發(fā)酵乳中的益生菌有益于人體健康，隨著對益生菌和發(fā)酵乳品質(zhì)的研究不斷深入，協(xié)同發(fā)酵作為一種新興的發(fā)酵技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。協(xié)同發(fā)酵通過不同菌種的相互作用和協(xié)同效應，可以對益生菌活菌數(shù)和發(fā)酵乳品質(zhì)產(chǎn)生積極影響。本文旨在探討協(xié)同發(fā)酵對發(fā)酵乳中益生菌活菌數(shù)及發(fā)酵乳品質(zhì)的影響，并揭示其相關(guān)機制。
益生菌是指對宿主有益的活菌微生物，能夠通過改善宿主腸道菌群平衡，增強免疫功能。常見的益生菌包括乳酸菌、雙歧桿菌、酪酸菌等，其中，乳酸菌包括嗜發(fā)酵乳桿菌、乳酸鏈球菌等，雙歧桿菌包括雙歧桿菌、長雙歧桿菌等，酪酸菌包括酪酸鏈球菌、乳發(fā)酵乳球菌等。
發(fā)酵乳是一種利用益生菌發(fā)酵的乳制品，通過在牛奶或其他乳源中加入益生菌菌種，并控制發(fā)酵條件，使益生菌發(fā)酵生長。益生菌活菌數(shù)是評估發(fā)酵乳質(zhì)量的重要指標之一，高活菌數(shù)意味著發(fā)酵乳中的益生菌數(shù)量較多，可以起到改善腸道菌群平衡、增強免疫功能和促進消化等作用，對人體更有益。
此外，高活菌數(shù)的益生菌在發(fā)酵乳中能夠產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，如有機酸、抗菌肽和酶等，這些物質(zhì)具有廣譜的抗菌活性，能夠抑制常見的致病菌和食品腐敗菌的生長，從而維持發(fā)酵乳中微生物的穩(wěn)定性和食品安全性。
除了產(chǎn)生抗菌物質(zhì)外，某些益生菌還能產(chǎn)生可溶性纖維，如多糖物質(zhì)和膽固醇降解產(chǎn)物。比如，在發(fā)酵乳中，益生菌通過分解乳糖或其他碳水化合物生成多糖物質(zhì)，如多糖膠、菌膠和多糖纖維等。這些多糖物質(zhì)能夠增加發(fā)酵乳的黏稠度和質(zhì)地特性，賦予其更加豐富的口感和口感層次。此外，多糖物質(zhì)還具有保水性能，可以增加發(fā)酵乳的保水能力，改善其質(zhì)地的柔軟度和口感的豐滿度。
而益生菌活菌數(shù)的多少取決于發(fā)酵過程中益生菌的生長和復制能力，以及發(fā)酵條件的控制。其中，選擇具有良好的生存能力和代謝特性的益生菌菌種和菌株，對益生菌活菌數(shù)和發(fā)酵乳品質(zhì)的改善至關(guān)重要。另外，合理選擇發(fā)酵基質(zhì)和添加營養(yǎng)物質(zhì)，如乳糖、蛋白質(zhì)和維生素等，也可以促進益生菌的生長和活力，進而提高其活菌數(shù)和發(fā)酵乳的品質(zhì)。發(fā)酵條件對益生菌活菌數(shù)和發(fā)酵乳品質(zhì)也有著直接影響。適宜的發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間和p H等可以提供良好的生長環(huán)境，促進益生菌的繁殖和代謝活性，從而提高活菌數(shù)和產(chǎn)物質(zhì)量。
(1）協(xié)同代謝。不同菌種之間存在著一種特殊的相互作用，即代謝產(chǎn)物的交互作用。這種現(xiàn)象源于微生物界的多樣性和適應性，不同菌種通過釋放代謝產(chǎn)物，與其他菌種建立一種互惠互利的關(guān)系。在這種相互作用中，一種菌種的代謝產(chǎn)物可以成為另一種菌種的底物，從而為后者的生長和代謝活性提供能量或原料。這種合作關(guān)系對于整體發(fā)酵過程的效率和產(chǎn)物質(zhì)量具有重要影響。通過相互促進，菌群可以更有效地利用資源，實現(xiàn)協(xié)同生長和共生關(guān)系。
(2）營養(yǎng)互補。不同菌種之間具有多樣的營養(yǎng)需求和代謝途徑，這為協(xié)同發(fā)酵提供了機會。在協(xié)同發(fā)酵中，不同菌種可以相互合作，通過互相提供所需的營養(yǎng)物質(zhì)來滿足彼此的生長需求，從而改善整體發(fā)酵效果。例如，某些菌種可能無法合成特定的維生素或氨基酸，但其他菌種卻具有這種合成能力。通過相互合作，這些菌種可以在發(fā)酵過程中相互補充所需的營養(yǎng)物質(zhì)，促進彼此的生長和代謝活性。
(3）生理調(diào)節(jié)。除了協(xié)同代謝和營養(yǎng)物質(zhì)的相互供給，不同菌種之間還存在一種重要的相互作用，即生理調(diào)節(jié)。這種作用是通過一種菌種的代謝產(chǎn)物影響另一種菌種的生長和代謝活性來實現(xiàn)。在協(xié)同發(fā)酵過程中，一些菌種可以釋放出特定的代謝產(chǎn)物，例如激素、信號分子或抑制物質(zhì)，以調(diào)節(jié)其他菌種的生理狀態(tài)和代謝活性。這種生理調(diào)節(jié)作用可以通過多種方式發(fā)生，如改變菌群的基因表達、酶活性或細胞信號傳導等。
與單一菌種發(fā)酵相比，協(xié)同發(fā)酵利用了不同菌種之間的相互作用和協(xié)同效應，對益生菌活菌數(shù)產(chǎn)生了顯著影響，可以提高益生菌活菌數(shù)。
(1）菌種選擇。在選擇菌種進行協(xié)同發(fā)酵時，需要綜合考慮菌種的適應性、代謝特性和生長速率等因素，這些都有助于優(yōu)化發(fā)酵過程，提高產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)量。以下是一些常見的菌種選擇和搭配策略：(1)同屬菌種的搭配：選擇同屬不同菌種進行搭配，利用它們之間的相互作用和協(xié)同效應可以增加活菌數(shù)和產(chǎn)酸能力。(2)異屬菌種的搭配：選擇不同屬的菌種進行搭配，可以利用它們之間的互補性和相互促進效應。例如，乳酸菌與雙歧桿菌協(xié)同發(fā)酵可以提高乳酸菌的生長和活菌數(shù)，并增強雙歧桿菌對益生功能的發(fā)揮。(3)互補代謝路徑的搭配：選擇具有互補代謝路徑的菌種進行搭配，可以提供更廣泛的代謝途徑，從而增加營養(yǎng)物質(zhì)的利用率和益生菌的生長能力。
(2）菌種比例。除了選擇合適的菌種，不同菌種的比例對于協(xié)同發(fā)酵的效果同樣至關(guān)重要。過多的優(yōu)勢菌種可能會抑制其他菌種的生長，并減少協(xié)同效應的實現(xiàn)；相反，過多的輔助菌種可能無法提供足夠的營養(yǎng)物質(zhì)或無法在發(fā)酵過程中起到積極作用。適當?shù)木N比例可以確保菌群之間的相互作用和營養(yǎng)互補作用的平衡，從而實現(xiàn)最佳的協(xié)同效應。
(3）發(fā)酵條件。發(fā)酵過程中的溫度、p H、氧氣含量等條件對協(xié)同發(fā)酵的效果也至關(guān)重要，通過調(diào)控溫度、p H、氧氣含量等，可以為菌種提供適宜的生長和代謝環(huán)境，促進協(xié)同效應的最大化。
(1）平板計數(shù)法。將協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)物適當稀釋，均勻涂抹在瓊脂平板上，培養(yǎng)一定時間后，計數(shù)菌落形成單位面積內(nèi)的益生菌活菌數(shù)。這種方法簡單易行，但需要適當?shù)呐囵B(yǎng)基和培養(yǎng)條件。
(2）流式細胞術(shù)。流式細胞術(shù)是一種基于細胞的高通量分析技術(shù)，可以快速準確地測定益生菌的活菌數(shù)。通過標記細胞表面的特定抗原，利用流式細胞儀進行細胞計數(shù)和分析，可以獲取活菌數(shù)的定量數(shù)據(jù)。
(3）熒光顯微鏡觀察。利用熒光染色劑如熒光素胺等將活菌染色，然后通過熒光顯微鏡觀察并計數(shù)染色的活菌。這種方法可以直接觀察到活菌的形態(tài)和分布情況，能夠提供更直觀的活菌數(shù)結(jié)果。
(4)PCR方法。聚合酶鏈式反應（PCR）是一種常用的分子生物學技術(shù)，可以檢測和定量目標DNA序列。通過設(shè)計特異性引物和探針，可以選擇性地擴增和檢測益生菌的DNA，從而得到活菌數(shù)的結(jié)果。
(5）生物活性測定。通過評估益生菌的生物活性，如產(chǎn)酸能力、抗菌活性、膽鹽耐受性等，間接推測活菌數(shù)的多少。這種方法可以通過測定益生菌在特定條件下的功能表現(xiàn)來評估其活力水平。
協(xié)同發(fā)酵對發(fā)酵乳的口感特性有著顯著影響，可以改善口感質(zhì)地和口味表現(xiàn)。首先，協(xié)同發(fā)酵可以引入多個菌種的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物可能增加發(fā)酵乳的風味復雜度，提供更豐富的口感感受。例如，乳酸菌和雙歧桿菌的協(xié)同發(fā)酵可以產(chǎn)生多種有機酸、芳香物質(zhì)和風味化合物，為發(fā)酵乳賦予更豐富的口感特性。其次，不同菌種的協(xié)同發(fā)酵可以調(diào)節(jié)酸度和甜度之間的平衡，使發(fā)酵乳口感更加平衡。例如，在乳酸菌和乳酸酵母的協(xié)同發(fā)酵中，乳酸酵母可以轉(zhuǎn)化部分葡萄糖為乳酸，減少酸度，從而平衡發(fā)酵乳的口感。最后，協(xié)同發(fā)酵可以增強發(fā)酵乳的乳化穩(wěn)定性和質(zhì)地穩(wěn)定性，使其具有更好的口感表現(xiàn)。不同菌種的代謝產(chǎn)物和分泌的多糖物質(zhì)還可以增加發(fā)酵乳的黏稠度和均勻性，改善發(fā)酵乳質(zhì)地。
(1）產(chǎn)品酸度。不同菌種的協(xié)同發(fā)酵可以調(diào)控酸度的生成和速度。一些菌種具有較快的產(chǎn)酸能力，可以快速降低發(fā)酵乳的p H，提高酸度；而有些菌種則可能產(chǎn)生緩慢釋放的有機酸，穩(wěn)定發(fā)酵乳的酸度。通過合理搭配菌種和調(diào)控發(fā)酵條件，可以獲得適宜的酸度。
(2)p H的穩(wěn)定性。不同菌種的代謝產(chǎn)物和相互作用可能對發(fā)酵乳的p H穩(wěn)定性起調(diào)節(jié)作用。一些菌種產(chǎn)生的有機酸可以維持發(fā)酵乳的酸度，防止p H產(chǎn)生波動。同時，菌種之間的相互作用也可以影響發(fā)酵乳中緩沖系統(tǒng)的穩(wěn)定性，維持p H的穩(wěn)定。
(1）顏色變化。不同菌種的代謝產(chǎn)物、色素物質(zhì)和酶活性可能引起發(fā)酵乳顏色的變化，使其呈現(xiàn)淺黃色、乳白色或微粉紅色等不同的顏色。
(2）質(zhì)地變化。不同菌種的代謝產(chǎn)物、多糖物質(zhì)和酶活性可能改變發(fā)酵乳的黏度、均勻性和質(zhì)地穩(wěn)定性，一些菌種的分泌物可以增加發(fā)酵乳的黏稠度，改善發(fā)酵乳的質(zhì)地，使發(fā)酵乳口感更加順滑和豐富。
綜上，協(xié)同發(fā)酵對益生菌活菌數(shù)和發(fā)酵乳品質(zhì)具有重要影響。通過選擇適當?shù)木N并優(yōu)化發(fā)酵條件，可以提高益生菌的活菌數(shù)，進而改善發(fā)酵乳的酸度、質(zhì)地、口感和風味等品質(zhì)特性，這對于生產(chǎn)高質(zhì)量和功能性發(fā)酵乳具有重要意義。
