周袁璐，師 苑，陸躍樂，朱林江，陳小龍

（浙江工業(yè)大學生物工程學院 杭州310014）

發(fā)酵是人類最古老的食品保存方法之一，我國的傳統(tǒng)發(fā)酵技術有著悠久的歷史，且不同地區(qū)有著不同代表性的傳統(tǒng)發(fā)酵食品。傳統(tǒng)發(fā)酵過程呈開放式，環(huán)境中的微生物進入發(fā)酵食品，使其微生物種類豐富多樣[1]。傳統(tǒng)發(fā)酵一般有2 種形式：一部分發(fā)酵食品直接依賴原料及環(huán)境中的微生物進行發(fā)酵，而另一部分發(fā)酵食品通過人工接種后進行開放式發(fā)酵。然而，無論是哪種形式，發(fā)酵過程中都存在豐富的微生物體系。不同的微生物同處于一個微環(huán)境中，其群落組成隨發(fā)酵條件的變化而發(fā)生變化，群落微生物生長代謝的過程推動了發(fā)酵的進行。認識發(fā)酵過程中的微生物群落結構和不同微生物之間的協(xié)同作用機制對認識傳統(tǒng)發(fā)酵有著十分重要的意義。

在自然環(huán)境中，微生物并不是單獨存在，往往是種類繁多的微生物形成一個微生態(tài)體系。不同種類的微生物之間普遍存在著多種類型的相互作用表型，包括互利共生、偏利共生、偏害共生、競爭和寄生等，如圖1所示。食品傳統(tǒng)發(fā)酵過程也是一個由多種微生物協(xié)同發(fā)酵的微生態(tài)系統(tǒng)，存在微生物間的相互作用，并貫穿整個發(fā)酵過程，使得發(fā)酵過程各菌群的相對豐度呈現(xiàn)此消彼長的狀態(tài)。此外，這種微生物相互作用存在可重復的特征，即在每批次發(fā)酵的起始階段，參與發(fā)酵的微生物的種類與數量可能有所不同，而發(fā)酵過程和成熟產品中，各批次之間微生物的種類與數量的變化卻都相對一致。不同批次間的微生物群落及其演變具有可再現(xiàn)性，如傳統(tǒng)發(fā)酵奶酪[2]、蠶豆醬[3]和食醋[4]等。研究并揭示發(fā)酵過程中微生物間的相互作用，對穩(wěn)定發(fā)酵食品質量，提高發(fā)酵食品品質等均有一定的指導意義[5]。此外，傳統(tǒng)發(fā)酵食品中可重復再現(xiàn)群落形成過程的特點，使其成為研究微生物群落生態(tài)形成機制的有效模型[6]，用于研究并揭示微環(huán)境中微生物是如何通過相互作用自然形成微生物群落體系。

圖1 微生物相互作用類型Fig.1 Types of microbial interaction

近些年來，組學分析技術快速發(fā)展，高通量DNA 測序技術、RNA-seq 技術、功能基因組技術以及代謝組學技術等被廣泛應用于各種傳統(tǒng)發(fā)酵過程，能夠較全面地解析微生物群落的變化情況。Wu 等[7]為認識四川小曲酒的糖化發(fā)酵劑小曲中的微生物群落，對3 個地區(qū)的成熟小曲樣品進行MiSeq 高通量測序分析，結果表明，3 份小曲中細菌和真菌的多樣性都有一定差異，這種差異性在細菌群落中更為明顯，這可能是導致不同地區(qū)的風味差異的重要因素之一。Xie 等[8]為了解紹興黃酒發(fā)酵過程中微生物群落結構的變化，對發(fā)酵5 d 和30 d 的黃酒發(fā)酵樣品進行宏基因組測序，結果表明，發(fā)酵過程中的群落結構和功能都有所改變。在門水平上，發(fā)酵第5 天，放線菌門的菌群為優(yōu)勢菌落，相對豐度達87%；發(fā)酵第30 天，厚壁菌門和變形菌門的菌群成為優(yōu)勢菌。這些組學技術的協(xié)同應用，可從宏觀和微觀的角度共同分析微生物的生長代謝情況，為分析群落微生物的形成和功能提供技術支持。

1 傳統(tǒng)發(fā)酵食品中的微生物

1.1 傳統(tǒng)發(fā)酵食品中的微生物多樣性

傳統(tǒng)食品的發(fā)酵多為開放式的自然發(fā)酵，在發(fā)酵過程中呈現(xiàn)出了一個動態(tài)且獨特的微生物群落結構。參與發(fā)酵的微生物主要有3 個來源：1）人工接種，包括一些乳酸菌、酵母菌、米曲霉等。這些菌株一般都經過篩選或人工改造，有著遺傳性狀穩(wěn)定，抗逆性強，發(fā)酵產品的品質好等特點，如醬醪發(fā)酵過程中接種魯氏酵母和球擬酵母可顯著提高傳統(tǒng)發(fā)酵醬油產品的風味和品質，且縮短發(fā)酵時間[9]；人工接種凍干的乳酸菌可有效地啟發(fā)蘋果酸-乳酸，改善葡萄酒風味[10]；醬曲、小曲等發(fā)酵時，人工接種高活性霉菌如米曲霉AS3.042、米根霉AS3.866 等。2）原料中存在的微生物。許多傳統(tǒng)發(fā)酵的食品并不是通過接種特定的菌種進行發(fā)酵，而是直接依靠原料中存在的微生物進行發(fā)酵，如天然發(fā)酵的葡萄酒，是直接利用葡萄表面的微生物進行發(fā)酵的[11]，參與發(fā)酵的酵母菌除釀酒酵母外，還有漢遜酵母，假絲酵母，圓酵母等[12]。3）環(huán)境中的微生物，在發(fā)酵過程中會進入發(fā)酵食品中且參與發(fā)酵，這是地理環(huán)境不同的發(fā)酵食品呈現(xiàn)出不同風味的原因之一，這也導致了工業(yè)化生產發(fā)酵食品時，不同廠區(qū)的同種發(fā)酵食品有可能會呈現(xiàn)出不同風味[13]。

人們通過控制鹽濃度、氧氣含量等發(fā)酵參數來引導發(fā)酵過程，如在泡菜的發(fā)酵過程中加入了2%和食鹽和1%白砂糖，并用水封住壇口，創(chuàng)造了一個高鹽缺氧的發(fā)酵環(huán)境，以抑制雜菌生長[14]。Capece 等[11]連續(xù)4年研究了葡萄表面的釀酒酵母菌群，一共發(fā)現(xiàn)了6 種生物型（Biotype）的釀酒酵母。受每年葡萄收獲時降雨和溫度的影響，每年葡萄表面的釀酒酵母菌群都會有所不同，且釀酒酵母的豐度在葡萄表面并不占優(yōu)勢，然而由于釀酒酵母有著能在高糖環(huán)境下快速生長，對酒精有良好耐受性等特點[15]，使得釀酒酵母在酒精發(fā)酵的過程中占據了主導地位。到發(fā)酵結束時，發(fā)酵食品中的微生物大多以推動發(fā)酵進行的菌種為主體，這部分菌種豐度大大高于其它菌種；有一小部分相對豐度較高的菌種，多為優(yōu)勢菌種同門的其它菌種[2]，能在發(fā)酵環(huán)境中進行生長代謝；剩下一小部分相對豐度較低的菌種則是來自于發(fā)酵環(huán)境，原料或容器的其它菌種，發(fā)酵環(huán)境雖不適合這部分菌種生長，但對發(fā)酵環(huán)境有一定耐受程度，因此可以存在于發(fā)酵食品中。

1.2 發(fā)酵食品中的微生物群落演替

在傳統(tǒng)發(fā)酵的過程中，隨著發(fā)酵的進行，微生物產生的代謝物，如酒精、乳酸、醋酸等，改變了發(fā)酵環(huán)境，使得各個菌群的相對豐度發(fā)生變化，菌群呈現(xiàn)出一種此消彼長的狀態(tài)，表1 列舉了部分傳統(tǒng)發(fā)酵食品中的微生物群落變化。

表1 傳統(tǒng)發(fā)酵過程中的微生物群落變化Table 1 Changes in microbial communities during traditional fermentation processes

泡菜是中國北方的一種傳統(tǒng)發(fā)酵食品，Liang等[19]采用了Illumina MiSeq 測序技術，變性梯度凝膠電泳（Denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE）以及定量PCR（qPCR）這3 種分析方法，研究了泡菜發(fā)酵過程中微生物相對豐度的變化。Illumina MiSeq 測序和DGGE 的結果都表明，隨著發(fā)酵時間的增長，細菌菌群與真菌菌群的均勻度皆有所下降，即在發(fā)酵中后期，有優(yōu)勢菌群出現(xiàn)。由于在發(fā)酵過程中并沒有接種菌種，因此發(fā)酵初期時的菌種基本都來自原料，少量來自于環(huán)境。在發(fā)酵過程中，乳酸菌（Lactobacillus）產生乳酸，使得發(fā)酵環(huán)境中的pH 值下降，可滴定酸度（Total titratable acidity，TTA）上升，抑制了其它微生物的生長，使得乳酸菌在發(fā)酵后期成為最主要的菌屬。因此，在發(fā)酵過程中可以觀察到，發(fā)酵初期相對豐度較高的假單胞菌（Pseudomonas）和變形桿菌（Proteobacteria），其相對豐度會隨著發(fā)酵的進行而減少。

Zheng 等[20]應用變性梯度凝膠電泳的技術研究了白酒大曲的制曲過程中微生物群落的演替過程。這與泡菜發(fā)酵中的演替有所不同的是，制曲是通過控制溫度與濕度，從而達到某類微生物在曲中得以富集的目的。首先在第1 階段，將溫度控制在20 ℃，使得來源于原料及環(huán)境中的中溫微生物得以快速生長，接下來將溫度升高至38 ℃，使曲中的酵母、霉菌以及其它耐熱微生物得以富集。經過這2 個階段，曲中的乳酸菌也得到了富集，產生的乳酸能夠調節(jié)大曲的pH 值處于弱酸性，使得淀粉酶、蛋白酶等酸性酶類可以有更高的活性[21]，并使得pH 值與溫度成為制曲后期微生物群落結構形成的最重要因素。

食醋是由各類谷物進行連續(xù)的酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵后得到的產品，其釀造過程中也有著非常清晰的微生物群落演替過程[22]。首先，在處理過的谷物中加入大曲，曲中含有酵母（如畢赤酵母）、霉菌（如鏈霉菌、紅曲霉）等[23]微生物，其中霉菌是大曲中的優(yōu)勢菌種，霉菌分泌大量的酶如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶，可以水解原料中的大分子物質，為酵母菌進行酒精發(fā)酵提供了營養(yǎng)。在發(fā)酵的前3 d，是一個有氧發(fā)酵過程，微生物迅速利用原料中的糖分進行增殖，從第4 天開始隔絕氧氣，進行厭氧發(fā)酵，在這期間酒精含量以及酵母菌的相對豐度迅速上升，酒精濃度上升會抑制雜菌的生長，經過糖化和酒精發(fā)酵階段，乳酸菌也得到一定程度的富集，為后續(xù)的醋酸發(fā)酵做準備。酒精發(fā)酵結束后，加入老醅（上一批醋酸發(fā)酵的醋醅，含有較高豐度的醋酸菌[24]），通氣進行醋酸發(fā)酵，充足的氧氣使得醋酸菌和乳酸菌[4]的豐度迅速上升，發(fā)酵環(huán)境中的有機酸持續(xù)積累[18]，使環(huán)境中的pH 值下降，抑制其它微生物的生長，使得醋酸菌在該階段成為優(yōu)勢菌種[25]。醋酸菌代謝放熱使得環(huán)境溫度升高[25]，有利于產生更多代謝產物。

發(fā)酵工藝及其關鍵參數控制，可為傳統(tǒng)發(fā)酵過程中的優(yōu)勢微生物菌群結構變化提供主要動力。此外，微生物菌群內部也存在著許多菌種與菌種之間的相互作用。

2 傳統(tǒng)發(fā)酵中的微生物相互作用

在一個微生物群落中，不同微生物之間的相互作用可以通過多種機制進行，如直接接觸或通過信號分子等[26]。對于傳統(tǒng)發(fā)酵過程過程，除發(fā)酵條件影響微生物群落結構變化外，其群落結構內部的相互作用貫穿了整個發(fā)酵過程，表2 列舉了部分發(fā)酵食品中微生物的相互作用類型。微生物的相互作用可以賦予發(fā)酵食品特殊的風味，也對發(fā)酵食品質量的穩(wěn)定性有著很大的影響。

表2 傳統(tǒng)發(fā)酵中的微生物相互作用Table 2 Microbial interaction in traditional fermentation

2.1 傳統(tǒng)食品發(fā)酵過程中真菌與細菌之間的相互作用

傳統(tǒng)發(fā)酵過程中，有些發(fā)酵過程是由真菌主導的，如白酒小曲、白酒大曲、黃酒麥曲、豆腐乳、奶酪、葡萄酒等等的發(fā)酵過程，而細菌群落普遍存在于整個傳統(tǒng)發(fā)酵過程，因此這其中就會存在大量的真菌和細菌相互作用，主要表現(xiàn)為偏害共生和互利共生。

葡萄酒是葡萄經由微生物的一系列發(fā)酵后產生的一種具有獨特風味的酒類，具有較為明顯的區(qū)域特征。雖然葡萄酒產生區(qū)域特征的決定因素還沒有被確定，但目前有學者認為，不同地區(qū)的氣候特點使得葡萄表面具有獨特的細菌與真菌的組合[27]，這些真菌與細菌對葡萄酒的風味與質量有著十分重要的影響。葡萄表面有著復雜的微生物生態(tài)環(huán)境，包括絲狀真菌、酵母菌和細菌，其中有能力在葡萄酒中生存和生長的菌株就構成了葡萄酒的微生物群落，該群落主要包括酵母、乳酸菌和醋酸菌[28]。植物乳桿菌可以通過乳酸發(fā)酵使葡萄酒脫酸，脫酸和酒精發(fā)酵過程同時進行，可以縮短葡萄酒的釀造時間，使葡萄酒的口感更好，色澤更穩(wěn)定。此外，Lucio 等[29]將幾株植物乳桿菌和釀酒酵母共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母對植物乳桿菌的生長有較強的負面作用，這有可能是因為釀酒酵母在共培養(yǎng)體系中能夠快速吸收必需氨基酸，維生素和生長因子，從而限制了植物乳桿菌的生長。除此之外，釀酒酵母有較高的承受惡劣環(huán)境條件的能力（高濃度的乙醇和有機酸、較低的pH 值、缺乏氧氣等），使得其成為整個釀酒過程中的優(yōu)勢菌種。事實上，高含量酒精所產生的選擇性壓力已被定義為釀酒酵母在酒精發(fā)酵過程中具有優(yōu)勢的主要因素[30]，這也是在發(fā)酵過程中釀酒酵母與乳酸菌和非釀酒酵母呈現(xiàn)出偏害共生關系的主要原因。

除葡萄酒外，許多食品的發(fā)酵過程中都會出現(xiàn)酵母菌和乳酸菌的混合群落，如醬油、酸面團、酸奶等，且在這個過程中存在著相互作用，如圖2所示。釀酒酵母和保加利亞乳桿菌在共同發(fā)酵酸奶的過程中呈現(xiàn)出互利共生關系，保加利亞乳桿菌會將釀酒酵母無法水解的乳糖水解成半乳糖和葡萄糖，并將無法利用的半乳糖排出作為釀酒酵母的碳源，釀酒酵母則為保加利亞乳桿菌提供生長所需的丙氨酸[31]。

圖2 細菌與真菌之間的相互作用Fig.2 The interaction between bacteria and fungi

在酸面團的發(fā)酵過程中，酵母菌和乳酸菌也存在互利共生關系。釀酒酵母可以產生一種生長因子刺激舊金山乳桿菌生長，且釀酒酵母還會消耗O2并產生CO2，可以改善舊金山乳桿菌的發(fā)酵性能[32]。

2.2 傳統(tǒng)食品發(fā)酵過程中的細菌與細菌之間的相互作用

在酸奶、泡菜發(fā)酵、食醋發(fā)酵等以細菌為主導的發(fā)酵過程，細菌與細菌的相互作用尤為明顯，主要類型表現(xiàn)為互利共生、競爭和偏害共生。

乳酸菌是一類通常產生乳酸作為碳水化合物發(fā)酵的主要代謝終產物的菌種[33]，是酸奶發(fā)酵的主要菌種。嗜熱鏈球菌、雙歧桿菌等產乳酸的菌株雖然也能獨立執(zhí)行酸奶發(fā)酵過程，但多個菌種發(fā)酵酸奶存在著明顯的優(yōu)勢。Sieuwerts 等[34]研究表明嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）和保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）共同發(fā)酵酸奶時存在互利共生關系，如圖3所示，嗜熱鏈球菌可以為保加利亞乳桿菌提供嘌呤核苷酸生物合成的關鍵成分，包括前體甲酸和輔因子葉酸，提高保加利亞乳桿菌的生長速率。除少數能分泌胞外蛋白酶的嗜熱鏈球菌菌株外，大部分嗜熱鏈球菌菌株沒有蛋白水解活性[26]，保加利亞乳桿菌則有著良好的蛋白水解活性，可以提供豐富的氨基酸，加快嗜熱鏈球菌生長。除了互利共生外，有學者發(fā)現(xiàn)在不同的發(fā)酵環(huán)境中，這兩種菌之間存在競爭作用。Liu 等[35]發(fā)現(xiàn)保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌在脫脂牛奶中進行酸奶發(fā)酵時，發(fā)酵初期，由于保加利亞乳桿菌中不存在支鏈氨基酸（Branched-chain amino acids，BCAA）合成途徑，而且根據RNA 芯片分析表明嗜熱鏈球菌的存在會降低保加利亞乳桿菌中用于吸收氨基酸的通透酶的表達量，這使得嗜熱鏈球菌對環(huán)境中的BCAA 有著更大的利用優(yōu)勢，其在發(fā)酵初期表現(xiàn)出更高的生長速率。隨著發(fā)酵的進行，環(huán)境中pH 值下降，保加利亞乳桿菌對低pH 值有更好的耐受性，因此在發(fā)酵中期，保加利亞乳桿菌有著更高的生長速率。

圖3 細菌與細菌之間的相互作用Fig.3 The interaction between bacteria and bacteria

嗜酸乳桿菌（L.acidophilus）是乳制品中常用的益生菌之一，其單獨發(fā)酵時生長速率緩慢，因此在工業(yè)上不能單獨作為酸奶發(fā)酵劑使用。嗜酸乳桿菌在冷藏酸奶中的存活能力也比較差，為了改善其存活能力，Li 等[36]研究了嗜酸乳桿菌分別與保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合發(fā)酵時的發(fā)酵能力和生存能力，結果表明，保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的存在都會增強嗜酸乳桿菌的發(fā)酵能力。然而，保加利亞乳桿菌對嗜酸乳桿菌的生存能力有著負面影響，嗜熱鏈球菌可以減弱這種影響，嗜酸乳桿菌與嗜熱鏈球菌進行混合發(fā)酵時，嗜酸乳桿菌的產酸能力以及生存能力均有增強，即存在互利共生關系。

雙歧桿菌是一種被廣泛使用的益生菌，由于雙歧桿菌是專性厭氧菌，氧氣的存在會引起雙歧桿菌強烈的氧化應激反應，導致雙歧桿菌在食品發(fā)酵中的應用受到限制。Wang 等[37]發(fā)現(xiàn)一株雙歧桿菌（Bifidobacterium animalissubsp.lactis）和一株納豆枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilisnatto）在氧氣限制的條件下進行大豆固態(tài)發(fā)酵時，雙歧桿菌的存活率較單獨發(fā)酵時提高了3 倍，利用RNASeq 對比了混合發(fā)酵和單獨發(fā)酵時的轉錄組后發(fā)現(xiàn)，當納豆枯草芽孢桿菌存在時，雙歧桿菌有關分子轉運功能、碳水化合物和活性氨基酸代謝、DNA修復，氧化應激相關功能以及細胞生長的基因的表達會被大幅度上調，這些基因的表達被上調后，可以大大雙歧桿菌在有氧條件下的生存能力。

2.3 真菌與真菌之間的相互作用

在葡萄酒發(fā)酵過程中，往往存在著多種酵母菌。釀酒酵母是進行酒精發(fā)酵的最主要菌株，己經被廣泛研究。由于非釀酒酵母菌在酒精發(fā)酵過程中產生的次級代謝物可以提升葡萄酒的風味和品質[38]，近年來，非釀酒酵母在酒精發(fā)酵中的作用被越來越重視。Ciani 等[39]認為，酵母菌之間相互作用的影響因素可分為非生物影響因素和生物影響因素。非生物影響因素主要包括溫度、氮濃度、營養(yǎng)物質濃度等，其中，溫度和氨基氮濃度等參數顯著調節(jié)酵母菌群的生長。不同的釀酒酵母菌株有不同的適宜發(fā)酵溫度，有些菌株會在低溫時占據發(fā)酵的主導地位，但通常的適宜溫度處于20～35 ℃范圍，發(fā)酵溫度過高則會使剩余的糖分過多，從而導致其它微生物過多地生長。Cheraiti 等[40]研究了酒精發(fā)酵過程中，不同酵母間通過代謝物質進行的相互作用。研究表明，在葡萄酒的發(fā)酵過程中，葡萄汁酵母（Saccharomyces uvarum）會產生大量的乙醛，釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）則可以利用這些乙醛，從而使乙醛維持在一個較低的濃度，較低的乙醛濃度可以刺激釀酒酵母生長。生物影響因素主要為抗菌物質以及細胞間接觸。乙醇是一種微生物生長抑制劑，在發(fā)酵初期，釀酒酵母能迅速地利用糖分產生乙醇以抑制其它微生物生長，并且酵母菌能夠分泌抗菌肽（Antimicrobial peptides，AMPs）抑制其它微生物的生長[41]。除此之外，不同酵母間還存在著細胞直接接觸介導的死亡機制。如Renault 等[42]觀察到了當釀酒酵母與德爾布有孢圓酵母（Torulaspora delbrueckii）直接接觸時，會導致德爾布有孢圓酵母的迅速死亡。

在許多酵母菌株中都存在著葡萄糖效應，早前有學者發(fā)現(xiàn)有部分酵母中存在的酵母朊病毒（GAR+）可以減輕葡萄糖效應[43]，促進酵母細胞的活力且不降低其酒精發(fā)酵能力。Watanabe 等[44]發(fā)現(xiàn)，乳酸菌的存在可以促使酵母菌中GAR+的出現(xiàn)，提高酵母菌的生存能力，同時GAR+也可以減輕葡萄糖快速減少以及低濃度酒精對乳酸菌帶來的不利影響。

3 微生物相互作用在發(fā)酵中的應用

微生物發(fā)酵作用不但能延長傳統(tǒng)發(fā)酵食物的保存周期，而且能提高營養(yǎng)價值并產生了獨特風味[45]。隨著對傳統(tǒng)發(fā)酵過程認識的不斷加深，人們可以有效地利用微生物間的相互作用，對傳統(tǒng)發(fā)酵進行改良，提高傳統(tǒng)發(fā)酵食品的品質。

3.1 提高產品品質

醬油是一種具有咸鮮味和醬香味的發(fā)酵豆制品，在我國乃至東亞地區(qū)，都深受廣大消費者的喜愛。普通傳統(tǒng)釀造的醬油中的含鹽量約為18%，鹽度偏高。通過物理法對醬油成品進行除鹽，會影響醬油本身的風味。Singracha 等[46]通過接種耐鹽乳酸菌與耐鹽酵母菌發(fā)酵減鹽醬油。發(fā)酵初期乳酸菌產生乳酸降低了環(huán)境pH 值，抑制雜菌生長且有利于酵母菌產生更多揮發(fā)性風味物質。酵母菌的存在會明顯增加醬油中醇類物質以及呋喃酮的含量，呋喃酮可以賦予醬油特殊的焦糖味[47]。然而，耐鹽乳酸菌與耐鹽酵母菌之間也存在著明顯的拮抗作用，耐鹽乳酸菌的存在會抑制耐鹽酵母菌生長，這種拮抗作用可以通過調整接種順序緩解，并有利于酵母菌產生更多風味物質[48]。

3.2 提高產品安全性能

在過去，人們往往更關注發(fā)酵產品的風味而忽視了其在發(fā)酵過程中產生的一些有害物質，隨著人們對食品安全重視程度的提高，去除或降低發(fā)酵食品中的有害代謝產物也越來越重要。

用脫羧酶陽性菌發(fā)酵的酸奶中，都會產生一定量的酪胺，攝入過量的外源性酪胺會導致偏頭痛、高血壓等疾病。Yilmaz 等[49]研究了混合菌種發(fā)酵的酸奶中生物胺增長量的變化，結果表明，嗜熱鏈球菌與植物乳桿菌混合發(fā)酵的酸奶中，生物胺的增長倍數低于兩株菌種單獨發(fā)酵的酸奶，說明這兩株菌株在酪胺的形成中存在著拮抗作用。

赭曲霉毒素A（Ochratoxin A，OA）是一種真菌毒素，有劇毒且可以致癌，存在于食品中會對健康造成不利的影響。酵母菌和乳酸菌都有降解該化合物的能力，若將兩種菌共同接入發(fā)酵食品中時，降解效率明顯高于單株菌的降解效率[50]。

在傳統(tǒng)發(fā)酵的酸面團中，存在著麩皮蛋白，可能會引起過敏反應。Sakandara 等[51]從酸面團中分離并挑選出了良好水解麩皮蛋白活性的菌株，可用于酸面團的發(fā)酵過程中，以達到降解過敏原的目的。

氨基甲酸乙酯（Ethyl carbamate，EC）是一種潛在的致癌物質，存在于許多酒精飲料，包括一些果酒和米酒產品。Fang 等[52]選用了幾株能產氨基甲酸乙酯水解酶的乳酸菌，與釀酒酵母進行混合發(fā)酵，結果表明，細菌的存在可以抑制酵母菌產生EC，氨基甲酸乙酯水解酶可以水解EC，從而降低發(fā)酵產品中EC 的含量。

4 總結與展望

傳統(tǒng)發(fā)酵食品及其控制工藝是豐富多樣的，其發(fā)酵微生物的群落結構和內部的相互作用也是較為復雜，特別是我國傳統(tǒng)固體發(fā)酵過程。總結已有的傳統(tǒng)發(fā)酵過程的微生物相互作用發(fā)現(xiàn)，其作用類型主要表現(xiàn)為原料利用的互利生長關系、代謝物介導的偏害或偏利生長關系、營養(yǎng)吸收的競爭性生長關系以及適應環(huán)境的共性生長關系等。目前，這些微生物間相互作用的具體分子機理研究，主要集中在酒類、酸奶、奶酪等傳統(tǒng)發(fā)酵過程。針對我國較為豐富多樣的傳統(tǒng)固體發(fā)酵過程，其多菌種間相互作用的具體分子機理的研究較少。這可能由于傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵過程中，代謝物介導的相互作用局限于固體發(fā)酵的某些微環(huán)境內部，且具有空間限制性和固態(tài)介質吸附性等物理特征。進一步認識多菌種聯(lián)動發(fā)酵機制，可以更充分、更有效地利用發(fā)酵微生物人工接種技術，用以提高發(fā)酵食品的安全性以及風味品質，提升傳統(tǒng)發(fā)酵的生產技術水平。

發(fā)酵食品中的微生物群落由于其具有易操縱、可再現(xiàn)等特點，也成為了研究微生物群落形成機理的一種模型，為研究微生物群落中物種-物種和物種-環(huán)境相互作用提供了一個新的突破點。目前對微生物間相互作用的研究的重心逐漸從菌群結構變化轉向基于轉錄組和代謝組分析的菌種相互作用分子機理方面，可以從分子生物學層面更直接地揭示微生物間的相互作用，為傳統(tǒng)發(fā)酵的發(fā)展提供更廣闊的思路。