傳承數(shù)千年的傳統(tǒng)發(fā)酵食品是中華飲食文化的重要載體。世界上絕大多數(shù)人每天都在享用著發(fā)酵食品，或許是你正在吃著的包子，或許是手里端著的咖啡——包子從面團發(fā)酵而成，咖啡豆的處理過程也離不開發(fā)酵。近年來，傳統(tǒng)發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)在食品工業(yè)中的占比逐漸提高，2021年，我國傳統(tǒng)發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值超過1.9萬億元。而微生物則是發(fā)酵食品中的核心角色。近日，在中國微生物學會主辦的微生物與食品安全講座上，專家們探討了發(fā)酵菌種的發(fā)展與應用。

微生物菌種是發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)的重要資源

在冰箱和現(xiàn)代滅菌技術(shù)發(fā)明之前，人類主要依靠風干、腌制和發(fā)酵3種方式用于延長食物的保存時間，但是風干易使食物因脫水而變硬；腌制因大量使用鹽分易使食物變得過咸。發(fā)酵則是通過微生物的生長和食品成分的酶轉(zhuǎn)化，微生物進行繁殖并形成絕對數(shù)量優(yōu)勢，進而抑制其他有害菌的生長。“較之前兩者，發(fā)酵食品具有更美味、更營養(yǎng)、更安全、更長期保存的特點?！敝袊称钒l(fā)酵工業(yè)研究院教授級高級工程師姚粟如是說。

食品用微生物菌種是傳統(tǒng)發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)的重要資源。發(fā)酵食品中的微生物包括兩類：一類是具有工藝作用的微生物菌種，即發(fā)酵菌種；另一類是具有功能作用給予宿主健康益處的微生物菌種。

姚粟表示，傳統(tǒng)發(fā)酵食品用菌種有以下幾個認定原則：有明確的分類學地位和科學的名稱；有確切的安全使用歷史；無臨床致病性風險和機會性感染風險，無有毒代謝物、毒力因子和抗生素抗性等；有明確的應用領(lǐng)域；在食品生產(chǎn)中發(fā)揮有益于發(fā)酵的功能作用。

2017年，姚粟團隊首次發(fā)布《中國傳統(tǒng)發(fā)酵食品用微生物菌種名單》（以下簡稱《名單》）；2021年，《名單》更新，共覆蓋白酒、啤酒、乳制品、醬油、醋、腐乳、泡菜、豆瓣、發(fā)酵茶、面包、饅頭、納豆、肉制品13個食品領(lǐng)域，微生物菌種共56個屬124種，包括細菌74種、酵母22種、絲狀真菌28種。

《名單》分析闡述了菌種在關(guān)鍵發(fā)酵工藝中發(fā)揮的主要功能：一、產(chǎn)生物酶，包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、酯化酶、纖維素酶、果膠酶、單寧酶、多酚氧化酶等，如布朗克假絲酵母（Candida blankii）等在普洱茶渥堆發(fā)酵階段產(chǎn)多酚氧化酶。二、產(chǎn)風味物質(zhì)，包括醇、醛、酸、酯、酚、芳香族、高級醇、萜類等，如酵母菌可利用葡萄糖產(chǎn)乙醇、甘油、十八醛和4-乙基愈創(chuàng)木酚等。三、產(chǎn)健康因子，包括低聚糖、活性肽、短鏈脂肪酸、活性酶類、維生素、共軛亞油酸等，如紅曲菌（Monascus spp.）將食品中的谷氨酸脫羧形成γ-氨基丁酸（GABA）。腸道中的GABA能夠激活人體內(nèi)調(diào)節(jié)休息與消化功能的迷走神經(jīng)，迷走神經(jīng)對身體和頭腦起到鎮(zhèn)靜作用，從而影響身心健康。四、改善食品質(zhì)構(gòu)，包括塑形、改變食品結(jié)構(gòu)，如毛酶菌（Mucor spp.）發(fā)達的菌絲體在豆腐白坯表面形成堅韌的毛皮，保持外觀形狀，使面包、饅頭結(jié)構(gòu)疏松多孔。五、產(chǎn)色素，比如紅曲菌產(chǎn)的紅色素、酪氨酸在多酚氧化酶催化下氧化生成棕色或黑色色素。六、生物抑菌，微生物代謝產(chǎn)生有機酸（乳酸、乙醋酸等）、細菌素（乳鏈球菌素、維他霉素等）可以抑制雜菌生物膜形成（內(nèi)酯酶、?；D(zhuǎn)移酶降解群體感應信號分子）?！啊睹麊巍窞橥晟莆覈鴤鹘y(tǒng)發(fā)酵食品用微生物菌種的使用及管理提供了參考和依據(jù)。”姚粟說。

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學教授張和平表示，食物發(fā)酵不僅制造美味，還能帶來許多健康效益。如從內(nèi)蒙古錫林郭勒大草原酸馬奶樣品中分離得到的益生菌菌株Lactobacillus casei Zhang（LCZ），可迅速激活獲得性免疫，增強了對流感病毒的免疫應答。腸道菌群分析發(fā)現(xiàn)，LCZ使老年人腸道年輕化，有助于維持腸道菌群的穩(wěn)定。分離自內(nèi)蒙古傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品的Lactobacillus plantarum P-8，可增加腸道內(nèi)有益菌數(shù)量，降低致病菌數(shù)量，維持宿主腸道穩(wěn)態(tài)，使腸道菌群健康化，尤其對改善老年人腸道菌群效果更加顯著。通過調(diào)節(jié)腸道菌群，該菌種可促進腸內(nèi)關(guān)鍵神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)活化物的產(chǎn)生和分泌，經(jīng)迷走神經(jīng)、細胞因子和微生物源代謝物直接或間接調(diào)控腸腦軸，進而緩解成人壓力和焦慮。

優(yōu)良菌種確保食品質(zhì)量

“季節(jié)和環(huán)境的變化對發(fā)酵食品影響較大，而菌群的穩(wěn)定能保證發(fā)酵生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，從而保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定，最終保證產(chǎn)品風味的穩(wěn)定，所以選育具有優(yōu)良性能的菌種很重要。”天津科技大學教授王敏表示。

比如醋酸菌，在自然界廣泛存在于各種植物（水果、谷物、草藥等）中，是食品工業(yè)中的重要微生物，能夠在發(fā)酵過程中將多種糖類和醇類氧化成有機酸，包括乙酸、酒石酸、乳酸、蘋果酸和檸檬酸，常用于醋酸發(fā)酵。醋酸菌還用于生產(chǎn)其他代謝產(chǎn)品，例如葡萄糖酸、山梨糖和細菌纖維素，在食品和生物醫(yī)藥工業(yè)中具有重要應用價值。目前，醋酸菌被分類為19個屬，包括醋桿菌、酸單胞菌、阿米亞馬亞等。其中，用于食醋生產(chǎn)的主要屬于醋桿菌、葡萄糖酸桿菌和駒形桿菌屬。

優(yōu)良的醋酸發(fā)酵菌種不僅要具有較高的乙醇氧化能力，還要求具有較好的醋酸耐受性。“研究團隊通過大量技術(shù)研究，選育出優(yōu)良醋酸發(fā)酵菌種，并控制環(huán)境因素，最終達到優(yōu)化發(fā)酵參數(shù)?！睋?jù)王敏介紹，實驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵初期加入10克/升蔗糖，可以提高發(fā)酵效率和原料利用率；再建立分階段通氣量控制發(fā)酵，可減少能耗及乙醇和乙酸的揮發(fā)，產(chǎn)酸速率達到1.9g/克/升/小時，乙醇轉(zhuǎn)化率為94%，終酸約90克/升。研究發(fā)現(xiàn)，40克/升的初始酸度合理平衡了菌體的生長及產(chǎn)酸，獲得了最高的產(chǎn)酸速率；進行90克/升果醋半連續(xù)發(fā)酵，產(chǎn)酸速率為2.1克/升/小時，乙醇轉(zhuǎn)酸率94%?！斑x育出性能更加良好的菌種后，可用來強化和改造菌群，有助于調(diào)節(jié)發(fā)酵性能并增強原位共現(xiàn)網(wǎng)絡的穩(wěn)健性，并且能在維持生態(tài)功能和促進代謝產(chǎn)物積累等方面發(fā)揮重要作用?！?/span>

四川大學副教授遲原龍同樣認為微生物的選育很重要。傳統(tǒng)發(fā)酵泡菜的高鹽環(huán)境能抑制泡菜環(huán)境中的腐敗和致病微生物，對泡菜發(fā)酵和貯存過程中的微生物安全具有積極作用。而減鹽環(huán)境下食鹽對微生物生長的抑制作用大幅降低，將可能對泡菜生產(chǎn)和貯藏過程中質(zhì)量特性產(chǎn)生影響。“基于消費健康、便捷的發(fā)展趨勢，我認為減鹽生產(chǎn)將是傳統(tǒng)泡菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向之一，所以需要選育能夠適應低鹽環(huán)境的菌株?！边t原龍說。

據(jù)遲原龍介紹，其團隊從30個省市取樣，采集2000余種泡菜樣品，分析了100余個產(chǎn)品配方和工藝參數(shù)，分離鑒定出4000余菌株，篩選良種396株，包含36屬89種，構(gòu)建了泡菜源乳酸菌種資源庫，最終篩選獲得了具備優(yōu)良發(fā)酵特性和益生功能的乳酸菌菌株，可適應減鹽環(huán)境。該菌株配合低鹽環(huán)境下的發(fā)酵技術(shù)，相較傳統(tǒng)發(fā)酵泡菜，可實現(xiàn)減鹽30%—50%。（編輯 李闖）

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