中國傳統發酵食品用微生物菌種名單研究(第二版)

姚粟,王鵬輝,白飛榮,于學健,曹艷花,程坤,葛媛媛,辛迪, 張天賜,劉藝茹,蔡程山,程池

(中國食品發酵工業研究院,中國工業微生物菌種保藏管理中心,北京 100015)

我國傳統發酵食品歷史悠久、種類豐富,在食品產業中占有重要地位。發酵食品是指通過所需的微生物生長和食品成分的酶轉化而制成的食品[1]。在數千年的傳承發展過程中,發酵食品逐漸顯現出其鮮明的特點。發酵食品通過微生物產生有機酸、乙醇和細菌素等抑制性代謝物,有效延長食品保存期；發酵過程中微生物代謝產生的酶、氨基酸和健康因子等物質,可提高食品的營養價值；在微生物的作用下,食品產生獨特的風味、質構、色澤、口感等,極大地提升了食品感官質量；發酵食品中功能微生物可去除或降解原料中的有毒或抗營養化合物,并通過菌種優勢或分泌抑菌性產物抑制腐敗菌生長,改善食品安全；食用發酵食品可有效增加人類腸道微生物菌群的多樣性,顯著降低炎癥因子[2],對人體腸道健康發揮有益作用。

食品用微生物菌種是賦能我國傳統發酵食品產業的核心資源。美國食品化學品法典[3](Food Chemicals Codex,FCC)指出,食品用菌種包括一種或多種微生物、發酵和濃縮過程中不可或缺的培養基成分,以及為保證菌種存活、儲存、標準化而添加的原輔料。歐洲食品與飼料菌種協會(European Food Feed Cultures Association,EFFCA)提出了食品用微生物菌種是應用于食品生產的安全的、活的細菌、酵母菌和霉菌[4-5]。本研究中,傳統發酵食品用微生物菌種,是指在發酵過程中有代謝活性(或是活的)、具有長期安全使用歷史且明確功能的細菌、酵母菌和霉菌。傳統發酵食品用微生物菌種作為食品發酵產業的發展基礎和寶貴資源,在發酵過程中發揮重要的作用。微生物菌種可產生物酶,如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、果膠酶等,將原料基質的大分子物質降解為小分子物質；產風味物質,如代謝產酯類、醇類、酚類、有機酸和氨基酸等；產健康因子,如活性肽、維生素、共軛亞油酸、γ-氨基丁酸等；抑制雜菌,如分泌細菌素、有機酸、乙醇、過氧化氫和雙乙酰等；改善質地,如產色素增色、菌絲體固型等。

國內外對食品用微生物菌種的管理和評估非常重視,歐美國家分別通過安全資格評估(Qualified Presumption of Safety,QPS)、公認安全使用物質(Generally Recognized as Safe,GRAS)等評價體系對食品用微生物菌種的安全性進行評估和管理,國際相關行業協會也在積極推動食品用微生物菌種名單的出臺與更新[6-7]。目前,我國通過《可用于食品的菌種名單》[10]和《新食品原料安全性審查管理辦法》等文件公布了37種食品用微生物菌種。文件中標注了傳統上用于食品生產加工的菌種允許繼續使用,但行業內關于傳統發酵食品關鍵工藝及功能的核心微生物菌種名單報道較少。2017年,中國工業微生物菌種保藏管理中心(CICC)對應用于中國傳統發酵食品,如白酒、發酵茶、乳制品、醬油、醋、腐乳、泡菜等微生物相關文獻進行收集分析,歸納了發酵食品用微生物菌種的科學標準,并發布了第一版中國傳統發酵食品用微生物菌種名單,其中包括30屬75種微生物菌種[11]。

隨著傳統發酵食品行業生產力的大幅提升和發酵工藝的傳承與創新,新菌種資源和菌種新功能被不斷地挖掘和應用,更多的傳統發酵食品用菌種應進入菌種名單；第一版名單中菌種的應用領域和功能研究尚需擴增和延伸；名單已有菌種的分類學地位及安全性等信息需及時補充和更新。因此,開展第二版中國傳統發酵食品用微生物菌種名單研究,對指導我國傳統發酵食品行業的生產和應用,促進產業科學創新和發展具有重要意義。

1 傳統發酵食品用微生物菌種的評估標準

1.1 評價食品用微生物菌種的原則

參考國際乳品聯合會(International Dairy Federation,IDF)和歐洲食品與飼料菌種協會(European Food Feed Cultures Association,EFFCA)對食品用微生物菌種的最新要求,以第一版為基礎,對名單菌種的認定原則進行了完善。微生物菌種在發酵食品加工過程中應有明確的應用領域,發揮促進發酵的功能作用,有明確的分類學地位及科學名稱,有確切的安全使用歷史,且應無致病性和機會性感染風險、無有毒代謝物、無抗生素耐藥和臨床致病信息等不良使用記錄,沒有在國內外被限制或禁止使用等報道[11]。

1.2 菌種分類學依據

正確的微生物系統分類學信息是提出和使用菌種名單的基本前提。隨著微生物系統分類學的發展,部分微生物菌種的分類學地位隨之發生變遷。因此,及時跟蹤生物科技前沿,持續更新菌種的分類學地位非常必要。

1.2.1 細菌分類學

細菌的命名應遵循原核生物系統學國際委員會(International Committee on Systematics of Prokaryotes,ICSP)的規定,并符合原核生物國際命名法規(International Code of Nomenclature of Prokaryotes,ICNP)要求[12]。目前分類單元的描述、更新及命名發布在原核生物名稱名錄(List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature,LPSN)[13]和國際微生物學系統與進化雜志(International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology,IJSEM)。綜合表型和基因型多相分類鑒定,依據《Bergey's Manual of Systematic Bacteriology》和當前科學認知等,最終確定微生物的分類單元[14]。菌種名稱的中文譯名可參照《細菌名稱雙解及分類詞典》。

隨著基因測序技術進步和基因組學發展,全基因組測序(Whole Genome Sequencing,WGS)已成為微生物分類學研究的重要技術手段?；赪GS的平均核苷酸一致性(Average Nucleotide Identity,ANI)、單核苷酸位點多態性(Single Nuceotide Polymorphism,SNP)和核心基因多位點序列分型(core genome Multilocus Sequence Typing/whole genome Multilocus Sequence Typing,cgMLST/wgMLST)技術可輔助菌株的精準鑒定[15]。該方法具有快速、準確且分辨率高等優點,尤其對16S rRNA基因和持家基因無法鑒定到種的微生物類群具有較好的鑒定效果。例如,2020年15位科學家對已公布的大量乳桿菌屬全基因組數據進行分析,完成了乳桿菌屬的重要分類學變遷研究,提出將原乳桿菌屬重新劃分為25個屬,并對分類學地位變遷菌種進行了描述[16]。本文根據最新研究,對名單中的乳桿菌進行了分類學更新。

1.2.2 真菌分類學

《國際藻類,菌物和植物命名法規》是真菌分類命名的重要依據。2011年國際植物學大會提出了“一個真菌,一個名字”的命名規則[17],對新物種命名規則以及多性型真菌分類學名稱合并進行了規定。2012年以來國際真菌分類委員成立了多個專家小組,對不同種屬的真菌名稱進行修訂。2018年6月正式出版了《國際藻類、菌物和植物命名法規》(深圳法規,2018)(https://www.iapt-taxon.org/nomen/main.php),將《墨爾本法規》的“第Ⅷ章無性型菌物或多型生活史菌物的名稱”修改為“第F章 菌物名稱”[18]。

本文中的傳統發酵食品用真菌菌種名稱主要參考了Index Fungorum (http://www.indexfungorum.org/Names/Names.asp)、Mycobank (http://www.mycobank.org/)等當前國際認可的分類學數據庫,中文譯名采用《中國菌種目錄》和《中國真菌志》公布的名稱。

2 第二版中國傳統發酵食品用微生物菌種名 單更新內容

本研究對我國常見傳統發酵食品如乳制品、發酵茶、白酒、腐乳、豆瓣、泡菜、醬油、醋、面制品和肉制品等的微生物相關研究文獻進行調研、匯總和分析,形成了“第二版中國傳統發酵食品用微生物菌種名單”(電子版附件1),共收納微生物菌種124種,其中細菌74種,酵母22種,絲狀真菌28種。

2.1 新增食品用微生物菌種

本名單較第一版新增細菌32種,酵母菌10種,小型絲狀真菌7種,并對新增菌種的應用領域、工藝環節和菌種功能等信息進行了闡述。

2.1.1 新增細菌

2.1.1.1 醋桿菌科Acetobacteraceae

醋化醋桿菌(Acetobacteraceti)[19]、果實醋桿菌(Acetobacterpomorum)[20]、Komagataeibactereuropaeus[21]、Komagataeibacterintermedius[22]、Komagataeibacterxylinus[23]是參與醋酸發酵的重要菌種。這些菌種在食醋的醋酸發酵階段,可氧化有機質形成高濃度的乙酸、醋酸,同時產生大量有機酸。

2.1.1.2 芽胞桿菌科Bacillaceae

解淀粉芽胞桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)在醋的醋酸發酵階段產糖化酶、蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶等,其中蛋白酶可將蛋白質水解成氨基酸,對食醋特殊風味和色澤的形成起至關重要的作用[24-26]。在腐乳后發酵階段,解淀粉芽胞桿菌具有較強的次級代謝產物生產能力,可抑制腐乳中雜菌生長并促進多種有機活性成分產生[27-28]。在醬油醬醪發酵階段,解淀粉芽胞桿菌產蛋白酶和糖化酶的能力較強[29],同時可去除醬油中的氨基甲酸乙酯,進而提高醬油風味[30]。在四川藏茶和普洱茶渥堆發酵過程中,解淀粉芽胞桿菌可以合成氨基酸和維生素[31],對陳熟普洱茶怡人風味和獨特色澤形成起重要作用[32]。在豆瓣醬發酵后期,解淀粉芽胞桿菌可分解糖類等大分子有機物[33],也可降解生物胺,如腐胺、尸胺、組胺、亞精胺等,有益于改善食品安全[34-35]。

豆瓣醬發酵后期,具有耐鹽特性的短小芽胞桿菌(Bacilluspumilus)產蛋白酶[36],提升豆瓣醬品質。

沙福芽胞桿菌(Bacillussafensis)[37]和Weizmanniaacidiproducens[38]在食醋的醋酸發酵階段,主要功能是產酸,包括酒石酸、甲酸和檸檬酸等。

噬熱地芽胞桿菌(Geobacillusthermoleovorans)在普洱茶渥堆發酵后期,產生多酚氧化酶、過氧化物酶等豐富的酶類,促進茶多酚類物質經氧化、縮合反應形成多聚物,有利于提高普洱茶品質[39-40]。

Priestiamegaterium在腐乳后發酵階段的主要功能包括產蛋白酶,降解大豆蛋白生成短肽和氨基酸[41],降解腐乳發酵產生的生物胺,產生細菌素等抑制雜菌生長,上述功能保證了產品的風味及安全性[42]。

2.1.1.3 梭菌科Clostridiaceae

酪丁酸梭菌(Clostridiumtyrobutyricum)存在于白酒的窖泥中,具有較強產丁酸和己酸的能力[43]。

2.1.1.4 腸球菌科Enterococcaceae

糞腸球菌(Enterococcusfaecalis)在醬油制曲前期產乳酸,進而抑制枯草芽胞桿菌的繁殖[44]。

2.1.1.5 腸桿菌科Enterobacteriaceae

弗氏檸檬酸桿菌(Citrobacterfreundii)主要在醬油發酵醪中分泌谷氨酰胺酶,提高醬油鮮味[45]。

2.1.1.6 乳桿菌科Lactobacillaceae

消化伴生乳桿菌(Companilactobacillusalimentarius)[46]、黑龍江伴生乳桿菌(Companilactobacillusheilongjiangensis)[47]、食果糖果實乳桿菌(Fructilactobacillusfructivorans)[48]、布氏遲緩乳桿菌(Lentilactobacillusbuchneri)[49]、鼠聯合乳桿菌(Ligilactobacillusmurinus)[46]、丘狀菌落次乳桿菌(Secundilactobacilluscollinoides)[49]、彎曲廣泛乳桿菌(Latilactobacilluscurvatus)[50]均在泡菜發酵中期產酸,以提高泡菜風味。彎曲廣泛乳桿菌在腐乳后發酵階段代謝產生乙醇和多種有機酸,進而形成酯類等特殊香氣代謝物[51]；彎曲廣泛乳桿菌對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、單增李期特菌等多種病原菌具有較強的抑制能力,提高了腐乳的安全性[52]。在發酵乳制品中,彎曲廣泛乳桿菌發酵所得的酸奶,組織狀態穩定、凝塊均勻、無乳清析出[53]。

產馬乳酒乳桿菌產馬乳酒亞種(Lactobacilluskefiranofacienssubsp.kefiranofaciens)參與西藏開菲爾粒、云南大理乳扇和新疆特色干酪發酵,其主要功能為產胞外多糖、產黏[54],增加干酪的拉伸性能[55]。

高加索酸奶遲緩乳桿菌(Lentilactobacilluskefiri)主要作用于新疆牧民開菲爾粒、西藏靈菇發酵乳[56]和黑龍江民間開菲爾粒[57]等發酵乳。其發酵后酸乳粘度較高,后酸化程度適宜[58]。

腸膜明串珠菌葡聚糖亞種(Leuconostocmesenteroidessubsp.dextranicum)在新疆酸奶子、發酵駝乳[59]等乳制品發酵過程中,利用蔗糖生成葡聚糖[60],并參與開菲爾特殊風味的形成[61]。

混淆(融合)魏斯氏菌(Weissellaconfusa)是參與食品發酵的重要乳酸菌之一,其對腐乳后發酵進程和風味有重要影響[62]。在醬油醬醅后發酵時期[33],混淆(融合)魏斯氏菌可提高醬油中酚類物質含量,增強醬油抗氧化活性,還能增加風味物質的種類以及總游離氨基酸含量,顯著改善醬油風味[63]。

類腸膜魏斯氏菌(Weissellaparamesenteroides)在醬油醬醅發酵階段,水解原料產生較多鮮味氨基酸并合成短鏈脂肪酸[29,64]。在水牛乳中可高產胞外多糖(EPS),有效增加酸奶黏度[65]。

2.1.1.7 微球菌科Micrococcaceae

玫瑰考克氏菌(Kocuriarosea)是自然發酵的克東腐乳中優勢菌,產蛋白酶、肽酶和脂肪酶等生物酶[66-68],水解大豆蛋白產生氨基酸,提升產品風味和品質[69]。

克氏羅斯氏菌(Rothiakristinae)參與細菌型克東腐乳的后發酵,通過蛋白水解和脂解活性促進腐乳風味的形成[66-67]。該菌種具有亞硝酸鹽和硝酸鹽還原酶活性,可抑制脂質氧化、防止產品酸腐。在醬油醬醅發酵階段,克氏羅斯氏菌可提升3-甲硫基丙醛、乙酸乙酯、苯乙醛等多種醬油關鍵香氣物質的含量,具有改善風味作用[70]。

2.1.1.8 葡萄球菌科Staphylococcaceae

腐生葡萄球菌(Staphylococcussaprophyticus)存在于白方腐乳后發酵階段,能夠顯著提升白腐乳氨基酸態氮含量,加快產香速度[71]。

2.1.1.9 鏈球菌科Streptococcaceae

棉子糖乳球菌(Lactococcusraffinolactis)能夠于常溫下生長和發酵,用作常溫酸奶發酵劑[72]。

格式乳球菌(Lactococcusgarvieae)作用于新疆哈薩克族的傳統奶酪中[73],其具有良好的耐酸、耐膽鹽和降解亞硝酸鹽等特性,且蛋白酶活性較高,發酵可產風味物質[74]。

2.1.1.10 高溫放線菌科Thermoactinomycetaceae

大曲高溫放線菌(Thermoactinomycesdaqus)在白酒大曲發酵中期,具有耐高溫特性,高產蛋白酶,提升大曲的蛋白酶活力；菌絲體發達,促進大曲內部結構疏松[75]。

2.1.2 新增酵母菌

2.1.2.1 Dipodascaceae

地霉雙足囊菌(Dipodascusgeotrichum)分離于新疆伊犁牧區哈薩克族牧民自制傳統發酵乳制品,產多種風味化合物,包括酸類、酯類、醇類和醛類等物質[76]。

2.1.2.2 德巴利酵母科Debaryomycetaceae

涎沫假絲酵母(Candidazeylanoides)應用于內蒙古和新疆酸馬奶、云南大理乳扇等發酵乳中,其功能主要為產酸、產乙醇和產胞外多糖,與乳酸菌配比發酵后酸度適中,風味較好[77-78]。

漢遜德巴利酵母(Debaryomyceshansenii)作用于西藏曲拉[79]、雪蓮菌菌粒[80]和干酪中,代謝乳糖、乳酸鹽和蛋白質,加快干酪蛋白的水解,增強干酪乳香味[81],其與乳酸菌混合發酵可相互促進生長,加快菌株的代謝速率[82]。漢遜德巴利酵母也是豆瓣醬發酵前期的優勢酵母,產揮發性風味物質,如壬醛、十八醛、3,4-二甲基苯甲醛、鄰苯二甲酸二異辛酯、苯乙醇等[83]。

粉狀米勒酵母(Millerozymafarinosa)具有較強的耐鹽能力,在腐乳后發酵時期,降解腐乳發酵過程中產生的生物胺,對腐乳風味物質的形成有重要作用[84]。

2.1.2.3 Incertae sedis

布朗克假絲酵母(Candidablankii)在普洱茶渥堆發酵階段[85]產生多酚氧化酶,生成較高含量的茶褐素[86]。

2.1.2.4 畢赤酵母科Pichiaceae

喜仙人掌畢赤酵母(Pichiacactophila)在內蒙古和新疆酸馬奶的發酵過程中主要產酸、產乙醇,與乳酸菌配比發酵后,酸奶酸度適中,風味較好[78]。

2.1.2.5 酵母科Saccharomycetaceae

費比恩塞伯林德納氏酵母(Cyberlindnerafabianii)存在于腐乳后發酵過程中,產蛋白酶、淀粉酶、麥芽糖酶等生物酶[87],還能產生烷基苯酚、4-乙基愈創木酚和乙醇等香氣物質[88]。

單孢哈薩克斯坦酵母(Kazachstaniaunispora)與乳酸菌在內蒙古酸馬奶中進行共發酵[89],有效促進發酵前中期乳酸菌快速生長,提高產酸速率,增加發酵乳的風味[90]。

二孢接合酵母(Zygosaccharomycesbisporus)在泡菜[91]和豆瓣[92]發酵中,產醇類等物質,增加香味。

2.1.2.6 復膜孢酵母科Saccharomycopsidaceae

扣囊復膜孢酵母(Saccharomycopsisfibuligera)主要在白酒大曲生產過程前期發酵,具有發達菌絲體,高產淀粉酶,提升了大曲品質[93]；在食醋的酒精發酵階段產乙醇和乙酸乙酯等物質,提升食醋的風味[94]。

2.1.3 新增小型絲狀真菌

2.1.3.1 曲霉科Aspergillaceae

聚多曲霉(Aspergillussydowii)是普洱茶發酵的優勢菌種,具有將咖啡堿轉化為茶堿的潛在能力[95]。在渥堆發酵階段,其代謝活動旺盛,促使普洱茶成分發生降解、異構、偶聯、聚合等復雜變化,對普洱茶品質的形成具有重要作用[96]。

雪黃散囊菌(Eurotiumniveoglaucum)主要作用于六堡茶[97]和普洱茶渥堆發酵階段,分泌氧化酶、淀粉酶等酶類,使茶葉湯色變為棕紅并去除粗青味。通過雪黃散囊菌發酵的茶葉,香氣濃郁、帶有特殊“菌花香”[98]。

赤散囊菌(Eurotiumrubrum)參與茯磚茶增濕渥堆[99]、后發酵[100]和發花階段[101]的發酵,產生的各種酶類可分解老茶中的淀粉和單寧物質,降低茶葉苦澀味,改善茶葉口感,提升茯磚茶品質,增加茶葉的醇熟感,提高保健功效[102]。

阿姆斯特丹散囊菌(Eurotiumamstelodami)參與廣州小青柑[100]、茯磚茶[101]和六堡茶[103]等茶葉發酵過程,尤其對六堡茶品質成分的轉化發揮關鍵作用。阿姆斯特丹散囊菌可分解茶葉中的大分子物質,提高茶葉風味。此外,其具有降脂、減肥、促進消化、改善人體腸道的功效,發酵產物胞外多糖還具有抑制腫瘤的功效[104]。

2.1.3.2 橫梗霉科Lichtheimiaceae

微小根毛霉(Rhizomucorpusillus)主要存在于普洱茶[105-106]和茯磚茶[107]的渥堆發酵階段,產纖維素酶、脂肪酶,水解毛茶基質中的纖維素,對普洱茶品質形成具有重要作用[40]。

2.1.3.3 毛霉科Mucoraceae

梨形毛霉(Mucorpiriformis)主要作用于腐乳前發酵階段[108],高產蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等生物酶。其發達的菌絲體使坯體緊緊包裹毛胚,有助于在鹽漬期維持腐乳的外觀形狀。

2.1.3.4 根霉科Rhizopodaceae

匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)在普洱茶堆積[109]和后發酵階段[110],產生有機酸和芳香的酯類物質,促進普洱茶甜香品質的形成[111]。

2.2 新增應用領域的食品用微生物菌種

本次名單對第一版名單中的20種細菌、4種酵母和7種小型絲狀真菌的應用領域進行了擴充。

2.2.1 細菌新增應用領域

凝結芽胞桿菌(Bacilluscoagulans)主要擴充應用于發酵茶、食醋和泡菜。在普洱熟茶渥堆發酵階段,凝結芽胞桿菌產生多酚氧化酶、過氧化物酶等豐富酶類,提高茶品質[105],并對普洱茶湯色紅褐品質的形成具有至關重要的作用[106]。在食醋的醋酸發酵階段[112]和泡菜發酵前期[113],凝結芽胞桿菌以產酸為主。

枯草芽胞桿菌(Bacillussubtilis)和地衣芽胞桿菌(Bacilluslicheniformis)應用于醬油的發酵醪[45,114]、豆瓣醬發酵后期[36,115]和發酵茶渥堆發酵階段[40]。二者在上述食品的發酵過程中,產生多種蛋白酶、纖維素酶、高溫淀粉酶等,提高產品風味和質量?？莶菅堪麠U菌亦可應用于食醋和腐乳發酵,使用其生產的細菌型腐乳氨基酸生成率較高,味道鮮美、質地細膩、口感潤滑[116]。在醋酸發酵階段[117],枯草芽胞桿菌產淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶等生物酶和有機酸、酯類等風味物質[118]。

丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)在青方腐乳中有報道[119],代謝產生的丁酸、辛酸等物質具有“汗狀、酸味、刺激性氣味”,是構成青方腐乳獨特風味的特征物質之一[120]。

肉葡萄球菌(Staphylococcuscarnosus)是細菌型腐乳-克東腐乳的優勢菌[68],產蛋白酶、脂酶、凝固酶、硝酸鹽還原酶等,有助于提升腐乳的品質。

干酪乳酪桿菌(Lacticaseibacilluscasei)[51]、乳酸乳球菌乳亞種(Lactococcuslactissubsp.lactis)[62]、嗜鹽四生球菌(Tetragenococcushalophilus)[84]、嗜酸乳桿菌(Lactobacillusacidophilus)[121]、短促生乳桿菌(Levilactobacillusbrevis)[121]、戊糖片球菌(Pediococcuspentosaceus)[122]、鼠李糖乳酪桿菌(Lacticaseibacillusrhamnosus)[123]等主要擴充應用于腐乳后發酵。上述乳酸菌的功能主要為分解糖類產生乳酸、乙醋酸等有機酸；生成細菌素、過氧化氫、雙乙酰等物質抑制雜菌生長[42,121]；分泌蛋白酶、酯化合成酶等生物酶,促進乳酸乙酯、乳酸丁酯、醋酸丁酯生成[124]；產有機酸、醛類、酯類、氨基酸等多種風味物質[84]。其中干酪乳酪桿菌和鼠李糖乳酪桿菌還可應用于食醋的醋酸發酵階段,進行產酸[125-126]。

植物乳植物桿菌(Lactiplantibacillusplantarum)作為一種重要的乳酸菌,在腐乳、食醋和發酵茶等領域均有擴充應用。在腐乳后發酵階段,植物乳植物桿菌具有蛋白酶和酯酶水解能力,對腐乳的成熟和風味具有潛在作用[123]。在發酵茶渥堆發酵階段,植物乳植物桿菌代謝產生有機酸,調節茶葉風味,還能產生多酚氧化酶、過氧化物酶等豐富的酶類,促進茶多酚類物質形成,提高普洱茶品質[105]。在醋酸發酵階段,植物乳植物桿菌產乳酸和乙酸乙酯等酯類物質,有助于改良食醋風味[24,127-128]。

乳明串珠菌(Leuconostoclactis)和戊糖乳植物桿菌(Lactiplantibacilluspentosus)均擴充應用于乳制品。乳明串珠菌在發酵乳中產蛋白酶和雙乙酰等風味物質[74]。戊糖乳植物桿菌在乳制品的發酵過程中產胞外多糖(EPS)、γ-氨基丁酸、細菌素等物質[129-130],還可應用于六堡茶中進行渥堆發酵[131]。

發酵粘液乳桿菌(Limosilactobacillusfermentum)和乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)擴充應用于醬油醬醅后發酵[44,114]和食醋的醋酸發酵階段[132-133]。其主要功能均為產酸、抑菌和增加產品的風味。

瑞士乳桿菌(Lactobacillushelveticus)擴充應用于食醋的醋酸發酵階段和封醅階段[134],產生的L-乳酸可使食醋酸感柔和、風味獨特[135]。

木糖葡萄球菌(Staphylococcusxylosus)和食物(竇)魏斯氏菌(Weissellacibaria)分別擴充應用于醬油制曲階段[136]和醬醅發酵后期[64],抑制醬油產品中的生物胺富集[137],提高發酵醬油安全性[138]。

2.2.2 酵母菌新增應用領域

庫德里阿茲威氏畢赤酵母(Pichiakudriavzevii)主要擴充應用于發酵茶和腐乳。在普洱茶、茯磚茶的渥堆發酵過程中,庫德里阿茲威氏畢赤酵母主要生成高級醇類、酸類、酯類、萜類等風味物質,滋味醇和回甘明顯,對普洱茶湯色紅褐品質的形成至關重要[105]。庫德里阿茲威氏畢赤酵母參與腐乳的整個發酵階段,其在高溫條件下能高產乙醇,抑制雜菌,增加腐乳風味[139]。

釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)主要擴充應用于酸馬奶、西藏曲拉、牦牛發酵乳[140]、新疆伊犁傳統奶酪等發酵乳制品[79]和豆瓣的發酵后期[83],產酒精和揮發性風味物質[141]。

易變擬威克酵母(Wickerhamiellaversatilis)主要擴充應用于豆瓣醬[142],參與豆瓣醬醪后熟發酵,主要功能表現為耐鹽、發酵力持久,產甘油、甘露醇、乙醇和4-乙基愈瘡木酚等特殊香味物質[143]。

魯氏接合酵母(Zygosaccharomycesrouxii)主要擴充應用于豆瓣的發酵后期[144]。當豆瓣醬處于高鹽度時,魯氏接合酵母可大量生成甘油、阿拉伯糖醇等醇類風味物質,提高豆瓣醬醇香[143]。

2.2.3 小型絲狀真菌新增應用領域

黑曲霉(Aspergillusniger)[145]、米曲霉(Aspergillusoryzae)[146]和醬油曲霉(Aspergillussojae)[147]主要擴充應用于豆瓣醬制曲階段,分泌多種酶系,如淀粉酶、蛋白酶、糖化酶、單寧酶等[148]。在制醬過程中,分解大豆等原料產生醇、醛、酸、酚、酯類物質,提高豆瓣醬色澤風味[149]。

米根霉(Rhizopusoryzae)主要擴充應用于食醋和豆瓣醬,其中在食醋的糖化或“發花”階段,主要產生糖化酶和蛋白酶[150]；在豆瓣醬制曲階段,米根霉可發酵葡萄糖生成甘油、有機酸、乙醇和阿拉伯糖醇等醇類風味物質,提高豆瓣醬醇香[149]。

紅色紅曲菌(Monascusruber)和紫色紅曲菌(Monascuspurpureus)擴充應用于腐乳后發酵階段[51]。其菌絲能分泌多種酶系,如蛋白酶、淀粉酶、麥芽糖酶等增進腐乳鮮味,產生的色素是紅腐乳色素的主要來源[87,151]。

謝瓦散囊菌(Eurotiumchevalieri)擴充應用于白酒大曲后發酵階段,產阿魏酸酯酶、酯化酶和茶香型風味物質,有效提升白酒大曲的質量和品質,增加優質曲出房率[152]。

2.3 菌種名單分類學信息的更新

本文對第一版菌種名單中的菌種分類學信息進行更新。細菌共有16種發生分類學地位變遷,其中3種由明串珠菌科(Leuconostocaceae)變遷為乳桿菌科(Lactobacillaceae),10種乳桿菌屬(Lactobacillus)菌種變遷,如干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei)變遷為干酪乳酪桿菌(Lacticaseibacilluscasei)、發酵乳桿菌(Lactobacillusfermentum)變遷為發酵粘液乳桿菌(Limosilactobacillusfermentum)等。凝結芽胞桿菌(Bacilluscoagulans)變遷為Weizmanniacoagulans?？莶菅堪麠U菌枯草亞種(Bacillussubtilissubsp.subtilis)[153]和費氏丙酸桿菌舍(謝)氏亞種(Propionibacteriumfreudenreichiisubsp.shermanii)[154]重新分類至種水平。

酵母菌共有4種發生變化,易變假絲酵母(Candidaversatilis)更名為易變擬威克酵母(Wickerhamiellaversatilis),并由德巴利酵母科(Debaryomycetaceae)變遷為Trichomonascaceae。埃切氏假絲酵母(Candidaetchellsii)更名為Starmerellaetchellsii,并由德巴利酵母科(Debaryomycetaceae)變遷為Incertae sedis。莫格假絲酵母(Candidamogii)由德巴利酵母科(Debaryomycetaceae)變遷為Metschnikowiaceae。異常威克漢姆酵母(Wickerhamomycesanomalus)由酵母科(Saccharomycetaceae)變遷為Wickerhamomycetaceae。

小型絲狀真菌共有21種發生分類變化,其中9種均是由發菌科(Trichocomaceae)變遷為曲霉科(Aspergillaceae),2種由紅曲科(Monascaceae)變遷為曲霉科(Aspergillaceae)。10種發生門水平的變遷,均由接合菌門(Zygomycota)變遷為毛霉門(Mucoromycota),其中小孢根霉華變種(Rhizopusmicrosporusvar.chinensis)、米根霉(Rhizopuscryzae)和小孢根霉少孢變種(Rhizopusmicrosporusvar.oligosporus)由毛霉科(Mucoraceae)變遷為根霉科(Rhizopodaceae)。

3 討論與展望

本文在第一版中國傳統發酵食品用微生物菌種名單的工作基礎上,對腐乳、發酵茶、豆瓣、泡菜、醬油、醋和乳制品等多領域傳統發酵食品的微生物菌種進行了更新,增加了食品用微生物菌種49種,擴充了原有31種微生物菌種的應用領域,明確了我國傳統發酵食品用菌種的具體名單,闡述了菌種在不同發酵食品的工藝環節發揮功能作用,涵蓋了產生物酶、風味物質、健康因子、改善食品質地及抑制雜菌等性能。這項研究對提升我國發酵食品產業的技術管理水平,實現我國傳統發酵食品及其功能菌種國際化具有重要意義。

傳統發酵食品多數以“多微共酵”的方式生產,參與發酵的微生物菌群通過動態演替共同發揮作用。盡管原生混菌體系比較復雜,但發酵食品中的核心功能微生物菌群往往較為明確[1]。功能微生物菌群人工組配和調控可有效提高發酵食品品質的穩定性,減少食品腐敗發生和不良副產物生成[155]。這不僅解決了發酵食品的風味、安全與健康等問題,更有助于實現食品發酵產業由經驗型的“作坊式”生產轉變為現代化、科學化的智能釀造。我國傳統發酵食品用微生物菌種名單的建立,為人工重組菌群和微生物菌群的人工調控奠定了科研基礎。

微生物菌種作為傳統發酵食品重要的參與者,對其安全性評價至關重要。如果發現某些菌株具有潛在的安全風險,即使這些菌株所在的種具有長期的使用歷史,仍需從表型和基因型對其進行全面的安全風險評估,并結合發酵食品的生產工藝對名單中具潛在安全風險的菌種及時排除和更新。名單中的菌種應在相應的發酵食品領域中使用。

本名單對第一版的應用領域、菌種數量及安全性評價等進行了補充和完善,但仍未能涵蓋我國傳統發酵食品產業所有領域的微生物菌種。隨著微生物學技術和發酵食品行業科技的不斷進步,中國傳統發酵食品用微生物菌種名單也將持續更新。

致謝:感謝國際乳品聯合會(International Dairy Federation, IDF)、微生物衛生委員會(Standing Committees on Microbiological Hygiene, SCMH)在食品用微生物菌種的評估標準等方面對本項目提供的支持與幫助。