酸面團中乳酸菌抗真菌活性的研究進展

張薇

摘要： 酸面團在烘焙領域具有廣闊的應用前景。酸面團發酵技術不僅能改善烘焙食品的風味質構，同時酸面團中乳酸菌代謝產生的抗真菌物質可以抑制多種腐敗菌生長，對延長烘焙食品貨架期起重要作用。近年來，抗真菌乳酸菌作為生物防腐劑的研究受到了廣泛關注，文章以酸面團為研究對象，綜述其中乳酸菌抗真菌活性的相關研究進展。

Abstract： Sourdough has a promising future in baking. Sourdough fermentation technology can not only improves the flavor and structure of baking products， but also plays an important role in extending the shelf-life because of the anti-fungus substances. Lactic Acid Bacteria will produce anti-fungus substances to inhibit the growth of a variety of spoilage bacteria. In recent years， as a kind of biological preservatives， researchers have paid wide attention to anti-fungus lactic acid bacteria. The author reviewed the research progress of sourdough fermented by anti-fungal lactic acid bacteria around the activity of sourdough's anti-fungal.

關鍵詞： 酸面團；乳酸菌；抗真菌活性

Key words： sourdough；Lactic Acid Bacteria；anti-fungal activity

中圖分類號：TS201.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）06-0160-03

0 引言

酸面團發酵技術是指以酸面團作為生物發酵劑，利用其中的乳酸菌和酵母發酵生產面包等烘焙食品，以改善其質構、風味、儲藏及營養價值[1]。相較于酸面團發酵在歐美等國家的廣泛應用，該技術在我國起步較晚，但隨著全球經濟一體化的深入，該技術正逐漸被應用于饅頭、包子等我國傳統食品的生產中。真菌腐敗是影響烘焙食品貨架期并造成烘焙產業經濟損失的重要因素，其中最常見的腐敗菌有Penicillium（青霉屬），Aspergillus（曲霉屬）， Monilia（念珠菌屬），Mucor（毛霉屬），Endomyces（內孢霉屬），Cladosporium（枝孢霉屬），Fusarium（鐮刀菌屬）和Rhizopus（根霉屬）等[2]。烘焙食品中常用丙酸鹽類、山梨酸類及苯甲酸類化學防腐劑來抑制腐敗真菌生長，但長期攝入這類防腐劑對人體健康會造成不良影響且使霉菌產生抗性[3]。為尋求更高效穩定安全的防腐劑，生物防腐劑受到廣泛關注，其中乳酸菌的抗真菌活性成為研究焦點之一。近年來，國內外有關酸面團中乳酸菌抗真菌活性的研究取得了豐富成果。

1 酸面團

酸面團是由谷物、果蔬或者其他基質同水和活性微生物（主要指乳酸菌和酵母菌菌群）經發酵過程而得到的一種天然的混合發酵劑。依據乳酸菌的來源可將酸面團分為兩大類：天然酸面團中乳酸菌來源于自然環境引入；乳酸菌發酵酸面團中的乳酸菌來源于人為加入。

乳酸菌是一類革蘭氏陽性桿菌或球菌，不形成芽孢、不運動，過氧化氫酶陰性，對葡萄糖發酵能產生50%以上乳酸的細菌的總稱[4]，被廣泛應用于發酵乳制品、發酵肉制品、發酵飲料、發酵蔬菜等食品的生產。在烘焙產業中，利用酸面團技術，不僅能改善產品的感官及營養特性，而且發揮乳酸菌具有的抗真菌活性起到延緩貨架期的作用[5]，這兩點極大滿足了消費者對營養美味、自然安全食品的需求。

酸面團中乳酸菌的抗真菌活性主要源于其代謝產物。目前所研究的不同乳酸菌產生的主要抗真菌物質包括乳酸、乙酸、二氧化碳、二乙酰、過氧化氫、己酸、脂肪酸、苯乳酸、環二肽、羅伊氏乳桿菌素等[6]。

2 酸面團中乳酸菌的抗真菌活性

2.1 天然酸面團中乳酸菌的抗真菌活性

天然酸面團體系中的乳酸菌由谷物、水、空氣等自然環境引入，其中的乳酸菌群具有多樣化、不確定性的特征。目前，天然酸面團中乳酸菌抗真菌活性研究主要集中于菌株的分離鑒定和抗菌物質的分離純化。分離具有抗真菌活性乳酸菌的常用方法主要是瓊脂擴散法、瓊脂覆蓋法、改進濁度法、酶聯免疫法、ATP生物發光法等方法，其中瓊脂擴散法、瓊脂覆蓋法和改進濁度法因操作簡便而被廣泛使用[7]，經鑒定天然酸面團體系中含有多種乳酸菌，主要包括舊金山乳桿菌（Lactobacillus sanfranscensis，LS）、短乳桿菌（Lactobacillus brevis，LBr）和植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum，LP）等[5]；抗菌物質的分離鑒定，目前常采用萃取、HPLC、MS、NMR、RP-HPLC和SDS-PAGE等方法[8]。

在眾多酸面團乳酸菌中，舊金山乳桿菌的抗真菌活性研究開展較早。1998年A. Corsetti等[9]從天然酸面團中分離出舊金山乳桿菌CB1并發現其能夠抑制鐮刀菌、青霉菌、曲霉菌和念珠菌的生長，分離純化后鑒定該乳酸菌所產生的抗真菌物質主要是乙酸、己酸、甲酸、丙酸、丁酸和正戊酸的混合物，其中己酸起到抗真菌的主要作用。

隨后不久，植物乳桿菌被證明具有更強的抗真菌活性。Rossana Coda等[10]從40株天然酸面團酸面團乳酸菌中篩選出5株對婁地青霉具有抗菌活性的乳酸菌，經鑒定為植物乳桿菌。Paola等人[11，12]于2000年從天然酸面團中篩選出抗真菌活性較強的L. plantarum 21B，首次提出植物乳桿菌發酵產生的苯乳酸是抑制真菌生長的重要因素并驗證了酸面團對延長面包貨架期的積極作用。endprint

除以上兩種常見乳酸菌外，天然酸面團中部分含量較少乳酸菌的抗真菌活性也得到報道。2008年，Yousef I等[13]從4種不同天然酸面團中分離出116株乳酸菌，并進行抗真菌實驗，最終通過16S核糖體RNA的方法鑒定出其中一株嗜淀粉乳桿菌具有最強的抗真菌活性，能夠完全抑制鐮刀菌屬霉菌的生長。

2.2 乳酸菌發酵酸面團中乳酸菌的抗真菌活性

如上所述，早期有關酸面團乳酸菌抗真菌活性的研究大多集中于天然酸面團抗真菌乳酸菌的分離鑒定以及對抗真菌物質的分離。隨著研究的不斷深入，焦點逐漸轉向將已鑒定的具有抗真菌活性的天然乳酸菌作為發酵劑和生物防腐劑用于酸面團發酵[14，15]，以生產出品質良好、自然安全且貨架期長的烘焙食品。

F. Dal Bello等[16]于2007年利用發芽大麥中分離出的具有抗真菌活性的植物乳桿菌（L.plantarum FST 1.7）發酵酸面團，生產出的面包可顯著延緩鐮刀菌的生長，該菌株產生的主要抗菌物質為乳酸、苯乳酸和二環肽。此外，該菌株發酵的酸面團能夠顯著提高面包的烘焙特性。Liam A.M. Ryan等[17]從谷物中分離出嗜淀粉乳桿菌（L.amylovorus DSM 19280）并將其應用于酸面團發酵，生產出的面包對常見的腐敗菌有較寬的抑菌譜，分離純化其抗真菌物質后發現除了乳酸、乙酸和苯乳酸等常見乳酸菌代謝產物，還有諸如D-葡萄糖醛酸和水楊酸等多種首次分離發現的抑菌物質，面包具有良好的質構和感官特性的同時，貨架期得到延長。該團隊在后續研究中還將分離得到的兩株植物乳桿菌L.plantarum FST 1.7和L. pl-antarum FST 1.9應用于酸面團發酵，也測定出極強的抗菌活性[18]。Carlo等人[19]將分離得到的植物乳桿菌Lactobacillus plantarum LB1和羅氏乳桿菌Lactobacillus rossiae LB5應用于酸面團發酵，結果表明兩株乳酸菌都能夠明顯抑制霉菌的生長以提高面包的貨架壽命。

3 酸面團中乳酸菌抗真菌活性的協同作用

隨著研究的不斷深入，單純抗真菌乳酸菌酸面團的研究已經比較成熟，而乳酸菌和其他物質或微生物的協同作用發揮抗真菌活性成為另一研究熱點方向，目前有關酸面團中乳酸菌和酵母、乳酸菌和化學防腐劑丙酸鈣的協同抗真菌作用的研究已有報道。

Rossana Coda等[20]選取對谷物腐敗菌具有抑制作用的異常威克漢姆酵母W. anomalus LCF與植物乳桿菌L.plantarum 1A7（S1A7）進行酸面團的聯合發酵，研究其抗真菌機制及協同作用。結果表明酸面團的中的抗真菌物質主要是9種抗真菌肽、乙醇和乙酸乙酯，聯合發酵延長了面包貨架期，保證其在室溫保藏28天內未受真菌污染，抗真菌效果優于單一菌株。L.A.M. Ryan等人[18]為了減少面包中化學防腐劑的用量，將抗真菌酸面團和丙酸鈣（CAP）混合用于面包制作并研究兩者可能的協同作用，結果表明CAP和抗真菌酸面團（由L. plantarum FST 1.7和L. plantarum FST 1.9發酵）混合可延遲婁地青霉的生長，兩者存在協同抗菌作用，但對具體的協同機理并沒有做深入探究。Carla Luciana Gerez等人[21]的研究直接驗證了這一結論，他們利用抗真菌乳酸菌作為發酵劑減少了面包中丙酸鈣50%的用量。

4 特殊酸面團體系的抗真菌活性研究

小麥面粉酸面團體系是酸面團中乳酸菌抗真菌活性研究的主體，相關研究如前文所述已經較為豐富，而對其他基質的酸面團體系的研究涉及較少，只有少量相關報道。

2011年，Carlo Giuseppe等人[19]針對小麥胚芽酸面團進行抗真菌研究，以小麥胚芽中分離的植物乳桿菌L.plantarum LB1和羅氏乳桿菌Lactobacillus rossiae LB5發酵小麥胚芽得到酸面團。經分離純化，小麥胚芽酸面團中的有機酸混合物和多種肽協同發揮抗真菌活性，其中甲酸具有最強的抑菌作用，生產出的面包在28天的常溫儲藏試驗中未受真菌污染。2012年Eunjong Baek1等人[22]研究了大米酸面團體系的抗真菌活性。以檸檬明串珠菌Le.citreum 和融合魏斯氏菌W.confusa聯合發酵制作大米酸面團。結果表明大米酸面團對枝孢霉、鏈孢霉及青霉菌具有明顯的抑制作用，并于其中分離出乙酸和乳酸等主要抗真菌物質。

5 展望

從天然酸面團中分離出具有抗真菌活性的乳酸菌，并將其應用于酸面團發酵，不僅能抑制多種腐敗真菌的生長，顯著提高面包等烘焙產品的貨架壽命，同時能夠改善產品比容、質構和感官特性。與傳統防腐劑方法相比，抗真菌乳酸菌發酵酸面團的使用可以減少丙酸鈣等化學防腐劑的使用量，是一種天然健康的烘焙產品生產技術，具有很高的研究價值。目前，對于抗真菌乳酸菌的研究已經取得了部分成果，但仍有眾多類別乳酸菌的抗真菌活性未被發掘，多菌株間的協同抗真菌機理也未得到廣泛研究。這些問題都值得國內外學者進行進一步的探索。

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