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如何保证传统发酵食品的安全性?

TIME:2021-03-08 14:42:51 浏览次数:192

    多样微生物形成了发酵食品复杂的微生态环境,微生物的代谢过程赋予发酵食品特殊的活性,和发酵食品品质和风味紧密相关,但微生物代谢时也会产生一些有害物质。因此,关于传统发酵食品的安全问题成为了当前发酵食品的研究热点,采用科学有效的微生物分离技术,能将有害物质分离出来,使发酵食品的质量得到有效控制。



如何保证传统发酵食品的安全性?

    传统发酵食品的定义、种类

    传统发酵物指的是通过微生物反应而得到的具有民族特色的食品,原料多是谷类、豆类、蔬菜、乳制品和肉类,发酵食品主要是采用霉菌、酵母菌和细菌等多种微生物固态发酵而得。根据原料品种来分主要分成植物类发酵食品和动物类发酵食品,其中植物类发酵食品常见的有豆酱、酱油等发酵豆制品,食醋、白酒、黄酒等谷物发酵品,果酒、果醋、酵素等果蔬类发酵品。而动物类发酵食品则有香肠等肉制品、发酵乳制品和鱼露等发酵水产品。

    我国传统的发酵食品使用的是固态多菌种混合发酵工艺,其中包含的微生物种类复杂多样,主要微生物有根霉、毛霉、曲霉、青霉等霉菌,酵母属、假丝酵母属、球拟酵母属等和乳酸菌、醋酸菌、芽孢杆菌等。比如黄酒的发酵菌就包括毛霉、根霉、黑曲霉、红曲霉、黄曲霉等霉菌,以及丝孢酵母属、假丝酵母属等酵母菌,和乳酸杆菌、醋酸菌、丁酸菌等细菌。

    传统发酵食品的安全性问题和控制

    传统发酵食品安全性问题

    从安全的角度分析上述传统发酵食品,虽然这些发酵食品及其主要微生物基本上是安全稳定的,但是长期使用依然会对人体健康造成伤害,有的传统发酵食品所用的主要微生物会产生有毒物质而给发酵食品带来安全隐患。以红曲霉为例,该微生物主要用于黄酒、腐乳、食醋的酿造,该霉菌代谢过程中可产生一种真菌霉素—桔霉素,该霉素是一种聚酮类化合物,有致癌和诱发突变的作用。从毒性上来说,该霉素和毒性强的真菌毒素黄曲霉毒素相似,可见其对人体的危害之大。在啤酒发酵酿造过程中会产生尿素,尿素和乙醇发生反应产生氨基甲酸乙酯,随着温度的升高,氨基甲酸乙酯的含量不断增多;此外,原料中的氰化物也会和乙醇反应产生氨基甲酸乙酯;氨基甲酸乙酯具有基因毒性和致癌的作用。长期饮用含有该物质的酒会增加得癌的概率。

    安全控制

    对于上述红曲霉中桔霉素和氨基甲酸乙酯残留的检测和安全控制,分别可采用以下方法。对于桔霉素而言,由于桔霉素和红曲霉菌密切相关,可使用现代化生物技术进行红曲霉育种筛选,得到低产或不产桔霉素的菌株。在菌株特性研究中,常用的菌种改良手段是诱变筛选,使菌株既符合菌种产量的要求,又符合生产安全的要求。对粮食作物类发酵过程中桔霉素残留进行检测,发现桔霉素的产生受碳源、氮源、脂肪酸、温度和pH值的影响,其中大米作碳源时桔霉素含量高,而使用玉米淀粉作碳源时桔霉素含量较低。氮源的代谢会对桔霉素含量产生很大影响,经研究发现,有机氮源比无机氮源更有利于菌体的生长且色价更高。对脂肪酸与甲基酮对桔霉素的影响进行分析可得出,在发酵中加入少量甲基酮类物质可有效抑制桔霉素的产生,适合用在大规模工业化生产中。针对不同的红曲霉菌菌株,应使用不同的培养条件,有效降低桔霉素产生的含量。

    对于酒类中氨基甲酸乙酯含量的检测,常见的有放射免疫测定、同位素稀释法和色谱/质谱法。为了控制酒类中的氨基甲酸乙酯含量,一方面要加强对菌种选育控制、发酵条件的控制,另一方面可通过降解的方式减少该物质的含量。选择产尿素较低的酵母,使酵母产生的尿素只能够满足酵母自身生长需要而不会释放到发酵环境中和乙醇发生反应。在选育酵母时采用基因工程方法建立低产或不产氨基甲酸乙酯前体物质的酵母菌株,可采用同源重组的方式去除酿酒酵母中的精氨酸酶基因,从而切断精氨酸代谢途径,在发酵中不会产生尿素,有效降低酒类中的氨基甲酸乙酯含量。对发酵条件进行优化,以及利用脲酶使酵母菌产生的尿素及时分解也可以起到有效控制氨基甲酸乙酯的作用。

    微生物分离分析技术

    发酵食品中的微生物与人们的身体健康紧密相关,微生物数量、种类等受多种因素影响,加上微生物本身很小、结构复杂,进行微生物的研究难度较大,为此必须寻找有效的微生物分离分析方法。传统富集培养分离法周期较长其操作复杂繁琐,也无法得到纯种菌种,而且大部分微生物对培养的条件要求高,无法采用传统方式检测。随着生物化学、分子生物学等学科的发展和渗透,以及色谱法、质谱法、计算机等检测技术和设备的出现和广泛应用,许多新的微生物分离技术被应用到了微生物分离检定中。

    新型微生物分离技术有流式细胞技术、免疫磁性颗粒分离技术、毛细管电泳技术、场流分离技术等。首先,流式细胞技术具有检测效率高、灵敏度高、操作简单的优点,可实现对细胞、微生物的检查,还能对微粒大小、含量等进行测定。但是该分离检测技术使用的设备价格较高,实验消耗成本太大,所以应用并不广泛。其次,免疫磁性颗粒分离技术具有固相化试剂的特点,也具有免疫学反应高度转移的特点,在不影响微生物生物学性状的基础上还能从大量杂菌中选择性地分离出目标菌。但是该技术用到的进口磁珠价格高,免疫磁珠分离的特异性和使用的抗体有关,免疫配基可以特异性结合反应体系中相应的抗原,是一种以特异抗原抗体反应为基础的免疫学检测与分离手段。再次,毛细管电泳分离技术,该技术具有高效、灵敏、通用性强的优点,也解决了柱效低、谱带变宽的问题,使得分离质量得到改善。但是该分离技术在应用时,因为细菌在高电压的作用下失去细胞活性,无法实现样品的回收利用,而且处理样品较少、重现性较差、线性范围较小。场流分离技术具有准确、直接进样和无需专门样品预处理、不采用固定相、应用范围较广的优点。目前将该技术和微细加工技术结合起来,可进一步提高分辨率,降低应用能耗,也缩短了实验周期。

    高效液相色谱法在传统发酵食品微生物

    纯种分离中的应用

    高效液相色谱法是在经典液相色谱技术的基础上,引入气相色谱法原理,采用高压分离株和高灵敏度检测器的装置进行分离,具有分离效果好、分析速度快、检测灵敏度高、流动相范围广、应用范围广的特点。随着色谱技术和新型分离材料的开发应用,使得该技术可用于完整细胞的分离分析,且速度较快,效果比较好,具有广阔的应用前景,将该技术与激发光散射仪联合使用,根据细菌细胞类型、致病力强弱等对不同生长时期的细胞进行分离。同时该技术还能将回收的微生物细胞用于遗传鉴定和生理生化分析。此外,将该技术和其他方法联合起来使用,有利于提高分析处理效果,弥补分子生物学方法不能区别菌体死活的缺陷。

    综上所述,为确保发酵食品质量安全稳定,必须找到有效的微生物分离方法,将致病力较强的微生物分离出来,减少或去除发酵过程中产生的有害物质,发酵食品安全。现阶段,对于发酵食品的安全问题以及有害物质的快速检测与分离技术的研究成为当前传统发酵食品研究重点。


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