【摘要】本文采取綜述的形式，對近年來微生物學技（jì）術在（zài）食（shí）品應用領域的最新成果與（yǔ）進展進行（háng）介紹，重點介紹白色農業的發（fā）展，新型微生物產品作為食品添（tiān）加劑以及微生物學在食品保鮮防腐領域的應用。

【關鍵（jiàn）詞】微（wēi）生物技術 食品 白色農業 發酵 食品安全（quán）

隨著時代的不斷發展，各種社會問（wèn）題開始顯現，能源（yuán）緊張（zhāng）、環境汙染、人口問題、資源（yuán）匱乏……人類在享受發展成果的同時，也開始麵臨（lín）這（zhè）些新的挑戰， 其中資（zī）源、能源、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（dài）社（shè）會的需求時，各種高科技、高產、低耗的新型農業應運而生，其中 以微生物應用為主的白色農業開始嶄露頭角。此（cǐ）外，微生物技（jì）術在食品生產、食品添（tiān）加劑、食品質量（liàng）和食品（pǐn）安全檢測方麵也都發揮著越來越重要的作用。

1、傳統微生物技術與現代微生（shēng）物技術的比較

本文重點介紹現代微生物技術在食（shí）品領域的重（chóng）要作用，但為（wéi）了對比突出，特在此對微生物（wù）技術的傳統應用（yòng）作簡要介紹。

微（wēi）生物的傳統應用主要是指微生物發酵技術，我們生（shēng）活中的許多食品都是來源於微生（shēng）物發酵，如中國的醬油和腐乳，日本的納豆和。清酒，韓國的泡菜， 以及西方（fāng）國家的麵包、幹酪（lào）和酸奶等。其中最為著名的還屬酒類，在我國，利用微生物進行穀物釀酒的曆史，至（zhì）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（shè）會末期的龍山文化遺址中，就出（chū）土了大量陶製的酒器如尊、高（gāo）腳杯、小壺等，證明這時期釀酒工藝已相當發達，穀物（wù）酒已成為當時較為普（pǔ）遍的飲料。以製 醬、醬油、豆豉、醋、腐乳為代（dài）表的釀造業在我國也有3000多年悠久的曆史^[1]。

與傳統微（wēi）生物發酵技術相比，現代微生物技術無論（lùn）從應用範圍還是生產效率上都（dōu）有極（jí）大的進步。

首先在對生產菌種的認識上（shàng），現代微生物技術有了更加科學（xué）的了解。傳統自（zì）然（rán）發酵中的微生物體係成分複雜，單一菌（jun1）種發酵活力較低，不適合工業化大規 模生產。而隨著微生物（wù）科學的發展進（jìn）步，人類對發酵過程中的微生物（wù）有了科（kē）學的認識，能夠采用純種的菌株（zhū）進行發酵，大（dà）大提（tí）高了產率，同時還運用基（jī）因工程技術選 育新的菌種，利用輻射等理化因素進行誘變育種以及菌株雜交等手段來產生形狀更加優良的（de）菌種。其中我國（guó）在一些主要發酵產品中的菌種選擇（zé）如下：製醋采用 AS1．41、滬（hù）糧（liáng）101等，製醬油選用滬（hù）糧3．042(中科AS3．951)米曲黴，酸奶生（shēng）產用保加利亞乳杆菌及嗜熱（rè）鏈球菌，味精發酵的菌種有北京棒杆 菌AS1．299、鈍齒棒杆菌AS1．542、穀氨酸棒杆菌等^[2]。

在發酵（jiào）技術上，現代微生物食品加工一般在發酵罐等（děng）發酵（jiào）設備中，連續自動（dòng）地進行，發酵的（de）全部參數，如溫度、pH、罐壓（yā）、溶解氧、空氣流量、二氧（yǎng）化 碳含量等（děng）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好生產操（cāo）作規範，在容易發生食（shí）品安全問題（tí）的環節上，建（jiàn）立了相應的預防控製措施，充 分保證產品的安全性^[1]。

同時現代發酵技（jì）術在獲（huò）取發酵產物的同（tóng）時，還開始利（lì）用微生（shēng）物產生的酶來生產食品，這也是較傳統發酵食品的（de）一大（dà）進步。如澱粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶等已被（bèi）廣泛應（yīng）用於蘇打餅幹、麵包、蛋（dàn）品、奶酪等（děng）各類食品的生產。

2、現代微（wēi）生物技術生產新型（xíng）食品（pǐn）添加（jiā）劑

隨著人民生活水平的提高，人們對食品的要（yào）求（qiú）已經從過去的“量”上升（shēng）到“質”的（de）追求了（le），人們開始越來越關注所（suǒ）謂的（de）綠色食（shí）品、健康食品、保健食品以（yǐ） 及食品安全。在對原料的（de）要求越（yuè）來越（yuè）高的（de）同時，對各種食品添加劑的安全性也迫切關注，尤其是經常接觸的防腐劑、色素（sù）等更是（shì）眾（zhòng）多添加劑中的“明星”。現代科（kē）學 技術的（de）發展也帶來了許多全新的食品（pǐn）添加劑，其中微生物學（xué）技術也起著重要作用。

近年來，一（yī）種糖類——殼寡糖作為新型的食品添（tiān）加劑引起了人們的關注。

幾丁質又名甲（jiǎ）殼素、甲（jiǎ）殼質，是地球上僅次於纖維素的第2大類天然高分子化合（hé）物，素有“軟黃金”之美譽。殼聚糖是幾丁質脫（tuō）乙酰（xiān）後的產物，含有（yǒu）遊離氨基，能（néng）結合酸分子，是天然多糖中唯一的堿（jiǎn）性多糖^[3]。其水溶性差，應用十分有限，而殼寡糖就是殼聚糖的降解產物，其水溶（róng）性>99％，人體對其吸收率達到99.9％，因此比殼聚（jù）糖（táng）具有更優越的（de）生物活性。近年來，隨著對殼聚糖的研究（jiū）不斷（duàn）深（shēn）入，發現其有很多重要的生理功能：

(1)早在20世紀（jì）70年代末，殼寡（guǎ）糖（táng）就被發現具有降血壓、血脂、膽固醇的作用（yòng）。殼寡糖是聚陽離子，易與膽汁結合並能全部排出體（tǐ）外，大大降（jiàng）低膽 固醇酶催化活性，阻礙膽固醇的轉化吸收。同時殼寡糖能聚集帶負電（diàn）荷的脂肪，形成屏障，阻礙脂肪消化酶活（huó）化，從而阻礙脂肪消化吸收。(2)殼寡糖能夠提高巨 噬細胞的吞噬功能，促進抗體生成，抑製腫癌生長活性。同時殼寡糖能夠提高T淋巴細（xì）胞和B淋（lín）巴細胞活力，增加免疫活性細胞的數量，提高其質量，從而增強機體 免（miǎn）疫功能。由（yóu）於殼寡糖兼具分子量小和成膜特性，容（róng）易進入細胞（bāo）壁幹擾細（xì）胞的新（xīn）陳代謝，並且能在細胞表麵形成膜從而阻止營養物（wù）質的輸入，從而起到抑菌和殺菌作 用。(3)殼寡糖具有（yǒu）促進雙歧杆菌生長的功能，調節腸道內微生（shēng）物（wù）代謝活動，改善腸道內微生物區係分布，調節（jiē）腸道菌（jun1）群。殼寡糖還具有膳食纖維特性，有降血糖 作用，且安全性較高，為治療（liáo）糖尿病開（kāi）辟了新途徑^[3]。

由於殼聚糖具有上述重要的生理功能而且易於人體吸收（shōu），所以可以廣泛應（yīng）用在以下幾個方（fāng）麵：

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

[2]果汁澄清（qīng）殼寡糖是天然的大分子陽離（lí）子型絮凝劑，能與果汁中帶負電荷的果膠（jiāo）、丹寧和蛋白質等（děng）吸附絮凝，從而達到澄清（qīng）果汁的目的。目（mù）前，用殼（ké）寡糖對果汁進行澄清的研究不斷增多，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良好的吸濕和保濕功能。殼寡糖內的強極性基團與（yǔ）水分（fèn）子相互作用，影響了水的活度和流動阻 力。此外，一NH和一NHCOCH基團之（zhī）間易形成氫鍵，使分子鏈形成網狀結構，因而使得（dé）一定聚合度的殼寡糖具有良好的吸濕保濕能力。同（tóng）時還利用殼寡糖對真 菌的抗菌作用，可（kě）將其（qí）製成保鮮膜，延長果蔬（shū）的保鮮期。

[4]減肥食品聚合度2～3的殼寡糖具有非常爽口的甜味，又由於（yú）其降血糖（táng）的生理功能，且安全性能高，可作為糖尿病 人的可食甜味（wèi）劑。同時，殼寡糖還具有膳食纖維的特性，能與脂肪、脂肪（fáng）酸和膽固醇形成（chéng）絡合物（wù）。該絡合物一方麵能夠減少人體對脂肪類（lèi）物質的吸收（shōu），促進脂類排（pái）出 體外；另一方麵因結合食品中的脂肪而降低了（le）食品的熱量，將殼寡糖添加到食品（pǐn）中可（kě）作（zuò）良好的減（jiǎn）肥食品。

[5]抗癌食品將殼（ké）寡糖添加到乳製品中，可促使雙歧杆菌大幅度增殖，改善腸道菌（jun1）群比（bǐ）例，防止（zhǐ）腸道紊亂，降低腸炎和 結腸癌（ái）的發（fā）病率。此外，殼寡（guǎ）糖中的聚葡糖胺鏈帶有4價銨離子（zǐ），能粘合膽汁酸，阻止膽（dǎn）汁酸循環，中和過多的胃（wèi）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（shāng）麵的（de）刺激和（hé）腐蝕（shí），從而使胃炎及潰瘍病得到改善，有效防止胃部癌變。聚合度4～7的殼寡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（xìng）藥物（wù），能有（yǒu）效提高人體抗腫（zhǒng）瘤免疫功能，對細胞分裂具有調節作用，在日本（běn）已被用作抗（kàng）腫瘤功能性保健食品（pǐn）。

[6]功能性食品殼寡糖生物活性高（gāo），無毒、副作用，可被人體快速吸收。以殼寡糖為主要（yào）原料生產的功能性食品能夠提 高機體免（miǎn）疫力，活化細胞，促進腸道雙歧杆菌等有益菌的生長，並抑製有害菌的生成。目前殼寡糖（táng）的主要消（xiāo）費地在（zài）日、韓、美、法（fǎ）、俄等國，美國和歐洲以殼（ké）寡糖為 主要成分的功能性食品逐漸增加，韓國於1996年（nián）批準殼寡糖為功能性保健食品，我國現在已有“海賦健（jiàn）”和“鰓（sāi）之寶（bǎo）”等年需求殼寡（guǎ）糖240t的保健（jiàn）食品生產 廠家（jiā），中國科學院大連化學物理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（duō）的生理功能，一定會在食品工（gōng）業、醫藥和農業領域具有廣闊（kuò）的應用前景。

3、微生物技術（shù）與白色農業（yè）

所謂白色農業，是指微生物資源產業化的工業型新農（nóng）業,包括高科技生物工程的發酵工程和酶工程。白色農業生（shēng）產環境高度潔淨,生產過程不存在汙（wū）染。其（qí）產品安全、無毒、無副作用,加之人們在（zài）工廠車間穿戴白色工作服帽從事勞動生產,故形象地稱之為白色農業。其具有以下鮮明的特征（zhēng）：

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

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

(3)資源節約型農業將動植物的有（yǒu）機（jī）廢棄物經微（wēi）生物處理轉化為飼料或食物，從而節約了（le）資源，實現資源的循環綜（zōng）合利用。

(4)高效環保型農業具有生產周（zhōu）期短，高產、高效，產品無汙染（rǎn）、無毒副作用，節約（yuē）水（shuǐ）土資源，不汙染環境，資源可綜合（hé）利用的特征^[4]。

目前,白（bái）色農業的研究應用（yòng）一共有6大領域（yù）：微生物食品,微生物飼料,微生物肥料,微生物農藥（yào）、獸藥,微生物能（néng）源（yuán）,微生物生態（tài）環境保護劑（jì）等^[5]。其中微（wēi）生物食（shí）品是微生物技術在（zài）食品領域的直（zhí）接應用，而飼料、肥料等也間接影響著（zhe）食品技術。

隨著當今（jīn）社（shè）會人口壓力越來越大，糧食問題的解決也（yě）越發迫切，為（wéi）此世界各國競相開發微生物蛋白（bái）質資源。利用單細胞蛋白質（zhì）生產高蛋白質新型人造（zào）食 品，前景十（shí）分廣闊，如用每年世界石油產量的1％作原料，利用微生物工程來生產單細胞蛋白質，可供1O億人吃1年。據推算，1座占地不多、年產1000萬噸 單細（xì）胞蛋（dàn）白質的微生物工廠，相當於12萬公頃耕地生（shēng）產的大豆蛋白，或2000萬公頃草地飼養的牛羊所產（chǎn）出（chū）的動物蛋白質。利用微生物生產的真菌肉、食用（yòng）油等 在英國（guó）、法國、日本已（yǐ）規模化生產，產品已在超級市場出售。由（yóu）小球藻製成的食品麵包已在日本實現規模化生產。螺旋（xuán）藻被聯合國糧農（nóng）組織稱為（wéi）“人類未來的（de）糧 食”、“人類最佳保健品（pǐn）”，素有“植物肉（ròu）”之稱。1kg蘑菇所含（hán）蛋白質相當於（yú）2kg禽肉或3kg雞蛋的蛋白質含量。食用菌（jun1）中（zhōng）蛋白質（zhì）的含量是小麥、玉米的幾 倍，大白菜（cài）、番茄的幾十倍。許多食用菌還具有抗癌、降脂、提高機體免（miǎn）疫（yì）力的（de）功效^[4]。

4、有害微生物（wù）的預防及食（shí）品的（de）保藏

在食品貯藏（cáng）過程中（zhōng），會發生微生物滋生使食品變質的現象。可以（yǐ）通過微生物學（xué）知識結（jié）合數學模型對食品產品中的微（wēi）生物危害，和（hé）食源（yuán）性病原微生物的危害情況進行預測^[6]。具體包括為初級（jí），次級和三級模型：

初級模型（xíng）(primarymodel)描述在一（yī）個特定的環境條件（jiàn）下，微生物數量與時間的函數關係，主要是（shì）描（miáo）述微生物生長的模型（xíng）。

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

三級模型(tertiarymodel)指建立在初（chū）級模（mó）型和次級（jí）模（mó）型基礎（chǔ）之上的電腦應用軟（ruǎn）件程序。

通過這三級模型，可（kě）以應（yīng）用於食品工（gōng）業預測評估特定食（shí）品和特定（dìng）加工條件下微生物生長繁殖的速度、生長限度和失活速率，以達到開發新產品，改革現有產品，決策（cè）貯存條件和貨架期的目（mù）的。

除了食品的保藏，食（shí）品安全（quán）問題也已成為國際組織、各國政府、工商企業和消費者關（guān）注的（de）焦點和目前研究的熱點。根（gēn）據（jù）WTO／SPS協定(實施衛生（shēng）與 動植物檢疫措施協定（dìng）)，各國政府有權采取強（qiáng）製性衛生（shēng）措施保護本國人民（mín）健康、免受進口食品的危害，同時要求各國（guó）政府采取的衛生措施必須建立在風險評估的基礎 上。因此（cǐ），風險評估是各國製定食品衛生（shēng）標準和實施食品（pǐn）安全管理的基礎。開展食源性微生物風險評估，對有效管理食品（pǐn）的（de）安（ān）全問題，保護消費（fèi）者健康，具（jù）有重要的 意（yì）義。

在此背景下，食品風險評估（gū）技術近年來也得到充分發展，風險評估的過程可以分為四個明顯（xiǎn）不同的階段（duàn）：危害識別，危（wēi）害描述，暴露評估以及風險描述。

1、危害識（shí）別

危害（hài）識別指識別可能產生健康不良效果（guǒ）並且可能存在於某種或某類食品中的生物、化學和（hé）物理因素。

2、危害描述（shù）

危害描述指對（duì）與食品中可能（néng）存在的（de）生物、化學和物理因素有關的健（jiàn）康（kāng）不良效果性質的定性（xìng）或定量評價（jià）。

3、暴露（lù）評估

暴露評估指對於通過食品的可能攝入和其他有關途徑暴露的生物、化學和（hé）物理因素的定性（xìng）或定量評價。

4、風險描述（shù）

風險描述是根（gēn）據（jù）危害識別、危害描述和暴露評估（gū），對（duì）某一給定人群（qún）的已知或潛在健康不良效果的發生可能性和嚴重程度進行定性或定量（liàng）的估計，包括與這些（xiē）評估有關的不確定性的描述^[7]。

通過以上四（sì）個（gè）階段的評估，可以大致科（kē）學的得（dé）到食品中食源性微生物（wù）的潛在危害程度。

5、微生物學在食品領域應用的（de）展望

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

21世紀將是（shì）一個微（wēi）生物製劑時代飛（fēi）我們應高度重視（shì）微（wēi）生物食品（pǐn）,在食品領域中廣泛應用生物技術,不（bú）斷篩選（xuǎn）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，未來的微生物技術不僅（jǐn）有助於實現（xiàn）食品的多（duō）樣化，而且有助於生產特定的營養保健食品，進而作用於治病健身的領域（yù）。當 然，微生（shēng）物是大自然恩賜給我們人類的一大資源，在（zài）地球上（shàng）與動物資源（yuán）、植物資源一起形成了三維空間（jiān）結（jié）構，而在這個資源機構（gòu）中隻有微（wēi）生物對資源的再（zài）生起著重要 的作用．有（yǒu）待我們人類去探索與發現^[8]。