《Journal of Food Protection》:Exploring the use of Safety-Assessed Bacteriocin-Producing Enterococci as Starters for Production of Soy Yoghurt Analogues
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本研究针对植物基发酵食品的安全与营养问题,探讨了经安全评估的产细菌素肠球菌作为大豆酸奶类似物发酵剂的潜力。研究人员通过实验验证了所选肠球菌菌株(E. faecium BT0194、E. lactis BT0167_2等)在豆奶中具备高效产酸(pH<4.7)、降解植酸与α-半乳糖苷、分泌广谱细菌素抑制病原体(如李斯特菌、金黄色葡萄球菌)等多重功能。该研究为开发兼具生物防护与营养增强功能的植物基发酵食品提供了创新解决方案。
随着植物基饮食浪潮的席卷全球,大豆酸奶类似物作为乳制酸奶的重要替代品受到越来越多消费者的青睐。这既源于乳糖不耐受人群的刚性需求,也反映出公众对可持续食品体系的追求。然而,植物基发酵食品的发展仍面临诸多技术瓶颈:豆奶本身含有植酸等抗营养物质,会螯合铁、锌等矿物质,长期食用可能引发微量元素缺乏;其中的棉子糖、水苏糖等α-半乳糖苷类寡糖难以被人体消化,易导致肠胃胀气;更重要的是,植物原料易污染芽孢杆菌等致病菌,而传统酸奶发酵剂对植物基质的适应性有限。
针对这些挑战,丹麦技术大学国家食品研究所的研究团队将目光投向了肠球菌这一特殊的乳酸菌群。尽管部分肠球菌属细菌曾因耐药性问题引发安全顾虑,但自然界中实际上存在大量无毒力基因且具有益生潜力的菌株。该团队前期已从植物发酵食品中筛选出四株安全菌株(Enterococcus faecium BT0194、E. lactis BT0167_2、BT0173_2和CS4674),基因组分析证实其不含毒力基因和临床耐药基因,且携带多种细菌素编码基因。在发表于《Journal of Food Protection》的最新研究中,科学家们系统评估了这些菌株在豆奶发酵中的综合性能。
研究团队采用了一系列关键技术方法:通过iCinac实时监测系统追踪菌株在豆奶中的产酸动力学;采用软琼脂覆盖法测定细菌素对多种病原体(包括李斯特菌、大肠杆菌、芽孢杆菌孢子等)的抑制效果;利用X-α-Gal显色法检测α-半乳糖苷酶活性;通过钴 chloride 染色法评估植酸降解能力;并采用刚果红培养基鉴定胞外多糖产生能力。所有实验均设置三次生物学重复,确保结果可靠性。
生长和酸化能力
在42°C标准发酵温度下,三株肠球菌(BT0194、BT0167_2、BT0173_2)在7-10小时内将豆奶pH从初始6.8降至4.7以下,菌落数达到1.25-3.35×108CFU/mL。添加1%蔗糖后酸化速率显著提升,最终pH可低于4.5。更令人惊喜的是,这些菌株在50°C高温下仍能有效产酸,此特性可有效抑制杂菌生长,为高温发酵工艺提供了新可能。
抗菌活性
除CS4674外,其余三株菌对测试病原体均表现出显著抑制效果。其中E. faecium BT0194效果最为突出,对李斯特菌的抑菌圈直径超过22.5毫米,对万古霉素耐药菌E. faecalis V583也有强抑制作用。基因组分析揭示其携带enterocin A、B、P及enterolysin A等多种细菌素基因,通过膜穿孔、细胞壁水解等多重机制协同作用,大幅降低了病原体产生耐药性的风险。
去除抗营养物质
α-半乳糖苷酶活性检测显示,三株菌能有效降解豆奶中的棉子糖等胀气因子。所有菌株均具备植酸降解能力,而对比实验发现市售酸奶发酵剂中仅个别菌株具有此功能。这一特性对于提升植物基食品的矿物质生物利用率具有重要意义。
胞外多糖形成
所有测试菌株均能产生胞外多糖,该特性可改善植物基酸奶的粘稠度和口感质地,同时其益生元特性还有助于促进肠道健康。
这项研究首次系统论证了安全肠球菌菌株作为多功能发酵剂在植物基食品中的应用价值。这些菌株不仅解决了植物基质发酵适应性差的问题,更通过"一菌多能"的模式实现了食品安全防护、营养提升和质构改良的三重突破。特别是其高温发酵特性与广谱抗菌能力的结合,为简化生产工艺、降低杀菌能耗提供了新思路。尽管后续研究还需完善混合发酵体系优化、感官特性评价等工作,但该成果无疑为下一代植物基发酵食品的开发指明了创新方向——利用天然微生物的协同作用,打造更安全、更营养、更可持续的食品体系。