发酵工程与食品添加剂

发酵工程在食品添加剂开发中的应用拜丽娜·亚库夫（3090100006）食品0901班摘要：近年来，随着人民生活水平的不断提高，人们对食品的营养，质量和品种的多样化都提出了更高的要求。

为了改善食品的品质和色，香，味，以及防腐和加工工艺，食品添加剂变成了食品工业的“秘密武器”。

为此，研究和开发各种食品添加剂，对于发展我国现代食品行业是十分必要的。

食品添加剂根据来源可分为化学合成的，天然物提取的和生物合成的。

但是同时由于食品添加剂过量和不当使用导致的食品中毒和危害事件让人们对化学合成添加剂的疑虑日益增加，因此采用微生物发酵法生物合成的食品添加剂是发展方向。

用发酵的方法可生产的食品添加剂主要有：增稠剂，品质改良剂，抗结剂，酸味剂，抗氧化剂，护色剂，着色剂，防腐剂等。

Abstract: for the past few years, with the continuous improvement of people's living standard, people on the food nutrition, quality and varieties of all put forward higher request. In order to improve the quality of the food and color, fragrance, taste, and anti-corrosion and processing technology, food additives into the food industry's "secret weapon". Therefore, the research and development of all kinds of food additives, food industry in China for the development of modern is very necessary. According to the source of food additive can be divided into synthetic, natural things extraction and synthetic biology. But at the same time because food additive overuse and the improper use of Food poisoning and hazard events of the chemical synthesis additives for people of growing doubts, so the microorganism fermentation in biosynthesis of food additive is the development direction. With the method of fermentation to produce food additive mainly has: thickener, Quality improver, anticoagulant, Acid, ant oxygen, color fixatives, colorant, preservative etc.关键词：食品添加剂化学合成食品添加剂微生物发酵法生物合成食品添加剂正文：世界各国对食品添加剂的定义不尽相同，联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）联合食品法规委员会对食品添加剂定义为：食品添加剂是有意识地一般以少量添加于食品，以改善食品的外观、风味和组织结构或贮存性质的非营养物质。

按照《中华人民共和国食品卫生法》第43条和《食品添加剂卫生管理办法》第28条，以及《食品营养强化剂卫生管理办法》第2条和《中华人民共和国食品安全法》第九十九条，中国对食品添加剂定义为：食品添加剂是指改善食品色、香、味等品质，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化合物质或者天然物质。

食品添加剂具有以下三个特征：一是为加入到食品中的物质，因此，它一般不单独作为食品来食用；二是既包括人工合成的物质，也包括天然物质；三是加入到食品中的目的是为改善食品品质和色、香、味以及为防腐、保鲜和加工工艺的需要。

目前我国食品添加剂有23个类别，2000多个品种，包括酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧化剂、漂白剂、膨松剂、着色剂、护色剂、酶制剂、增味剂、营养强化剂、防腐剂、甜味剂、增稠剂、香料等。

最近几年的食品安全事件的出现, 山西1998年假酒事件, 2001年瘦肉精事件, 2005年苏丹红事件, 2008年的奶粉三聚氰胺事件等, 一波未平一波又起的食品安全事件，引发了各方的高度关注,甚至使消费者们对食品添加剂有些谈食色变。

当前食品添加剂存在三个问题，即超量使用、超范围使用以及非法使用非食用物质。

有一些不是食品添加剂的非食用物质也被添加了，导致人们对食品添加剂的恐慌。

可是同时现代人对食品具有更高的追求，需要色香味俱全，在这种情况下，使用食品添加剂改善食品品质和营养成分是必然，那么我们如何来避免食品添加剂安全事件呢？从植物中萃取食品添加剂的成本高，且来源有限，化学合成法生产食品添加剂虽成本低，但化学合成率低，周期长且可能危害人体健康。

因此，生物技术，尤其是发酵工程技术已成为食品添加剂生产的首选方法。

因此，生物技术，尤其是发酵工程技术已成为食品添加剂生产的首选方法。

现阶段，利用微生物技术发酵生产的食品添加剂主要有维生素(ＶＣ、ＶＢ１２、ＶＢ２)、甜味剂、增香剂和色素等产品。

发酵工程生产的天然色素、天然新型香味剂，正在逐步取代人工合成的色素和香精。

采用发酵工程技术生产的食品添加剂及功能性食品配料有望成为食品工业新的增长点。

采用微生物发酵和酶法生产的食品添加剂及配料，又称生物食品添加剂及配料。

食品添加剂及配料产业作为现代食品工业的核心组成部分和重要特征，在食品工业产业升级中发挥着不可或缺的主导作用。

发酵是利用微生物体的代谢作用并借助于代谢过程的控制来获得所需产品的过程。

它包括了微生物菌种的纯种分离，选育，活化和扩大培养，培养基的配制，培养基和空气的灭菌或除菌，发酵工艺的控制，细胞的大规模培养，产物的分离纯化和生产工艺的设计等内同，微生物发酵法可以分为固体发酵法和液体发酵法两大类。

目前利用发酵工程获得的食品添加剂有：1.黄原胶黄原胶别名汉生胶，甘蓝黑腐病黄单菌胶，是国际上20世纪70年代发展起来的新型发酵产品。

它是由甘蓝黑腐病黄单胞细菌以碳水化合物为主要原料经通气发酵，分离提纯得到的微生物胞外多糖，是一种高分子酸性胞外杂多糖。

生产工艺流程为：斜面种子→一级种子→二级种子→罐发酵→提取→离心→烘干→粉碎→过筛→产品。

黄原胶具有良好的增粘性，流变性和支撑固相颗粒提高悬浮能力和乳化稳定作用，耐酸碱，抗钙盐，耐高温，与大多数使用盐类和酸类有很好的相容性等多方面的性能，因此黄原胶在食品行业中可用作食品增稠剂，乳化剂，稳定剂，悬浮剂，泡沫增强剂等。

广泛应用于饮料，烘烤食品，乳制品和调味品生产。

2.结冷胶结冷胶是一种新型微生物多糖，原始生产菌为少动鞘脂单胞菌。

1992年美国FDA批准作为食品添加剂后开始应用于食品行业中。

生产工艺流程为：种子扩大培养→发酵产胶→发酵液预处理→沉淀分离→脱水干燥→天然结冷胶↓脱乙酰处理→中和精滤→沉淀分离→脱水干燥→透明型脱乙酰结冷胶。

在食品加工业中，结冷胶不仅作为一种胶凝剂，更重要的是可以赋予食品优良的质地和口感。

通常可与多种食品胶配合使用，使产品获得最佳的产品结构和稳定性。

可广泛应用于糖果，果冻，果酱，馅饼和布丁，焙烤食品，乳制品生产中，不仅使用量减小更能使产品形体更加稳定，口感，外观均得到很大改善。

3.海藻糖海藻糖是由两个葡萄糖分子聚合组成的双糖。

因海藻糖的非还原性，保湿性，冻结和干燥抗性，优质甜味和能量供应等特性，故有难以估量的应用前景，但其高昂的价格严格限制其广泛应用。

在目前以研发的生产方法中从品质，技术，资源和成本等因素看来，利用为生物发酵法生产是最优方法。

海藻糖加入食品忠厚，可使某些干燥食品在重新得水后仍保持原有形状。

此外，它还有其他潜在的应用领域，如作为干燥剂，稳定剂，保护剂，可制成具有较高活力的生化制品。

4，乳酸乳酸的化学名称为α-羟基丙酸。

乳酸发酵为厌氧发酵，一般采用的菌种为同型发酵的乳酸菌。

其生产工艺（单式发酵）为：斜面菌种→液体种子→液体扩大培养→种子罐→发酵罐→酸解罐→过滤→蒸馏→蒸发→吸附→过滤→离子交换→浓缩成品。

乳酸在食品行业中广泛用作食品和饮料的酸味剂，防腐剂，还原剂等；还用于清凉饮料，糖果，糕点的生产和鱼，肉，蔬菜的加工和保藏。

此外，罐头，甜酱，糕点，水果糖中加入适量乳酸，有柔和的酸味和浓厚感。

近年来，国外将乳酸亚铁添加到小麦粉，玉米粉，面包，饼干，奶粉等食品中，作为强化营养食品添加剂。

5. 红曲以大米为原料，利用红曲霉发酵生产红曲色素，这是目前最廉价的纯天然食用色素。

红曲有深层发酵和固体培养两种方法。

在日本，先培养液体红曲种，再接种于米饭或面包培养物上，置天幕式循环通气制曲机内培养红曲，生产作色素用的红曲产品。

在我国，目前的红曲生产大都采用通气曲池进行固体培养。

红曲可广泛用于酿造，制备保健药及生产色素等方面，而且红曲色素对肉毒梭状芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌，金黄色葡萄球菌，大肠杆菌和灰色链霉菌有一定的抑制作用，可用于食品的防腐。

6.类胡萝卜素类胡萝卜素是一类具有预防心血管硬化，抑制肿瘤发生，增加宿主免疫力，抗氧化和抑制自由基产生等功能的物质，并且是广泛分布于植物界的一类重要天然色素。

6.1β-胡萝卜素β-胡萝卜素属于胡萝卜色素的一种，是VA或VA的前体物质，是共轭多烯烃化合物。

广泛存在于植物，藻类和真菌中，而东吴和人体不能自身合成，因此只能靠高等植物或微生物提供。

从植物胡萝卜，番茄等富含β-胡萝卜素的天然果蔬中提取，工艺复杂，着色能力差；从盐藻中提取天然胡萝卜素也受地域条件，原料来源，提取得率等限制，生产成本较高。

因此利用微生物发酵技术生产天然胡萝卜素，其安全性，低成本及强着色能力等优势在国内外受到格外的青睐。

目前国内主要看好三孢布拉霉和红酵母，前者已处于产业化开呀研究阶段，后者尚处于实验室小试研究阶段。

β-胡萝卜素作为食品添加剂，是一种具有营养强化作用的重要着色剂。

作为有效的着色剂，尤以优质食品为上限，添加1~10mg/kg 于人造奶油，鲜奶油及其他食用油脂的食品中，就能获得满意的条件。

此外β-胡萝卜素还具有刺激免疫，降血脂，预防心血管疾病等功能。