发酵类食品是我国一类具有悠久历史文化的食品，是我国早期劳动人民合理使用微生物资源的智慧的结晶，最早可起源于中国明代。最初的发酵类食品致力于改善食品的原有风味，从而获得更好的食用体验。然而，随着发酵工艺条件的不断进步，以及针对发酵过程中的微生物种类的研究不断深入，呈现了诸如功能性发酵食品新趋势。而在这其中微生物的作用不可忽视。

我国有较多使用微生物作为媒介发酵形成的传统食品。其中臭豆腐是最为著名的一种。它是将块状的豆腐浸泡在卤水中达数小时或几天发酵后制成的食品。制作臭豆腐的卤水是以一些香辛料、竹笋、蔬菜、豆腐花、豆豉等植物为原料，并经过微生物自然发酵作用形成。臭豆腐因发酵工艺和地域的细微差异分为南豆腐和北豆腐。北方王致和臭豆腐主要采用深度发酵，南方臭豆腐需要先制作卤水后再将豆腐进行浅度发酵。此外，腐乳也是一种非常重要的发酵类食品。腐乳中含有的氨基酸具有促进脂肪代谢，控制人体胆固醇含量，控制血压，抑制肿瘤生长，防止心脑血管疾病的发生等的作用，并且具有较高的食用价值，食物材质结构类似于干酪，获得了“东方奶酪”的美称。

其中，微生物的种类和含量对于发酵类食品的风味以及营养价值具有非常重大的影响。此外，发酵的温度、pH 和营养基质等因素都可能会对发酵相关的微生物的存在与发酵能力产生较大的影响。同时，卤水中的微生物可能会产生多种对人体有益的代谢物，例如氨基酸、抗氧化因子等。目前，许多研究者针对发酵食品工艺中常用微生物进行了非常深入的研究，该类微生物逐渐成为了传统发酵工业的研究重点。

   发酵食品中的微生物种类分析在发酵食品的卤水制作时，微生物的种类选择极其重要。并且此前的研究表明，卤水中含有的微生物种类非常的丰富，不同的微生物在卤水的发酵、气味、功能性等方面起着重要的作用。卤水中微生物在臭豆腐等豆类食品发酵过程中作用十分明显，不仅能够分解大豆中蛋白质、脂质等大分子物质，而且能够参与风味物质的形成，有效提高大豆极其相关产品的营养成分的分解与吸收。其中，在发酵类食品中含有的微生物主要为细菌、真菌两大类。

1. 细菌

        细菌是一类非常常见的菌类，并且在中国传统发酵食品中应用非常广泛，目前在发酵类食品的卤水中发现的细菌种类主要是球菌类和杆菌类。

1.1 球菌类 

球菌一般为球状或近球状类型的细菌。根据显微镜下菌落排列数量以及方式的不同，区分为单、双、链、四联和八叠等。赵国忠等通过 16S rRNA 测序方法鉴定了臭豆腐卤水中的微生物种类，认为臭豆腐卤水中的主要细菌为漫游球菌（Vagococcus collins）、鸟肠球菌（Enterococcus），并且为臭豆腐的规范性制作提供了指导性建议。范博望等通过对臭豆腐卤水的稀释分离，发现了臭豆腐卤水中存在巴黎链球菌（Streptococcus lutetiensis）等球形细菌。此外，其研究发现，若采用相同的发酵条件，对单一菌和混合菌进行卤水发酵比较，单一菌经过相同时间发酵后产生的卤水感官评价不如混合菌株发酵出的卤水优越，进一步证明了高质量卤水是混合发酵的结果。范洪臣等也通过分离腐乳的发酵用酱料中的微生物获取了多种如芽孢杆菌等多种微生物，并分析了最佳的配比方案。

1.2 杆菌类 

杆菌是指形状为圆柱，或者近卵圆形的菌株。根据堆积数量可分为单、双、链、球、棒状、分枝、双歧杆菌等。Gu 等采用二代测序方法，研究臭豆腐中微生物菌群的多样性，乳杆菌属是整个发酵过程中的主要乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB），臭豆腐中还具有盐单胞菌属等部分潜在有害细菌，提高了对臭豆腐中微生物的认识。Xie 等采用随机扩增多态性 DNA 分型和 16S rDNA 测序对从 3 种发酵茶叶和酱油卤水中分离到的 168 个菌株进行测序。共鉴定出 136 株代表菌株，有乳杆菌和魏氏杆菌等 7 个属 32 个种。南晓芳[26] 从 9 个豆豉和腐乳样品中共分离出 31 株乳酸菌，筛选出 5 株耐盐乳杆菌，发现 5 株菌对大肠杆菌等致病菌有较好的控制作用，并且都具有降解胆固醇的能力以及抗氧化能力。5 株菌株的有害产物检测均呈阴性，并且均对抗生素敏感，是比较安全的菌株。

2. 真菌

真菌是具真核、可产孢子且不具有叶绿体的真核菌类。在传统发酵食品工业中，常见的真菌类为各种酵母菌和一些少量的霉菌类。这些少量的真菌微生物可产酸产碱，代谢糖类物质产生芳香醇类和芳香醛类物质，使卤水呈现足够的风味。

2.1 酵母类 

酵母（Saccharomyces）是一种单胞菌，常常用于酱油、面团等食品的发酵。常见的酵母菌有酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、毕赤酵母（Pichia pastoris）、茶酵母和啤酒酵母等。王正莉等在传统发酵酒曲和豆豉类食品中分离得到了西弗汉逊氏酵母（Hansenula severus）、异常汉逊氏酵母（Hansenula anomala）等 10 多种真菌类微生物，并且根据风味成分对其进行了关联。此外，赵玲艳等对盐渍辣椒发酵过程中所参与的菌种进行了种群样品分析 ，发现优势真菌属为毕赤酵母属 （Pichiapastoris）、异常汉逊氏酵母属（Hansenula anomala）等。基于这一点，分析了盐渍辣椒真菌菌落的多样性，以及发酵过程中微生物群落结构以及相对丰度的变化，分析了多种微生物在发酵过程的风味作用，对于新菌种资源的开发具有重要意义。

2.2 霉菌 

以北方王致和臭豆腐为首的传统发酵类食物中存在的霉菌类常见的为各种曲霉，此外还有常见的毛霉等。此类微生物可以在臭豆腐等豆制品表面形成坚硬的外壳状物质，并代谢内部的豆类蛋白等，分泌不同类型的氨基酸等。Qiu 等从发酵豆豉产品中得到了一种食品级黑曲霉（Aspergillus niger），可以参与酱油、豆豉等食品的代谢，并对食品中的霉菌毒素具有一定的抑制作用。此外，高玉荣等采用鲁氏毛霉（Mucor roxianus）发酵后的豆制品分析了不同时间点的风味变化。总状毛霉也可以在豆粕食品的发酵过程中对食品本身风味产生非常积极的影响。因此，霉菌类在发酵臭豆腐等食品的制作流程中是主要的发酵剂。

3 发酵食品中微生物的功能性分析及品质风味关系

发酵食品中含有许多功能型微生物，他们能够通过分解原料中的大分子物质，并产生大量的水解蛋白和游离氨基酸，以及大量的维生素类物质，主要可以形成发酵类食品的特殊腌渍风味。此外，采用不同的菌种进行发酵可以获得多种功能的卤水，如改善营养组成、改善肠道菌群组成、减少食物中的抗营养成分等，具体功能特性如表 1所示。研究微生物在发酵类食品发酵流程中的所起到的作用，对于提高此类食品的风味以及功能品质具有重要意义。

表 1 卤水中不同微生物与功能

3.1 形成食品风味

发酵类食品例如臭豆腐等的风味主要是源于各种挥发类物质，使得豆腐原材料中的蛋白、糖在自身内源酶和微生物分泌酶系作用下形成大量酯类、醇类、含硫化合物等挥发性物质，使得豆腐具有特殊的气味。气味物质所带来的食品风味是多种微生物联合作用下产生的，并且在不同发酵时期风味物质也有一定的差异。不同卤水配方中微生物的种类也不尽相同，所形成的风味物质具有一定的差异，因此，发酵微生物在臭豆腐风味物质形成过程中发挥着重要作用。李雨枫等研究了臭豆腐卤水在发酵时微生物种类和数量的变化及风味成分分析，利用固相微萃取（SPME）联合气相质谱（GC-MS）的方法（SPME-GCMS）检测发酵完成的卤水中存在的挥发性成分，并比较了它们的差异性。主要发现了吲哚等气味物质，其中明串珠菌属和盐厌氧菌属与含硫化合物、吲哚有极大的关联，是臭味的主要来源；乳杆菌属、四联球菌属和酯类、酮类、醇类物质的相关性最大，为臭豆腐提供香气。邓思敬等利用实验室前期从自然发酵臭豆腐的剩余卤水中得到的 13 株乳酸菌，并从中筛选 8 株活性优良的菌种接种于生产配方中，经过37 ℃ 发酵 20 h 制得臭豆腐发酵液，经过 GC-MS 鉴定得到 61 种气味性物质，其香气成分与市售发酵臭豆腐卤水相仿。郑小芬等采用同样的上述方法，分析了 2 种不同臭豆腐所对应的卤水中气味物质的差异，采用归一化法计算了其相对含量。根据微生物种类与气味物质之间的相关系数，并预测成分的变量重要性，还确定了芽孢杆菌、肠杆菌、乳杆菌、鞘氨酸杆菌、单胞菌、四基因球菌等 9 种细菌和交链孢属、杂交链霉属、放线菌属等 6 种真菌是发酵过程中核心功能微生物。

3.2 改善营养组成

维生素 B12 是维持大脑关键功能的重要营养素，对于抑制抑郁症、老年痴呆及贫血具有重要作用，腐乳中 B 族维生素种类多样，腐乳在发酵时经过微生物的作用会产生维生素 B12。经过鲁氏毛霉、酿酒酵母等真菌类微生物发酵后，腐乳中含有大豆多肽和蛋白黑素，其中蛋白黑素具有强抗氧化性。这些微生物所产生的大豆多肽等物质具有抗高血压、降血脂、抗氧化、提高免疫力、抗癌作用及缓解运动疲劳等多项功能。另外，发酵过程中的酵母能够将蛋白质、脂肪、糖类等生物大分子物质分解为游离氨基酸、脂肪酸和葡萄糖等小分子物质，在发酵时也会产生一些人体必需氨基酸。例如，陈嘉序等通过对魏氏杆菌等微生物发酵的食品中的成分研究，发现雌马酚和大豆异黄酮类等营养物质含量出现了明显的升高。这也表明微生物的发酵对于发酵食品的营养成分的改善有一定的作用。

3.3 增强食品抗氧化作用

人体在新陈代谢中可能产生较多的自由基，过多自由基的生成会影响人体健康，导致人体衰老。臭豆腐在发酵过程中产生大豆异黄酮、大豆多肽等抗氧化物质，能够延缓衰老，促进人体健康。研究表明发酵食品中的微生物例如毛霉、曲霉等霉菌微生物可以产生具有增强食品的抗氧化的能力的营养物质。邹磊等分别接种两种不同的毛霉制作了腐乳，并对其进行自由基的去除、抑制油脂过氧化以及其还原能力检测实验，以此为标准评价微生物在发酵过程中产生的代谢物的抗氧化能力，结果发现，黄色毛霉发酵产生的腐乳中具有更优的抗氧化功能。王富豪等提取了多个大豆品种里大豆异黄酮的含量，并对其对 DPPH、ABTS 自由基去除水平进行了测定，发现糖苷型异黄酮含量与 DPPH 和 ABTS 自由基去除水平有较高的线性相关性。董爽等对鲁氏毛霉促腐乳发酵过程中产生的抗氧化物质含量变化进行了研究，在豆腐坯上接种毛霉进行腐乳在不同阶段的抗氧化能力，发现随着微生物分泌的酶的作用腐乳的抗氧化能力在前发酵期和水解阶段快速上升，发酵后期上升较慢，在后酵期达 20d 时，腐乳的抗氧化能力达到最大值。

3.4 降血压作用

血管紧张素Ⅱ是可以引起血压升高的血管收缩剂。因此，抑制这些可以产生血管紧张素Ⅱ的酶的活性，以减少这种物质的产生是用于控制高血压的一个重要途径。在腐乳生产过程中，某些生物活性肽能够抑制血管紧张素Ⅱ催化酶的活性从而起到防止血压升高的的作用，其中鲁氏毛霉和乳酸杆菌的联合发酵可以达到该种效果。Kuba 等从鲁氏毛霉和乳酸杆菌的联合发酵的腐乳中分离到两种具有抑制上述酶类活性的生物活性肽，其活性肽序列分别为 IlePhe-Leu 和 Trp-Leu。其中产生的 γ-氨基丁酸（GABA）会结合神经受体在脑血管中，能够有效提升血管的扩张能力，从而抑制血管血压过高。

3.5 抑制抗营养成分

因为大豆营养成分包括营养抑制因子等热敏性物质，以及有机酸、寡糖、单宁、抗原蛋白等耐热并抗维生素因子及其他化学成分。在发酵豆制品中存在的部分微生物能够降解大豆中的抗营养因子，并将其转化为被人体吸收的成分。例如从印度尼西亚的豆酵饼中发现的的寡孢根霉能够降解引起胃胀气的水苏糖等物质，以及甘油三酯等酯类，并使之降解成可供人体吸收分解的单糖和二糖。

3.6 改善肠道菌群

肠道微生物与它们可以产生的次级代谢产物对人体健康和保持肠道中免疫系统的稳态具有巨大的功效。熊骏等从传统方法发酵制作而成的发酵类豆豉中分离出具有抑菌活性的乳酸菌，可以产生有机酸、细菌素等，对广谱的致病菌均可以产生较好的抑制效果。Lee 等 从韩国传统酱油中分离筛选出3 株芽孢杆菌 MKSK-E1、MKSK-J1 和 MKSK-M1，并在模拟胃肠道环境条件下，证明了这 3 株菌具有广泛的抑菌活性。因此，这 3 株菌对人体具有益生菌功能性，可以从发酵豆制品中分离出对人体有益的微生物，并制成相应的益生菌产品。Yuan 等研究发现在猪每日饲料中添加 3.75% 质量分数的发酵豆粕和 7.5% 质量分数的大豆浓缩蛋白，分别提高了38~68 d 的仔猪的养份消化率、粪便酶活性和乳酸菌数量，降低粪便中大肠杆菌数量，能够有效改善猪肠道菌群组成。Yi 等从臭豆腐卤水中分离到一株居里乳杆菌 CCTCC M2011381 在大豆分离蛋白、豆奶和银杏饮料中的生长 20 h 后，该菌株的数量均增加。此外，根据小鼠体内实验，在所有发酵基质中存活的菌株均能在小鼠肠道中存活。

3.7 抑制有害菌

臭豆腐卤水在发酵产生多种营养物质的期间经过益生芽孢杆菌、乳酸杆菌、鸟肠球菌等微生物的作用会产生大量的挥发性物质，具有延长食品货架期，增强食品安全品质的作用。另一方面大豆中的物质能够被黑曲霉、异常汉逊氏酵母等真菌分解产生抗菌物质。在某些以根霉为发酵剂制成的发酵豆制品中，异黄酮对腊样芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等能够引起食物中毒和腐败的致病微生物有较强的抑制作用。

3.8 吸附有害物质

发酵食品中的微生物的另一个作用就是减少有害物质的产生，例如卤水中的乳酸菌能够抑制不饱和脂肪酸的过氧化或减少来源于相应醇类的醛，部分乳杆菌能够吸附食品中的真菌毒素，研究发现真菌毒素的存在并不影响乳杆菌的生长，3 株植物乳杆菌对黄曲霉毒素的吸收能力最强，对真菌毒素的结合率接近 60%，而对 ST 产毒菌株的结合率可达 20% 以上。乳酸菌还能够吸附重金属离子，如汞、镉等。有研究表明，源自我国传统泡菜的菌株 Lb. plantarum70810 EPS 在鱼肠道环境中，当 pH5.0 且温度为 30 ℃时，该菌株 6 h内的对铅的吸附能力可达 160.62 mg/g，傅立叶变换红外光谱表明，参与吸附的是-OH、-NH和 COO-等官能团。He 等分离出了一株酱油中的食品级黑曲霉，发现该种菌株可以抑制酱油等发酵食品中玉米赤霉烯酮（ZEN）等真菌毒素的产生。徐智虎等分离出了贵州传统的发酵类食品中的乳酸杆菌，并进行了性质探究，发现此类乳酸杆菌具有较好的吸附生物胺等有害物质的能力。因此，在发酵食品中，微生物除了可以提高营养价值与风味外，还具有减少有害物质生成的作用。