發(fā)酵乳中酵母菌和乳酸菌生長(zhǎng)的相互影響

李先勝，姜鐵民，陳歷俊，*

(1.大連工業(yè)大學(xué)，遼寧大連 116034;2.北京三元食品股份有限公司，北京 100085)

發(fā)酵乳中酵母菌和乳酸菌生長(zhǎng)的相互影響

李先勝1，2，姜鐵民2，陳歷俊1，2，*

(1.大連工業(yè)大學(xué)，遼寧大連 116034;2.北京三元食品股份有限公司，北京 100085)

探討了乳酸菌和酵母菌之間的相互作用。在發(fā)酵過(guò)程中，釀酒酵母對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)有抑制作用。乳酸菌能促進(jìn)釀酒酵母和馬克思克魯維酵母的生長(zhǎng)。釀酒酵母和乳酸菌共同接種有利于保持產(chǎn)品冷藏期間活菌數(shù)的穩(wěn)定，菌株之間可能存在共生作用。

乳酸菌，酵母菌，相互作用

酵母菌廣泛存在于自然界中，它們經(jīng)常存在于商業(yè)和傳統(tǒng)的發(fā)酵乳制品中。有研究報(bào)道在發(fā)酵乳制品中酵母菌的數(shù)量在 103～107cfu/mL 之間［1－5］。在酸奶中酵母菌被認(rèn)為是污染物，它們是酸奶變質(zhì)的主要原因［6］，但在一些商業(yè)化的乳制品(kefir和koumiss)中，酵母能夠?yàn)楫a(chǎn)品帶來(lái)期望的香氣和風(fēng)味［7］。在發(fā)酵乳制品生產(chǎn)加工過(guò)程中起主要作用的是乳酸菌的乳酸發(fā)酵，酵母菌所產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)等代謝產(chǎn)物也能影響乳制品的品質(zhì)。近年來(lái)，不斷發(fā)現(xiàn)酵母菌作為附屬發(fā)酵劑對(duì)乳制品發(fā)酵和成熟過(guò)程中的風(fēng)味影響、抑制有害菌的生長(zhǎng)及對(duì)人體的潛在益生功能等［8－10］。發(fā)酵乳制品中酵母菌和乳酸菌的關(guān)系比較復(fù)雜，它們之間既有抑制作用又有促進(jìn)作用，但它們的互生機(jī)理目前還不十分清楚。它們的新陳代謝產(chǎn)物會(huì)抑制其他菌群的生長(zhǎng)或它們之間可能會(huì)形成對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)利用，酵母菌產(chǎn)生的維生素可以促進(jìn)乳酸菌的生長(zhǎng)，乳制品中的大部分酵母菌不能利用乳糖，但是它們能利用乳酸菌降解乳糖產(chǎn)生的半乳糖和葡萄糖。研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵中可以分解乳糖，同時(shí)積累大量的半乳糖。半乳糖的產(chǎn)生有可能保護(hù)乳酸菌細(xì)胞免受胞內(nèi)乳酸濃度的阻礙。同時(shí)這種作用可以看成是細(xì)胞能量需求反映的一種潛在推動(dòng)力。產(chǎn)生的半乳糖可能是乳酸菌與不利用乳糖發(fā)酵的酵母菌之間互生的基礎(chǔ)。乳酸菌和酵母菌之間可能存在某種相互作用以共同影響產(chǎn)品的品質(zhì)，無(wú)論這種相互作用是積極的還是消極的，對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量都是重要的［11］。積極或消極的相互作用會(huì)對(duì)乳酸菌和酵母菌的生長(zhǎng)和新陳代謝產(chǎn)生影響，可以改變發(fā)酵產(chǎn)品的成熟時(shí)間和產(chǎn)品的風(fēng)味特征，因此，深入探討傳統(tǒng)乳制品中乳酸菌和酵母菌之間的相互作用將有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文探討發(fā)酵乳中酵母菌和乳酸菌的相互作用，為開發(fā)新型發(fā)酵乳制品提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

酵母菌 釀酒酵母(HQ149319.1)和馬克思克魯維酵母(FJ972218.1);乳酸菌 嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌，丹尼斯克直投菌種;MRS培養(yǎng)基、PDA培養(yǎng)基 北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司;YPD培養(yǎng)基、脫脂奶粉 新西蘭西部乳業(yè)有限公司。

pH計(jì) Orion 3 star，美國(guó)熱電公司;厭氧盒、厭氧袋 日本三菱公司;培養(yǎng)箱 上海一恒公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酵母菌對(duì)脫脂奶pH的影響 將酵母菌以5.3log cfu/mL的初始濃度接種到12%(W/V)脫脂奶中，置于30℃下培養(yǎng)10h，然后測(cè)定 pH，實(shí)驗(yàn)重復(fù)兩次。

1.2.2 樣品制備 將嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、馬克思克魯維酵母和釀酒酵母活化好，分別測(cè)定其活菌數(shù)，然后將嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌以7.3logcfu/mL的起始濃度分別接種到滅菌(110℃，10min)的12%(W/V)脫脂奶中，以同樣的方法接種3份，其中1份單獨(dú)培養(yǎng)，其余兩份分別接種馬克思克魯維酵母和釀酒酵母，接種起始濃度約為5.3logcfu/mL，將樣品同時(shí)置于30℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵。按要求定時(shí)取樣，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)重復(fù)兩次。

1.2.3 活菌數(shù)的測(cè)定［12］乳酸菌活菌數(shù)測(cè)定:用MRS培養(yǎng)基傾注培養(yǎng)，于42℃厭氧條件下培養(yǎng)2～3d后計(jì)數(shù)。

酵母菌活菌數(shù)測(cè)定:用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基涂布培養(yǎng)，于28℃培養(yǎng)2～3d后計(jì)數(shù)。

1.2.4 pH的測(cè)定 pH的測(cè)定采用pH計(jì)。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPASS 18軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母菌發(fā)酵后pH的變化

表1為兩株酵母菌發(fā)酵10h后脫脂奶pH變化，馬克思克魯維酵母單獨(dú)發(fā)酵脫脂奶10h后，pH從6.41降低至6.10，而釀酒酵母單獨(dú)發(fā)酵脫脂奶10h后，pH從6.41降低至6.40。馬克思克魯維酵母能夠發(fā)酵乳糖產(chǎn)生二氧化碳，這可能是pH降低的原因，而釀酒酵母不能發(fā)酵乳糖產(chǎn)生二氧化碳，脫脂奶經(jīng)釀酒酵母發(fā)酵后pH變化不大。

表1 酵母菌發(fā)酵10h后脫脂奶pH變化Table 1 Change of skim milk pH after 10h fermentation of yeast

2.2 發(fā)酵過(guò)程中脫脂奶pH的變化

發(fā)酵過(guò)程中pH的變化如圖1，實(shí)驗(yàn)中脫脂奶的初始pH為6.32左右，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，pH逐漸降低。由圖可以看出添加酵母菌后，對(duì)乳酸菌產(chǎn)酸的影響不明顯，這與Gadaga等［13］發(fā)現(xiàn)乳酒假絲酵母不影響乳酸乳球菌產(chǎn)酸的研究結(jié)果相同。

2.3 乳酸菌和酵母菌生長(zhǎng)的相互影響

當(dāng)一種產(chǎn)品中存在多種微生物時(shí)，它們之間必然會(huì)存在相互作用，微生物類群之間存在著共生、抑制等相互作用的機(jī)制，每類微生物內(nèi)部的各個(gè)種屬之間也存在這種現(xiàn)象，其類型通常是依據(jù)各種微生物活菌數(shù)的變化來(lái)判斷的。

圖1 發(fā)酵過(guò)程中pH的變化曲線Fig.1 Change of pH during fermentation

2.3.1 酵母菌對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)的影響 表2中顯示了嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌在馬克思克魯維酵母和釀酒酵母存在的條件下活菌數(shù)的變化，可以看出，在發(fā)酵及冷藏過(guò)程中酵母菌對(duì)兩株乳酸菌在脫脂奶中的生長(zhǎng)均能產(chǎn)生一定的影響，在發(fā)酵10h后，馬克思克魯維酵母沒(méi)有對(duì)兩株乳酸菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響，這與 Ameha Kebede［14］研究 Sethemi的結(jié)果一致。釀酒酵母對(duì)這兩株乳酸菌的影響有顯著的差異(p＜0.05)，接種釀酒酵母的樣品比單獨(dú)培養(yǎng)時(shí)要低，因此可以認(rèn)為在發(fā)酵過(guò)程中，釀酒酵母能抑制乳酸菌的生長(zhǎng)。將樣品冷藏于4℃冰箱中保藏14d后，測(cè)定樣品中乳酸菌的活菌數(shù)，添加釀酒酵母的樣品的活菌數(shù)顯著增多(p ＜0.05)，這與陳歷水［15］和龐曉娜［16］的研究結(jié)果一致，而添加馬克思克魯維酵母的樣品的活菌數(shù)沒(méi)有顯著增多。

表2 酵母菌對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)的影響Table 2 Effect of yeasts strains on the growth of lactic acid bacteria

2.3.2 乳酸菌對(duì)酵母菌生長(zhǎng)的影響 由表3中可以看出，發(fā)酵10h后，乳酸菌的添加能對(duì)馬克思克魯維酵母和釀酒酵母的生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著的促進(jìn)作用(p＜0.05)。結(jié)合表2中結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳酸菌能顯著地促進(jìn)釀酒酵母的生長(zhǎng)，但釀酒酵母顯著抑制乳酸菌的生長(zhǎng)，原因可能是釀酒酵母能利用乳酸菌降解乳糖產(chǎn)生的半乳糖和葡萄糖作為碳源，釀酒酵母的新陳代謝產(chǎn)物會(huì)抑制其他菌群的生長(zhǎng)或?qū)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)性利用［17］，從而減緩了乳酸菌的生長(zhǎng)。要明確二者之間的相互作用機(jī)理，還需要對(duì)兩者的代謝產(chǎn)物做進(jìn)一步詳細(xì)的分析。冷藏14d后酵母菌的活菌數(shù)與發(fā)酵結(jié)束時(shí)相比，樣品中酵母菌活菌數(shù)均有所升高，這說(shuō)明酵母菌在4℃下還能緩慢生長(zhǎng)，其中在釀酒酵母與乳酸菌共同培養(yǎng)的樣品中，釀酒酵母菌活菌數(shù)比單獨(dú)培養(yǎng)的樣品中活菌數(shù)增幅高，結(jié)合表2綜合說(shuō)明冷藏期間內(nèi)，乳酸菌與釀酒酵母之間可能存在共生作用，這種共生作用對(duì)于維持產(chǎn)品的活菌數(shù)有一定的作用，這與龐曉娜［16］研究西藏牦牛發(fā)酵乳中乳酸菌及酵母菌相互作用結(jié)果相同，與陳歷水［15］研究干酪中酵母菌和乳酸菌的相互作用結(jié)果相同。釀酒酵母和乳酸菌在冷藏期間如何相互促進(jìn)生長(zhǎng)還需要做進(jìn)一步的研究。

表3 乳酸菌對(duì)酵母菌生長(zhǎng)的影響Table 3 Effect of lactic acid bacteria on the growth of yeasts strains

2.3.3 存儲(chǔ)期間發(fā)酵奶pH的變化 由表4可以看出，保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發(fā)酵后的樣品與添加馬克思克魯維酵母的酸奶在冷藏期間pH變化不大，但添加釀酒酵母菌的樣品在冷藏期間pH明顯下降，這可能是乳酸菌與釀酒酵母之間在冷藏期間存在共生作用的原因，另外，后酸化程度較大，對(duì)產(chǎn)品的保藏不利，應(yīng)做好后酸化的控制。

表4 存儲(chǔ)期間pH的變化Table 4 Change of pH during storage

3 結(jié)論

在發(fā)酵過(guò)程中馬克思克魯維酵母和釀酒酵母對(duì)乳酸菌的產(chǎn)酸沒(méi)有產(chǎn)生影響。馬克思克魯維酵母沒(méi)有對(duì)兩種乳酸菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響，釀酒酵母能顯著抑制乳酸菌的生長(zhǎng)，乳酸菌能對(duì)馬克思克魯維酵母和釀酒的生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著的促進(jìn)作用，釀酒酵母和乳酸菌共同發(fā)酵有利于保持產(chǎn)品冷藏期間乳酸菌的活菌數(shù)的穩(wěn)定，菌株之間可能存在共生作用，對(duì)于兩者之間相互作用的機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。此外，還發(fā)現(xiàn)冷藏期間釀酒酵母和乳酸菌共同發(fā)酵的酸奶后酸化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，應(yīng)加強(qiáng)控制，使產(chǎn)品質(zhì)量保持穩(wěn)定。

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The growth interaction between lactic acid bacteria and yeast in fermentation milk

LI Xian－sheng1，2，JIANG Tie－min2，CHEN Li－jun1，2，*
(1.Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，China;2.Beijing Sanyuan Foods CO.，Ltd，Beijing 100085，China)

Various interactions between lactic acid bacteria and yeasts were investigated.In details，the growth of lactic acid bacteria during fermentation was inhibited by the addition of Saccharomyces cerevisiae.The addition of lactic acid bacteria advanced the growth of Saccharomyces cerevisiae and Kluyveromyces marxianus.A positive interaction between Saccharomyces cerevisiae and lactic acid bacteria was observed during cold storage to improve the viability of each other.

lactic acid bacteria;yeast;interaction

TS252.54

A

1002－0306(2012)17－0139－03

2012－02－16 *通訊聯(lián)系人

李先勝(1984－)，男，碩士，研究方向:食品微生物。

國(guó)家科技部“十一五”支撐計(jì)劃(2009BADB9B06);國(guó)家“863”計(jì)劃(2011AA100903);北京市科技計(jì)劃(D10110504600000)。