植物基食品乳酸菌發(fā)酵技術(shù)研究進展

關(guān)倩倩， 熊 濤， 謝明勇*

（1. 食品科學與技術(shù)國家重點實驗室，南昌大學，江西 南昌 330047；2. 南昌大學 食品學院，江西 南昌 330031）

近年來，心腦血管疾病、癌癥、糖尿病、肥胖等慢性疾病的發(fā)病率不斷升高。《2018 全球營養(yǎng)報告》[1]指出，有20%的死亡與飲食營養(yǎng)失衡有關(guān)，動物源脂肪、蛋白質(zhì)攝入量過多而富含膳食纖維的植物源食物攝入量嚴重不足，已成為影響全球慢性疾病發(fā)病率和死亡率的首要危險因素。 大量研究表明[2-3]，在日常飲食中增加全谷物、果蔬、堅果和豆類等植物源食物的攝入，不僅可以平衡膳食，還可以大大降低2 型糖尿病、高血脂、脂肪肝、心腦血管疾病等慢性疾病的患病風險。 在全球消費者健康與保健意識日益增強、人們對健康食品需求不斷增加的大背景下，植物基食品逐漸發(fā)展成為全球食品行業(yè)的新興領(lǐng)域，市場增長空間廣闊。 然而，由于技術(shù)壁壘較低，使得市面上現(xiàn)有的植物基食品同質(zhì)化程度高且產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊。 因此，如何提升產(chǎn)品品質(zhì)、實現(xiàn)品類的多元化是當前植物基食品行業(yè)發(fā)展面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。

乳酸菌發(fā)酵作為一種先進的食品生產(chǎn)技術(shù)，在乳品中的應用已有上百年歷史，乳酸菌發(fā)酵乳在全球已形成一個龐大市場，發(fā)酵乳制品可通過調(diào)節(jié)腸道健康預防慢性疾病也逐漸成為全球共識。 近年來，隨著植物基食品在全球蓬勃發(fā)展，乳酸菌發(fā)酵技術(shù)在植物基食品中的應用受到關(guān)注，將該技術(shù)應用于植物基食品行業(yè)，可實現(xiàn)產(chǎn)品風味口感和健康功效的多元化，在新型植物基食品開發(fā)方面優(yōu)勢明顯，可為植物基食品行業(yè)帶來新的變革。 作者對近年來國內(nèi)外市場上出現(xiàn)的植物基乳酸菌發(fā)酵食品的類型、相關(guān)基礎理論研究現(xiàn)狀進行了綜述，探討了植物基乳酸菌發(fā)酵食品生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)突破及其產(chǎn)業(yè)化進展， 最后展望了植物基乳酸菌發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢， 以期為我國植物基乳酸菌發(fā)酵食品相關(guān)領(lǐng)域研究及新型植物基發(fā)酵食品開發(fā)提供參考。

1 植物基乳酸菌發(fā)酵食品類型及產(chǎn)品特征

根據(jù)目前市場及文獻報道，按照原料的不同將植物基乳酸菌發(fā)酵食品分為以下幾類：

1.1 乳酸菌發(fā)酵果蔬食品

乳酸菌發(fā)酵果蔬食品是以新鮮果蔬為原料，經(jīng)過預處理、打漿、均質(zhì)、殺菌等工藝，接種乳酸菌發(fā)酵而成的一類功能性發(fā)酵果蔬產(chǎn)品。 乳酸菌發(fā)酵技術(shù)不僅能夠改善果蔬風味[4-6]、增亮果蔬色澤[7]，還可增強果蔬產(chǎn)品營養(yǎng)價值[8]和益生功能[9-16]，延長果蔬的保質(zhì)期[17]。 國外對乳酸菌發(fā)酵果蔬食品的研究與開發(fā)起步較早，產(chǎn)品主要以發(fā)酵果蔬汁為主。 早在2001 年， 日本大制藥公司就開發(fā)出一款含大蒜、甘薯、南瓜、西紅柿等8種蔬菜的乳酸菌發(fā)酵蔬菜汁飲料產(chǎn)品，其獨特的風味獲得了消費者的青睞[18]。近年來國外市場上不斷有新的復合發(fā)酵果蔬汁產(chǎn)品推出。 相對而言，國內(nèi)的乳酸菌發(fā)酵果蔬產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚。 隨著作者所在團隊直投式益生菌發(fā)酵果蔬關(guān)鍵技術(shù)的突破[19-20]，國內(nèi)市場上近年也推出了乳酸菌發(fā)酵果蔬飲料、果蔬原漿、果蔬粉、果蔬果凍、果蔬冰淇淋、 果蔬糕等多種新型乳酸菌發(fā)酵果蔬產(chǎn)品，大大豐富了乳酸菌發(fā)酵果蔬食品的種類（見表1）。

1.2 乳酸菌發(fā)酵植物蛋白食品

乳酸菌發(fā)酵植物蛋白食品主要是基于黃豆、核桃、杏仁、巴旦木、椰漿等富含植物蛋白類營養(yǎng)的植物基原料，經(jīng)過預處理、浸泡、磨漿、過濾、均質(zhì)、殺菌等工藝，接種乳酸菌發(fā)酵而成的一類功能性發(fā)酵植物蛋白產(chǎn)品。 植物蛋白具有脂肪低、熱量低和無膽固醇等特點，且不含乳糖，是乳糖不耐癥患者的良好選擇[21]。 乳酸菌發(fā)酵可去除某些植物蛋白原料本身不愉悅的風味，大大提升產(chǎn)品的風味與營養(yǎng)價值[22-24]。 常用于發(fā)酵的植物蛋白原料還有豌豆、霹靂果、腰果、花生等。 目前市場上乳酸菌發(fā)酵植物蛋白產(chǎn)品主要有植物酸奶和發(fā)酵植物蛋白飲料等（見表1）。

表1 國內(nèi)外市場上部分植物基乳酸菌發(fā)酵食品Table 1 Some commercial LAB-fermented plant-based products in domestic and foreign markets

1.3 乳酸菌發(fā)酵谷物食品

乳酸菌發(fā)酵谷物食品是以谷物為主要原料，采用酶法和發(fā)酵相結(jié)合的技術(shù)，利用酶將谷物中的淀粉轉(zhuǎn)化為乳酸菌可利用的低聚糖，再添加適當?shù)牡次镔|(zhì)，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成的一種功能性發(fā)酵谷物產(chǎn)品。 谷物原料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后不僅風味、口感更加豐富[25-28]，且產(chǎn)生了活性多肽、黃酮、多酚等多種功能活性物質(zhì)，具有更好的營養(yǎng)健康功效[29-31]。 此外，相對于普通谷物食品，乳酸菌發(fā)酵谷物產(chǎn)品的抗氧化能力[32-33]、抑菌性能[34-35]以及降膽固醇[36]等益生功效都得到提升。

1.4 植物基乳酸菌發(fā)酵藥食同源食品

植物基乳酸菌發(fā)酵藥食同源食品是將植物基藥食同源食品中的有效成分進行萃取提純，然后接種乳酸菌發(fā)酵而成的一類功能性發(fā)酵產(chǎn)品。 乳酸菌發(fā)酵在增加藥食同源植物活性成分[37-40]及提升其功效[41-44]方面均有明顯優(yōu)勢。 同時，乳酸菌發(fā)酵還可以改善藥食同源植物的風味[45]，使良藥變得不再“苦口”。 因此，乳酸菌發(fā)酵為藥食同源植物的開發(fā)利用開辟了新的領(lǐng)域。

1.5 乳酸菌發(fā)酵茶飲料

乳酸菌發(fā)酵茶飲料是指以茶葉為基質(zhì)，添加或者不添加其他食品原輔料和（或）營養(yǎng)物質(zhì)，通過乳酸菌發(fā)酵而成的具有獨特風味的茶飲料。 乳酸菌發(fā)酵不僅能夠改善茶飲料的風味[46-47]，還可增加其黃酮、總多酚等活性成分的含量，顯著提升茶飲料的抗氧化能力[47-48]。

2 植物基乳酸菌發(fā)酵食品的應用基礎研究

2.1 植物基發(fā)酵食品中乳酸菌的多樣性及其演替規(guī)律

在發(fā)酵食品成熟過程中，微生物的群落結(jié)構(gòu)會隨著底物的消耗以及代謝產(chǎn)物的積累呈現(xiàn)規(guī)律性動態(tài)變化，而這一動態(tài)變化規(guī)律直接決定了產(chǎn)品的穩(wěn)定性[49-50]。 因此，明確傳統(tǒng)發(fā)酵食品成熟過程中微生物的演替規(guī)律對于發(fā)酵食品品質(zhì)的控制十分重要。 近年來，隨著高通量測序技術(shù)及多組學技術(shù)的廣泛應用，關(guān)于傳統(tǒng)植物基發(fā)酵食品中乳酸菌多樣性及其演替規(guī)律的報道越來越多。 作者所在團隊分別對我國四川泡菜[51-52]、西北漿水[53]、南方酸筍[54-55]、腌菜[56]、東北辣白菜及東北酸菜[57]等傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜中的微生物多樣性進行了系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)明串珠菌屬、乳球菌屬、魏斯氏菌屬、片球菌屬及乳桿菌屬是我國傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜中的優(yōu)勢微生物，盡管不同種類發(fā)酵蔬菜在自然發(fā)酵過程中微生物演替規(guī)律不完全一致， 但普遍呈現(xiàn)出從不耐酸的明串珠菌屬、片球菌屬、乳球菌屬、魏斯氏菌屬逐漸過渡到耐酸的乳桿菌屬的過程。 郭昊翔對我國傳統(tǒng)酸粥在自然發(fā)酵過程中的細菌多樣性進行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)片球菌屬和乳桿菌屬在發(fā)酵初期均具有較高的相對豐度，隨著發(fā)酵進行，片球菌屬相對豐度下降，而乳桿菌屬相對豐度上升[58]。 毛晉春對不同發(fā)酵時期的酸面團樣品進行高通量測序分析， 發(fā)現(xiàn)乳球菌屬、明串珠菌屬、魏斯氏菌屬及腸球菌屬是傳統(tǒng)發(fā)酵酸面團中的優(yōu)勢乳酸菌，主要參與酸面團的中后期發(fā)酵[59]。

2.2 植物基發(fā)酵食品中的多菌種協(xié)同發(fā)酵

在傳統(tǒng)發(fā)酵食品體系中，微生物通過相互作用共同推動發(fā)酵進程，從而形成發(fā)酵食品獨特的風味和品質(zhì)[60]。 作者所在團隊對我國傳統(tǒng)果蔬自然發(fā)酵過程中存在的多菌種協(xié)同發(fā)酵現(xiàn)象進行了研究[51，61]，發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵早期，以明串珠菌屬為主的異型乳酸發(fā)酵菌啟動發(fā)酵， 通過HMP 途徑代謝環(huán)境中的蔗糖產(chǎn)生乳酸、乙酸、乙醇和CO2，CO2為參與前中期發(fā)酵的乳球菌屬、片球菌屬、魏斯氏菌屬及參與中后期發(fā)酵的乳桿菌屬等其他乳酸菌提供了有利的厭氧環(huán)境。 以植物乳桿菌、戊糖乳桿菌等為主的乳桿菌屬主導并完成中后期發(fā)酵， 通過EMP 途徑代謝環(huán)境中的葡萄糖、果糖等底物，產(chǎn)生大量乳酸及風味物質(zhì)。 通過對傳統(tǒng)蔬菜發(fā)酵過程中篩選出的2 株優(yōu)勢菌株——腸膜明串珠菌和植物乳桿菌進行共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)兩者存在明顯的競爭關(guān)系，這種競爭的相互作用關(guān)系導致兩者混合培養(yǎng)時乳酸、乙酸的生成量與單獨培養(yǎng)相比差異顯著[62]。 Singracha等通過接種耐鹽乳酸菌與耐鹽酵母菌用于醬油的減鹽發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者在醬油風味形成中存在明顯的協(xié)同作用。 在鹽水發(fā)酵開始階段，發(fā)酵體系pH在6.0~7.0，有利于耐鹽乳酸菌的生長，此時耐鹽乳酸菌產(chǎn)生大量乳酸迅速使醬醪酸化，當pH 降至5.0以下時，耐鹽乳酸菌的生長受到抑制，而耐鹽酵母菌開始大量繁殖，產(chǎn)生醇類、呋喃酮等風味物質(zhì)，賦予醬油獨特的焦糖味[63]。

2.3 植物基發(fā)酵食品中微生物和產(chǎn)品風味的相關(guān)性

傳統(tǒng)發(fā)酵食品中復雜的微生物菌群通過產(chǎn)生風味物質(zhì)或者風味前體物質(zhì)， 賦予產(chǎn)品獨特的風味，其代謝機理復雜，形成的風味迥異[64-65]。 揭示微生物菌群和風味之間的相關(guān)性，深入挖掘發(fā)酵過程中對產(chǎn)品風味形成具有重要貢獻的功能微生物，可為傳統(tǒng)發(fā)酵食品的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級奠定重要的理論基礎。 近年來，越來越多的國內(nèi)外學者采用以宏基因組學、宏轉(zhuǎn)錄組學和代謝組學為代表的食品組學技術(shù)，結(jié)合多元統(tǒng)計學分析方法，對傳統(tǒng)發(fā)酵食品體系中復雜的微生物菌群結(jié)構(gòu)與風味物質(zhì)之間的相關(guān)性進行分析，由此將傳統(tǒng)發(fā)酵食品中的微生物菌群與風味真正關(guān)聯(lián)起來。 在以乳酸菌發(fā)酵為主導的植物基發(fā)酵食品體系中，作者所在團隊采用雙向正交偏最小二乘法（the two-way orthogonal partial least squares，O2PLS）結(jié)合宏轉(zhuǎn)錄組學，對我國傳統(tǒng)四川泡菜發(fā)酵過程中微生物組和有機酸、 氨基酸、揮發(fā)性風味物質(zhì)等進行了關(guān)聯(lián)分析[52，66]（見圖1），從微觀與宏觀兩個層面探討了功能微生物的基因表達和關(guān)鍵酶對四川泡菜風味物質(zhì)代謝通路的調(diào)控作用，重新構(gòu)建四川泡菜發(fā)酵代謝網(wǎng)絡，預測了包括乳桿菌目、腸桿菌目和假單胞菌目在內(nèi)的菌群為四川泡菜特征風味物質(zhì)生成的關(guān)鍵功能微生物。Yan 等采用多元統(tǒng)計學分析構(gòu)建了我國傳統(tǒng)酸面團中核心菌種與香氣物質(zhì)間的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)舊金山乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌與老面饅頭中乙酸、 戊醛、己醛等十幾種風味物質(zhì)呈現(xiàn)較高的正相關(guān)；而核心乳酸菌種食竇魏斯氏菌則與特征揮發(fā)性香氣物質(zhì)相關(guān)性不顯著[67]。 上述研究極大地拓展了對于傳統(tǒng)發(fā)酵食品中微生物菌群與產(chǎn)品風味形成之間關(guān)聯(lián)性的認識。 然而，這種關(guān)聯(lián)最終還需要通過微生物純培養(yǎng)、組合培養(yǎng)以及原位培養(yǎng)等實驗手段加以驗證。

圖1 泡菜發(fā)酵過程中微生物與風味的關(guān)系網(wǎng)絡及代謝調(diào)控Fig. 1 Correlation network as well as the meta-pathways between microbiota and flavours of Paocai fermentation ecosystem

3 植物基食品乳酸菌發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)突破

3.1 植物基發(fā)酵專用優(yōu)良乳酸菌菌種的選育

植物基傳統(tǒng)發(fā)酵食品中蘊藏著豐富的微生物資源，挖掘并開發(fā)利用其中的乳酸菌資源，可為植物基傳統(tǒng)發(fā)酵食品的工業(yè)化和現(xiàn)代化生產(chǎn)提供科學保障。 早在20 世紀80 年代，美國學者為了更好地指導以圓白菜為原料的酸菜規(guī)模化生產(chǎn)，對酸菜發(fā)酵過程中的微生物菌系動態(tài)變化進行研究并據(jù)此篩選出了可用于酸菜工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)良發(fā)酵菌種——腸膜明串珠菌。 近年來，從植物基傳統(tǒng)發(fā)酵食品中篩選優(yōu)良發(fā)酵菌株然后用于植物基純種發(fā)酵的報道越來越多。 Bocchi 等選育了具有優(yōu)良燕麥發(fā)酵性能的乳桿菌和雙歧桿菌各一株，并將其用于燕麥的發(fā)酵， 發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后的燕麥飲料中特定氨基酸、維生素和多酚（類黃酮和酚酸）等含量明顯增加，而燕麥中富含的低聚糖含量及結(jié)構(gòu)并未發(fā)生改變[30]。 江南大學陳衛(wèi)團隊篩選出腸膜明串珠菌SCCDZN2、 植物乳桿菌VuNNMMY10-L1 和耐乙醇片球菌VCQWZ3-L7 等一批具有優(yōu)良泡菜發(fā)酵性能的乳酸菌株，將菌株復配用于泡菜發(fā)酵，可賦予泡菜良好的風味[68]。 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學張和平團隊選育了兩株具有優(yōu)良豆乳發(fā)酵性能的乳酸菌株嗜熱鏈球菌S10 和植物乳桿菌P-8， 將兩株菌進行復合用于豆乳的發(fā)酵，可大大改善豆乳的風味和口感[69]。丹麥科漢森公司開發(fā)了專門用于大豆、燕麥和椰子等發(fā)酵的植物基發(fā)酵劑Nu-Trish LGG，包含雙歧桿菌BB-12 和鼠李糖乳桿菌LGG[70]。杜邦丹尼斯克公司開發(fā)了可用于大豆、椰子、堅果、燕麥、玉米、大米、水果和蔬菜等多種植物基原料發(fā)酵的植物基發(fā)酵劑——Danisco?VEGE cultures 發(fā)酵劑， 包含嗜酸乳桿菌NCFM 和乳雙歧桿菌HN019。國內(nèi)和合生物科技有限公司篩選了豆酸乳發(fā)酵專用復合乳酸菌組合——保加利亞乳桿菌HH-LB57、嗜熱鏈球菌HH-ST08 和植物乳桿菌HH-LP56， 在此基礎上開發(fā)出植物基發(fā)酵豆酸乳干、豆酸乳片、豆酸乳粉等產(chǎn)品。 作者所在團隊創(chuàng)建了一套植物基發(fā)酵專用益生菌菌種高通量篩選體系（見圖2），迄今已從傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品、 發(fā)酵果蔬制品等2 000 多份樣品中篩選出含植物乳桿菌NCU116[71-79]、植物乳桿菌NCU622[4]、鼠李糖乳桿菌NCU2217[80-81]和嗜酸乳桿菌NCU426[82]在內(nèi)的7 000 多株植物基發(fā)酵專用菌種，構(gòu)建了我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的植物基發(fā)酵專用益生菌庫，其中，已挖掘出發(fā)酵性能優(yōu)良并具有胃酸和膽鹽耐受性強、腸道黏附性好、可調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡、緩解便秘、調(diào)節(jié)免疫等功能特性的植物基發(fā)酵專用益生菌386 株[19]。

圖2 植物基發(fā)酵專用益生菌菌種高通量篩選體系Fig. 2 High-throughput screening system for probiotic strains specialized for plant-based fermentation

3.2 高活性植物基發(fā)酵專用乳酸菌菌劑的制備

3.2.1植物基發(fā)酵乳酸菌菌種的高密度培養(yǎng) 高密度培養(yǎng)是實現(xiàn)高活性直投式發(fā)酵劑規(guī)模化生產(chǎn)的重要基礎。 目前國內(nèi)主要采取優(yōu)化培養(yǎng)基配方結(jié)合分批補料流加培養(yǎng)等方式來達到乳酸菌高密度培養(yǎng)的目的，由此得到的乳酸菌菌體濃度一般在1×109～1×1010CFU/mL。 Wang 等通過簡化培養(yǎng)基配方，控制最佳發(fā)酵條件（發(fā)酵pH、中和劑、曝氣速率和攪拌轉(zhuǎn)速）等方式，將鼠李糖乳桿菌LS-8 的高密度培養(yǎng)濃度提升到了4.5×109CFU/mL， 比在MRS 培養(yǎng)基中提升了9 倍[83]。 孫媛媛等通過優(yōu)化培養(yǎng)基配方、恒定pH 分批培養(yǎng)和恒定pH 自動反饋補糖培養(yǎng)等方式， 使發(fā)酵乳桿菌CCFM422 在恒定pH 6.0 條件下分批培養(yǎng)時活菌濃度提高到了1.3×1010CFU/mL[84]。楊瑞冬以工業(yè)化生產(chǎn)為出發(fā)點，通過優(yōu)化培養(yǎng)基配方對布氏乳桿菌IMAU80233 高密度培養(yǎng)工藝進行優(yōu)化， 使發(fā)酵罐中發(fā)酵液活菌濃度達到3.81×109CFU/mL[85]。作者所在團隊將指數(shù)流加、模糊邏輯控制、智能反饋控制及提升式菌體懸浮培養(yǎng)等技術(shù)集成創(chuàng)新，用于植物基發(fā)酵乳酸菌菌種的規(guī)模化高密度培養(yǎng)， 將工廠發(fā)酵液中活菌濃度提升到1.9×1010CFU/mL[20]。

3.2.2植物基發(fā)酵乳酸菌菌劑的制備 真空冷凍干燥技術(shù)是目前國際上通用的乳酸菌菌劑制備方法，可使菌體在長期保存過程中維持較高的活性和穩(wěn)定性。 然而，在凍干過程中，菌株形態(tài)、細胞膜結(jié)構(gòu)與成分等乳酸菌的內(nèi)在特性，以及高密度培養(yǎng)條件和凍干保護劑配方等因素均會影響菌體的凍干存活率進而影響其活性[86]。 提高凍干過程中菌體活性的方法主要有兩種：1）調(diào)整菌株的內(nèi)在生理狀態(tài)，如通過優(yōu)化培養(yǎng)基配方促進菌體生物膜的形成[87]或改變菌體細胞膜不飽和脂肪酸比例[88]，以及通過冷脅迫、熱脅迫、酸脅迫或多種脅迫交互使用等預處理方法增強乳桿菌抗凍能力[89-92]等；2）通過尋找最佳的凍干保護劑配方、優(yōu)化預冷凍條件及凍干工藝參數(shù)等方式降低冷凍干燥對乳酸菌的損傷[93-95]。目前制備的菌劑產(chǎn)品中活菌數(shù)普遍在1×109～1×1011CFU/g[96-98]。 作者所在團隊發(fā)明了兩步干燥法生產(chǎn)高活性乳酸菌菌劑的規(guī)模化制備技術(shù)，在真空冷凍干燥之前增加真空干燥的步驟，獲得的凍干菌劑中乳酸菌活菌數(shù)高達2.6×1012CFU/g[20]。

4 植物基乳酸菌發(fā)酵食品的產(chǎn)業(yè)化進展

4.1 植物基乳酸菌發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

植物基乳酸菌發(fā)酵食品不僅有效保留了植物原料本身豐富的維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維和植物化合物，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后營養(yǎng)還得到全面提升。 后疫情時代，公眾衛(wèi)生健康意識的提高推動了包括益生菌發(fā)酵行業(yè)在內(nèi)的大健康產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和相關(guān)消費升級，植物基乳酸菌發(fā)酵食品這一細分領(lǐng)域更是進入了高速發(fā)展階段。 以植物基酸奶為例，根據(jù)美國植物基協(xié)會 （Plant Based Foods Association，PBFA）和食品研究所（Good Food Institute，GFI）聯(lián)合SPINS 發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示：2020 年， 植物基酸奶在美國零售市場已達到3.43 億美元， 銷售增長率為20.2%，幾乎是傳統(tǒng)零售酸奶增長的7 倍。 而相對于龐大的植物基食品市場，植物基酸奶只是“冰山一角”。 隨著人們健康意識的不斷提升，以大豆、燕麥、椰子、杏仁等為原料制成的植物基乳酸菌發(fā)酵食品也表現(xiàn)出強勁的增長態(tài)勢。 目前，國內(nèi)外許多大型企業(yè)， 如國外的朝日集團、 達能、Chobani、Ripple Foods 等以及國內(nèi)的農(nóng)夫山泉股份有限公司、 北京三元食品股份有限公司、內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司等都對植物基乳酸菌發(fā)酵食品進行了規(guī)劃以及產(chǎn)品開發(fā)。

作者所在團隊從事植物基益生菌發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化應用研究20 余年， 在該領(lǐng)域取得了一系列突破性進展，尤其在果蔬益生菌發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化應用領(lǐng)域，先后突破果蔬發(fā)酵益生菌菌種高通量篩選和高活性工程菌菌劑規(guī)模化制備等技術(shù)瓶頸，率先掌握適合工業(yè)化生產(chǎn)的果蔬發(fā)酵菌種及其菌劑制備等核心技術(shù)，發(fā)明了直投式益生菌發(fā)酵果蔬生產(chǎn)新工藝，創(chuàng)制了發(fā)酵果蔬原漿、發(fā)酵果蔬飲料等9種益生菌發(fā)酵果蔬生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)出美味、營養(yǎng)、安全、方便的13 類益生菌發(fā)酵果蔬全新系列產(chǎn)品，實現(xiàn)了直投式益生菌發(fā)酵果蔬關(guān)鍵技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化突破，相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品在國內(nèi)100 多家企業(yè)得到應用[19]。

4.2 植物基乳酸菌發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)面臨的技術(shù)難題

作者所在團隊前期在果蔬乳酸菌發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化應用方面取得了階段性成果，隨著產(chǎn)業(yè)化不斷推進，發(fā)現(xiàn)尚存在以下難點亟須解決：

1）大罐發(fā)酵過程中產(chǎn)品的穩(wěn)定性問題 一方面，植物基原料基質(zhì)不同于乳制品，其種類多樣、底物成分非常復雜；另一方面，大規(guī)模發(fā)酵過程中發(fā)酵罐上下的料液稠度、罐壓、pH 等參數(shù)的差異都會導致產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性難以控制。 要解決這一問題，除了要保證植物基原料的穩(wěn)定性之外，還需要從前期菌種篩選和后期放大生產(chǎn)的工藝控制兩方面著手，來確保大罐發(fā)酵過程中產(chǎn)品的穩(wěn)定性；

2）后酸化問題 后酸化是酸奶大規(guī)模生產(chǎn)中面臨的一大難題，而植物基原料規(guī)模化發(fā)酵中也同樣存在這一問題。 對于活菌型產(chǎn)品，產(chǎn)品在運輸、銷售過程中乳酸菌仍在緩慢生長繁殖， 繼續(xù)發(fā)酵產(chǎn)酸。 后酸化現(xiàn)象會影響產(chǎn)品的口感和風味，使產(chǎn)品感官質(zhì)量下降，甚至嚴重影響產(chǎn)品的品質(zhì)并縮短保質(zhì)期。 篩選對酸敏感的弱后酸化菌種是從根本上解決這一難題的關(guān)鍵所在。

5 植物基乳酸菌發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢

目前，植物基乳酸菌發(fā)酵食品研究尚處于起步階段，但其獨特的優(yōu)勢契合了消費者的需求，順應了大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，市場前景十分廣闊。 然而，植物基乳酸菌發(fā)酵食品仍存在品種單一、風味和貨架期不穩(wěn)定等問題。 此外，在植物基發(fā)酵專用復合菌劑開發(fā)、營養(yǎng)和安全性評價以及發(fā)酵產(chǎn)品風味和口感調(diào)控等方面仍有較大的質(zhì)量提升空間。 鑒于此，未來可從以下方面開展研究，以加快推進植物基乳酸菌發(fā)酵食品的產(chǎn)業(yè)化進程：1）在基礎理論方面，揭示不同植物基乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)品中功能組分和風味物質(zhì)的形成機制，為產(chǎn)品的健康效應、風味改善及主體風味的協(xié)同增強研究提供理論依據(jù)；2）在關(guān)鍵技術(shù)方面，突破植物基乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)品風味及質(zhì)構(gòu)優(yōu)化、 貨架期產(chǎn)品穩(wěn)定性等系列技術(shù)瓶頸，尋找更多適合發(fā)酵的植物基原料，同時針對不同的植物基原料，篩選合適的發(fā)酵菌種，并開發(fā)出性能穩(wěn)定、活性高、后酸化可控的專用直投式發(fā)酵益生菌菌劑，優(yōu)化發(fā)酵工藝等；3）在新產(chǎn)品開發(fā)方面，開發(fā)具有調(diào)節(jié)血脂（血壓、血糖）、抗衰老、抗氧化等功效的新型功能性植物基乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)品，針對不同消費群體，開發(fā)具有特殊風味和營養(yǎng)健康功效的植物基乳酸菌發(fā)酵新產(chǎn)品等；4）在其他方面，制定植物基乳酸菌發(fā)酵食品的行業(yè)、 國家或國際標準，完善乳酸菌及其發(fā)酵植物基產(chǎn)品的安全性和功能性評價科學體系等。