合成微生物群落在發酵食品中的應用研究

　　

　　段永蘭

　　

　?。ê幽瞎I貿易職業學院河南鄭州450000）

　　

　　摘 要：合成微生物群落的應用范圍較廣，將其應用于發酵食品，可有效改善食品的風味、品質和營養結構，對食品 的創新研發具有重要意義•本文闡述了微生物概念，重點闡述了合成微生物群落的特點，并針對部分微生物群落在傳統發 酵食品中的應用進行具體分析，在總結合成微生物在發酵食品中應用的基礎上，肯定合成微生物群落研究的重要性和發展 前景，旨在為促進微生物發展在我國發酵食品中的應用和發展提供借鑒。

　　

　　關鍵詞：合成微生物群落；發酵食品；生物處理

　　

　　近年來，生物學家提出一種合成微生物群落的概念。這 一概念是基于自然微生物群落功能的不穩定性和可應用范 圍的局限性提出的，具體研究思路是通過人工簡化和模擬復 雜的微生物生態系統，利用生物分子之間的特性，科學設計 生物群落的結構，改善微生物群落功能的穩定性。

　　

　　1微生物

　　

　　微生物作為生命組成系統的重要部分，在能源、環境衛 生、腸道健康、醫藥、食品研發中發揮著重要的作用。本研 究主要從常見的食品發酵領域入手，探究微生物在發酵食品 中的應用。

　　

　　1.1常見的發酵微生物

　　

　　制作發酵食品常用到的微生物主要為發酵微生物。常見 的發酵微生物有4種，即細菌、霉菌、酵母菌和放線菌。其 中在發酵食品應用較多的主要是細菌中的醋酸桿菌、乳酸菌 和非致病棒桿菌。在日常生產中，人們常根據測序結果將不 同生物功能的兩種或多種微生物相結合，形成功能各異的合 成微生物群落，制成生物菌劑進行復配使用，轉化應用于發 酵食品工業，不僅能提升發酵效率，增強發酵效果，還能改 善食品的風味，增加發酵食品中氨基酸、糖和酸的質量分數, 優化發酵食品的口感，增加食用價值，提升食品的附加值。

　　

　　1.2常見的發酵食品

　　

　　發酵食品是利用有益微生物的部分特性而制成的一類食 品，其口感獨特，風味俱佳。在日常生活中，發酵食品相當 常見，種類豐富多樣，例如調味料有食醋、醬油、豆瓣醬、 黃酒、味精；飲品有啤酒、葡萄酒、果酒等；乳制品有酸奶、 奶酪、酸性奶油；豆制品中有豆腐乳、豆豉、納豆等；蔬菜 中有酸菜、泡菜、醬菜、榨菜等。部分發酵食品還具有特定 的保健功效。例如發酵乳可以調理腸胃、促進消化；利用酵 母制成的面包口感松軟，易于消化；紅茶清新爽口，適量飲 用可幫助降低血脂血壓。由此可見，發酵食品在人們的日常 飲食中扮演著重要的角色，備受人們的歡迎，市場需求量大。 2合成微生物群落

　　

　　合成微生物群落是近年來新興的研究方向之一，其屬于合 成生物學和微生物組學交叉范疇。不同于單一的物種培#W究, 其是一種由人工合成的多個物種共同培養的微生物體系，特點 是復雜度低、組成明確、可控性高囚。簡單來說，也可認為是 一種從傳統的單一細胞行為研究擴展到多細胞微生物群落行為 的研究。合成微生物群落的關鍵在于通過微生物之間的數量控 制、位置排布和功能差異來實現微生物的任務分工和功能互補。 盡管應用前景廣闊，但由于對合成微生物群落的研究還缺乏深 入和全面的可行性實驗分析和論證，目前其還存在功能不穩定、 可合成的群落種類有限的瓶頸。本研究基于以上幾點側重研究 合成般物群落在食品發酵領域的應用。

　　

　　2.1合成微生物群落的特點

　　

　　合成微生物群落是基于人工選擇的多物種共同培養的研 究成果，這決定了其具有完全不同于單一微生物和自然復雜 微生物群落的功能特性，存在很大的設計空間。相較于單一 微生物，合成微生物群落的功能更為多樣。

　　

　　2.1.1可人工選擇合成微生物群落的組成生物種類

　　

　　合成微生物群落實質是多種細胞生物共存的組合，不同 生物所具備的功能特性不同，在保留自身特性的同時，經過 人工選擇，能與其他生物特性形成互補或增益的效果，因而 具有自然微生物群落的諸多優點，對于外界環境的負面干擾 具有更強的抵抗力，功能的穩定性也更強。

　　

　　2.1.2可調控合成微生物群落的空間結構

　　

　　一個重要特征是能通過多個物種共同執行多種功能或者 將復雜任務分解為多個步驟，從而有效完成單一物種不可能 進行的復雜生化過程図。EITEMAN等［3］指出具體方法是改 變細胞交流、物種代謝作用、空間結構等方式調控生物分子 之間的相互作用，實現對微生物群落功能的改造，實現靶向 功能的設計。

　　

　　2.1.3可人為控制合成微生物群落的位置和數量分布

　　

　　要想形成具有某些功能的微生物群落，需了解這些微生 物之間的特性，如空間結構、繁殖能力、生長條件、代謝作 用等。在某些食品發酵過程中，微生物的數量和分布位置至 關重要。例如豆乳的發酵需要瑞士乳桿菌和嗜熱鏈球菌等乳 酸發酵常規微生物的參與。在具體操作過程中，需要控制這 些微生物的生長條件，如溫度、光照、氧氣、pH等條件。

　　

　　2.2合成微生物群落的應用

　　

　　合成微生物群落的應用前景廣闊，目前主要應用于生物