼寡糖能（néng）夠提高巨 噬細胞的吞噬功能，促進抗（kàng）體生成，抑製腫癌生長活性。同時（shí）殼寡糖能夠提高T淋巴細胞和B淋（lín）巴細胞活（huó）力，增加免疫活性細（xì）胞的數量，提高其質量，從而增強機體 免疫功能。由於（yú）殼寡糖兼具分子量小（xiǎo）和（hé）成膜（mó）特（tè）性，容易進入細胞壁幹擾細（xì）胞（bāo）的新陳代謝，並且能在細胞表麵形成膜從（cóng）而阻止營（yíng）養物質的輸入，從而起到抑菌和殺菌作 用。(3)殼寡糖具有（yǒu）促進雙歧杆菌（jun1）生長（zhǎng）的功能，調節腸道內（nèi）微生物代謝活動，改善腸道內微生物區係分布，調（diào）節腸道菌群。殼寡糖還具有膳食纖維特性，有降血糖 作用，且安全（quán）性較高，為治療糖尿病開（kāi）辟了新途徑^[3]。

由於殼聚糖（táng）具有上述重要（yào）的生理功（gōng）能而且易於人體吸收，所以（yǐ）可以廣（guǎng）泛應用在以（yǐ）下（xià）幾個方麵：

[1]延長食品貨架期殼寡糖聚合度較高，作為食品添（tiān）加劑（jì）可以用於改善食品（pǐn）結構，提（tí）高食品保水性及調節水分活性。殼（ké） 寡糖有明顯的抑製（zhì）澱（diàn）粉老化的作（zuò）用，熱穩定性能好，添加到澱粉食品中可以抑製（zhì）澱粉老化，延長澱粉食品的貨架期。同時，還可以利用殼寡糖優良的生物學功能，提 高澱粉食品的營（yíng）養（yǎng）價值。由於（yú）殼寡糖有抗菌和抑菌作用，將其添加到（dào）液體食品中，既對（duì）汁液有一定的澄清作用，又可起到防（fáng）腐保鮮作用，特別適於酸性或低酸性食品 的保鮮。殼寡糖有望成為一種新型的綠色食（shí）品防（fáng）腐劑而得到推廣應用。

[2]果汁澄清殼寡糖是天然的大分子陽離子型絮凝劑，能與果（guǒ）汁中帶負電荷（hé）的果膠、丹寧（níng）和蛋白質（zhì）等吸附（fù）絮凝，從而達到澄清果汁的目的。目前，用（yòng）殼寡糖對果汁進行澄清（qīng）的研究不斷增多，試驗證明，其澄清效果好，果汁營養價值損耗小。

[3]果蔬保鮮殼寡糖具有（yǒu）良好的吸濕和保濕功能。殼寡糖內的強極性基團與水分（fèn）子相互作用，影響了（le）水的（de）活度和流動阻 力（lì）。此外，一NH和一NHCOCH基團之間易形成氫鍵，使分子鏈形成網狀結構，因而使得一定聚（jù）合度的殼寡糖具（jù）有良好的吸濕保濕能力。同時還利用殼寡糖對真 菌的抗菌作用，可將其製成保鮮（xiān）膜，延長果蔬的保鮮（xiān）期。

[4]減肥食品聚合度2～3的（de）殼寡糖具（jù）有非常爽口的甜味，又由於其降血糖的生理功能（néng），且安全性（xìng）能高，可作為糖尿病 人（rén）的可（kě）食甜味劑。同時，殼寡糖還具有膳食纖維的特性，能與脂肪、脂肪酸和膽固醇形成絡合物。該絡合物一方麵能夠減少（shǎo）人體對脂肪類物（wù）質（zhì）的吸收，促進脂類排出 體外；另一方麵因結合食（shí）品中的脂（zhī）肪（fáng）而降（jiàng）低了食品的熱量（liàng），將殼寡糖添加到食品（pǐn）中可作良好的減肥食品。

[5]抗癌食品（pǐn）將殼寡糖添（tiān）加到乳製品中，可促（cù）使雙歧杆菌大幅度增殖，改善腸道菌群比例，防止腸道紊亂，降低腸炎和 結（jié）腸癌的發病率。此外，殼寡（guǎ）糖（táng）中的聚葡糖（táng）胺鏈帶有4價銨離子，能粘合膽汁酸，阻止（zhǐ）膽汁酸（suān）循環，中（zhōng）和過多的胃酸，形成的凝膠可粘在胃壁上形成胃壁保護層，防 止胃酸對胃損傷麵（miàn）的刺激和腐蝕，從而使胃炎及潰瘍（yáng）病得到改善，有效防止胃部癌變。聚合度4～7的殼寡（guǎ）糖具有抑製癌細胞生長和轉移的效果，作為腫瘤放療的輔 助性藥物，能有效提高人體抗腫瘤免疫功能，對細胞分裂具有調節作用（yòng），在日本已被用作抗腫瘤功（gōng）能性保健食品。

[6]功能性食品（pǐn）殼寡糖生物活性高，無（wú）毒、副作用，可被人體快速吸收。以殼寡糖為主要原料生產的功（gōng）能性食品能夠提 高機體免疫力，活化細（xì）胞（bāo），促進腸道雙歧杆菌等（děng）有益菌的生長，並抑製有害菌的生成。目前殼寡糖的（de）主（zhǔ）要（yào）消費地在日、韓、美、法、俄等國，美國和歐洲以殼寡糖為 主要成分的（de）功能性食品逐漸增加，韓國於1996年批準（zhǔn）殼寡糖為功（gōng）能性保健食品，我國現在已有“海賦健（jiàn）”和“鰓之寶（bǎo）”等年需求殼寡糖240t的保（bǎo）健食品生產 廠家，中國科（kē）學院大連化學物（wù）理（lǐ）研究所也研製出品了“久康奇善膠囊”等^[3]。

殼聚糖具有如此眾多的生（shēng）理功能，一定會在（zài）食品（pǐn）工業、醫藥和（hé）農業領域具有廣闊的（de）應（yīng）用前景。

3、微生物技（jì）術與白色（sè）農業

所謂白色農業（yè），是指微生（shēng）物資源產（chǎn）業化的工業型新農業,包括高科（kē）技生物工程的發酵工程和酶工程。白色農業生產環境高度潔淨,生產過（guò）程不存在汙染。其（qí）產品安全、無毒、無副作用,加之人們在工廠車間穿戴（dài）白色工作（zuò）服帽從事（shì）勞動生產,故形象地稱之為白色農業。其（qí）具有以下鮮（xiān）明的特征：

(1)生物工業型農業應用高科技（jì）開發豐（fēng）富的微生物資（zī）源，依靠人工能源，不受氣候和季節的限製，可常年在工廠（chǎng）內（nèi）大規模生產。

(2)拓展型農（nóng）業變革傳統農業“單相形態”的生產模式為“多（duō）相形態”的生產模式，有助於傳統的“二維”農業向新型的“三維”農業轉變。

(3)資源節約型農業（yè）將動植物的有機廢（fèi）棄物經微生物處理轉化為（wéi）飼（sì）料或食物，從而節約了資源，實現資源的循環綜合利（lì）用。

(4)高效環（huán）保型農業具有（yǒu）生產周期短，高（gāo）產、高效，產品無（wú）汙染、無毒副作用，節約水土資源，不汙染環境，資源可綜合利用的（de）特征^[4]。

目前,白色農業的研究應用一共有6大領域：微生物（wù）食品,微（wēi）生（shēng）物飼料（liào）,微生物肥料,微生物（wù）農藥、獸藥,微生物能（néng）源,微生物生態環境保護劑（jì）等^[5]。其中微生物食品是微生物技術在食品領域的直接應用（yòng），而飼料、肥料等也間（jiān）接（jiē）影響著食品技（jì）術。

隨著（zhe）當今（jīn）社會人口壓力（lì）越來越大，糧食問題的解決也（yě）越發迫（pò）切，為此世界各（gè）國競相開發微生物蛋白質資源。利用單（dān）細胞蛋白質生（shēng）產高蛋白質新型人造食 品，前景（jǐng）十分廣闊，如用每年世界（jiè）石油產量的（de）1％作原料，利用微生物（wù）工程來生產單細胞蛋白質，可供1O億人吃1年。據推算，1座占（zhàn）地不多、年產1000萬（wàn）噸 單細胞蛋（dàn）白質（zhì）的微生物工（gōng）廠，相當於12萬公頃耕地生產的大豆蛋（dàn）白（bái），或2000萬公頃草（cǎo）地飼養的牛羊所產出的動物（wù）蛋白（bái）質。利用微生物生產的真菌肉、食（shí）用油等 在（zài）英國、法國、日本已（yǐ）規模化生產（chǎn），產品已在超級市場出售。由小球藻製（zhì）成的食品麵（miàn）包已在日本實現規模化生產。螺旋藻被（bèi）聯合國糧農組織稱為“人類未來的糧 食”、“人類最佳保健品”，素有（yǒu）“植物肉”之稱。1kg蘑菇所含蛋白質相當於2kg禽肉或3kg雞蛋的蛋白質含量。食用菌中蛋白質的含量是小麥、玉米的幾 倍，大白菜、番茄的幾十倍。許多食（shí）用菌還具有抗癌、降脂、提高機體免疫力的功效^[4]。

4、有害微生（shēng）物的預防及食品的保（bǎo）藏

在食品貯（zhù）藏過程中，會發生微生物滋生（shēng）使食品變質的（de）現象。可以通過微（wēi）生物學知識結合數學模型（xíng）對食品產品（pǐn）中的微（wēi）生物危害，和（hé）食源性病原微生物的危害情況（kuàng）進行預測^[6]。具體包括為初級，次級和三級模型：

初級模型(primarymodel)描（miáo）述在一個特定（dìng）的環境條件下，微生物（wù）數量與時間（jiān）的函數關係，主要是（shì）描述微生物生長的模型。

次級模型(secondarymodel)描述初級模型的參數與環境變量(如溫度，pH，鹽度，空氣水平等)之間的函數（shù）關係。

三級模型(tertiarymodel)指建立在初級模型和次級模型基礎（chǔ）之上的電腦應（yīng）用軟件程序。

通過這三級模（mó）型，可以應用於食品工業預（yù）測評（píng）估特（tè）定食品和特定加工條件下微生（shēng）物生長繁殖（zhí）的速度（dù）、生長限度和失活速（sù）率，以達到開發新產品，改（gǎi）革現有產品，決策貯存條件和貨架期的（de）目（mù）的。

除了食（shí）品的保藏，食（shí）品安全問（wèn）題也已成為國際組織、各（gè）國（guó）政府、工商（shāng）企業和消費（fèi）者關注的（de）焦點（diǎn）和目（mù）前研究的熱點。根據WTO／SPS協定(實施衛生與 動植物檢疫措施協定（dìng）)，各國政府有權（quán）采取強製性衛生措施保護本（běn）國人民健（jiàn）康、免受（shòu）進口食品（pǐn）的危害，同時要求各國政府采取的衛生（shēng）措施必須建立在風險評估的基礎 上。因此，風險評估是各國製定食品衛生標準和（hé）實施食品安全管理的基礎。開展食源（yuán）性微生物風險評估，對有效管理食品的安全問題，保護消費者健（jiàn）康，具有重要的 意義。

在此背景下，食品風險評（píng）估技術近（jìn）年來也得（dé）到（dào）充分發（fā）展，風險評估的過（guò）程可以分（fèn）為四個明（míng）顯不同的階段：危害識別（bié），危害描述，暴露（lù）評估以及風險描述。

1、危害識（shí）別

危害識別指識（shí）別（bié）可能（néng）產生健康不良效果（guǒ）並且（qiě）可能存在於某種或某類食品（pǐn）中的生物、化學和物理因素（sù）。

2、危害描述

危害描述指對與食品中可（kě）能存在的生物、化學和物理因素有關的健康不良效果性質的（de）定性或定量評價。

3、暴露評估（gū）

暴露評估（gū）指對於通（tōng）過食（shí）品的可（kě）能攝入和其他有關途（tú）徑暴露（lù）的生物、化學和物理因素的定性或定量評價。

4、風險描（miáo）述

風險描述是根（gēn）據危害識別、危害描述和（hé）暴露評估，對某（mǒu）一給定人群的已知或潛在健康不良效果的發（fā）生可（kě）能性和嚴重程度進行（háng）定性（xìng）或（huò）定量的估計，包括與（yǔ）這些評估有關的不確定性的描述^[7]。

通過以上四個階段的評估，可以大致科（kē）學的得到食品中食源性（xìng）微生物的潛在危害程度。

5、微生物學在食（shí）品領（lǐng）域應用的展望

從微生物食品的發展來（lái）看,可食用微生物作為未來開發的食源,尚處於“幼稚”期,但優勢（shì）明顯,開發潛力巨大,具有產業化發展前景。

21世紀將是一個微（wēi）生（shēng）物製劑時代飛我們應高度重視微生物食品,在食品領域中（zhōng）廣泛應用生物技術（shù）,不斷篩選出新的功能菌株,豐富可食用微生物資源,為人類生存與健康服務。

展望21世紀食品技術的發展，未來的微生（shēng）物技術不僅有助於實現食品的（de）多樣化，而且（qiě）有助於生（shēng）產特定的營養保健食品，進而作用於治病健（jiàn）身（shēn）的領域。當 然，微生（shēng）物是大自（zì）然（rán）恩賜給（gěi）我們人類的一大資源，在（zài）地球上（shàng）與動物資源、植物資源一起形成了（le）三維空間結（jié）構，而在這個資源機構中隻有（yǒu）微生物對（duì）資源的再（zài）生起著重要 的作用．有待我們人類去探索與發現^[8]。