那些微生物為制作發(fā)酵食品所必需？

本文仍然是對(duì)《ISAPP發(fā)酵食品》共識(shí)聲明的翻譯與解讀开缎。

要了解發(fā)酵食品在營(yíng)養(yǎng)和健康方面的情況裸卫，那么就有需要先了解用于生產(chǎn)發(fā)酵食品的微生物所具有的巨大的多樣性哗蜈。一般意義上的發(fā)酵食品和飲料都需要乳酸菌协怒、醋酸菌涝焙、芽孢桿菌或其他細(xì)菌，以及酵母菌或絲狀真菌等孕暇。這些微生物屬于最早被巴斯德仑撞，李斯特以及其他的早期微生物學(xué)家分離和鑒定的微生物之列，并在長(zhǎng)期以來(lái)作為生物學(xué)中的模式微生物應(yīng)用的妖滔，同時(shí)也是工業(yè)化學(xué)品和生物活性分子的來(lái)源隧哮。最近一段時(shí)間來(lái)看，它們對(duì)于CRISPR技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用也是至關(guān)重要的座舍。

乳酸菌（LAB）是一類(lèi)革蘭氏陽(yáng)性沮翔、不生成孢子的耐氧細(xì)菌，在系統(tǒng)發(fā)育上屬于厚壁菌門(mén)曲秉，絕大部分屬于乳桿菌目采蚀。它們是食品發(fā)酵中最重要和最廣泛使用的微生物之一，在發(fā)酵乳制品岸浑，肉類(lèi)搏存、谷物和蔬菜等產(chǎn)品的生產(chǎn)中起到了必不可少的功能瑰步。乳酸菌囊括了乳桿菌科或復(fù)合乳桿菌屬及多個(gè)其他分類(lèi)單元的菌種矢洲，其中還包括了分別與牛奶和醬油發(fā)酵相關(guān)的乳球菌和四聯(lián)菌屬菌種。除乳酸菌外缩焦，某些芽孢桿菌屬的特定菌種以及醋酸菌也與某些發(fā)酵食品相關(guān)（例如读虏，枯草芽孢桿菌用于全豆發(fā)酵得到的納豆，醋酸菌用于醋的發(fā)酵）袁滥，或者像葡萄球菌盖桥，腸球菌，短桿菌和丙酸桿菌這些在香腸和奶酪發(fā)酵中起輔助作用的菌種题翻。在真菌中揩徊，產(chǎn)酒精酵母，尤其是那些酵母屬菌種，通常被用于面包塑荒、啤酒熄赡、葡萄酒和各種醇類(lèi)的發(fā)酵。有趣的是齿税，對(duì)釀酒酵母菌株的馴化及其對(duì)一系列發(fā)酵底物和環(huán)境的適應(yīng)性彼硫，促使其形成了與特定產(chǎn)品發(fā)酵相關(guān)聯(lián)的特色譜系。

類(lèi)似的菌種馴化也可能是不產(chǎn)毒絲狀真菌得到廣泛使用的原因凌箕。青霉菌拧篮、曲霉菌和根霉菌中產(chǎn)蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的霉菌菌株牵舱，通常被用來(lái)發(fā)酵乳制品串绩、肉制品及豆制品。如稍后所述芜壁，許多的食品發(fā)酵過(guò)程涉及由多個(gè)屬和種構(gòu)成的菌群赏参。在了解單個(gè)微生物在發(fā)酵食品生產(chǎn)中的功能并利用這些信息改良產(chǎn)品和菌株方面，我們已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展沿盅。系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析表明：盡管用于發(fā)酵葡萄酒把篓、啤酒和面包的酵母菌株具有共同的生化和生理相似性，但它們是基于產(chǎn)地和地理位置腰涧，以及人類(lèi)一手操控的菌種馴化而發(fā)生獨(dú)立演化的韧掩。自20世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)開(kāi)發(fā)了具有一致性和便利性的純發(fā)酵菌種窖铡，以適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵疗锐。通常來(lái)說(shuō)只需要一個(gè)或兩個(gè)微生物菌株，即可開(kāi)啟例如面包费彼、酸奶滑臊、奶酪等產(chǎn)品的發(fā)酵。盡管技術(shù)性能方面的特點(diǎn)仍然是新菌株分離和開(kāi)發(fā)的主要標(biāo)準(zhǔn)之一箍铲，但其已經(jīng)越來(lái)越依賴于相關(guān)基因組信息以及現(xiàn)有分子工具的應(yīng)用雇卷。

依賴于菌發(fā)酵培養(yǎng)的方法目前仍然是在菌株水平上對(duì)發(fā)酵菌群進(jìn)行鑒定的金標(biāo)準(zhǔn)。但是颠猴，研發(fā)人員已經(jīng)越來(lái)越多地在利用整體化的組學(xué)方法（宏基因組學(xué)关划、宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)、宏蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)）翘瓮，作為這些傳統(tǒng)方法的補(bǔ)充贮折。以分子為工具的方法表明，發(fā)酵食品在動(dòng)態(tài)的連續(xù)過(guò)程下资盅，不斷地依靠復(fù)雜的调榄，多科屬的菌群踊赠，進(jìn)行協(xié)同作用。然而每庆，盡管菌群系統(tǒng)如此龐雜臼疫，但是大量的發(fā)酵食品通常還是有著顯著的所謂“核心菌群”（定義為對(duì)菌群生態(tài)系統(tǒng)的功能至關(guān)重要并廣泛分布的一系列微生物）。假設(shè)起始原料基本相同扣孟，則自發(fā)發(fā)酵（取決于食品配料和/或周?chē)h(huán)境中存在的自生或常駐微生物）通常會(huì)得到有著非常相似的微生物（甚至同種）的發(fā)酵產(chǎn)品烫堤，不論產(chǎn)地為何處。例如凤价，卷心菜和其他綠葉蔬菜的發(fā)酵都是由腸球白斑病菌啟動(dòng)并繼之以植物乳桿菌和短乳桿菌鸽斟，而無(wú)關(guān)于這樣的產(chǎn)品被叫做sauerkraut（歐洲和北美）、kimchi（韓國(guó)）利诺、酸菜（中國(guó)）抑或是sinki（尼泊爾）富蓄。正是自發(fā)蔬菜發(fā)酵的這種發(fā)酵菌群的高度重復(fù)更替，限制了發(fā)酵菌群的擴(kuò)大化慢逾，這反映了這些微生物與原料間穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)性立倍。在真菌發(fā)酵食品中也存在著類(lèi)似的可重復(fù)更替。上述情況結(jié)合其他的現(xiàn)象共同表明侣滩，選擇性和競(jìng)爭(zhēng)性壓力推動(dòng)了微生物組的組合和更替活動(dòng)口注，并為預(yù)測(cè)食品發(fā)酵的結(jié)果提供了基礎(chǔ)。因此君珠，只要原材料和環(huán)境條件與發(fā)酵該食品的典型操作相符寝志，并且鹽濃度、pH值策添、空氣或其他預(yù)期的控制措施都到位材部，則導(dǎo)致發(fā)酵失敗的不可預(yù)測(cè)事件就會(huì)相對(duì)減少。相反唯竹，如果沒(méi)有這些條件和控制措施乐导，則食品發(fā)酵可能會(huì)導(dǎo)致不合格或是不符合食品安全要求的產(chǎn)品。

敲黑板：發(fā)酵食品的菌種來(lái)源多樣浸颓，主要是細(xì)菌和真菌物臂。細(xì)菌主要有：乳酸菌、醋酸菌猾愿、芽孢桿菌等鹦聪；真菌主要有：酵母菌账阻、霉菌等蒂秘。人類(lèi)對(duì)發(fā)酵的認(rèn)知已經(jīng)從最初的單菌種或簡(jiǎn)單的菌種、菌株組合淘太，到目前的菌群分析姻僧，并引入了各種“組學(xué)”研究工具规丽。發(fā)酵食品奧秘的揭示，未來(lái)可期撇贺。