不同微生物对发酵质量的影响及机制研究
​王芳 潘雅琦 高德龙
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​王芳 潘雅琦 高德龙,. 不同微生物对发酵质量的影响及机制研究[J]. 生物技术研究,2024.7. DOI:10.12721/ccn.2024.157067.
摘要:
微生物发酵是指微生物在适当的发酵条件下,通过特定的代谢途径,将原料中的营养成分转化为必需产物的过程,通常将发酵方法分离,补充和半连续进行,并进行连续发酵应用,微生物具有合成多种结果的潜力,但是为了在生物反应器中轻柔地表达它们,其要表达尽可能多的结果,并且易于合成和发酵。发酵质量与许多因素有关。除了真菌型的生产性能外,它还与培养基的配方说明,原料的质量,灭菌条件,种子的质量,发酵条件和工艺控制密切等相关。
关键词: 不同微生物;发酵质量;影响;机制
DOI:10.12721/ccn.2024.157067
基金资助:

前言:不同微生物对发酵质量的影响是复杂而多面的,它们在发酵过程中扮演着关键角色,影响着发酵的速度、产物的种类和质量、过程的稳定性以及安全性。以下将详细探讨不同微生物对发酵质量的具体影响。

1、微生物发酵工程的应用优势

在食品加工过程中,微生物发酵的优势是非常明显的。①微生物发酵能够延长食品保质期。通常情况下,生产后的原始食品保存起来比较困难,很容易出现变质的情况,但是微生物发酵能够在一定程度上将原本的保质期延长。例如,我国南方的香肠就是利用微生物发酵对肉进行处理,才能够使其保存很长时间。②微生物发酵能使食物拥有更丰富的口感。我国很多调味品都是经过微生物发酵生产的,调味品在菜品的口感上发挥着重要作用。③微生物发酵能够提高食品营养价值。一些食品在经过微生物发酵后有益于人体健康,如能够促进肠道吸收的乳酸菌等益生菌。微生物发酵技术的使用,不仅改善了口感,还能够赋予食品更多的营养,对于食品行业的发展而言非常关键。

2、不同微生物对发酵质量的影响

2.1微生物种类对发酵速度的影响

不同的微生物具有不同的生长速度和代谢活性,从而影响发酵过程的速率。例如,一些酵母菌和乳酸菌具有较快的生长速度和较高的代谢活性,可以迅速消耗底物并产生大量产物,从而加快发酵进程。而一些霉菌和其他真菌则可能需要更长的时间来完成发酵过程。因此,选择合适的微生物种类对于提高发酵效率至关重要。

2.2微生物种类对发酵产物种类和质量的影响

不同的微生物可以产生不同的代谢产物,从而影响发酵产物的种类和质量。例如,乳酸菌可以产生乳酸和其他有机酸,赋予产品酸味和独特的风味;酵母菌则可以产生酒精、二氧化碳和其他挥发性化合物,赋予产品独特的香气和口感。此外,一些微生物还可以产生维生素、氨基酸等有益物质,提高产品的营养价值。因此,根据产品的需求选择合适的微生物种类对于保证发酵产物的种类和质量至关重要。

2.3微生物种类对发酵过程稳定性的影响

微生物的稳定性和耐受性对发酵过程的稳定性具有重要影响。一些微生物具有较强的耐受性,可以在较恶劣的环境中生存和繁殖,从而保证发酵过程的稳定性。例如,一些嗜热菌可以在高温环境中生长和代谢,适用于高温发酵工艺;一些耐酸菌则可以在酸性环境中生长和代谢,适用于酸性发酵工艺。而一些微生物则较为脆弱,容易受到外界环境的影响而死亡或失去活性,从而影响发酵过程的稳定性。因此,选择具有较强稳定性和耐受性的微生物种类有助于提高发酵过程的稳定性。

2.4微生物种类对发酵过程安全性的影响

一些微生物在发酵过程中可能会产生毒素和其他有害物质,对人体健康造成危害。因此,选择安全的微生物种类对于保证发酵过程的安全性至关重要。在食品发酵工业中,常用的微生物种类通常经过严格的筛选和安全性评估,以确保它们不会对人体健康造成危害。此外,通过优化发酵条件和加强监管措施,也可以进一步降低发酵过程中有害物质的产生。

2.5微生物之间的相互作用对发酵质量的影响

在发酵过程中,不同微生物之间可能存在竞争、协同、共生或拮抗等相互作用关系。这些相互作用关系可以影响发酵过程的稳定性和产物的种类和质量。例如,在混合发酵中,不同的微生物可以共同作用于底物,产生更丰富的代谢产物;但同时,它们之间也可能存在竞争关系,争夺有限的营养物质和生存空间,从而影响发酵过程的稳定性和产物的质量。因此,在混合发酵中需要综合考虑不同微生物之间的相互作用关系,以优化发酵条件和提高产品质量。

3、不同微生物发酵机制

3.1乳酸菌发酵机制:

乳酸菌是一类能在无氧或低氧环境下进行乳酸发酵的细菌。它们通过糖酵解途径(EMP途径)将葡萄糖分解为丙酮酸,并进一步将丙酮酸转化为乳酸。这一过程中不产生二氧化碳和乙醇,因此常用于酸奶、泡菜等食品的制作。乳酸菌发酵机制的关键在于其独特的代谢途径和酶系统,能够高效地将糖类转化为乳酸。

3.2酵母菌发酵机制:

酵母菌是一类能够进行酒精发酵的真菌。在酒精发酵过程中,酵母菌首先将葡萄糖通过糖酵解途径转化为丙酮酸,然后在无氧条件下将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳。这一过程中产生的乙醇是酿酒、面包制作等食品工业的重要原料。酵母菌发酵机制的关键在于其能够利用多种糖类作为能源,并具有高效转化和产生大量代谢产物的能力。

3.3醋酸菌发酵机制:

醋酸菌是一类能够将乙醇氧化为醋酸的细菌。在醋酸发酵过程中,醋酸菌首先利用乙醇作为能源和碳源,通过乙醛脱氢酶的作用将乙醇转化为乙醛,然后再通过乙酸激酶的作用将乙醛转化为醋酸。醋酸菌发酵机制的关键在于其独特的酶系统和代谢途径,能够高效地将乙醇转化为醋酸。

3.4硝化细菌发酵机制:

硝化细菌是一类能够将氨或亚硝酸盐氧化为硝酸盐的细菌。在硝化发酵过程中,硝化细菌通过氧化氨或亚硝酸盐来获取能量,并将氧气作为电子受体。硝化细菌发酵机制的关键在于其能够将无机氮化合物转化为有机氮化合物,为植物提供可利用的氮源。

4、微生物发酵培养时的注意事项

4.1做好微生物习性分析

为提高所选微生物发酵培养策略的合理性,需要做好微生物习性分析,具体所需要考虑的内容包括,微生物适宜生长温度、需求营养物类别、酸碱度、新陈代谢规律等,根据得到的分析经验,来选择最为契合的微生物发酵培养技术。同时在前期分析活动中,也需要对微生物生长规律进行整理,了解微生物延滞期、对数生长期、衰减期和稳定期对应时间段,这样也有助于后续调整活动的有序进行,提高微生物发酵培养质量的合理性[2]

4.2完善发酵培养体系

在微生物发酵培养活动中,也需要做好发酵培养体系的完善工作,具体实践中需注意以下内容:(1)对于微生物发酵培养过程进行监测,积累微生物不同生长阶段的反馈数据,从中筛选出有价值数据来补充到发酵培养体系中,不断提升体系的指导性与适用性[3]。(2)在发酵培养活动中,也需要对于其中出现的异常问题进行分析,基于问题本质原因提出相应 的处理策略,以此来营造良好的微生物发酵培养环境,提高目标产物产量。

4.3积极引入新培养技术

除上述提到的相关内容外,在具体的发展活动中也需要做好新培养技术的引入工作,提高微生物发酵培养策略选择的多样化。在技术引入时也需注意以下内容:(1)对于新技术的可行性进行分析,借助计算机仿真软件建立虚拟实验环境,根据虚拟仿真实验得到的反馈结果,来判断新技术的适应性和可操作性。(2)确定新技术的可行性之后,还需要做好相关人员的技术培养,使相关人员可以明确新技术的应用流程、注意事项,充分发挥新技术应用价值,提高目标物的产量和效率。

结束语:不同微生物对发酵质量具有重要影响。在选择微生物种类时需要考虑其生长速度、代谢活性、稳定性和安全性等因素;在混合发酵中需要综合考虑不同微生物之间的相互作用关系以优化发酵条件和提高产品质量。通过合理选择微生物种类和优化发酵条件可以有效提高发酵过程的效率和产品质量。这些微生物发酵机制体现了不同微生物在代谢途径和酶系统方面的差异。通过利用这些差异,人们可以在食品、医药、农业等领域中开发出各种具有特定功能的发酵产品。

参考文献

[1] 李雪然.对如何推动微生物发酵工艺优化的研究[J].食品安全导刊,2015(12):61.

[2] 白立勇,葛新霞,王建华.微生物发酵制药技术[J].化工设计通讯,2020,46(10):148-149.

[3] 周海娇,何木,王晨阳,石博文.微生物发酵工艺优化研究进展[J].中国高新技术企业,2017(01):31-3

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