發(fā)酵劑在乳品中應(yīng)用的影響因素及協(xié)同發(fā)酵的研究進展

侯團偉，段劍平，吳曉紅

(牧堡(上海)食品科技有限公司，上海201103)

乳品發(fā)酵劑是指在適宜的條件下，通過代謝作用產(chǎn)生乳酸、多肽、胞外多糖等物質(zhì)的一類有益微生物，常稱作乳酸菌。乳酸菌通過自身酶系統(tǒng)的代謝作用，可將乳中乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，蛋白質(zhì)降解為多肽或氨基酸，同時會伴隨有機酸、醇、酯、酮等風(fēng)味成分的產(chǎn)生，進而賦予乳品特定的風(fēng)味及豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，因而被廣泛應(yīng)用于乳制品工業(yè)領(lǐng)域，例如酸奶、發(fā)酵黃油、發(fā)酵奶油、酪乳、干酪等食品［1－4］。乳酸菌的發(fā)酵特性對發(fā)酵乳制品品質(zhì)的影響至關(guān)重要，而更加深入地了解乳酸菌發(fā)酵的影響因素及協(xié)同發(fā)酵作用，對于改善產(chǎn)品品質(zhì)，滿足消費者的需求十分重要。

發(fā)酵乳品生產(chǎn)過程中，使用單一的發(fā)酵劑發(fā)酵，通常會存在一些缺陷［5－7］:如植物乳桿菌可以提升產(chǎn)品的風(fēng)味及保存時間，然而其卻存在乳中生長不佳的問題;雙歧桿菌除了可以產(chǎn)生乳酸外，具有諸多益生作用，但其屬于嚴(yán)格厭氧型乳酸菌使其發(fā)酵受到一定限制;嗜熱鏈球菌單獨使用雖然可滿足產(chǎn)酸的需求，但是風(fēng)味單一，難以滿足風(fēng)味需求;同時，單一發(fā)酵劑的使用對抗生素、噬菌體的抵抗能力有限，發(fā)酵失敗風(fēng)險較高。而發(fā)酵劑協(xié)同發(fā)酵的使用可以克服此類缺點，提升產(chǎn)品品質(zhì)，降低發(fā)酵風(fēng)險。因此，本文從發(fā)酵劑的種類及益生作用、影響發(fā)酵的因素與協(xié)同發(fā)酵作用三個方面對乳制品發(fā)酵劑進行概述，以期對發(fā)酵乳制品生產(chǎn)提供一定的指導(dǎo)。

1 乳制品發(fā)酵劑的種類與益生作用

1.1 發(fā)酵劑的種類

目前，我國批準(zhǔn)可用于食品的菌種有35種。常用的乳酸菌主要來自乳桿菌屬(Lactobacillus)、鏈球菌屬(Strptococcus)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、明串珠菌屬(Leuconostoc)及乳球菌屬(Lactococcus)5個屬［8－9］。

其中，乳桿菌屬有202個種，常用作乳制品發(fā)酵劑的有8種，包括:嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)、干酪乳桿菌(L.casei)、德氏乳桿菌(L.delbrueckii)、瑞士乳桿菌(L.helveticus)、約氏乳桿菌(L.johnsonii)、副干酪乳桿菌(L.paracasei)、鼠李糖乳桿菌(L.rhamnosus)及保加利亞乳桿菌(L.bulgaricus);此類乳酸菌主要來自人體消化道(腸道)，主要為同型發(fā)酵型，以產(chǎn)生L－型乳酸為主，一般為嗜溫乳酸菌。鏈球菌屬有104個種，常用乳酸菌為嗜熱鏈球菌(S.thermophilus)，其常見于乳品中，同型發(fā)酵，產(chǎn)生L－型乳酸，其具有較高的溫度耐受性。雙歧桿菌屬有64個種，常用乳酸菌為長雙歧桿菌(B.longum)、短雙歧桿菌(B.breve)、青春雙歧桿菌(B.adolescentis)、雙歧雙歧桿菌(B.bifidum)及嬰兒雙歧桿菌(B.infantis)［9］;雙歧桿菌是一類革蘭氏陽性、厭氧型，一般存在于哺乳動物及某些昆蟲的胃腸道之中［6］。除來自昆蟲的雙歧桿菌，其他的雙歧桿菌不具有呼吸作用途徑，僅能通過發(fā)酵產(chǎn)生能量。大多數(shù)腸道微生物通過糖酵解途徑或戊糖磷酸途徑代謝碳水化合物，而雙歧桿菌則通過果糖－6－磷酸磷酸酮酶途徑進行碳水化合物代謝，也稱雙歧途徑［10］。明串珠菌屬有14個種，常用于發(fā)酵乳制品的包括乳酸明串珠菌(L.lactis)、腸膜明串珠菌(L.mesenteroides)、酒明串珠菌(L.oeni)及乳脂明串珠菌(L.cremoris)，其是一類革蘭氏陽性菌，兼性厭氧型，異型發(fā)酵，主要為嗜溫乳酸菌［11－12］。乳球菌屬有15個種，常用乳制品中的為乳酸乳球菌，同型發(fā)酵，產(chǎn)生L－型乳酸，為嗜溫乳酸菌。常見發(fā)酵乳品中乳酸菌的生化及代謝特性見表1［13－22］。

1.2 乳酸菌的益生作用

幾乎所有發(fā)酵劑均具有益生作用，乳酸菌可通過在人體消化道中定植或其發(fā)酵制品中含有某些代謝產(chǎn)物來間接發(fā)揮其益生作用。

1.2.1 可定植于腸道的乳酸菌 雙歧桿菌、干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、瑞士乳桿菌、嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌及嗜熱鏈球菌通常定植于人體腸道中，通過生長繁殖(營養(yǎng)競爭)及代謝產(chǎn)物(活性成分)起到調(diào)節(jié)腸道菌群及促進人體健康的作用。

雙歧桿菌在體內(nèi)的變化:新生嬰兒腸道內(nèi)是無菌的，但嬰兒出生后很多細(xì)菌開始繁殖;1～2 d，可在糞便中檢測出腸球菌、大腸桿菌、梭菌及乳酸菌;3～4 d，雙歧桿菌開始繁殖，第5 d，雙歧桿菌成為優(yōu)勢菌群［23］;采用母乳喂養(yǎng)的嬰兒，腸道內(nèi)的雙歧桿菌數(shù)量高于人工喂養(yǎng)嬰兒，且前者中的雙歧桿菌數(shù)量占總菌數(shù)的91%;人體內(nèi)的雙歧桿菌的數(shù)量將隨年齡的增長而減少，且種類由短雙歧桿菌及嬰兒雙歧桿菌為主轉(zhuǎn)變成以長雙歧桿菌及青春雙歧桿菌為主要菌群［22，24－25］。雙歧桿菌已被證實具有多種益生作用，如抑菌、防止心血管疾病、提升機體免疫力等作用。雙歧桿菌主要通過產(chǎn)生抑菌物質(zhì)(有機酸、細(xì)菌素、類細(xì)菌素等)、競爭營養(yǎng)和粘附位點等作用，起到抑菌作用［26－27］;目前，雙歧桿菌降低血液膽固醇的假說主要有:a其代謝產(chǎn)物丙酸等有機酸抑制了膽固醇的合成;b酸性條件下，膽固醇與游離膽鹽發(fā)生沉降作用;c雙歧桿菌對膽固醇的吸附作用［22，28］。雙歧桿菌主要通過激活腸道粘膜的免疫系統(tǒng)，使機體產(chǎn)生細(xì)胞因子、抗體，進而提升免疫力，F(xiàn)rancesca等［29］研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌可通過誘生細(xì)胞因子，促進免疫B細(xì)胞的增殖來調(diào)節(jié)免疫力;Wang等［30］發(fā)現(xiàn)，動物雙歧桿菌通過激活小鼠巨噬細(xì)胞，增強IL－1活性，同時產(chǎn)生IL－6。

表1 常用于發(fā)酵乳品中乳酸菌的種類及特性Table 1 Types and metabolic characteristics of lactic acid bacteria in fermented dairy

常用的乳桿菌屬乳酸菌:干酪乳桿菌存在于干酪、牛奶及人的口腔、腸道中，屬于人體原籍菌［31］，研究證明，其除了具有抑菌作用、提高免疫力及抗腫瘤外，還具有降低血壓的作用，這主要是通過其細(xì)胞外蛋白酶的作用，產(chǎn)生的肽類物質(zhì)對血管緊張素抑制來實現(xiàn)降血壓作用，目前，其主要應(yīng)用于酸乳、干酪及乳酸菌飲料的生產(chǎn)［16，32］;1905年，保加利亞乳桿菌是科學(xué)家第一次從酸奶中分離，其具有調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、提高免疫力等作用，主要用于酸奶、發(fā)酵奶油及干酪的生產(chǎn)［33］;瑞士乳桿菌除具有抑菌、調(diào)節(jié)機體免疫力等作用外，還具有優(yōu)于其他乳桿菌的抗高血壓的作用，其主要通過產(chǎn)生活性酶(ACE)、抗高血壓肽Val－Pro－Pro及Ile－Pro－Pro等物質(zhì)，抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化加以實現(xiàn)［34－36］;嗜酸乳桿菌存在于人體口腔、腸道中，具有一般乳桿菌的益生作用，主要用于普通酸奶的生產(chǎn);鼠李糖乳桿菌存在于人及動物腸道內(nèi)，不能利用乳糖，可以發(fā)酵麥芽糖、阿拉伯糖等;其除具有一般乳桿菌益生作用外，還具有預(yù)防幽門螺桿菌定植的作用［37］，主要用于酸奶制作。

嗜熱鏈球菌存在于人體及乳制品中，其產(chǎn)生的細(xì)胞外多糖具有促進雙歧桿菌增殖及調(diào)節(jié)免疫力的功效，其主要用于硬質(zhì)干酪及酸奶的生產(chǎn)［38－39］。

1.2.2 不可定植于腸道的乳酸菌 乳酸乳球菌及明串珠菌主要通過代謝產(chǎn)物促進其他益生菌生長間接發(fā)揮益生作用。

乳酸乳球菌是一種革蘭氏陽性菌，兼性厭氧型，同型發(fā)酵;不能在胃腸道定植，但其可產(chǎn)生乳酸及細(xì)菌素(多肽或蛋白)抑制其他有害微生物的生長，進而促進其他有益發(fā)酵菌的生長，其主要用于干酪、酪乳、酸奶油生產(chǎn)［40－41］。

明串珠菌是一類革蘭氏陽性菌，兼性厭氧型，異型發(fā)酵;存在于發(fā)酵食品中，其不能在腸道內(nèi)定植，僅能通過代謝產(chǎn)生的有益成分(α－葡萄糖－低聚糖)促進其他有益菌的生長，其主要用于生產(chǎn)干酪(如埃門塔爾干酪、高達(dá)干酪等)、黃油、酪乳、酸奶油［11－12］。

乳品發(fā)酵劑通常具有益生功能，但乳酸菌的益生作用一般認(rèn)為，只有當(dāng)消費的食品中存活的益生菌數(shù)達(dá)到106CFU/g以上［42］才能實現(xiàn);由于干酪在酸性條件下具有緩沖作用，在消化道及胃中對益生菌具有保護而被認(rèn)為是益生菌最為有效的載體;而在不影響干酪品質(zhì)的條件下，如何保證益生菌在干酪制作過程中的存活量將是益生菌干酪制作的另一個挑戰(zhàn)，益生菌干酪制作過程中常見問題及可能的解決方案見表2［42－44］。

2 乳制品發(fā)酵的影響因素

乳制品的發(fā)酵受多種因素的影響，如原料乳、培養(yǎng)條件、發(fā)酵菌種、噬菌體、抗生素等，原料乳需要保證有足夠的乳糖、蛋白質(zhì)等成分可供乳酸菌發(fā)酵使用;培養(yǎng)條件，即需要確保適宜的發(fā)酵溫度及pH;前兩者相對較易實現(xiàn)，而發(fā)酵菌種的選用不當(dāng)、噬菌體及抗生素的污染將大大增加乳制品發(fā)酵失敗的風(fēng)險。

2.1 發(fā)酵菌種的選擇

發(fā)酵底物的不同，需要選擇適宜的發(fā)酵菌種或混合菌種，否則將會導(dǎo)致發(fā)酵失敗或得不到滿意的發(fā)酵效果。不同發(fā)酵乳制品中，適宜選用的常用乳酸菌見表3［16，45－47］。

干酪作為發(fā)酵乳制品占比較高的一種，世界產(chǎn)量約1900萬噸每年(約占牛奶總產(chǎn)量的35%)。干酪也是發(fā)酵乳制品中最為復(fù)雜的，存在著復(fù)雜的微生物關(guān)系。如何進行菌種的有效結(jié)合使用將直接決定干酪的品質(zhì)。依據(jù)乳酸菌在干酪的制作過程中的主要作用，可將其分為發(fā)酵乳酸菌及非發(fā)酵乳酸菌;發(fā)酵乳酸菌主要是產(chǎn)酸以達(dá)到凝乳的目的，而非發(fā)酵乳酸菌則主要作用于干酪的成熟期，可賦予奶酪特殊的風(fēng)味及質(zhì)構(gòu)。干酪發(fā)酵及熟化過程中，發(fā)酵乳酸菌與非發(fā)酵乳酸菌相互作用見圖3［48］。

最常用的嗜溫發(fā)酵乳酸菌包括明串珠菌、乳酸乳球菌及乳脂鏈球菌;嗜熱鏈球菌為嗜熱乳酸菌中常用于發(fā)酵制作硬質(zhì)及半硬質(zhì)干酪的菌種，如瑞士及意大利干酪，乳酸菌通過糖酵解產(chǎn)生乳酸，使得體系酸度降低，在實現(xiàn)凝乳的同時，也抑制了致病菌的生長;德氏乳桿菌及瑞士乳桿菌在干酪生產(chǎn)中被廣泛用作產(chǎn)生特殊風(fēng)味的附屬發(fā)酵劑，干酪乳桿菌、植物乳桿菌、明串珠菌可以通過檸檬酸鹽代謝為干酪貢獻風(fēng)味成分［48－51］。

表2 益生菌干酪制作過程中常見問題Table 2 The common problems in process of probiotic cheese

表3 常用于發(fā)酵乳制品中的乳酸菌種類Table 3 The types of lactic acid bacteria commonly used in fermented dairy products

圖1 干酪加工過程中，發(fā)酵乳酸菌與非發(fā)酵乳酸菌的相互作用Fig.1 The interaction between SLAB and NSLAB during the process of cheese

Lynch等［52］研究表明，副干酪乳桿菌與植物乳桿菌的添加可以促進切達(dá)干酪風(fēng)味的形成，進而縮短了成熟期。Daniel等［53］在瑞士干酪的生產(chǎn)加工中，通過添加干酪乳桿菌來抑制丙酸菌的生長，減少產(chǎn)氣過多，對干酪品質(zhì)的影響。黃宜等［54］通過研究得出，將乳酸乳球菌與腸膜明串珠菌用于制作高達(dá)干酪模型，可以產(chǎn)生良好的風(fēng)味，具備制作高達(dá)干酪潛力。

結(jié)合具體發(fā)酵乳制品底物及發(fā)酵劑特點(產(chǎn)酸或產(chǎn)風(fēng)味成分)，選擇適宜的菌種或巧妙地使用菌種組合發(fā)酵才能實現(xiàn)發(fā)酵目的。

2.2 噬菌體

噬菌體是一類侵害細(xì)菌的病毒的統(tǒng)稱，其只有存在于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)才能繁殖，且宿主的專一性強。對于發(fā)酵乳制品而言，若被噬菌體污染，將會導(dǎo)致發(fā)酵時間延長，或者造成菌體裂解，導(dǎo)致發(fā)酵失敗，引起產(chǎn)品風(fēng)味及口感變差的后果［55］。據(jù)統(tǒng)計，60%～70%奶酪生產(chǎn)的失敗是由噬菌體污染所導(dǎo)致。

噬菌體通常分為兩種，即溫和噬菌體及烈性噬菌體，前者可將自身DNA整合到相應(yīng)宿主染色體上且可以穩(wěn)定遺傳;后者感染后，迅速在宿主體內(nèi)繁殖并最后釋放出子代噬菌體，再去感染其他細(xì)胞［55］。研究發(fā)現(xiàn)，噬菌體從侵染乳酸菌到釋放新的噬菌體，該周期僅需40～45 min，且數(shù)量由1增殖到100或300，乳酸桿菌及乳球菌被噬菌體感染后，在感染初期，活菌數(shù)目將降至低于感染前的十分之一，感染25 d后，活菌數(shù)量將低于感染前的千分之一［55－56］。馬成杰等［57］研究了嗜熱鏈球菌噬菌體對酸奶發(fā)酵的影響，結(jié)果顯示，噬菌體的存在不僅影響產(chǎn)酸速率，還會導(dǎo)致產(chǎn)品口感變差、后酸化嚴(yán)重和乳清析出等問題。Silvina等［58］從有質(zhì)量缺陷的藍(lán)紋干酪中分離出了9種明串珠菌噬菌體，研究發(fā)現(xiàn)，此類噬菌體具有較高的耐熱性(80℃，30 min或90℃，2 min才能滅活)及乙醇耐受性(75%乙醇濃度，30 min才能滅活)。因此為確保發(fā)酵劑安全，通常牛奶消毒條件為85℃下，加熱20～30 min。

學(xué)者們對乳酸菌噬菌體基因組及與宿主的相互作用機理進行了研究，常見的乳酸菌及相應(yīng)噬菌體的特異性結(jié)合方式見表4。

通過上述乳酸菌噬菌體的研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌若被噬菌體感染，則需要通過與之對應(yīng)的特異性的結(jié)合物質(zhì)才能夠?qū)崿F(xiàn)，因此，一方面可以借助噬菌體的特異性，采用乳酸菌混合或輪換發(fā)酵，降低由于噬菌體侵染帶來的發(fā)酵失敗的風(fēng)險，此菌種需要滿足對相同噬菌體的侵染敏感度不同及具有相似的發(fā)酵條件和速率;另一方面也可采用抗噬菌體菌株的選育(借助自然突變、物理誘導(dǎo)及化學(xué)誘變的方法)為阻斷其宿主菌的裂解作用提供可能，從菌種選育的角度防御噬菌體對發(fā)酵劑的影響。

表4 常見的乳酸菌及相應(yīng)噬菌體的特異性結(jié)合方式Table 4 The specific binding of common lactic acid bacteria and the corresponding phage

表5 常見乳酸菌及耐抗生素相關(guān)基因Table 5 Common lactic acid bacteria and antibiotic－resistant genes

趙慧穎［66］從異常發(fā)酵液中分離選育了植物乳桿菌抗噬菌體菌株并對噬菌體滅活進行了研究，研究表明抗噬菌體菌株產(chǎn)酸及生長狀況與原菌株無顯著差異，且其可通過抑制噬菌體的吸附或減少了噬菌體可利用的營養(yǎng)物質(zhì)(ATP、嘧啶)來抑制噬菌體遺傳物質(zhì)的復(fù)制來實現(xiàn)抗噬菌體作用。王慕華等［67］研究了制備保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌抗噬菌體菌株的原生質(zhì)體融合，結(jié)果表明融合后的各項指標(biāo)優(yōu)良，可適用酸奶生產(chǎn)。

此外，由于噬菌體廣泛存在于發(fā)酵設(shè)備、車間等環(huán)境中，應(yīng)做好設(shè)備的消毒及操作人員、車間衛(wèi)生工作。

2.3 抗生素

1929年第一種抗生素青霉素被發(fā)現(xiàn)以來，目前已知的抗生素達(dá)9000多種。在牛奶生產(chǎn)中，抗生素是一種治療乳腺炎的有效方法，但牛奶中抗生素的殘留將可能導(dǎo)致發(fā)酵的延遲或失敗。

為更好地認(rèn)知乳酸菌耐藥性，研究者對其可能存在的耐藥性基因進行了研究，常見乳酸菌種與耐藥性相關(guān)基因見表5［68－70］。一種耐藥基因可能具有多重抗生素耐受性。

乳酸菌種類不同，對抗生素種類呈現(xiàn)不同的耐受性。李平蘭等［71］以嗜酸乳桿菌、長雙歧桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌及腸球菌為實驗乳酸菌，研究了8類抗生素對其生長的影響，結(jié)果表明:上述乳酸菌對大環(huán)內(nèi)酯類抗生素、呋喃妥因、氯霉素及利福平抗生素敏感，對其他抗生素則呈現(xiàn)出不同的敏感度。潘琳等［72］對乳球菌屬對抗生素的最小抑制量進行了研究分析，結(jié)果表明:明串珠菌對福利平、紅霉素及萬古霉素敏感，最小抑制量為1.25μg/mL，對鏈霉素、新霉素最大耐受量為1280μg/mL;嗜熱鏈球菌對紅霉素、福利平、四環(huán)素敏感，最小抑制量為0.625μg/mL，對卡那霉素、鏈霉素的最大耐受量為160和80μg/mL;乳球菌對紅霉素、福利平及四環(huán)素敏感，最小抑制量為＜0.625μg/mL，對新霉素最大耐受量可達(dá)640μg/mL。通過認(rèn)知乳酸菌的抗生素敏感度，進行混合發(fā)酵，能夠降低發(fā)酵失敗的風(fēng)險。

因此，為保證發(fā)酵乳制品的成功發(fā)酵，一方面可以通過降低乳中抗生素的使用及強化管理，另一方面可以通過篩選具有較好存活性的乳酸菌或進行不同抗生素敏感程度的乳酸菌組合來實現(xiàn)發(fā)酵目的。

3 發(fā)酵劑間的協(xié)同發(fā)酵

微生物群體間的生長關(guān)系包括共生關(guān)系、競爭關(guān)系、偏利關(guān)系、偏害關(guān)系等［5］。協(xié)同發(fā)酵即是利用微生物間的互利共生關(guān)系、偏利關(guān)系達(dá)到更好的發(fā)酵效果。

3.1 共生關(guān)系協(xié)同發(fā)酵

保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌作為發(fā)酵劑被廣泛地用于發(fā)酵乳制品中。兩種菌種對乳糖的代謝方式均為同型乳酸發(fā)酵［73］。大量研究表明，二者存在互惠共生關(guān)系。田輝等［39］認(rèn)為，嗜熱鏈球菌在發(fā)酵牛奶時，由于產(chǎn)酸快的特點，創(chuàng)造了一個適宜另一種乳酸菌生長的環(huán)境;李志成等［74］研究表明，嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌的混合發(fā)酵時產(chǎn)酸及產(chǎn)生黏性的能力均優(yōu)于單一菌種;一些學(xué)者認(rèn)為它們相互作用的機制是兩種菌種代謝產(chǎn)物相互促進的結(jié)果，即在發(fā)酵過程中，保加利亞乳桿菌不含有甲酸及丙酮酸裂解酶，進而導(dǎo)致生長缺乏嘌呤及甲酸，而嗜熱鏈球菌可以通過糖酵解等途徑為其提供需要的甲酸、葉酸及丙酮酸等進而促進保加利亞乳桿菌的生長;保加利亞乳桿菌產(chǎn)生的氨基酸(如甲硫氨酸、脯氨酸、組氨酸)及多肽類的物質(zhì)則促進了嗜熱鏈球菌的生長，相互作用關(guān)系見圖2［75－78］。

但Mchiouer等［79］研究認(rèn)為，保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌混合發(fā)酵的產(chǎn)酸效果((101±3.2)°D)優(yōu)于單獨發(fā)酵產(chǎn)酸((92±2.7)°D);且保加利亞乳桿菌的發(fā)酵濾液對嗜熱鏈球菌產(chǎn)酸具有較好的促進作用，而嗜熱鏈球菌的發(fā)酵濾液對保加利亞乳桿菌的產(chǎn)酸無促進效果。

盧兆蕓等［80］將嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌用于酸奶發(fā)酵，成功保留純酸牛奶的口感與芳香，同時賦予了產(chǎn)品紫紅薯的色澤與營養(yǎng);胡穎等［81］將嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌混合發(fā)酵制作出了濃郁奶香味及酸味清爽的夸克產(chǎn)品。

3.2 偏利關(guān)系協(xié)同發(fā)酵

3.2.1 嗜熱鏈球菌與乳酸乳球菌 乳酸乳球菌及嗜熱鏈球菌均屬于革蘭氏陽性菌，兼性厭氧型，同型發(fā)酵。文獻報道，乳酸乳球菌除產(chǎn)生乳酸抑制其他微生物生長外，還可通過核糖體產(chǎn)生一類生物活性的多肽、蛋白抑菌物質(zhì)，此類抑菌素具有良好的酸、熱穩(wěn)定性，對革蘭氏陽性及陰性菌均有較強的抑制作用［82－83］，因此二者共存時可能會帶來負(fù)面關(guān)系。

然而，Claude等［84］認(rèn)為乳酸乳球菌與嗜熱鏈球菌間存在偏利共生關(guān)系。其模擬在切達(dá)干酪的生產(chǎn)的條件下，研究了單一(嗜熱鏈球菌或乳酸乳球菌)或混合菌種(嗜熱鏈球菌與乳酸乳球菌)的生長狀況，研究結(jié)果表明，嗜熱鏈球菌的存在可以較好地促進乳酸乳球菌的生長，但是乳酸乳球菌的存在對嗜熱鏈球菌的生長無顯著影響。Pega等［85］采用嗜熱鏈球菌及乳酸乳球菌作為發(fā)酵劑，成功制作了含有生育酚及植物甾醇生物活性成分的干酪。乳酸乳球菌及嗜熱鏈球菌具體相互作用的機理還有待進一步闡明。

3.2.2 植物乳桿菌與瑞士乳桿菌 植物乳桿菌是一類在植物、土壤、發(fā)酵食品中發(fā)現(xiàn)的革蘭氏陽性菌，兼性厭氧型乳酸菌。Ralitsa等［86］研究發(fā)現(xiàn)，分離的8株植物乳桿菌具有高活性氨基肽酶，但是水解蛋白能力卻非常有限;另有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌中存在肽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，但缺少編碼細(xì)胞壁蛋白酶系統(tǒng)，即單獨存在可以通過寡肽及二三肽運輸體實現(xiàn)胞外肽的轉(zhuǎn)運，在胞內(nèi)多肽酶的作用下，實現(xiàn)肽的進一步降解［87］。

瑞士乳桿菌由于可以降解苦味肽，同時可產(chǎn)生獨特的風(fēng)味，因此常用于干酪、發(fā)酵乳等乳制品中。瑞士乳桿菌屬于多氨基酸營養(yǎng)缺陷型乳酸菌，但其卻能在游離氨基酸稀少的乳中良好生殖;這主要是由于瑞士乳桿菌中，編碼細(xì)胞壁蛋白酶的基因PrtM存在兩種，其通常含有兩種細(xì)胞壁蛋白酶，因此使得其具有強大的蛋白質(zhì)水解能力［88］。

通過植物乳桿菌與瑞士乳桿菌的協(xié)同發(fā)酵，可以 獲 得 良 好 的 產(chǎn) 品。Carina等［89］研 究 表 明，L.plantarum I91可利用L.helveticus 138降解干酪的產(chǎn)物生長，同時研究發(fā)現(xiàn)L.plantarum I91對蛋白質(zhì)的初級水解無作用，而對次級水解有影響。施小玉［90］將植物乳桿菌、瑞士乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、干酪乳桿菌及乳酸克魯維酵母用于制作出了風(fēng)味獨特且自由基清除率優(yōu)良的功能性羊乳開菲爾。姜梅等［91］借助植物乳桿菌和瑞士乳桿菌混合發(fā)酵，獲得了特色雙菌雙蛋白發(fā)酵乳。

3.2.3 雙歧桿菌與嗜酸乳桿菌 雙歧桿菌中含有多種代謝相關(guān)的酶類［92－93］:a.糖代謝相關(guān)酶類:雙歧桿菌中均含有活力高于其他腸道菌的α、β－半乳糖苷酶，其中β－半乳糖苷酶為乳酸菌種常見乳糖酶，而較少見的α－半乳糖苷酶則可降解α－D－半乳糖苷寡糖;此外，雙歧桿菌中還有α－葡萄糖苷酶、甘露糖苷酶、D－木糖苷酶、β－呋喃果糖苷酶等水解寡糖的酶;b.蛋白代謝相關(guān)酶:磷蛋白磷酸酶、三肽酶、二肽酶、羧肽酶等。這也使得雙歧桿菌具有較強的生存能力。嗜酸乳桿菌耐酸性強，可利用乳糖、果糖、蔗糖及葡萄糖同型發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，但其分解蛋白能力弱，單獨發(fā)酵，產(chǎn)酸緩慢。

利用雙歧桿菌與嗜酸乳桿菌存在偏利共生關(guān)系進行協(xié)同發(fā)酵，可以提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率及提升產(chǎn)品品質(zhì)。張香美等［94］研究了短雙歧桿菌與嗜酸乳桿菌混合培養(yǎng)時微生態(tài)關(guān)系，結(jié)果表明混合培養(yǎng)加快了產(chǎn)酸，嗜酸乳桿菌對短雙歧桿菌無明顯的促進或抑制作用，而短雙歧桿菌則促進了嗜酸乳桿菌的生長，這可能由于嗜酸乳桿菌在發(fā)酵過程中需要維生素B2、葉酸、醋酸鹽等生長因子，而雙歧桿菌在生長中可產(chǎn)生醋酸、葉酸、維生素B2等多種維生素，進而對其產(chǎn)生促進作用［95－96］。曲秀偉［97］研究雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌對干酪產(chǎn)生抗氧化肽及穩(wěn)定性的研究表明，當(dāng)二者以1∶1比例混合培養(yǎng)時，產(chǎn)酸加速且活菌數(shù)顯著高于單獨培養(yǎng)，并成功制作了具有抗氧化作用的益生菌干酪。田其英等［98］采用雙歧桿菌與嗜酸乳桿菌混合發(fā)酵成功制備了口感細(xì)膩、奶香純厚、高活菌數(shù)的凝固型發(fā)酵乳。

4 展望

隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，將有更多益生性發(fā)酵微生物被分離及進行安全性評估。影響發(fā)酵的因素中，具有良好噬菌體耐受性及可賦予產(chǎn)品良好品質(zhì)的乳酸菌的篩選與組合需要系統(tǒng)研究。此外，發(fā)酵劑的抗生素耐受性基因是否存在安全風(fēng)險也值得關(guān)注與研究。單獨使用一種發(fā)酵劑難以獲得滿意的發(fā)酵效果，利用具有共生、偏利關(guān)系及對噬菌體或抗生素的敏感程度不同的乳酸菌進行科學(xué)的組合使用，可以實現(xiàn)不同發(fā)酵劑的優(yōu)勢互補，提高發(fā)酵效率，提升發(fā)酵乳制品品質(zhì)，降低發(fā)酵失敗的風(fēng)險，同時某些乳酸菌的相互作用機制仍需進一步的闡明。