酸面团中乳酸菌抗真菌活性的研究进展

张薇

摘要： 酸面团在烘焙领域具有广阔的应用前景。酸面团发酵技术不仅能改善烘焙食品的风味质构，同时酸面团中乳酸菌代谢产生的抗真菌物质可以抑制多种腐败菌生长，对延长烘焙食品货架期起重要作用。近年来，抗真菌乳酸菌作为生物防腐剂的研究受到了广泛关注，文章以酸面团为研究对象，综述其中乳酸菌抗真菌活性的相关研究进展。

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.

关键词： 酸面团；乳酸菌；抗真菌活性

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

中图分类号：TS201.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）06-0160-03

0 引言

酸面团发酵技术是指以酸面团作为生物发酵剂，利用其中的乳酸菌和酵母发酵生产面包等烘焙食品，以改善其质构、风味、储藏及营养价值[1]。相较于酸面团发酵在欧美等国家的广泛应用，该技术在我国起步较晚，但随着全球经济一体化的深入，该技术正逐渐被应用于馒头、包子等我国传统食品的生产中。真菌腐败是影响烘焙食品货架期并造成烘焙产业经济损失的重要因素，其中最常见的腐败菌有Penicillium（青霉属），Aspergillus（曲霉属）， Monilia（念珠菌属），Mucor（毛霉属），Endomyces（内孢霉属），Cladosporium（枝孢霉属），Fusarium（镰刀菌属）和Rhizopus（根霉属）等[2]。烘焙食品中常用丙酸盐类、山梨酸类及苯甲酸类化学防腐剂来抑制腐败真菌生长，但长期摄入这类防腐剂对人体健康会造成不良影响且使霉菌产生抗性[3]。为寻求更高效稳定安全的防腐剂，生物防腐剂受到广泛关注，其中乳酸菌的抗真菌活性成为研究焦点之一。近年来，国内外有关酸面团中乳酸菌抗真菌活性的研究取得了丰富成果。

1 酸面团

酸面团是由谷物、果蔬或者其他基质同水和活性微生物（主要指乳酸菌和酵母菌菌群）经发酵过程而得到的一种天然的混合发酵剂。依据乳酸菌的来源可将酸面团分为两大类：天然酸面团中乳酸菌来源于自然环境引入；乳酸菌发酵酸面团中的乳酸菌来源于人为加入。

乳酸菌是一类革兰氏阳性杆菌或球菌，不形成芽孢、不运动，过氧化氢酶阴性，对葡萄糖發酵能产生50%以上乳酸的细菌的总称[4]，被广泛应用于发酵乳制品、发酵肉制品、发酵饮料、发酵蔬菜等食品的生产。在烘焙产业中，利用酸面团技术，不仅能改善产品的感官及营养特性，而且发挥乳酸菌具有的抗真菌活性起到延缓货架期的作用[5]，这两点极大满足了消费者对营养美味、自然安全食品的需求。

酸面团中乳酸菌的抗真菌活性主要源于其代谢产物。目前所研究的不同乳酸菌产生的主要抗真菌物质包括乳酸、乙酸、二氧化碳、二乙酰、过氧化氢、己酸、脂肪酸、苯乳酸、环二肽、罗伊氏乳杆菌素等[6]。

2 酸面团中乳酸菌的抗真菌活性

2.1 天然酸面团中乳酸菌的抗真菌活性

天然酸面团体系中的乳酸菌由谷物、水、空气等自然环境引入，其中的乳酸菌群具有多样化、不确定性的特征。目前，天然酸面团中乳酸菌抗真菌活性研究主要集中于菌株的分离鉴定和抗菌物质的分离纯化。分离具有抗真菌活性乳酸菌的常用方法主要是琼脂扩散法、琼脂覆盖法、改进浊度法、酶联免疫法、ATP生物发光法等方法，其中琼脂扩散法、琼脂覆盖法和改进浊度法因操作简便而被广泛使用[7]，经鉴定天然酸面团体系中含有多种乳酸菌，主要包括旧金山乳杆菌（Lactobacillus sanfranscensis，LS）、短乳杆菌（Lactobacillus brevis，LBr）和植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum，LP）等[5]；抗菌物质的分离鉴定，目前常采用萃取、HPLC、MS、NMR、RP-HPLC和SDS-PAGE等方法[8]。

在众多酸面团乳酸菌中，旧金山乳杆菌的抗真菌活性研究开展较早。1998年A. Corsetti等[9]从天然酸面团中分离出旧金山乳杆菌CB1并发现其能够抑制镰刀菌、青霉菌、曲霉菌和念珠菌的生长，分离纯化后鉴定该乳酸菌所产生的抗真菌物质主要是乙酸、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。

随后不久，植物乳杆菌被证明具有更强的抗真菌活性。Rossana Coda等[10]从40株天然酸面团酸面团乳酸菌中筛选出5株对娄地青霉具有抗菌活性的乳酸菌，经鉴定为植物乳杆菌。Paola等人[11，12]于2000年从天然酸面团中筛选出抗真菌活性较强的L. plantarum 21B，首次提出植物乳杆菌发酵产生的苯乳酸是抑制真菌生长的重要因素并验证了酸面团对延长面包货架期的积极作用。endprint

除以上两种常见乳酸菌外，天然酸面团中部分含量较少乳酸菌的抗真菌活性也得到报道。2008年，Yousef I等[13]从4种不同天然酸面团中分离出116株乳酸菌，并进行抗真菌实验，最终通过16S核糖体RNA的方法鉴定出其中一株嗜淀粉乳杆菌具有最强的抗真菌活性，能够完全抑制镰刀菌属霉菌的生长。

2.2 乳酸菌发酵酸面团中乳酸菌的抗真菌活性

如上所述，早期有关酸面团乳酸菌抗真菌活性的研究大多集中于天然酸面团抗真菌乳酸菌的分离鉴定以及对抗真菌物质的分离。随着研究的不断深入，焦点逐渐转向将已鉴定的具有抗真菌活性的天然乳酸菌作为发酵剂和生物防腐剂用于酸面团发酵[14，15]，以生产出品质良好、自然安全且货架期长的烘焙食品。

F. Dal Bello等[16]于2007年利用发芽大麦中分离出的具有抗真菌活性的植物乳杆菌（L.plantarum FST 1.7）发酵酸面团，生产出的面包可显著延缓镰刀菌的生长，该菌株产生的主要抗菌物质为乳酸、苯乳酸和二环肽。此外，该菌株发酵的酸面团能够显著提高面包的烘焙特性。Liam A.M. Ryan等[17]从谷物中分离出嗜淀粉乳杆菌（L.amylovorus DSM 19280）并将其应用于酸面团发酵，生产出的面包对常见的腐败菌有较宽的抑菌谱，分离纯化其抗真菌物质后发现除了乳酸、乙酸和苯乳酸等常见乳酸菌代谢产物，还有诸如D-葡萄糖醛酸和水杨酸等多种首次分离发现的抑菌物质，面包具有良好的質构和感官特性的同时，货架期得到延长。该团队在后续研究中还将分离得到的两株植物乳杆菌L.plantarum FST 1.7和L. pl-antarum FST 1.9应用于酸面团发酵，也测定出极强的抗菌活性[18]。Carlo等人[19]将分离得到的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum LB1和罗氏乳杆菌Lactobacillus rossiae LB5应用于酸面团发酵，结果表明两株乳酸菌都能够明显抑制霉菌的生长以提高面包的货架寿命。

3 酸面团中乳酸菌抗真菌活性的协同作用

随着研究的不断深入，单纯抗真菌乳酸菌酸面团的研究已经比较成熟，而乳酸菌和其他物质或微生物的协同作用发挥抗真菌活性成为另一研究热点方向，目前有关酸面团中乳酸菌和酵母、乳酸菌和化学防腐剂丙酸钙的协同抗真菌作用的研究已有报道。

Rossana Coda等[20]选取对谷物腐败菌具有抑制作用的异常威克汉姆酵母W. anomalus LCF与植物乳杆菌L.plantarum 1A7（S1A7）进行酸面团的联合发酵，研究其抗真菌机制及协同作用。结果表明酸面团的中的抗真菌物质主要是9种抗真菌肽、乙醇和乙酸乙酯，联合发酵延长了面包货架期，保证其在室温保藏28天内未受真菌污染，抗真菌效果优于单一菌株。L.A.M. Ryan等人[18]为了减少面包中化学防腐剂的用量，将抗真菌酸面团和丙酸钙（CAP）混合用于面包制作并研究两者可能的协同作用，结果表明CAP和抗真菌酸面团（由L. plantarum FST 1.7和L. plantarum FST 1.9发酵）混合可延迟娄地青霉的生长，两者存在协同抗菌作用，但对具体的协同机理并没有做深入探究。Carla Luciana Gerez等人[21]的研究直接验证了这一结论，他们利用抗真菌乳酸菌作为发酵剂减少了面包中丙酸钙50%的用量。

4 特殊酸面团体系的抗真菌活性研究

小麦面粉酸面团体系是酸面团中乳酸菌抗真菌活性研究的主体，相关研究如前文所述已经较为丰富，而对其他基质的酸面团体系的研究涉及较少，只有少量相关报道。

2011年，Carlo Giuseppe等人[19]针对小麦胚芽酸面团进行抗真菌研究，以小麦胚芽中分离的植物乳杆菌L.plantarum LB1和罗氏乳杆菌Lactobacillus rossiae LB5发酵小麦胚芽得到酸面团。经分离纯化，小麦胚芽酸面团中的有机酸混合物和多种肽协同发挥抗真菌活性，其中甲酸具有最强的抑菌作用，生产出的面包在28天的常温储藏试验中未受真菌污染。2012年Eunjong Baek1等人[22]研究了大米酸面团体系的抗真菌活性。以柠檬明串珠菌Le.citreum 和融合魏斯氏菌W.confusa联合发酵制作大米酸面团。结果表明大米酸面团对枝孢霉、链孢霉及青霉菌具有明显的抑制作用，并于其中分离出乙酸和乳酸等主要抗真菌物质。

5 展望

从天然酸面团中分离出具有抗真菌活性的乳酸菌，并将其应用于酸面团发酵，不仅能抑制多种腐败真菌的生长，显著提高面包等烘焙产品的货架寿命，同时能够改善产品比容、质构和感官特性。与传统防腐剂方法相比，抗真菌乳酸菌发酵酸面团的使用可以减少丙酸钙等化学防腐剂的使用量，是一种天然健康的烘焙产品生产技术，具有很高的研究价值。目前，对于抗真菌乳酸菌的研究已经取得了部分成果，但仍有众多类别乳酸菌的抗真菌活性未被发掘，多菌株间的协同抗真菌机理也未得到广泛研究。这些问题都值得国内外学者进行进一步的探索。

参考文献：

[1]Clarke C I， Arendt E K.A review of the application of sourdough technology to wheat breads[J]. Advances in Food and Nutrition Research， 2005 ，49（1）： 137-161.

[2]Rizzello C G， Cassone A， Coda R， et al.Antifungal activity of sourdough fermented wheat germ used as an ingredient for bread making[J]. Food Chemistry， 2011， 127（3）： 952-959.endprint

[3]姚國强，李慧，高鹏飞，等.乳酸菌在发酵酸面团中的研究与应用[J].中国食品学报，2013，13（3）：163-170.

[4]闫波，刘宁.乳酸菌及其在食品工业中的应用与展望[J].食品研究与开发，2004，25（4）：22-25.

[5]Corsetti A， Settanni L.Lactobacilli in sourdough fermentation[J]. Food Research International， 2007， 40（5）： 539-558.

[6]Schnurer J， Magnusson J.Antifungal LAB as biopreservatives[J]. Trends in Food Science & Technology， 2005， 16（1）： 70-78.

[7]陈章庭，崔艳华，张兰威，等.抗真菌乳酸菌研究[J].食品工业科技，2012，33（6）：425-428.

[8]Crowley S， Mahony J， Van S D.Current perspectives on antifungal lactic acid bacteria as natural bio-preservatives[J]. Trends in Food Science & Technology， 2013， 33（2）： 93-109.

[9]Corsetti A， Gobbetti M， Rossi J， et al.Antimould activity of sourdough lactic acid bacteria： identification of a mixture of organic acids produced by Lactobacillus sanfrancisco CB1[J]. Applied Microbiology and Biotechnology， 1998， 50（2）： 253-256.

[10]Coda R， Cassone A， Rizzello C G， et al.Antifungal activity of Wickerhamomyces anomalus and Lactobacillus plantarum during sourdough fermentation： identification of novel compounds and long-term effect during storage of wheat bread[J]. Applied and environmental microbiology， 2011， 77（10）： 3484-3492.

[11]Lavermicocca P， Valerio F， Evidente A， et al.Purification and characterization of novel antifungal compounds from the sourdough Lactobacillus plantarum strain 21B[J]. Applied and Environmental Microbiology， 2000， 66（9）： 4084-4090.

[12]Lavermicocca P， Valerio F， Visconti A.Antifungal activity of phenyllactic acid against molds isolated from bakery products[J]. Applied and Environmental Microbiology， 2003， 69（1）： 634-640.

[13]Hassan Y I， Bullerman L B.Antifungal activity of Lactobacillus paracasei tolerans isolated from a sourdough bread culture[J]. International Journal of Food Microbiology， 2008， 121（1）： 112-115.

[14]Messens W， De V L.Inhibitory substances produced by Lactobacilli isolated from sourdoughs-a review[J]. International Journal of Food Microbiology， 2002， 72（1）： 31-43.

[15]Valerio F， Favilla M， De B P， et al.Antifungal activity of strains of lactic acid bacteria isolated from a semolina ecosystem against Penicillium roqueforti，Aspergillus niger and Endomyces fibuliger contaminating bakery products[J]. Systematic and applied microbiology， 2009， 32（6）： 438-448.

[16]Dal B F， Clarke C I， Ryan L A M， et al.Improvement of the quality and shelf life of wheat bread by fermentation with the antifungal strain Lactobacillus plantarum FST 1.7[J]. Journal of Cereal Science， 2007， 45（3）： 309-318.endprint

[17]Ryan L A M， Zannini E， Dal Bello F， et al.Lactobacillus amylovorus DSM 19280 as a novel food-grade antifungal agent for bakery products[J]. International Journal of Food Microbiology， 2011， 146（3）： 276-283.

[18]Ryan L A M， Dal Bello F， Arendt E K.The use of sourdough fermented by antifungal LAB to reduce the amount of calcium propionate in bread[J]. International Journal of Food Microbiology， 2008， 125（3）： 274-278.

[19]Rizzello C G， Cassone A， Coda R， et al.Antifungal activity of sourdough fermented wheat germ used as an ingredient for bread making[J]. Food Chemistry， 2011， 127（3）： 952-959.

[20]Coda R， Cassone A， Rizzello C G， et al.Antifungal activity of W.anomalus and L.plantarum during sourdough fermentation： identification of novel compounds and long-term effect during storage of wheat bread[J]. Applied and Environmental Microbiology， 2011， 77（10）： 3484-3492.

[21]Gerez C L， Torino M I， Rollan G， et al.Prevention of bread mould spoilage by using lactic acid bacteria with antifungal properties[J]. Food Control， 2009， 20（2）： 144-148.

[22]Baek E， Kim H， Choi H， et al.Antifungal activity of Leuconostoc citreum and Weissella confusa in rice cakes[J]. Journal of Microbiology， 2012， 50（5）： 842-848.endprint