豆製品發酵微生物

豆製品發酵微生物是指參與豆類發酵製成食品的微生物。中國早在4000年以前就有用豆類釀製食品的記載。在馬王堆一號漢墓出土的葬品中(2000年前)已有豆醬和豆豉。北魏時期編纂的《齊民要術》比較全面地介紹了利用微生物製造豆類食品的方法。

基本介紹

• 中文名：豆製品發酵微生物
• 外文名：microorganisms in fermented soybean food
• 原料：豆製品，微生物
• 原理：發酵
• 豆製品：豆豉、腐乳、豆醬、醬油等
• 優勢：營養價值高

營養價值

作為高蛋白質作物的豆類，不僅為滿足人們對蛋白質的需求提供了豐富的來源，同時因其不含膽固醇，富含多種對人體有益的生物活性物質而成為當今食品開發的熱點。利用大豆為主要原料加工而成的食品已有幾千種之多，其中包括通過微生物發酵製成的各種發酵製品，如豆豉、腐乳、醬油、酸豆乳和發酵豆乳飲料等。大豆製品經接種微生物發酵後，使不同物質進行分解，產生了人體所需的多種營養成分，如有機酸和胺基酸等。發酵大豆製品具有特殊的鮮香味，能刺激食慾，有助於人體的消化吸收，還有促進人體造血和營養神經的作用。更重要的是，發酵大豆製品具有許多獨特的生理調節功能。

微生物作用

豆豉

大豆及其製品中除含豐富的營養物質外，還含各種生理活性物質。豆豉起源於我國，它是以黑豆和黃豆為原料，經微生物發酵而製成的傳統發酵食品。豆豉以豉香誘人和風味獨特而深受消費者歡迎。豆豉不僅營養價值高，而且能人藥，我國中醫學歷代醫書都有豆豉治療疾病的記載。國內外豆豉按制曲時參與的微生物不同，可以分為毛霉型、麴黴型、根霉型和細菌型等。毛霉型以重慶的“永川豆豉”為代表； “瀏陽豆豉”是以麴黴為主發酵劑生產的豆豉；印尼生產的天培(TEMPER)是根霉型豆豉的主要代表；丹貝已是印尼人民餐桌上的主食；日本的納豆屬於細菌型豆豉，已進入規模化生產。

自然發酵的豆豉中，主要的微生物菌群為細菌和黴菌，而酵母菌較少，為非主要作用微生物，這與未經過酸浸工序的天培相似，其中芽孢菌的數量僅為(4.5～4.6)×10⁵ cfu/g，說明豆豉制曲過程是一個混合發酵過程。但由於細菌中除了芽孢菌外，其餘菌株產蛋白酶和澱粉酶能力不高，所以制曲過程中的主要菌系應為黴菌而非細菌。麴黴型豆豉中的麴黴菌可以占黴菌總數的90%以上，天培和納豆是由我國豆豉傳到國外後，為適應當地氣候和文化而改造的產品。自然發酵的天培中主要發酵微生物為米根霉和少孢根霉等，而納豆生產中主要的是納豆桿菌
(Bacillus natto)。

腐乳

腐乳是中華民族獨特的傳統發酵食品，具有悠久的歷史。腐乳是經多種微生物共同作用後的大豆發酵食品。通過微生物發酵，大豆的苦腥味、含有的脹氣因子和抗營養因子等不足全被克服，消化率和生物價均大大提高，同時產生了多種具有香味的有機酸、醇、酯和胺基酸。腐乳品質細膩，營養豐富，鮮香可口，不僅我國人民嗜好，也深受東南亞人民所喜好，其營養價值可與乳酪相比，具有東方乳酪之稱。我國各地依據當地人不同的口味，形成了各具特色的傳統產品，其中以邵興、蘇州、桂林和四川夾江的豆腐乳最負盛名。豆腐乳由於形狀大小不一，配料不同，品種繁多。例如添加紅曲的紅豆腐乳簡稱紅方；添加糟米的豆腐乳簡稱糟方；添加黃酒的豆腐乳稱為醉方；不加酒料成熟後具有刺激食慾的臭氣，表面色青的稱為青方(臭豆腐)；在冬季生產的還有一種小白方，又稱小青方，另外還有添加玫瑰、火腿、芝麻和辣椒的品種。一般根據豆腐胚是否有微生物繁殖，將腐乳分為醃製型和發霉型兩大類；發霉型腐乳又分為天然接種和純種培養兩種；依據豆腐胚培菌的菌種不同，還可分為毛霉型、根霉型和細菌型。

腐乳發酵分為前期培菌和後期發酵。前期培菌主要是培養菌系，後期發酵主要是酶系與微生物協同參與生化反應的過程。採用傳統的自然發酵法生產腐乳時，在前期培菌(發酵)過程中參與作用的微生物主要是毛霉(也有些品種是根霉或細菌)，如腐乳毛霉、魯氏毛霉和總狀毛霉等。毛霉的生長大致分為孢子發芽、生長期、菌絲生長旺盛期和菌絲產酶期。毛霉在前期培菌的作用主要有兩點：①使坯表面有一層菌膜包住形成腐乳的形狀；②分泌蛋白酶以利於蛋白質水解。腐乳在後期發酵過程中，參與作用的還有紅麴黴、紫紅麴黴、米麴黴、溶膠根霉、青黴、交鏈孢霉(Ahernaria)、枝孢霉(Cladosporium)以及少量的酵母乳酸菌(如彎曲乳桿菌和乾酪乳桿菌)、桿菌、
鏈球菌、小球菌和棒桿菌等同。由於它們的協同作用，使代謝產生各種有機酸和乙醇，形成酯類以及蛋白質水解產生的多肽和胺基酸共同構成腐乳的特殊香氣，同時產生色素(如紅麴黴產生的紅色素)，形成腐乳的特有顏色。青腐乳中刺激食慾的特殊氣味是由細菌作用的結果，所以鹽分不能太高。

醬油

醬油是典型的中國調味食品，在中國已有數千年的歷史。醬油的原料主要為大豆、豆粕、小麥、麩皮和麵粉等，這些原料經過蒸煮培菌制曲，加鹽水發酵，經微生物的作用被逐步降解，再經過許許多多的酶促和非酶促化學反應釀製而成。醬油的色、香、味不僅使人們在感官上得到享受和滿足，還能促進食慾。

醬油發酵料中的主要黴菌為麴黴、毛霉和根霉，其中最重要的是米曲(有些醬油發酵料會受到黃麴黴的污染)。因米曲產酶能力較強，工業發酵中就常選用米麴黴滬釀3.042作為發酵種曲。此外，醬油發酵料中主要的細菌為有益的醋酸桿菌和乳酸菌等，以及有害的小球菌、短桿菌、馬鈴薯桿菌、芽孢桿菌和糞鏈球菌等；酵母菌為有益的魯氏酵母、假絲酵母和漢遜酵母，以及有害的醭酵母、畢赤氏酵母和圓酵母等菌屬嘲。

醬油發酵過程中，由於微生物的作用和生化反應而產生醇類、有機酸和酯類等，賦予醬油良好的風味。其中屬於優勢的微生物是耐鹽性乳酸菌和耐鹽性酵母菌。耐鹽性乳酸菌主要是乳酸桿菌、嗜鹽足球菌和四聯球菌等。嗜鹽乳酸菌在醬油發酵中形成大量酸性化合物，它們與醇類形成酯，如乙酸乙酯、乙酸甲酯、乳酸乙酯及琥珀酸乙酯等，賦予醬油特有的酯香。耐鹽性酵母菌主要是魯氏酵母、蒙其球擬酵母、易變球擬酵母和埃契化球擬酵母等。魯氏酵母在醬醅酵母總數中占多數，在發酵前期生長旺盛，產生大量的乙醇、甘油、琥珀酸等香味物質，與嗜鹽片球菌聯合作用，可生成糠醇等特殊風味物質。球擬酵母在發酵後期生長旺盛，產生烷基苯酚，如4一乙基愈創木酚及4-乙基苯酚等，形成醬油特有的風味。

微生物對醬油滋味形成的作用還在於米麴黴菌分泌的蛋白降解酶、肽酶、谷氨醯胺酶作用原料蛋白質，使其水解生成各種中間產物，最終分解為胺基酸而產生鮮味。在醬油的釀造過程中，澱粉原料經澱粉酶水解產生葡萄糖，這些葡萄糖也會經生物合成生成胺基酸，如谷氨酸和天門冬氨酸而產生鮮味。

豆醬

豆醬多由傳統方法生產，無論是制曲或發酵都有多種微生物的參與而發揮多酶系的作用，它不但營養豐富(每100 g黃豆醬中含蛋白質10.7 g，脂肪9.0 g，糖類12.9 g，以及多種維生素和微量元素)，而且含有較多的生理活性成分而深受人們喜愛。優良的醬類發酵劑應來源於自然發酵的優質醬類。醬類發酵可以分為3個不同的階段.

(1)制曲階段。在這一階段中黴菌占絕對優勢，主要包括米麴黴、醬油麴黴、高大毛霉和黑麴黴。黴菌在經過蒸煮的大豆和麵粉混合物上生長，並且分泌出各種酶，包括蛋白酶和澱粉酶等，使大豆中的蛋白質水解為多肽和胺基酸，澱粉水解為糖類，從而為後階段其他微生物的生長創造條件。

(2)發酵初期階段。在這個階段中添加鹽水進行發酵，由於食鹽濃度較高和缺乏氧氣，黴菌的生長已經基本停止，但由黴菌分泌的各種酶類將繼續發揮作用，與此同時，耐鹽的乳酸菌和酵母菌開始大量繁殖。從豆醬中分離得到的乳酸菌主要為耐鹽乳酸菌，如嗜鹽四聯球菌等，酵母菌主要有魯氏酵母，球擬酵母中的豆醬球擬酵母和清酒球擬酵母等。乳酸菌和酵母菌協同作用，共同代謝醬醪中的可發酵糖產生乙醇、乳酸和乙酸等產物，並結合成乳酸乙酯和乙酸乙酯等成香物質。

(3)醬類的後發酵成熟階段。由於有機酸等代謝產物的積累，微生物的生長基本停止，但也還存在微弱的代謝活性，這一階段是醬類各種特殊風味形成的關鍵階段。

其他

除了以上介紹的幾種普遍的發酵豆製品外，我國還有臘八豆和發酵豆乳飲料等，這裡不再贅述。

活性及功能

現代研究表明，發酵大豆製品中有著豐富的生物活性物質，各種生物活性物質各自或協同作用，構成了大豆發酵食品獨特的生理功能，如抗變異原、抗癌、溶解血栓、抗氧化、降血壓和抗菌等。傳統發酵大豆食品中的生物活性物質按其來源大致可分為兩類：①原料中的生物活性成分不經過微生物及其酶的作用而存在於發酵成品中，稱為一次成分；②利用微生物及其酶的綜合作用對大豆原料中的大分子有機物分解和重組，同時經過複雜的生化作用所形成的代謝產物和變異物質，是發酵製品中的二次成分，也是發酵大豆食品比不發酵的大豆食品生物活性更強的實質所在

大豆異黃酮

大豆異黃酮是目前大豆及其發酵製品中最引人注目的一種功能性成分。大豆及普通大豆食品中的異黃酮主要以糖苷型形式存在。許多研究表明，游離型大豆異黃酮比糖苷型大豆異黃酮具有更強的生物活性。游離型大豆異黃酮在抗自由基、抗氧化、抗脂質過氧化、抗溶血、抗腫瘤和抗菌等生物活性方面均比糖苷型大豆異黃酮高。而通過微生物作用於大豆後因為有的菌種在發酵過程中會產生一定量的13-葡萄糖苷酶。糖苷型異黃酮是由游離型異黃酮與一分子的葡萄糖以7-位氧苷鍵結合的產物，β-葡萄糖苷酶可作用於糖苷型異黃酮分子中的氧苷鍵，使其葡萄糖基團脫掉，供微生物代謝利用，從而使糖苷型大豆異黃酮轉化為相應的游離型大豆異黃酮，即使苷轉化為苷元的形式，可大大提高異黃酮的生理活性。

大豆低聚糖

大豆中天然存在的低聚糖有棉子糖(Raffinose)、水蘇糖(Stachyose)和蔗糖等，其生理功能在於其獨有的雙歧桿菌增殖特性。經微生物發酵後，低聚糖既有損失也有生成。發酵過程中，低聚糖的形成有兩大途徑：①微生物產生的糖苷轉移酶通過轉糖基作用合成低聚糖；②微生物產生的內切半纖維素酶類，如半乳聚糖酶、甘露聚糖酶和木葡聚糖酶及木聚糖酶等水解半纖維素類多糖產生低聚糖。大豆發酵食品中已發現的低聚糖有低聚果糖、蔗果三糖(包括3種異構體)、低聚半乳糖、低聚異麥芽糖，以及低聚木糖等。其中，低聚果糖是在發酵中產生的，主要由蔗果三糖的3種異構體在果糖基轉移酶的作用下形成的，而低聚半乳糖是由β-半乳糖苷酶轉糖基作用形成的。在自然界，許多微生物如根霉和毛霉等都會產生半乳糖酶，它是一種內切糖苷酶，可水解半乳聚糖產生低聚半糖。低聚異麥芽糖是支鏈澱粉的酶解產物，其分子中至少含有1個a-1,6糖苷鍵在醬油中存在，而低聚木糖是由木聚糖受木聚糖酶降解所得的產物。

大豆多肽

微生物產生的蛋白酶作用於大豆蛋白後產生的低分子多肽混合物大豆多肽(Soybean Oligopeptide)，已被逐步證明其在營養學方面優於蛋白質和游離的胺基酸。蛋白質在體內消化並不完全以胺基酸形式被吸收，而是以寡肽形式被吸收，二肽和三肽的吸收速度比同一組成的胺基酸快，多肽在腸道內的吸收率最高。實際上，人體內大部分蛋白質是以多肽形式直接吸收的，而小分子大豆肽正好就是一種人體易於消化吸收的肽，大豆多肽比大豆分離蛋白更容易消化吸收。另外，大豆多肽還具有良好的溶解性、低黏度和抗凝膠形成性；具有低抗原性，不會產生過敏反應；能增強運動員體能和肌肉，促進肌紅細胞復原，幫助消除疲勞；促進體內的乳酸菌和雙歧桿菌的生長；還具有促進脂肪分解、降低膽固醇含量、調節胰島素、降血壓及抗氧化性等功能

褐色色素

發酵大豆食品中的褐色色素類物質主要是類黑精素(melanoidin)，是美拉德反應的產物。發酵大豆食品的加工都需要1-6個月的後熟期，在此期間大豆蛋白質分解的胺基酸和產品中的各類糖持續發生美拉德反應，經過一系列的化學反應，最終生成棕紅色的類黑精素。研究表明：發酵豆製品中產生的褐色素(類黑精素)具有類似膳食纖維的功能(增強胃腸的蠕動)，可改善耐糖能力(阻止對糖的消化吸收)，預防糖尿病和癌細胞增生(抑制胰蛋白酶的異常活性)，抑制致癌物質亞硝胺生成，以及抗變易原性和消除活性氧自由基等多種生理活性。

其他活性成分

大豆發酵製品中除以上所述幾種生物活性成分外，還有許多生物活性成分。如醬油中發現的共軛亞油酸，是大豆中的亞油酸經發酵而變異的一種結合型亞油酸，有重要的生理保健功能，可以抑制癌症和動脈血管硬化，預防糖尿病和減少體內脂肪嘲；腐乳中的紅曲也是一種功能性較強的生物活性成分；膽鹼是發酵過程中大豆磷脂受微生物分泌的脂酶降解釋放出來的腦營養物質。除了大豆中原有的維生素(如VE)外，大豆發酵過程中的一些酶類還會富集一些維生素類，如納豆中的VK₂：，印尼天貝中的VB₁₂等都是已知的生理活性物質。