酵母菌的益生功能及在食品中的应用

牟志勇，杨昳津，王光强，熊智强，宋 馨，李国辉，艾连中，夏永军*

（上海理工大学医疗器械与食品学院，上海 200093）

酵母菌是人类文明史上被最早应用的微生物，也是酒精饮料和面包加工中最重要的微生物。目前，人们对酵母菌的常规研究已经非常广泛，国内外涉及发酵以及菌种选育的研究数不胜数。据报道，有益生特性的酵母菌包括酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）[1-2]、乳酸克鲁维酵母（Kluveromces lactis）[3]、汉逊德巴利酵母菌（Debaryomyces hansenii）、白地霉（Geotrichum candidum）、解脂亚罗酵母菌（Yarrowia lipolytica）[4]、毕赤酵母（Pichia）[5]，被用作益生菌的只有布拉氏酵母（Saccharomyces boulardii）和脆壁克鲁维酵母（Kluyveromyces fragilis）两种[6]，而在所有筛选益生酵母菌的实验中，其对照菌株几乎都为布拉氏酵母，因此，在本文中也多次强调了这种特殊的酵母。

酵母菌益生功能的研究从发现布拉氏酵母开始。随着对酵母菌研究的深入，发现其他酵母菌同样具有益生功能，例如降胆固醇、抑菌功能等，相比于双歧杆菌、乳酸杆菌等被人熟悉的益生菌种类，酵母菌的益生功能有待更深的发掘。全基因组测序和表型特征比较表明，布拉氏酵母是酿酒酵母的亚种[7]，因此，围绕这一结论开展了大量与酵母菌相关的益生功能研究，动物实验结果表明酵母菌具有缓解肠炎的作用。与细菌相比，酵母体积较大，对抗生素抵抗力更强，目前没有研究表明酵母菌会转移与抗生素耐药性相关的基因。这表明酵母菌具备作为新一代益生菌的潜力，正朝着一个全新的研究方向 发展[8]。酵母菌被应用前，应对其安全性提高警惕，在科研阶段应该对其毒力、安全性及污染等级做出全面的评估，否则对身体造成不可预估的伤害。参考对布拉氏酵母以及常规益生菌的开发、研究及应用，酵母菌可能在不久的将来也会被列入益生菌的范畴。本文概述了酵母菌的几种益生特性，包括抑菌性、降胆固醇、黏附特性等，并对酵母菌的安全性评估及未来发展方向提出了建议。

1 酵母菌的益生特性

益生菌通常是指那些通过改善其寄主肠道微生态环境而有益于寄主的微生物。一株潜在益生菌株应产生对人体有益的效果，结合近年来对益生菌功能的研究，一株理想的益生菌应具备耐受性、附着性、抑菌功能和无毒副作用。Fakruddin等[9]发现了一株酿酒酵母，可耐受高酸性、高温、高浓度胆盐、高浓度NaCl等环境，可以产生α-淀粉酶、胰蛋白酶和溶菌酶，并对四环素、氨苄青霉素、庆大霉素、青霉素等多种抗生素具有抗性，且对小鼠的健康状况无明显影响。Fadahunsi等[10]从一种早餐粥（Ogi）中分离得到46 株酵母，其中有10 株可在pH值为2.5、胆盐质量分数为2%的条件下生长，未表现出致病性。

1.1 抑菌特性

微生物的抑菌性在缓解人类健康疾病方面起到了一定的疗效，由大肠杆菌（Escherichia coli）、沙门氏菌（Salmonella）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等引起的肠道感染中，布拉氏酵母已被证明具有良好的功效。与药物治疗相比，微生物治疗具有低毒性；另一方面，对食源性病原体具有拮抗作用的酵母菌株可能有助于确保食品的卫生质量[11]。

生物膜是一个复杂的生态系统，包含宿主细胞和微生物，其中有害微生物能穿透人体的上皮组织引起 感染，包括致命血液感染。同时，生物膜也可以成为 药物的物理屏障，阻碍药物发挥疗效。丝状化和黏附能力是念珠菌产生毒性的关键因素，黏附能力是侵蚀上皮细胞和形成生物膜的第一步。在一项研究中，先用两种食源性酵母（酿酒酵母和西方伊萨酵母）处理非生物表面，可有效减少假丝酵母菌的附着，抑制率与酵母浓度成正相关，而一旦假丝酵母菌附着且形成生物膜后，就不再有抑制效果[12]。Krasowska等[13]发现，布拉氏酵母菌与白色念珠菌（Candida albicans）共培养且数量相当时，念珠菌黏附力降低了50%，当酵母菌浓度为念珠菌10 倍时，未检测到念珠菌的黏附。在抑制生物膜的实验中也发现了相似的实验结果，布拉氏酵母活菌及培养液提取物都降低了生物膜的厚度，且在生物膜形成初期抑制作用显著。酵母菌抑制念珠菌方式有两种，一种是降低丝状化，减少生物膜的形成；第二种是酵母分泌的代谢物具有抗黏附性，这是阻止念珠菌黏附在细胞表面的关键因素。对酵母培养液提取物分离后经气相色谱-质谱联用仪分析表明，其中的活性组分有2-苯乙醇、己酸、辛酸和癸酸，对活性组分分别进行抑菌实验来确定抑菌物质，结果表明，癸酸对菌丝形成具有显著抑制效果，高浓度癸酸甚至可以杀死念珠菌，而2-苯乙醇、己酸、辛酸不具有抑制作用[14]。先前研究表明2-苯乙醇对菌丝形成有抑制作用[15]，这与以上实验结论相反，出现这种差异的原因可能是菌丝转化的实验模型和受试菌株不同。在细胞实验及秀丽隐杆线虫活体实验中，两种酵母都降低了非白念珠菌的黏附性和线虫感染真菌的机率[13]。

酵母种属内也存在互相杀死现象，具有嗜杀能力的酵母称为嗜杀酵母，通过分泌毒素（致死蛋白）达到嗜杀效果。毒素作用途径有以下几种：抑制细胞壁的合成；水解细胞壁中的β-1,3-葡聚糖；通过离子交换产生的渗透压脱落细胞质膜；阻断和破坏DNA合成；诱导个体坏死或凋亡等[16]。嗜杀酵母主要存在于酿酒酵母属、汉逊氏酵母属（Hansenula）、克鲁维酵母属、假丝酵母属中，且产生的毒素只作用于酵母。基于物种专一性，嗜杀酵母主要应用在发酵行业中，用来去除腐败酵母并减少某些化学防腐剂的含量，从而提高酒质量[17-18]。此外，自然界中很多水果表面聚集着野生酵母，果实采摘后，在贮存过程中难免发生腐败，因此也有研究将嗜杀酵母用于果实采摘后的生物防治[19-20]，生物防治的优点是减少农药的使用，保护环境和人类健康。随着对酵母菌研究的深入，人们发现酿酒酵母与布拉氏酵母关系亲近，一些酿酒酵母也具有抑菌特性[21-22]。鉴于布拉氏酵母的特殊性以及在临床应用的良好效果，研究者对其研究的比较全面。研究发现，布拉氏酵母在37 ℃下产乙酸，通过与酿酒酵母聚类分离全基因组序列分析，成功定位sdh1F317Y和Whi2S287两个等位基因，这两个基因酿酒 酵母都未拥有，因此，酿酒酵母都不产乙酸。将这两个等位基因在酿酒酵母中表达或者表达后又进行敲除时，分别得到低产和不产乙酸的突变菌株，因此，不产乙酸可能是部分酿酒酵母不具备抑菌性的原因之一[23]。这在分子层面上解释了布拉氏酵母与酿酒酵母发挥益生作用的差别。

在以往研究中，酿酒酵母对大肠杆菌及铜绿假单胞菌均有抑制作用，但对抑制机理没有做更深入的研究[24]。益生酵母个体差别明显，同菌属不同菌株之间抑菌能力不同。酿酒酵母的抗菌能力可能与胞外蛋白酶[24]、毒素蛋白、有机酸[25]、二氧化硫[24]、抗菌素的产生有关，酵母菌抑菌性的存在为今后在食品及药品上的应用提供了更为广阔的前景。特别是在发酵行业中，小厂受设备以及技术上的制约，虽然在安全上严格把控，但难免受嗜杀酵母和霉菌的污染，影响食品品质，可能危害人类健康，并造成严重的经济损失。在酒类生产和发酵食品保存过程中，抑菌酵母的存在可一定程度上减少有害微生物的污染，提高产品品质，延长产品货架期，减少经济损失。

1.2 治疗肠炎、腹泻等相关疾病

人体胃肠道由上皮细胞、免疫细胞和各种微生物组成。当微生物平衡被打乱时，会诱发肠炎等各种疾病[26]。益生菌有助于维持肠道微生态平衡，增强免疫能力，减少病原体的定植，促进有益微生物的生长[27]。布拉氏酵母的首次发现是在印度荔枝和山竹皮中，当地人食用该作物果皮来抑制腹泻病情的蔓延，它已在欧洲、非洲、南美洲成为一种治疗腹泻的药物替代物。因此，缓解腹泻和肠炎的微生物制剂中几乎都含有布拉氏酵母。目前，已有大量研究表明布拉氏酵母的作用机制：1）分泌抗毒素蛋白及抗菌物质；2）抑制促炎因子（如白介素8、肿瘤坏死因子α等）表达；3）调节肠道微生态结构。近年来，围绕布拉氏酵母治疗疾病的临床研究以及动物实验很多，一些酿酒酵母及其发酵制品也具有治疗效果。研究发现，患有肠炎的小鼠在喂食β-葡聚糖后，其症状有所改善，β-葡聚糖处理不仅降低了肠炎小鼠髓过氧化物酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶的水平，而且还改善了免疫球蛋白水平[27]。使用酿酒酵母UFMGA-905治疗黏膜炎模型小鼠，可抑制小鼠体质量的降低、增加肠通透性和降低空肠病变（绒毛缩短）。此外，该酵母还具有较强抗氧化能力，可保护杯状细胞，并促进实验性黏膜炎小鼠肠隐窝细胞的复制[1]。去壳后的大米接入植物乳杆菌和酿酒酵母共发酵，浸提后的产物可改善小鼠炎症反应，在体外细胞实验中，浸提物对脂多糖诱导的巨噬细胞有明显的抗炎效果[28]。但目前发酵物的活性成分及两种微生物之间的协同作用还未被阐述清楚，有待进一步研究。微生物药剂与生化药剂不同的是， 确定污染性和是否有致病性后，其对身体的副作用很小，人类不会对此产生药物依赖性。同时，长期服用药物也会杀死肠道内其余有益微生物，破坏微生物区系平衡，造成肠道功能紊乱，诱发其他疾病。相反，微生物类药物的优势在于不仅可以治疗疾病，还可杀死有害微生物，提高有益微生物数量，恢复肠道微生态平衡。

1.3 降胆固醇

2005年对城乡地区居民血脂抽查结果显示，成人的血脂异常率为18.6%，45～49 岁人群血脂异常率为22.9%，大于60 岁人群的血脂异常率为23.4%，截至2019年，大于35 岁人群的血脂异常率增加到30%。2015年《中国居民营养与慢性病状况报告》显示，我国膳食结构发生改变，超重肥胖问题凸显，脂肪摄入量过多，平均膳食脂肪供能比超过30%。血脂异常及其中胆固醇过高带来的危害不容忽视。人体内胆固醇来源分为内源及外源胆固醇。降低胆固醇的方法分为两种，一是降低外源胆固醇的摄取，例如食物中胆固醇脱除；二是降低胆固醇体内合成。有关乳酸菌，如鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus），在降胆固醇、甘油三酯方面的研究很多，但酵母菌降胆固醇的研究并不多。酵母菌降低胆固醇的机理有两种，分别是产胆盐水解酶和细胞壁膳食纤维吸附。毕赤酵母BY5、东方伊萨酵母（Issatchenkia orientalis）BY10、东方伊萨酵母BY15和解脂亚罗酵母HY4被确定为4 株具有潜在降胆固醇活性的酵母菌株。其降胆固醇机理是不断繁殖的酵母细胞吸收胆固醇[29]。实验发现，马克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus）可以促进小鼠小肠产生短链脂肪酸，短链脂肪酸中的丙酸可以限制胆固醇合成，且短链脂肪酸还可以与胆固醇竞争小肠结合位点[30]。吴慧昊等[4]从啤酒渣中分离筛选得到一株解脂亚罗酵母菌，初步测定其可以产生脂肪酶，对蛋黄胆固醇及高纯度胆固醇降解能力分别为32.8%和12%，在降低甘油三酯方面具有重要的应用前景，降解率高达80.2%。目前，我国有约30%的人血脂异常，高血脂患者的治疗方式主要为他汀类降脂药物，但其带来的头痛、失眠、肝、肾功能损伤等副作用不可忽视。酵母菌属于食源性微生物，安全性可得到保障。若能利用酵母菌的降脂作用，对解决高胆固醇及血脂异常问题具有重要的意义。

1.4 其他益生特性

对酵母菌益生特性的研究与归纳并不完整，酵母菌许多益生功能有待发掘。Fakruddin等[9]从水果中分离出了一株具有潜在益生功能的酵母菌，该酵母可以刺激脾淋巴细胞特异性增殖，并可增强体液免疫和细胞介导的免疫。因此，酵母菌具有潜在的抗肿瘤作用。已有研究证明马克鲁维酵母具有良好的抗癌效果，Saber等[31]发现马克鲁维酵母的代谢产物可诱导癌细胞（HT-29、 Caco-2、HepG2等细胞）发生凋亡，使癌细胞体积缩小、细胞核发生皱缩（早期凋亡表现）和分裂（晚期凋亡表现），而对正常细胞则未表现出毒害作用，此外，实验中抗癌药物表现出对正常细胞的杀害。Shamekhi等[32]测定了热杀死酵母对结肠癌细胞的毒性作用，结果表明热杀死酵母参与Akt/NF-κB途径，通过下调p-Akt1、Rel A、Bcl-XL、pro-caspase 3、pro-caspase 9表达，上调BAX、cleaved caspase-3、cleaved caspase-9表达，诱导结肠癌细胞凋亡。

目前，菌体对细胞的黏附能力是否可以用于筛选益生菌尚无定论，但有体外实验证明，由于生长空间的限制，黏附性强的益生菌可以抑制致病菌（如大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等）的生长[22,33]。表1总结了酵母菌的主要益生特性，例如抑菌性、降胆固醇能力、提高免疫力、降解毒素等。从发酵食品中分离出的酿酒酵母及毕赤酵母，经细胞实验发现，所有菌株都能与病原菌发生共聚集，抑制大肠杆菌、李斯特菌（Listeria monocytogenes）、沙门氏菌对细胞的黏附，从而降低致病菌在肠道内的定植[22]。此外，黏附特性与肠道细菌细胞壁表面的蛋白表达及细胞表面多糖成分紧密相关，这些位于微生物表面的成分可以在黏膜免疫调节过程中发挥很大的作用[34]。有研究表明，肠源性致病菌通过甘露聚糖黏附在细胞上，而酵母菌细胞壁中甘露聚糖含量高，因此，酵母菌可以起到保护作用[35]。黏附能力越强，酵母菌对宿主的保护作用越大。因此，具有强黏附能力的菌株也可作为筛选益生酵母的选择标准之一。

表1 酵母菌主要益生作用Table 1 Major beneficial effects of yeasts

2 益生酵母菌的作用机制

益生酵母菌有别于普通酵母，它有着独特的细胞结构。 结合筛选后益生菌的特性不难发现，耐受性是益生菌筛选的首要特性，耐受性强的菌株可在胃肠道环境中存活，发挥益生作用。酵母菌的耐高温特性与其细胞壁的厚度有关。布拉氏酵母的细胞壁比其他酵母厚，最内层β-葡聚糖含量高，对温度的耐受程度优于普通酵母，这也是布拉氏酵母菌在37 ℃下可繁殖的原因之一。酵母菌抑菌的一种机制是与病原体发生共聚集，具体表现为细胞壁的黏附作用。酵母菌细胞壁的最外层由甘露聚糖组成，有关甘露聚糖黏附作用的报道很多，在酿酒酵母抑制白色念珠菌实验中，酵母与念珠菌争夺在体细胞上的附着位点，在电子显微镜下观察到形成了“体细胞-酿酒酵母-念珠菌”模型，减少了念珠菌的附着，降低了致病几率[12]。

除了细胞壁的黏附，酵母还分泌抗菌物质，根据功能不同，主要分为3 类抗菌物质。第一类抗菌物质为胞外蛋白酶。胞外蛋白酶根据分子质量大小可分为3 种：1）54 kDa丝氨酸蛋白酶，能降解艰难梭菌产生的两种毒素（毒素A和B），从而减少两种毒素对肠细胞表面的结合，保护肠道免受毒素侵害[49]。2）63 kDa碱性磷酸酶，其作用是通过去磷酸化作用抑制大肠杆菌内毒素活性。3）120 kDa表面蛋白黏附素，能中和霍乱弧菌产生的霍乱毒素，抑制霍乱毒素对肠细胞腺苷酸环化酶的激活，降低环腺苷酸过度分泌，减少氯离子流失，从而维持体细胞正常渗透压，避免水分大量流失，减少腹泻发生概率[50]。第二类抗菌物质为脂肪酸，脂肪酸家族中很多都可以起到抑菌效果，例如十一烯酸、月桂酸和癸酸。有报道表明，布拉氏酵母通过产生癸酸来抑制念珠菌，将癸酸提纯后发现高浓度癸酸可杀死念珠菌。进一步分析表明，这与癸酸可显著下调念珠菌毒性表达相关基因有关，如菌丝形成相关基因HWP1、EPG1等，及黏附力相关基因BIG1、CSH1等[14]。在调控基因影响蛋白表达方面，酿酒酵母上调促凋亡蛋白Bax，下调抗凋亡 蛋白Bcl-2，引起蛋白基因表达改变，蛋白表达不平衡是触发肿瘤细胞凋亡的原因[51]。第三类抗菌物质多胺（如精胺和亚精胺）。多胺可提高刷状缘膜酶（乳糖酶、α-葡萄糖苷酶和碱性磷酸酶）的含量，刷状缘膜酶与营养吸收相关，有利于改善机体吸收营养能力[52]，同时，多胺与抗逆性有关，参与多种生理过程并保护细胞免受活性氧累积[53]。

活性氧是体内多种细胞产生的代谢物，在体内维持着动态平衡。当机体受不利刺激，活性氧产生量大于清除量时，会出现氧化应激现象，损坏肠黏膜屏障，导致肠炎等疾病发生。已有研究报道利用酿酒酵母的抗氧化活性来缓解肠炎症状，具体表现为小鼠肠道内还原型谷胱甘肽的浓度增加，脂质过氧化被完全恢复。与酵母抗氧化相关的研究有很多，且酵母都表现出很好的抗氧化能力[1,6,54-56]。 酵母细胞与细胞提取物都具有抗氧化性，原因可能是细胞壁含有大量的β-1,3-葡聚糖和其他β-葡聚糖[6]。另外，硫化氢具有保护细胞免受氧化应激的功能[57]，也有研究表明，酵母菌产H2S能力与抗氧化应激有关，两者成正相关。通过对高产和低产H2S的菌株进行转录组测序分析时发现，高产菌株硫胺素合成相关基因表达旺盛，同时硫胺素的合成反过来又会赋予菌株高氧化应激耐受性[58-59]。有关酵母益生作用的机制还有必要进一步研究，酵母菌能否成为潜在益生菌，还需要研究人员的不懈努力。

3 益生酵母菌的应用

酵母菌在制酒、酿醋、发酵面食等行业中扮演着重要的角色，可改善食品风味、香味和质地，增强营养特性等（图1）。酵母菌在食品或饮料中应用时，不应损害人体健康，也不能对产品的口感以及货架期产生有害影响[60]。其次，微生物本身应该具备一定的优良性能，例如耐酸、耐胆盐、酶活性强等，并且具备良好的黏附特性，在人体内可保持较高的数量水平。在酒、食醋、酱油和泡菜等发酵食品中，酵母菌是发酵剂中重要的组成成分，在乳品、果汁等无醇饮料和密封食品中，酵母菌则因其产乙醇、二氧化碳以及本身所带有的气味等，给产品带来负面影响。近年来在饮品行业中也出现了添加酵母菌的研究，利用菌种之间的互相作用维持益生菌处于主导水平，保持产品的稳定性，提高产品的营养价值，如开菲尔粒的制作。

图1 酵母菌的应用和益生活性Fig.1 Applications and probiotic effects of yeast

3.1 酒的生产

酒在我国历史发展中扮演着重要的角色，不仅是一种 客观的存在，也是我国特色文化的象征，对我国社会生活各个方面产生了很大影响。我国是酒的生产大国，以著名品牌茅台、青岛啤酒为例，2020年茅台酒厂生产基酒7.52万 t，同比增长0.15%；青岛啤酒实现产品销量 782万 kL。酵母菌是酒类酿造行业中的重要微生物，几十年来科研人员对酿酒酵母研究从未间断。酵母菌在食品应用中有大量的文献报道，例如在白酒、啤酒、葡萄酒等的酿造中，可增加芳香族化合物含量[61]；也可用于生产燃料乙醇[62]，但有关酵母菌益生功能应用的研究很少。酵母菌越来越多地被添加到食品中，以研制出有利于人类健康的产品。啤酒本身营养丰富且易消化，适量饮用可以补充生物活性多酚和酚酸，并丰富肠道菌群多样性，有益身体健康[63]。一些科研人员致力于新型啤酒的开发，在啤酒发酵过程中，将布拉氏酵母与酿酒酵母进行混合培养，发酵结束时，酿酒微生物中布拉氏酵母占主导地位，活菌数在8×106～7×107CFU/mL之间。对添加布拉氏酵母的啤酒中主要挥发性物质含量的分析表明，添加布拉氏酵母菌株的混合发酵剂对啤酒香气没有负面影响；此外，混合发酵剂发酵的啤酒中抗氧化活性和多酚含量较单一发酵剂的啤酒有所提高[64]。添加Torulaspora delbrueckii后，啤酒的高级醇含量有所增加，乙酸乙酯与乙酸异戊酯含量分别提高了3 倍和6.7 倍，最终得到的啤酒具有独特的风味[65]。低醇啤酒获得的方法有物理过滤及生物法。在发酵过程中添加嗜冷酵母菌，与商业啤酒酵母相比，啤酒的乙醇含量低，双乙酰含量接近，且啤酒无明显苦涩味[66]。目前，具有益生功能的酵母还尚未应用于酒类实际生产，可能是发酵工艺不同以及产品的需求使得开发存在一定困难。在酒类制作中添加非商业菌种，对产品口感以及气味产生的影响未知，并且实验室条件与工厂条件存在较大差异，生产条件的差异都有可能导致产品的失败，因此研究以及应用存在一定阻碍。

3.2 乳品生产

原料乳中的微生物分为3 类：有益微生物、有害微生物、病原微生物。其中有益微生物主要是指乳酸菌，包括链球菌属、明串珠菌属和乳杆菌属等。受家畜、农场环境以及采集过程的影响，生乳中也掺杂有酵母菌。开菲尔又称雪莲菌、西藏灵菇，起源于俄罗斯北部的高加索地区。当地居民将动物乳注入羊胃袋发酵生产不规则颗粒状物体——开菲尔粒。使用开菲尔粒生产的酸奶中蛋白质、维生素等含量丰富，同时对高血压、贫血等症状有一定的疗效，发酵代谢物中的多糖可降低癌症的发生率[67]。Marsh等[68]使用高通量测序分析了开菲尔乳品，25 个奶样中24 个含有酿酒酵母以及少量的毕赤酵母和克鲁维酵母。不同地区生产的开菲尔受气候、温度、湿度影响差异大，但多项研究表明，开菲尔颗粒中确实 存在酵母属微生物，这表明了酵母菌应用在酸奶中的可行性[69-70]。开菲尔粒中酵母菌的存在对其他益生菌具有增强稳定性功能，在水开菲尔中，酵母菌的应用促进了乳酸菌数量的增加[71]。通常，牛奶中的乳糖在发酵过程中被转化为乳酸，有研究表明，部分酵母可代谢乳酸等有机酸，可为乳酸菌生长创造一个有利环境[72]。酸奶中添加布拉氏酵母菌后，其pH值和蛋白质水解活性均有所提高，发酵剂中微生物的存活率大幅增加[73]；加入乳酸克鲁维酵母后，酸奶不含乳糖且具有显著的抗氧化性，发酵过程中也不需要添加β-半乳糖苷酶，降低生产成本同时提高了产品性能[74]。一些真菌（马克鲁威酵母和酿酒酵母）具有耐酸性、耐旱性或耐冷性，在一定程度上可以耐受化学防腐剂，有时也在食品中添加来延长产品的货架期[75]。可在乳品中应用的酵母菌因菌株而异，并且具有菌株差异性。白地霉菌（Geotrichum candidum）可导致西红柿、柑橘类水果和玉米等粮食腐烂[76]，但在西方地区，这种菌被用来制作带皮奶酪，其对奶酪的成熟和风味有直接的影响作用，在许多软奶酪和半硬奶酪的成熟过程中发挥重要作用，并为口味和香气的发展做出积极贡献[77]，如法国著名的卡芒贝尔奶酪。

3.3 酵素生产

酵素是指以蔬菜、水果为原料，经酵母菌、醋酸菌、乳酸菌等多种微生物发酵而成的功能性液体或固体食品。酵素对人体作用主要有维持机体平衡、抗炎、抗菌、分解消化食物、净化血液、促进细胞再生及组织修复等[78]。目前国内外有关酵素的研究主要有三部分：1）发酵菌种的筛选与研究[79-80]。2）酵素生产工艺的优化[81-82]。 3）酵素产品特性研究，例如抗氧化性[83-84]、对机体免疫功能影响等[85-86]。当前市场上与酵素相关的食品以及保健品已有很多种类，有关酵素发酵原理的研究并不多见，例如微生物对产品的影响以及微生物之间互相作用、底物之间相互影响，这些问题都有待解决。我国对酵素的研究处于起步阶段，目前集中在菌种筛选以及酵素产品特性。从菠萝皮及果肉中分离得到150 株酵母菌，进行耐受性等实验后，挑选出一株表现良好的酵母菌，应用于菠萝酵素的制作，得到了口感、气味、可接受程度都优于商业化菠萝酵素的产品，且残糖、果糖、总绿原酸等含量高，具有开发菠萝饮料及发酵食品的潜能[87]。Nyanga等[88]在滇刺枣（Ziziphus mauritiana）的发酵中，研究了不同酵母菌对其中风味物质及乙醇含量的影响，以获得一款特定的功能产品[88]。在酵素饮料生产中添加益生酵母，除了满足乙醇、CO2的需求外，还可以产生生物活性物质。在3 种混合果蔬汁中添加酵母菌发酵，发酵产物中酚类物质含量丰富，并且产品表现出很高的抗氧化性[89]。有研究表明，酵母菌和细菌是酵素发酵过程中的优势菌种，而乳酸菌只是在某一时期存在或人为添加时 存在[90]，在发酵环境中长期存在的酵母菌，可能对酵素益生功能有所贡献。在康普茶生产中，总酚类化合物含量的增加是酵母菌及细菌释放的酶所致[91]。酵素在生产中难免会与外界环境接触，空气中的野生酵母及霉菌不可避免地进入发酵环境中，导致培养基变质，产生不良气味、毒素等负面影响。已有研究报道，酵母菌可降解霉菌毒素，除去发酵中的毒素，抑制毒素在人体内的吸收[92]。市场上销售的酵素有不同的口味、种类可满足不同人群对产品的需求，随着人们对健康的追求，像酵素这样的保健品市场需求增长很快，酵母菌在其中会有很大的应用前景。

3.4 酵母菌在食品行业应用的局限性

酵母菌在食品行业应用受到的限制主要是其本身特点以及酵母菌与食品基质是否适合。在乳品、果蔬汁制作中，酵母菌的污染会对食品的外观、口感以及质地带来影响，酸奶中添加水果、坚果、蜂蜜等辅料也是引起酸奶腐败的原因之一。在乳品加工中，一些酵母会产生乙醇及二氧化碳，破坏酸奶口感及风味，另一些诸如假丝酵母等会破坏酸奶外观，特别是经济欠发达地区制作的手工酸奶，设备简陋、环境脏乱、消毒不彻底等因素导致酸奶被酵母污染后，通常会有胀气现象。而在果蔬汁中掺杂酵母菌后，其味道变酸、变臭也是一种普遍现象。从吉林省抽查了700余份酸奶样品，常温放置后获得12 份胀气样品，从中分离得到23 株污染菌，经鉴定后全部为酵母菌[90]。到目前为止，已有60多种酵母菌被鉴定为乳制品的腐败菌[75]。特别强调的是在乳制品加工中，现已出现了耐高温的酵母，一些酵母菌在巴氏消毒后仍能存活[93]。因此，在饮品中应用酵母菌时应提高警惕，避免造成微生物污染和不必要的经济损失。

4 酵母菌的安全性评价

酵母菌常寄生于人体皮肤和黏膜等处，属于正常菌群，但也属于条件致病菌[94]。酵母菌中条件致病菌有假丝酵母菌，严重感染者可导致基础疾病、免疫功能低下，长期使用抗生素、反复放置导管、器官移植、反复超声雾化治疗、激素及免疫制剂等都是感染酵母菌的重要途径[95]。目前，市面上用到酵母菌的领域很广泛，特别是食品领域，例如乙醇生产、调味剂、面食发酵等。益生菌安全性评价一般以病原性、毒性、代谢及菌株内在特性作为指标，通过细胞实验、动物实验来确定其安全性[96]。王红[97]从苹果和梨表面筛选得到217 株酵母，并对其中24 株具有代表性的菌株做了4 种细胞（人食管癌细胞Eca-109、人肺癌细胞A549、人乳腺癌细胞mc F-7、大鼠肾小球系膜细胞HEZY-1）毒性实验，其中7 株酵母对至少两种细胞具有明显抑制作用，两株酵母具有食用安全性隐患。研究人员从发酵食品中分离出13 株食源性酵母，将其分别对常见的3 种肠道病原菌（大肠杆菌、李斯特氏菌、肠炎沙门氏菌）做了细胞黏附抑制实验，所有菌株都能降低病原菌对Caco-2的黏附，大多数酵母菌表现出的抑菌效果甚至优于布拉氏酵母[22]。马娅君等[5]对异常毕赤酵母的安全性做了急性和慢性口服实验，异常毕赤酵母AR2016菌株对小鼠无毒，具较高生物安全性，并且可提高小鼠日均采食量，增强机体免疫功能。酵母菌作为载体来治疗人类疾病的研究十分常见。用热灭活的重组酵母为载体来调节动物肌肉生长抑素功能，接种疫苗组与对照相比表现出更好的生长性能，所有小鼠在整个实验过程中都很健康，表明重组酵母疫苗是无毒的，可以安全使用[98-99]。在免疫受损小鼠模型中，东方伊萨酵母菌显示出良好的免疫调节功能，经灌胃实验后，发现它能够使脾脏淋巴细胞活力显著升高，维持免疫低下小鼠的体质量、肝肾功能，调节Th1/Th2平衡[100]。在缺铁性贫血治疗中，富硒酵母由于吸收率高、刺激性小、营养丰富等特点引起人们重视。Kyyaly等[101]通过不断提高环境中铁含量来制备富铁酵母，最终得到1 株胞内铁含量为15 mg/g的富铁酵母，经动物实验验证，该酵母可以提高贫血小鼠的血红蛋白含量，并能改善贫血对小鼠肝、脾、心脏等脏器造成的损害。人类微生物组计划调查结果表明，在肠道环境中真菌属中酿酒酵母的丰度最高，尽管健康人粪便的真菌群落具有高度的变异性，但在大部分粪便样品中仍检测到酵母菌，说明酵母菌能在人体内定植[102]。益生菌的推荐剂量为109CFU/d[103]，任何潜在致病菌进入人体后都会带来健康隐患，因此菌株安全性评价显得尤为重要。

5 结 语

酵母菌在食品以及饮料行业已经得到了广泛的研究与应用。近年来的研究表明，酵母菌正打破人们对其固有的认识，逐渐成为益生菌的一员。目前，市场上常见食品中含有的益生菌主要为双歧杆菌、乳杆菌、乳球菌，在我国《益生菌类保健食品申报与审评规定》中，酵母菌也没有被列入其中。无论是在食品行业还是对人类健康来说，酵母菌都具备成为新一代益生菌的潜力。酒类、面食、果蔬汁、酵素生产中，酵母菌都发挥着不可或缺的作用。在酒、酵素等发酵产品中，酵母菌的研究以及应用进展得比较顺利，无论菌种选择、工艺优化还是产品最终评价，都取得了不错的结果。乳品加工中酵母菌不是主要微生物，甚至会破坏乳制品的口感及稳定性，但这种不良影响具有菌种差异性，也有研究表明，益生酵母菌的应用不会影响产品口感；相反，加入酵母菌后会产生特定的风味，并且也会增强益生菌稳定性，因此，酵母菌具备在乳制品中应用的潜能。 除了用作益生菌，酵母菌还具有其他有益功效，例如富含维生素，可以选择合适的菌株，优化食品生产加工技术，增加食品益生功能。

与双歧杆菌、乳杆菌等益生菌不同的是，酵母菌最初应用于发酵生产，其益生功能的开发源于布拉氏酵母益生功能的发现。市场上常见的含酵母制品包括助消化的酵母片和治疗腹泻的布拉氏酵母菌散等产品。目前酵母菌在治疗腹泻、肠炎，降胆固醇，增强营养方面的功效已被证实。体外实验和动物实验中，酵母菌在提高机体免疫力、抑制毒素产生与吸收、抑制病原微生物繁殖、抗氧化、抗肿瘤活性方面也有积极作用。尽管对酵母菌益生作用发掘的并不全面，但从其表现以及安全性评价来看，酵母菌具有作为益生菌的潜力。

对酵母的研究存在以下几个问题：第一，益生新功能的发现；第二，对酵母菌从研究到应用的跨越，这也是酵母菌发挥其作用的重点，目前，已有研究将益生酵母菌应用于糙米酵素中，用来缓解小鼠肠炎症状；第三，酵母菌具有的特性与益生功能之间的联系，如布拉氏酵母细胞壁较其他酵母厚，因此耐受性更强。目前，研究大部分存在这样一个问题，即没有深入研究酵母菌具有益生性背后的机理。益生酵母菌对食品的益处已有报道，但相关食品对人体健康的影响鲜有研究。可能的原因是酵母会产生二氧化碳和乙醇，因此，在食品开发上存在一定难度。为保证食品本身的口感、风味、稳定性及安全性，酵母菌在多种食品基质中的应用受到了限制。目前关于益生菌的研究热点多集中在乳酸菌、双歧杆菌等菌种，对酵母菌的益生性研究还缺乏重视。酵母菌在自然界随处可见，对生长要求也比较低，因此，相关研究人员应重视酵母菌的益生功能，进一步挖掘酵母菌的益生功效并将其应用到食品或保健品中。