发酵乳中酵母菌和乳酸菌生长的相互影响

李先胜，姜铁民，陈历俊，*

(1.大连工业大学，辽宁大连 116034;2.北京三元食品股份有限公司，北京 100085)

发酵乳中酵母菌和乳酸菌生长的相互影响

李先胜1，2，姜铁民2，陈历俊1，2，*

(1.大连工业大学，辽宁大连 116034;2.北京三元食品股份有限公司，北京 100085)

探讨了乳酸菌和酵母菌之间的相互作用。在发酵过程中，酿酒酵母对乳酸菌的生长有抑制作用。乳酸菌能促进酿酒酵母和马克思克鲁维酵母的生长。酿酒酵母和乳酸菌共同接种有利于保持产品冷藏期间活菌数的稳定，菌株之间可能存在共生作用。

乳酸菌，酵母菌，相互作用

酵母菌广泛存在于自然界中，它们经常存在于商业和传统的发酵乳制品中。有研究报道在发酵乳制品中酵母菌的数量在 103～107cfu/mL 之间［1－5］。在酸奶中酵母菌被认为是污染物，它们是酸奶变质的主要原因［6］，但在一些商业化的乳制品(kefir和koumiss)中，酵母能够为产品带来期望的香气和风味［7］。在发酵乳制品生产加工过程中起主要作用的是乳酸菌的乳酸发酵，酵母菌所产生的风味物质等代谢产物也能影响乳制品的品质。近年来，不断发现酵母菌作为附属发酵剂对乳制品发酵和成熟过程中的风味影响、抑制有害菌的生长及对人体的潜在益生功能等［8－10］。发酵乳制品中酵母菌和乳酸菌的关系比较复杂，它们之间既有抑制作用又有促进作用，但它们的互生机理目前还不十分清楚。它们的新陈代谢产物会抑制其他菌群的生长或它们之间可能会形成对营养物质的竞争利用，酵母菌产生的维生素可以促进乳酸菌的生长，乳制品中的大部分酵母菌不能利用乳糖，但是它们能利用乳酸菌降解乳糖产生的半乳糖和葡萄糖。研究发现乳酸菌和酵母菌混合发酵中可以分解乳糖，同时积累大量的半乳糖。半乳糖的产生有可能保护乳酸菌细胞免受胞内乳酸浓度的阻碍。同时这种作用可以看成是细胞能量需求反映的一种潜在推动力。产生的半乳糖可能是乳酸菌与不利用乳糖发酵的酵母菌之间互生的基础。乳酸菌和酵母菌之间可能存在某种相互作用以共同影响产品的品质，无论这种相互作用是积极的还是消极的，对于产品的质量都是重要的［11］。积极或消极的相互作用会对乳酸菌和酵母菌的生长和新陈代谢产生影响，可以改变发酵产品的成熟时间和产品的风味特征，因此，深入探讨传统乳制品中乳酸菌和酵母菌之间的相互作用将有重要的实际应用价值。本文探讨发酵乳中酵母菌和乳酸菌的相互作用，为开发新型发酵乳制品提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

酵母菌 酿酒酵母(HQ149319.1)和马克思克鲁维酵母(FJ972218.1);乳酸菌 嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，丹尼斯克直投菌种;MRS培养基、PDA培养基 北京陆桥技术有限责任公司;YPD培养基、脱脂奶粉 新西兰西部乳业有限公司。

pH计 Orion 3 star，美国热电公司;厌氧盒、厌氧袋 日本三菱公司;培养箱 上海一恒公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酵母菌对脱脂奶pH的影响 将酵母菌以5.3log cfu/mL的初始浓度接种到12%(W/V)脱脂奶中，置于30℃下培养10h，然后测定 pH，实验重复两次。

1.2.2 样品制备 将嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、马克思克鲁维酵母和酿酒酵母活化好，分别测定其活菌数，然后将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌以7.3logcfu/mL的起始浓度分别接种到灭菌(110℃，10min)的12%(W/V)脱脂奶中，以同样的方法接种3份，其中1份单独培养，其余两份分别接种马克思克鲁维酵母和酿酒酵母，接种起始浓度约为5.3logcfu/mL，将样品同时置于30℃恒温培养箱中发酵。按要求定时取样，测定各项指标，实验重复两次。

1.2.3 活菌数的测定［12］乳酸菌活菌数测定:用MRS培养基倾注培养，于42℃厌氧条件下培养2～3d后计数。

酵母菌活菌数测定:用马铃薯葡萄糖琼脂培养基涂布培养，于28℃培养2～3d后计数。

1.2.4 pH的测定 pH的测定采用pH计。

1.2.5 数据分析 实验数据使用SPASS 18软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 酵母菌发酵后pH的变化

表1为两株酵母菌发酵10h后脱脂奶pH变化，马克思克鲁维酵母单独发酵脱脂奶10h后，pH从6.41降低至6.10，而酿酒酵母单独发酵脱脂奶10h后，pH从6.41降低至6.40。马克思克鲁维酵母能够发酵乳糖产生二氧化碳，这可能是pH降低的原因，而酿酒酵母不能发酵乳糖产生二氧化碳，脱脂奶经酿酒酵母发酵后pH变化不大。

表1 酵母菌发酵10h后脱脂奶pH变化Table 1 Change of skim milk pH after 10h fermentation of yeast

2.2 发酵过程中脱脂奶pH的变化

发酵过程中pH的变化如图1，实验中脱脂奶的初始pH为6.32左右，随着发酵时间的延长，pH逐渐降低。由图可以看出添加酵母菌后，对乳酸菌产酸的影响不明显，这与Gadaga等［13］发现乳酒假丝酵母不影响乳酸乳球菌产酸的研究结果相同。

2.3 乳酸菌和酵母菌生长的相互影响

当一种产品中存在多种微生物时，它们之间必然会存在相互作用，微生物类群之间存在着共生、抑制等相互作用的机制，每类微生物内部的各个种属之间也存在这种现象，其类型通常是依据各种微生物活菌数的变化来判断的。

图1 发酵过程中pH的变化曲线Fig.1 Change of pH during fermentation

2.3.1 酵母菌对乳酸菌生长的影响 表2中显示了嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌在马克思克鲁维酵母和酿酒酵母存在的条件下活菌数的变化，可以看出，在发酵及冷藏过程中酵母菌对两株乳酸菌在脱脂奶中的生长均能产生一定的影响，在发酵10h后，马克思克鲁维酵母没有对两株乳酸菌的生长产生显著影响，这与 Ameha Kebede［14］研究 Sethemi的结果一致。酿酒酵母对这两株乳酸菌的影响有显著的差异(p＜0.05)，接种酿酒酵母的样品比单独培养时要低，因此可以认为在发酵过程中，酿酒酵母能抑制乳酸菌的生长。将样品冷藏于4℃冰箱中保藏14d后，测定样品中乳酸菌的活菌数，添加酿酒酵母的样品的活菌数显著增多(p ＜0.05)，这与陈历水［15］和庞晓娜［16］的研究结果一致，而添加马克思克鲁维酵母的样品的活菌数没有显著增多。

表2 酵母菌对乳酸菌生长的影响Table 2 Effect of yeasts strains on the growth of lactic acid bacteria

2.3.2 乳酸菌对酵母菌生长的影响 由表3中可以看出，发酵10h后，乳酸菌的添加能对马克思克鲁维酵母和酿酒酵母的生长产生显著的促进作用(p＜0.05)。结合表2中结果发现乳酸菌能显著地促进酿酒酵母的生长，但酿酒酵母显著抑制乳酸菌的生长，原因可能是酿酒酵母能利用乳酸菌降解乳糖产生的半乳糖和葡萄糖作为碳源，酿酒酵母的新陈代谢产物会抑制其他菌群的生长或对营养物质的竞争性利用［17］，从而减缓了乳酸菌的生长。要明确二者之间的相互作用机理，还需要对两者的代谢产物做进一步详细的分析。冷藏14d后酵母菌的活菌数与发酵结束时相比，样品中酵母菌活菌数均有所升高，这说明酵母菌在4℃下还能缓慢生长，其中在酿酒酵母与乳酸菌共同培养的样品中，酿酒酵母菌活菌数比单独培养的样品中活菌数增幅高，结合表2综合说明冷藏期间内，乳酸菌与酿酒酵母之间可能存在共生作用，这种共生作用对于维持产品的活菌数有一定的作用，这与庞晓娜［16］研究西藏牦牛发酵乳中乳酸菌及酵母菌相互作用结果相同，与陈历水［15］研究干酪中酵母菌和乳酸菌的相互作用结果相同。酿酒酵母和乳酸菌在冷藏期间如何相互促进生长还需要做进一步的研究。

表3 乳酸菌对酵母菌生长的影响Table 3 Effect of lactic acid bacteria on the growth of yeasts strains

2.3.3 存储期间发酵奶pH的变化 由表4可以看出，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵后的样品与添加马克思克鲁维酵母的酸奶在冷藏期间pH变化不大，但添加酿酒酵母菌的样品在冷藏期间pH明显下降，这可能是乳酸菌与酿酒酵母之间在冷藏期间存在共生作用的原因，另外，后酸化程度较大，对产品的保藏不利，应做好后酸化的控制。

表4 存储期间pH的变化Table 4 Change of pH during storage

3 结论

在发酵过程中马克思克鲁维酵母和酿酒酵母对乳酸菌的产酸没有产生影响。马克思克鲁维酵母没有对两种乳酸菌的生长产生显著影响，酿酒酵母能显著抑制乳酸菌的生长，乳酸菌能对马克思克鲁维酵母和酿酒的生长产生显著的促进作用，酿酒酵母和乳酸菌共同发酵有利于保持产品冷藏期间乳酸菌的活菌数的稳定，菌株之间可能存在共生作用，对于两者之间相互作用的机理还有待进一步研究。此外，还发现冷藏期间酿酒酵母和乳酸菌共同发酵的酸奶后酸化现象较为严重，应加强控制，使产品质量保持稳定。

［1］G H Fleet，M A Mian.The occurrence and growth of yeasts in dairy products［J］.Food Microbiol，1987，4:145－155.

［2］T H Gadaga，A N Mutukumira，J A Narvhus.Enumera－tion and identification of yeasts isolated from Zimbabwe－an traditional fermented milk［J］.Dairy J，2000，10:459－466.

［3］V R Suriyarachchi，G H Fleet.Occurrence and growth of yeasts in yoghurts［J］.Appl Environ Microbiol，1981，42:574－579.

［4］M D Green，S N Ibe.Yeasts as primary contaminants in yoghurts produced commercially in Lagos，Nigeria［J］.Food Pro，1986，50:193－198.

［5］B C Viljoen，A Lourens－ Hattingh，B Ikalafeng，et al.Temperature abuse initiating yeast growth in yoghurt［J］.Food Res，2003，36:193－197.

［6］G H Fleet.Yeasts in dairy products－A review［J］.Journal of Applied Microbiology，1990，68:199－211.

［7］M T Wyder.Identification and characterization of the yeast flora in kefir and smear ripened cheese－contribution of selected yeasts to cheese ripening［J］.Food Microbiology，1998，106:36－41.

［8］I De Freitas，N Pinon，J L Maubois，et al.The addition of a cocktail of yeast species to cantalet cheese changes bacterial survivaland enhances aroma compound eormation［J］.International Journal of Food Microbiology，2009，129:37－42.

［9］K Gori，H D Mortensen，N Arneborg，et al.Ammonia production and its possible role as a mediator of communication for debaryomyces hansenii and other cheese－relevant yeast species［J］.Journal of Dairy Science，2007，90:5032－5041.

［10］N Martin，S Savonitto，P Molimard，et al.Flavor generation in cheese curd by coculturing with selected Yeast，mold，and bacteria［J］.Journal of Dairy Science，1999，82:1072－1080.

［11］VILJ0EN B C.The interaction between yeasts and ba～eria in dairy environments［J］.Int J Food Microbiol，2001，69:37－44.

［12］沈萍.微生物学实验［M］.北京:高等教育出版社，1996，1－85.

［13］GADAGA T H，MUTUKUMIRA A N，NARVHUS J A.Growth characteristics of Candida kefyr and two strains of Lactococcus lactis subsp 1actis isolated from Zimbabwean naturally fermented milk［J］.Int J Food Microbiol，2001，70:11－19.

［14］Ameha Kebede1，Bennie C Viljoen.The effect of incubation temperature on the survival and growth of yeasts in sethemi，south African naturally fermented milk［J］.Food Technol Biotechnol，2007，45:21－26.

［15］陈立水.乳源潜在益生酵母菌的筛选鉴定及其对类Camembert干酪特性影响［D］.哈尔滨:哈尔滨工业大学，2010.

［16］庞晓娜，韩北忠，陈晶瑜，等.西藏牦牛发酵乳中乳酸菌及酵母菌的特性与相互作用［J］.中国酿造，2007，11:23－26.

［17］R Roostita，G H Fleet.Growth of yeasts in milk and associated changes to milk composition［J］.International Journal of Food Microbiology，1996，31:205－219.

The growth interaction between lactic acid bacteria and yeast in fermentation milk

LI Xian－sheng1，2，JIANG Tie－min2，CHEN Li－jun1，2，*
(1.Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，China;2.Beijing Sanyuan Foods CO.，Ltd，Beijing 100085，China)

Various interactions between lactic acid bacteria and yeasts were investigated.In details，the growth of lactic acid bacteria during fermentation was inhibited by the addition of Saccharomyces cerevisiae.The addition of lactic acid bacteria advanced the growth of Saccharomyces cerevisiae and Kluyveromyces marxianus.A positive interaction between Saccharomyces cerevisiae and lactic acid bacteria was observed during cold storage to improve the viability of each other.

lactic acid bacteria;yeast;interaction

TS252.54

A

1002－0306(2012)17－0139－03

2012－02－16 *通讯联系人

李先胜(1984－)，男，硕士，研究方向:食品微生物。

国家科技部“十一五”支撑计划(2009BADB9B06);国家“863”计划(2011AA100903);北京市科技计划(D10110504600000)。