【摘要】本文采取綜述的形（xíng）式，對近年來微生物學技術在食品應用領域的最新成果與進展進行介紹，重點介紹白色農業的發展（zhǎn），新型微生（shēng）物產品作為食品添加劑以及微生（shēng）物學在食品保鮮防腐（fǔ）領（lǐng）域的應用。

【關鍵詞】微（wēi）生物技術 食品 白色農業 發（fā）酵 食品安全

隨著時代的不斷發展，各種社會問題開始顯現，能源緊張、環境汙染、人口問題（tí）、資源匱乏……人類在享受發展成（chéng）果的同時，也開始（shǐ）麵臨這些新的挑戰， 其（qí）中資源、能源、人口、環境等問題（tí）都關係到農業發展與糧食安（ān）全（quán），而在傳統農業已不適（shì）應現代社會的需（xū）求時，各種高科技、高產、低耗的新型農業應（yīng）運而生，其（qí）中 以微生（shēng）物應用（yòng）為主的（de）白色農業（yè）開始嶄露頭角。此外，微生物技術在食品生產、食（shí）品添加劑、食品質量和食品安全檢測方麵也都發揮著越來越重（chóng）要的作用。

1、傳統微生物技術與現代（dài）微生物技（jì）術的比較

本文重（chóng）點介紹現代微生物技術在食品領域的重要作用，但（dàn）為了（le）對比突出，特在此對微生物技術的傳統應用作（zuò）簡要介紹。

微生物的傳統應用主（zhǔ）要是指（zhǐ）微生物發酵技術，我們生活中的許多食品（pǐn）都是來源於微生物（wù）發（fā）酵，如中國的醬油和腐乳，日本（běn）的（de）納豆和。清酒，韓國的泡菜， 以及西方國（guó）家的麵包、幹酪（lào）和酸奶（nǎi）等。其中（zhōng）最為著名的還屬酒類，在我國，利用微生物進行（háng）穀物釀酒（jiǔ）的曆（lì）史，至少可追溯到距今（jīn）4000多年的龍山文化時期。我國 原始氏族社會末期的龍（lóng）山（shān）文化遺址中，就出土了（le）大量陶製的酒器如尊、高腳杯、小壺等，證（zhèng）明這時期釀酒工藝已相當發達，穀物酒（jiǔ）已（yǐ）成為當時較為普遍的飲料（liào）。以製 醬、醬油（yóu）、豆豉、醋、腐乳為代表的釀造（zào）業在我國也（yě）有3000多年（nián）悠久的曆史^[1]。

與傳（chuán）統微生物發（fā）酵（jiào）技術（shù）相比，現代微生物（wù）技術無論從應用範圍還是生產效率上都有極大的進步。

首先（xiān）在對生產菌種的（de）認識（shí）上，現代微生（shēng）物技術有了更（gèng）加科學的了解。傳統自然發酵中的微生物體（tǐ）係（xì）成分複雜，單（dān）一菌種發酵活力較低，不適合工業化大規 模生產。而隨著（zhe）微生物科學的發展（zhǎn）進（jìn）步（bù），人類對（duì）發酵過程中的微生物（wù）有了科學的認識，能夠采用（yòng）純種的菌株進行發酵，大（dà）大提高了產率（lǜ），同時還運用基因工程技術選 育新的（de）菌（jun1）種（zhǒng），利用（yòng）輻射等（děng）理化因（yīn）素進行誘變育種以及菌（jun1）株雜交等手段來產生形狀更加優良的菌種（zhǒng）。其中我（wǒ）國在一些主（zhǔ）要發酵（jiào）產品中的菌種選擇如下：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（méi），酸奶（nǎi）生產用保加利亞乳杆（gǎn）菌及（jí）嗜（shì）熱鏈球菌，味精發酵的菌種有北京棒杆 菌AS1．299、鈍齒棒（bàng）杆菌AS1．542、穀氨酸棒杆菌等^[2]。

在發酵（jiào）技術上，現（xiàn）代微生（shēng）物食品加工一般（bān）在發酵罐等（děng）發酵設備中（zhōng），連續自動地進行，發酵的（de）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，工作效率大（dà）大提高（gāo）。而且食（shí）品（pǐn）加工過程都有著良好生產操作規範，在容易發生食品安全問題的環節上，建立（lì）了相應的（de）預防（fáng）控製措施，充 分保證產品的安全性^[1]。

同時現代發酵技術在獲取發酵產物的同時，還開始利用（yòng）微生物產生的酶來生產（chǎn）食品，這也是較傳統發酵食品的一大進步。如澱（diàn）粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶等已（yǐ）被廣泛應用於蘇打餅幹、麵包、蛋品、奶（nǎi）酪等各類食品的生產。

2、現代微生物技術生產新型食品添加劑

隨著人民生（shēng）活（huó）水平的提高，人們對食品的要求已經從過去的“量”上升到“質”的追求了，人們開始越來越關（guān）注所謂的綠色食品、健康（kāng）食品、保健食品以 及食品安全。在對原料的要求越來越高的同（tóng）時，對各種食品添加劑的（de）安全性也迫切關注，尤其是經常接觸的防腐劑（jì）、色素等更是眾多添加（jiā）劑中的“明星”。現代科學 技術的發展也帶來了（le）許多全新的食品添加劑，其中微生物學技術也起著重要作用。

近（jìn）年來，一種糖類——殼寡糖作為新型的食品添加劑引起了人們（men）的關注。

幾丁質又名甲殼素、甲殼（ké）質，是地球上僅次於纖維素的（de）第（dì）2大類天然高分子（zǐ）化合物（wù），素有“軟黃金”之美譽。殼聚糖是幾丁質脫乙酰後的產物，含有遊離氨基，能結合酸分子，是天然多糖中唯一的堿性多糖^[3]。其水溶性差，應用十分有限（xiàn），而殼寡（guǎ）糖就（jiù）是（shì）殼聚糖的降解產物，其水溶性>99％，人體對其吸收率達（dá）到99.9％，因此（cǐ）比殼聚糖具有更優越的生物活性。近年來，隨（suí）著對殼聚糖的研究不斷深入，發現其有很多重要的生（shēng）理功（gōng）能：

(1)早在20世紀70年代末，殼寡糖就被發現具有降血（xuè）壓、血脂（zhī）、膽固醇的作用。殼寡糖是聚陽離子（zǐ），易與膽汁結合並能全部排出體外，大（dà）大降低膽 固醇酶催化（huà）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（ài）脂肪消化酶（méi）活化，從而（ér）阻（zǔ）礙脂肪消化吸收。(2)殼（ké）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（guǎ）糖能夠提高T淋（lín）巴細胞和B淋巴細胞活力（lì），增加免疫活性（xìng）細胞的數量，提高其質量，從而（ér）增強機體 免（miǎn）疫功能。由（yóu）於殼（ké）寡糖兼具分子量小和成膜特（tè）性，容易進入細胞壁幹擾細胞的新陳代謝，並且能在細胞表麵形成膜（mó）從（cóng）而阻止營養物質的輸入，從而起到抑（yì）菌和殺菌作 用。(3)殼寡糖具有促進雙歧杆菌生長的功能，調（diào）節腸道（dào）內微生物代謝活動，改（gǎi）善腸道內微生物區係分（fèn）布，調節腸道菌群。殼寡（guǎ）糖還具（jù）有膳食纖（xiān）維特性，有降血糖 作（zuò）用，且安全性較高，為（wéi）治（zhì）療糖尿病開辟了新途徑^[3]。

由於殼聚（jù）糖具有上述重要的生理功能（néng）而且易於人體吸收，所以可以廣泛應用在以下幾個方麵（miàn）：

[1]延長食品貨架期殼寡糖聚合度（dù）較高，作為食品添加劑可以用於改善食品結構，提高食品保水性及調節水分活性。殼 寡糖有明顯的抑製澱粉老（lǎo）化的作用，熱穩定（dìng）性能好，添加到澱粉食品中（zhōng）可以抑製澱粉老化，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 高澱粉食品的營養價值。由於殼寡糖有抗菌和抑菌（jun1）作用，將其添加到液體食品中，既對汁液（yè）有（yǒu）一定的澄清作用，又可起到防腐保（bǎo）鮮作（zuò）用，特別適於酸性或低酸性食品 的保鮮。殼寡糖（táng）有望成為一種新型的綠色食品防腐劑（jì）而得到推廣應用。

[2]果汁澄清殼寡糖是（shì）天然的大分子陽（yáng）離子型絮凝劑，能與果汁中帶負電荷的果膠、丹寧和（hé）蛋（dàn）白質等吸附絮凝，從而達到澄清果汁的目的。目前，用殼寡糖對（duì）果汁進行澄清的研究不（bú）斷增多，試驗證明，其（qí）澄清效果好，果汁（zhī）營養價值損耗（hào）小。

[3]果蔬保鮮殼寡（guǎ）糖具有良好的吸濕和保濕功能。殼（ké）寡糖內的強極性基團與水分子相互作用，影響了（le）水的活度和流動阻 力。此外（wài），一NH和一（yī）NHCOCH基團之間易形成氫鍵，使（shǐ）分子鏈形成網狀結構，因而使（shǐ）得一（yī）定聚（jù）合（hé）度的殼寡糖具有良好的吸（xī）濕保濕能（néng）力。同時還利用殼寡糖對真 菌的抗菌（jun1）作用，可將（jiāng）其製成保（bǎo）鮮膜（mó），延長（zhǎng）果蔬的保鮮期。

[4]減肥食品聚合度2～3的殼寡糖具有非常爽口的甜（tián）味，又由於（yú）其降血（xuè）糖的生理功能，且安（ān）全性能高，可作（zuò）為糖尿病（bìng） 人的可食甜味劑。同（tóng）時，殼寡糖還具有膳食纖維的特性，能與脂（zhī）肪、脂肪酸和膽固醇形成絡合物（wù）。該絡合物一方麵能夠減少人（rén）體對脂肪類物質的吸收，促進脂類排出 體外；另一方麵（miàn）因結合食品中的脂肪而降低了食（shí）品的（de）熱量，將殼寡糖添加到（dào）食品中可作良好的減肥食品。

[5]抗癌食品將殼寡（guǎ）糖添（tiān）加到乳製品中，可促使雙歧杆菌大幅度（dù）增殖（zhí），改（gǎi）善腸道（dào）菌群比（bǐ）例，防止腸（cháng）道紊亂，降低腸炎和 結（jié）腸癌的發病率。此外，殼寡糖中（zhōng）的聚葡糖胺鏈帶有4價銨離子，能粘合膽汁酸，阻止膽汁酸（suān）循（xún）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（shāng）麵的刺激和腐蝕（shí），從而使胃炎及潰瘍病得到（dào）改善，有效防止胃部癌變。聚合度4～7的殼（ké）寡糖具（jù）有抑製癌細胞生長和轉移的效果，作為腫瘤放療的輔（fǔ） 助性藥物，能有效提高人體抗腫（zhǒng）瘤免疫功能，對細胞（bāo）分裂具（jù）有調節作用，在日本已被用（yòng）作（zuò）抗腫瘤（liú）功能性保健食品。

[6]功能性食品殼寡糖生物活性高，無毒、副作用，可被人體快速吸收。以殼寡（guǎ）糖（táng）為（wéi）主要原料生產（chǎn）的功能性食品能夠提 高機體免疫力，活化細胞，促進腸道雙歧杆（gǎn）菌等（děng）有（yǒu）益菌的生長，並抑製有害菌的生成。目前殼寡糖的主要（yào）消費地在日、韓、美、法（fǎ）、俄等國，美國和歐洲以殼寡糖為 主要成分（fèn）的功（gōng）能性食品逐漸增加，韓國於1996年批準（zhǔn）殼寡糖為功能性保健食（shí）品，我國現在已有“海賦健”和“鰓（sāi）之寶”等年需求殼寡糖（táng）240t的保健食品生產 廠家，中國科學院大連化學物理研究（jiū）所也研製出品了“久康（kāng）奇善膠囊”等^[3]。

殼聚糖具有如此眾多的生（shēng）理功能，一定會在食品（pǐn）工業、醫藥和農業領域（yù）具有廣闊的應用前景。

3、微生（shēng）物技（jì）術與白色農業

所謂白色農業，是指微生物資源產業化的工業型新農業,包括高科技生物工程的發酵工程和酶（méi）工程。白色農業生產（chǎn）環境高（gāo）度潔淨,生產（chǎn）過程不存在汙染。其產品安全、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（chǎn）,故（gù）形象地稱之（zhī）為白色農（nóng）業。其具有（yǒu）以下鮮明的特（tè）征：

(1)生物工業型農（nóng）業應用（yòng）高科技開發豐富的微生物資源，依靠人工（gōng）能源，不受氣候和（hé）季節的限製，可常年在工廠內大規模（mó）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“多相形態”的（de）生產模式，有助於傳（chuán）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）機廢（fèi）棄物經微生物處（chù）理轉化為飼料或食物，從而節約了資源，實現資源的循環（huán）綜合利用。

(4)高（gāo）效環保型農業具有生產周期短，高產、高（gāo）效，產品無汙染、無毒副作用，節約水土資源，不汙染環境，資源可綜合（hé）利用的特征^[4]。

目前,白色農業的研（yán）究應（yīng）用（yòng）一（yī）共有6大領域：微生物食品,微生物飼料,微生物肥料,微生（shēng）物（wù）農藥、獸藥（yào）,微生物能源,微生物生態環境保護劑（jì）等^[5]。其中（zhōng）微生物食品是微生（shēng）物技（jì）術在食品領域的直接應用，而（ér）飼料、肥料等也間接影響著食品技術。

隨（suí）著當今社會人口壓力越來越大，糧食問題的解決也越發迫切（qiē），為此世界各國競相開發微生物蛋白質資源。利（lì）用單細胞蛋（dàn）白質生產高蛋白質新型人造食 品，前景十分廣（guǎng）闊，如用（yòng）每年世界石油產（chǎn）量的1％作原料，利用（yòng）微生物工（gōng）程來生產單細（xì）胞蛋白質，可供1O億（yì）人吃1年（nián）。據推算，1座占地不多、年產1000萬噸 單細胞蛋白質的（de）微生物工（gōng）廠，相當（dāng）於12萬公頃耕地生產的大豆蛋白，或（huò）2000萬（wàn）公頃草地飼養的牛羊所產出的動物蛋白質。利用微生物生產的真菌肉、食用油等 在英國、法國、日本已規模化生（shēng）產，產品已在超級市場出售。由（yóu）小球藻製成的食（shí）品麵包已在日本實現規模化生產。螺旋藻被聯（lián）合國糧農組織稱為“人類未來的糧 食”、“人類最佳保健品”，素有“植物肉”之稱。1kg蘑菇所含蛋白質相當於（yú）2kg禽肉或3kg雞蛋（dàn）的蛋白質含量（liàng）。食用菌中蛋白（bái）質的（de）含量是小麥（mài）、玉米的幾 倍，大白菜、番茄的幾十倍。許多食用菌還具有抗（kàng）癌、降脂、提高機體免疫力的功效^[4]。

4、有（yǒu）害微生物的預（yù）防及食品（pǐn）的（de）保藏

在食（shí）品貯藏過程中，會發生（shēng）微生物滋生使食品變質的現象。可以（yǐ）通過微生物學知識結合數學模型對食品產品中的微生物危害，和食源性病原微生物的危害情況進（jìn）行預測^[6]。具體包括為初級，次級和三（sān）級（jí）模型：

初級模型(primarymodel)描述在一個特定（dìng）的環境條件下，微生物數量與時間的函數關（guān）係（xì），主要是（shì）描（miáo）述（shù）微生物生長的模型。

次級模型(secondarymodel)描述初級模型的參數與環（huán）境變量(如溫度，pH，鹽度，空氣水平（píng）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之上的電腦應用軟件程序。

通過這三級模型，可以應用於食（shí）品工業預測評估特定食品和特定（dìng）加工（gōng）條件下微生物（wù）生長繁殖的速度、生長限度和失活速（sù）率，以達到開發新產品，改革現有產品，決策貯（zhù）存條件和貨架期的目的。

除了食品的（de）保藏，食品安全問題也已成為國際組織、各國政府（fǔ）、工商企業和（hé）消費者關注的焦（jiāo）點和目前研究（jiū）的熱點。根（gēn）據WTO／SPS協定(實施衛生與 動植物檢疫措施協（xié）定)，各國（guó）政府有權采取（qǔ）強製性衛生措（cuò）施保護本國人民健康、免受進口食（shí）品的危害，同時要求各國政府采取的衛生措施必須建立在（zài）風險（xiǎn）評估的基礎 上。因此，風（fēng）險評估是各國製定（dìng）食品衛生標準和實施食品安全管理的基礎。開展食源性微生物風險評（píng）估，對有效管理食品的安全問題，保護消費者健康，具有重（chóng）要（yào）的 意義。

在此背景下，食品風險評估技（jì）術（shù）近年來（lái）也得（dé）到充分發展，風險評估的過程可以分為四個（gè）明顯不同的階段：危害識別，危害（hài）描述，暴露評估以及風險描述。

1、危（wēi）害識別

危害識別指識別（bié）可能產生健康不良效果並（bìng）且可（kě）能存在於某種或某類食品中的（de）生物、化學和物理因素。

2、危害（hài）描述

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

3、暴露評估

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（sù）的定性或定量評價。

4、風（fēng）險描述

風險描述是根據危害識別、危害描述（shù）和暴露評估，對某一（yī）給定人群的已知或潛在健康不良（liáng）效（xiào）果的發生可能性和嚴（yán）重程度（dù）進行定性或定量的估計（jì），包括（kuò）與這些評（píng）估有關的不確定性（xìng）的描述^[7]。

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

5、微生物學在食品領（lǐng）域應用的展望

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

21世紀將是一個微生物（wù）製劑時代飛我們應高度重視微生物（wù）食品,在食品領域中廣（guǎng）泛應用（yòng）生物技術,不斷（duàn）篩選出新的功能菌株,豐富可（kě）食用微生（shēng）物資源,為人類生存與健康服務。

展（zhǎn）望21世（shì）紀食品技術的發展，未來的微生物技術不僅有助於實現食品的多樣化，而且有助於生產特定（dìng）的營養保健食（shí）品，進而作用於治病健身的領（lǐng）域。當 然，微生物是大自然恩賜給我們人類的一大（dà）資源，在地球上與動物資源（yuán）、植物資源一起形成了（le）三維空間結構，而在這個資源機構中隻有微生物對資源的再生起（qǐ）著重要（yào） 的作用．有待我們人類去探索與發（fā）現^[8]。