化学降解

食品保鲜中的微生物发酵

如今，发酵已成为一个价值 10 亿美元的全球性产业（Scott 和 Sullivan，2008 年；Konings 等人，2000 年）。尽管发酵对人类极为有益，但几个世纪以来，人们对此过程仍知之甚少。老一辈人不了解完整、理想发酵背后的微生物学，因此他们使用具有理想特性的发酵产物中的优质覆盖盐水或酵母糊来引发新的发酵，这种技术被称为回流发酵。1680 年，安东·范·列文虎克 (Anton van Leeuwenhoek) 使用早期显微镜对活细胞进行了观察，1839 年，卡尼亚尔-拉图尔 (Cagnard-Latour) 也对发酵做出了贡献，人们将发酵理解为一个微生物诱导的过程，在此过程中，酵母从糖中产生乙醇和二氧化碳（Nanninga，2010 年）。法国里尔的一位工业家与路易斯·巴斯德 (Louis Pasteur) 合作，发现了乳酸菌在发酵中的作用。在乙醇生产中，存在酒精浓度降低和酸味的问题。尽管如此，这一发现永远地改变了发酵领域。巴斯德在 1857 年至 1860 年间发表了多篇论文，记录了在发酵样品中用能产生乳酸的微生物取代生产乙醇的酵母群。这些记录首次证明了发酵的细菌性质，在 19 世纪 30 年代之前，发酵被理解为糖的化学降解（Nanninga 2010）。1873 年，Joseph Lister 通过稀释发酵乳制备了第一个纯发酵剂。15 年后，Vilhelm Storch 意识到了纯培养物在发酵中的潜在影响，制备了用于使巴氏杀菌奶油变酸的纯培养物（Knudsen 1931）。发酵剂在乳制品发酵中的应用始于 19 世纪 90 年代左右的哥本哈根（Stiles and Holzapfel 1997）。 1934 年，新西兰开始商业化引入定义明确的发酵培养物（Cogan 和 Hill 1993），从此开启了“受控”发酵时代。如今，发酵剂被定义为一种由至少一种微生物的大量细胞组成的微生物制剂，添加到原料中以加速和控制食品发酵的进程（Leroy 和 De Vuyst 2004；Ayhan 等人 2005）。因此，现代人对发酵食品的理解是微生物代谢过程，将糖转化为酸、气体或酒精，以实现长期保存，同时产生理想的感官特性。据估计，目前每年售出的面包酵母达 60 万吨（Pretorius 等人 2015）。用于大规模发酵的发酵剂的商业化总产量估计每年超过 40,000 升，用于接种数万吨原料（Hansen 等人，2015 年）。