人們?cè)趲浊昵熬投美冒l(fā)酵技術(shù)來生產(chǎn)食品,時(shí)至今日,發(fā)酵技術(shù)在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用更加廣泛,生產(chǎn)出來的食品品種更加豐富多樣。想要生產(chǎn)出符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的發(fā)酵食品,應(yīng)掌握好食品的發(fā)酵技術(shù)。
發(fā)酵技術(shù)在食品生產(chǎn)中的控制要先做好發(fā)酵食品原料采購質(zhì)量控制,然后根據(jù)產(chǎn)品品種、工藝流程合理布局好企業(yè)廠房與設(shè)施設(shè)備,加強(qiáng)影響發(fā)酵過程各因素的質(zhì)量監(jiān)控,是控制好發(fā)酵技術(shù)的關(guān)鍵所在。
1、發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展
中國早在幾千年前,人們就開始利用發(fā)酵技術(shù)從事釀酒、醬、醋等食品的生產(chǎn),并積累了豐富的發(fā)酵經(jīng)驗(yàn)。發(fā)酵食品最初發(fā)源于家庭和作坊式的手工制作,大多憑借祖先流傳下來的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行生產(chǎn)。后來,隨著工業(yè)的發(fā)展,人們用機(jī)械或管道代替了繁重的體力勞動(dòng),對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)工藝進(jìn)行了規(guī)范,實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的規(guī)模生產(chǎn)。
2、發(fā)酵技術(shù)的定義
發(fā)酵技術(shù)是指人們利用微生物的發(fā)酵作用,運(yùn)用一些技術(shù)手段控制發(fā)酵過程,大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品的技術(shù),稱為發(fā)酵技術(shù)。發(fā)酵的概念來源于釀酒的過程。“發(fā)酵”最初來原于拉丁語“發(fā)泡”。
3、發(fā)酵技術(shù)在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用
通過發(fā)酵技術(shù)不僅能改善食品的風(fēng)味、色澤和組織結(jié)構(gòu),還能提高食品的營養(yǎng)價(jià)值。因此,發(fā)酵技術(shù)在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。我們?nèi)粘Ia(chǎn)接觸到的啤酒、醬油、腐乳、面包、酸奶和泡菜等都是利用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)出來的傳統(tǒng)發(fā)酵食品。
4、發(fā)酵技術(shù)在食品生產(chǎn)中的控制
要想生產(chǎn)出符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的發(fā)酵食品,應(yīng)掌握好食品的發(fā)酵技術(shù)。雖然發(fā)酵食品種類繁多,不同的發(fā)酵食品對(duì)發(fā)酵技術(shù)有不同的要求,但由于工藝上存在一些相似之處,發(fā)酵食品的發(fā)酵技術(shù)也存在著某些共性。我國自從1980年以來陸續(xù)頒布了多種發(fā)酵食品的生產(chǎn)許可證審查細(xì)則,這些都可以作為發(fā)酵食品生產(chǎn)技術(shù)控制的參考,發(fā)酵技術(shù)在食品生產(chǎn)中的控制主要有以下幾點(diǎn)。
1)發(fā)酵原料采購質(zhì)量要嚴(yán)格控制
選擇符合要求的原料對(duì)發(fā)酵食品來說非常重要。食品發(fā)酵使用的原料常以糖質(zhì)或淀粉等碳水化合物為主,發(fā)酵用微生物菌種絕大多數(shù)來源于已有的優(yōu)良菌種,或自行選育新菌種。發(fā)酵食品使用的原料必須符合《食品安全法》第五十條規(guī)定:“食品生產(chǎn)者采購食品原料、食品添加劑、食品相關(guān)產(chǎn)晶,應(yīng)當(dāng)查驗(yàn)供貨者的許可證和產(chǎn)品合格證明;對(duì)無法提供合格證明的食品原料,應(yīng)當(dāng)按照食品安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn);不得采購或者使用不符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)的食品原料、食品添加劑、食品相關(guān)產(chǎn)品。”
如醬油和啤酒等發(fā)酵食品都會(huì)用到豆料、谷物等作為發(fā)酵原料,這些原料中常見的危害有重金屬超標(biāo)、農(nóng)藥殘留及放射性污染等,因此購迸這些原料時(shí)應(yīng)加強(qiáng)藥物殘留和重金屬的測(cè)定。
2)廠房工藝布局要合理、發(fā)酵設(shè)施設(shè)備要齊全并符合要求
合理的廠房布局和必備的發(fā)酵設(shè)備是生產(chǎn)發(fā)酵食品的前提條件。企業(yè)必須具備符合規(guī)定的相適應(yīng)的生產(chǎn)場(chǎng)所,廠區(qū)周圍應(yīng)無有害氣體、煙塵等擴(kuò)散性污染源。生產(chǎn)工藝布局應(yīng)合理,各工序應(yīng)減少迂回往返,避免交叉污染。企業(yè)必須應(yīng)具有與生產(chǎn)的食品品種、數(shù)量相適應(yīng)的且具備審查細(xì)則中規(guī)定的必備的生產(chǎn)設(shè)備;設(shè)備性能與精度應(yīng)能滿足食品生產(chǎn)加工的要求。例如,食醋的生產(chǎn),生產(chǎn)用的廠房能滿足原料處理、種曲(外協(xié)的除外)和制曲、液化及糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵、淋醋、調(diào)配、滅菌處理和灌裝(包裝)的設(shè)備。
凡與發(fā)酵食品生產(chǎn)接觸的設(shè)備、管道、涂料、工器具和容器等必須用無毒、無異味、抗腐蝕、易清洗和不與食品起任何化學(xué)反應(yīng)的材料制成,表面應(yīng)光滑。
3)加強(qiáng)發(fā)酵過程質(zhì)量管理和控制
加強(qiáng)發(fā)酵過程的質(zhì)量管理和控制是整個(gè)發(fā)酵技術(shù)的關(guān)鍵所在。在發(fā)酵過程中,影響發(fā)酵的因素很多,如溫度、pH、通氣量(氧的供應(yīng))、補(bǔ)料等。要使發(fā)酵食品向著有利的方向發(fā)展,必須適當(dāng)?shù)乜刂朴绊懓l(fā)酵的各種條件,及時(shí)掌握發(fā)酵動(dòng)態(tài),加強(qiáng)發(fā)酵過程質(zhì)量管理和控制。如果不加控制或控制不當(dāng),不但不能制成理想的發(fā)酵食品,還會(huì)造成微生物污染,使食品腐敗變質(zhì)。
另外,為保證發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量,發(fā)酵室、池及菌種培養(yǎng)室的設(shè)備、工具、管路、墻壁、地面應(yīng)保持清潔,避免生長霉菌或其他雜菌。培養(yǎng)容器、器皿及培養(yǎng)基在使用前須嚴(yán)格滅菌。菌種應(yīng)定期篩選、純化,必要時(shí)進(jìn)行鑒定,防止雜菌污染、菌種退化和變異產(chǎn)毒。
發(fā)酵過程的控制主要包括以下幾個(gè)方面:
a、發(fā)酵溫度的控制
發(fā)酵所需的溫度依微生物的種類而異,各種微生物都有自己最適生長的溫度,不同微生物的生長對(duì)溫度的要求不同,根據(jù)它們對(duì)溫度的要求,大致可分為4類:嗜冷菌適應(yīng)于0~26℃生長,嗜溫菌適應(yīng)于15~45℃生產(chǎn),嗜熱菌適應(yīng)于37~65℃生長,嗜高溫菌適應(yīng)于65℃以上生長。在混合菌種發(fā)酵時(shí),可以通過調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度控制不同類型的微生物的生長速度,從而取得理想的發(fā)酵效果。應(yīng)該注意的是,溫度對(duì)菌體的生產(chǎn),產(chǎn)物合成的影響可能不同。也就是說,菌體的最適合生產(chǎn)的溫度不一定是所需要的代謝產(chǎn)物的最適合溫度。
由于微生物在生產(chǎn)和發(fā)酵過程中,對(duì)溫度有不同的要求。在生產(chǎn)上,為獲取較高的生產(chǎn)率,針對(duì)所用菌種的特性,在發(fā)酵周期的各階段需要控制溫度,提供該階段生物活動(dòng)最適合溫度。在發(fā)酵前期,菌量少,取稍高的溫度,促使菌的呼吸與代謝,使菌迅速生長;在中期菌量已達(dá)到合成產(chǎn)物的最適量,發(fā)酵需要延長中期,從而提高產(chǎn)量,因此中期溫度要稍低一些,可以推遲衰老;發(fā)酵后期,產(chǎn)物合成能力降低,沒有必要延長發(fā)酵周期,就又提高溫度,刺激產(chǎn)物合成。
如醬油生產(chǎn)時(shí)酵母菌的發(fā)酵作用以30℃為宜,低于10℃僅能繁殖,發(fā)酵比較困難。高于40℃酵母菌的生產(chǎn)受到抑制,甚至不能生存和發(fā)酵。采用中溫或低溫發(fā)酵方法,適應(yīng)延長發(fā)酵周期,能增加醬油的香味。但有的菌種產(chǎn)物形成比生產(chǎn)溫度高,如谷氨酸產(chǎn)生菌生產(chǎn)溫度為30—32℃,產(chǎn)酸溫度為34—37℃。另外,溫度控制還要根據(jù)培養(yǎng)條件來綜合考慮,靈活選擇。當(dāng)通氣條件較差時(shí),可適當(dāng)降低溫度,降低菌呼吸速率,可適當(dāng)增加溶氧濃度;當(dāng)培養(yǎng)基稀薄時(shí),降低溫度,因?yàn)闇囟雀郀I養(yǎng)利用快,會(huì)使菌過早自溶。
總的來說,溫度的選擇要根據(jù)產(chǎn)品使用的菌種在生產(chǎn)各階段及培養(yǎng)條件綜合考慮,并通過反復(fù)實(shí)踐來定出最適合溫度。
b、酸度控制
不同微生物各自都有自己適宜的pH范圍,如酵母3.8—6.0、細(xì)菌6.5—7.5、霉菌4.0-5.8、放線菌6.5-8.0。酸有抑制微生物生長的作用,即含酸食品有一定的防腐能力,對(duì)大多數(shù)的微生物來說,當(dāng)pH<2時(shí),便受到抑制不能生長。
但有時(shí)一些耐酸的微生物生長繁殖也可使pH上升,如霉菌在有氧存在時(shí),食品表面會(huì)有霉菌生長,因?yàn)槊咕退、需氧,可以將酸消耗掉。酵母菌,耐酸能使蛋白質(zhì)分解,從而產(chǎn)生氨類物質(zhì),并將酸消耗掉。以致食品失去了防腐能力,導(dǎo)致食品表面會(huì)發(fā)生脂肪分解和其他降解活動(dòng),使食品腐敗變質(zhì)。
發(fā)酵過程中酸度變化是發(fā)酵過程狀態(tài)的體現(xiàn),是生物生長代謝的結(jié)果,更是發(fā)酵過程控制的依據(jù)和方向標(biāo),控制好發(fā)酵酸度對(duì)生產(chǎn)合格產(chǎn)品至關(guān)重要?刂苝H的方式有四種:①調(diào)節(jié)好基礎(chǔ)料的pH值,通過基礎(chǔ)培養(yǎng)基進(jìn)行調(diào)節(jié)、在基礎(chǔ)料中加入維持pH的物質(zhì);②在發(fā)酵過程中根據(jù)糖氮消耗需要進(jìn)行補(bǔ)料來調(diào)節(jié)pH值;③當(dāng)補(bǔ)料與調(diào)節(jié)pH發(fā)生矛盾時(shí),加酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)pH值;④根據(jù)不同發(fā)酵階段采取不同的pH值,定時(shí)觀察菌體的生產(chǎn)情況,以菌體生長達(dá)到最高的pH值為生產(chǎn)適用的pH值。
c、通氣量(氧的供應(yīng))
微生物可分需氧微生物和厭氧微生物。霉菌是需氧性的,在缺氧條件下不能生長,因此生產(chǎn)腐乳、醬油時(shí)要有充足的氧氣,以保證發(fā)酵正常進(jìn)行。厭氧微生物,如肉毒桿菌為專性厭氧菌、兼性厭氧微生物如酵母茵。醋酸菌是需氧菌,釀醋時(shí)要先讓酵母在缺氧條件下將糖轉(zhuǎn)化成酒精,再在通氣條件下由醋酸菌將酒精氧化生成醋酸,但通氣量過大,醋酸會(huì)進(jìn)一步氧化,此時(shí)如有霉菌就能生長并將醋酸消耗掉。所以,通氣量應(yīng)適當(dāng),以減少霉菌生長的可能性。適當(dāng)?shù)靥峁┗蚯袛嘌鯕獾墓⿷?yīng)可以促進(jìn)或抑制(發(fā)酵)菌的生長,引導(dǎo)生產(chǎn)向預(yù)期方向發(fā)展。
d、補(bǔ)料的控制
在發(fā)酵過程中,根據(jù)菌體生產(chǎn)代謝規(guī)律,采用“放料和補(bǔ)料”的方式,當(dāng)發(fā)酵一定時(shí)間,產(chǎn)生代謝產(chǎn)物后,少量多次或分批放出一部分發(fā)酵液,同時(shí)補(bǔ)充一部分新鮮營養(yǎng)液,并重復(fù)進(jìn)行。通過補(bǔ)料分批發(fā)酵可以控制抑制性底物的濃度,因基質(zhì)過濃會(huì)導(dǎo)致滲透壓過高,使細(xì)胞因脫水而死亡。但補(bǔ)料過程也要注意避免一次性投料過多,以免造成細(xì)胞大量生長。適應(yīng)補(bǔ)料操作能保證一定菌體生產(chǎn)速度和效率,延長發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)同期,有利于提高產(chǎn)物產(chǎn)能,同時(shí)降低產(chǎn)品成本,但補(bǔ)料過程要注意不要受到雜菌污染。
隨著發(fā)酵工業(yè)的不斷改革和發(fā)展,發(fā)酵技術(shù)的機(jī)械化程度必然越來越高,發(fā)酵技術(shù)將向高新人們只需通過電腦設(shè)定相應(yīng)的發(fā)酵程式,就可隨時(shí)監(jiān)控和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在各工序之間的自動(dòng)流轉(zhuǎn),從而控制整個(gè)發(fā)酵過程。