發酵乳中的益生菌有益于人體健康，隨著對益生菌和發酵乳品質的研究不斷深入，協同發酵作為一種新興的發酵技術受到了廣泛關注。協同發酵通過不同菌種的相互作用和協同效應，可以對益生菌活菌數和發酵乳品質產生積極影響。本文旨在探討協同發酵對發酵乳中益生菌活菌數及發酵乳品質的影響，并揭示其相關機制。
益生菌是指對宿主有益的活菌微生物，能夠通過改善宿主腸道菌群平衡，增強免疫功能。常見的益生菌包括乳酸菌、雙歧桿菌、酪酸菌等，其中，乳酸菌包括嗜發酵乳桿菌、乳酸鏈球菌等，雙歧桿菌包括雙歧桿菌、長雙歧桿菌等，酪酸菌包括酪酸鏈球菌、乳發酵乳球菌等。
發酵乳是一種利用益生菌發酵的乳制品，通過在牛奶或其他乳源中加入益生菌菌種，并控制發酵條件，使益生菌發酵生長。益生菌活菌數是評估發酵乳質量的重要指標之一，高活菌數意味著發酵乳中的益生菌數量較多，可以起到改善腸道菌群平衡、增強免疫功能和促進消化等作用，對人體更有益。
此外，高活菌數的益生菌在發酵乳中能夠產生抗菌物質，如有機酸、抗菌肽和酶等，這些物質具有廣譜的抗菌活性，能夠抑制常見的致病菌和食品腐敗菌的生長，從而維持發酵乳中微生物的穩定性和食品安全性。
除了產生抗菌物質外，某些益生菌還能產生可溶性纖維，如多糖物質和膽固醇降解產物。比如，在發酵乳中，益生菌通過分解乳糖或其他碳水化合物生成多糖物質，如多糖膠、菌膠和多糖纖維等。這些多糖物質能夠增加發酵乳的黏稠度和質地特性，賦予其更加豐富的口感和口感層次。此外，多糖物質還具有保水性能，可以增加發酵乳的保水能力，改善其質地的柔軟度和口感的豐滿度。
而益生菌活菌數的多少取決于發酵過程中益生菌的生長和復制能力，以及發酵條件的控制。其中，選擇具有良好的生存能力和代謝特性的益生菌菌種和菌株，對益生菌活菌數和發酵乳品質的改善至關重要。另外，合理選擇發酵基質和添加營養物質，如乳糖、蛋白質和維生素等，也可以促進益生菌的生長和活力，進而提高其活菌數和發酵乳的品質。發酵條件對益生菌活菌數和發酵乳品質也有著直接影響。適宜的發酵溫度、發酵時間和p H等可以提供良好的生長環境，促進益生菌的繁殖和代謝活性，從而提高活菌數和產物質量。
(1）協同代謝。不同菌種之間存在著一種特殊的相互作用，即代謝產物的交互作用。這種現象源于微生物界的多樣性和適應性，不同菌種通過釋放代謝產物，與其他菌種建立一種互惠互利的關系。在這種相互作用中，一種菌種的代謝產物可以成為另一種菌種的底物，從而為后者的生長和代謝活性提供能量或原料。這種合作關系對于整體發酵過程的效率和產物質量具有重要影響。通過相互促進，菌群可以更有效地利用資源，實現協同生長和共生關系。
(2）營養互補。不同菌種之間具有多樣的營養需求和代謝途徑，這為協同發酵提供了機會。在協同發酵中，不同菌種可以相互合作，通過互相提供所需的營養物質來滿足彼此的生長需求，從而改善整體發酵效果。例如，某些菌種可能無法合成特定的維生素或氨基酸，但其他菌種卻具有這種合成能力。通過相互合作，這些菌種可以在發酵過程中相互補充所需的營養物質，促進彼此的生長和代謝活性。
(3）生理調節。除了協同代謝和營養物質的相互供給，不同菌種之間還存在一種重要的相互作用，即生理調節。這種作用是通過一種菌種的代謝產物影響另一種菌種的生長和代謝活性來實現。在協同發酵過程中，一些菌種可以釋放出特定的代謝產物，例如激素、信號分子或抑制物質，以調節其他菌種的生理狀態和代謝活性。這種生理調節作用可以通過多種方式發生，如改變菌群的基因表達、酶活性或細胞信號傳導等。
與單一菌種發酵相比，協同發酵利用了不同菌種之間的相互作用和協同效應，對益生菌活菌數產生了顯著影響，可以提高益生菌活菌數。
(1）菌種選擇。在選擇菌種進行協同發酵時，需要綜合考慮菌種的適應性、代謝特性和生長速率等因素，這些都有助于優化發酵過程，提高產物的質量和產量。以下是一些常見的菌種選擇和搭配策略：(1)同屬菌種的搭配：選擇同屬不同菌種進行搭配，利用它們之間的相互作用和協同效應可以增加活菌數和產酸能力。(2)異屬菌種的搭配：選擇不同屬的菌種進行搭配，可以利用它們之間的互補性和相互促進效應。例如，乳酸菌與雙歧桿菌協同發酵可以提高乳酸菌的生長和活菌數，并增強雙歧桿菌對益生功能的發揮。(3)互補代謝路徑的搭配：選擇具有互補代謝路徑的菌種進行搭配，可以提供更廣泛的代謝途徑，從而增加營養物質的利用率和益生菌的生長能力。
(2）菌種比例。除了選擇合適的菌種，不同菌種的比例對于協同發酵的效果同樣至關重要。過多的優勢菌種可能會抑制其他菌種的生長，并減少協同效應的實現；相反，過多的輔助菌種可能無法提供足夠的營養物質或無法在發酵過程中起到積極作用。適當的菌種比例可以確保菌群之間的相互作用和營養互補作用的平衡，從而實現最佳的協同效應。
(3）發酵條件。發酵過程中的溫度、p H、氧氣含量等條件對協同發酵的效果也至關重要，通過調控溫度、p H、氧氣含量等，可以為菌種提供適宜的生長和代謝環境，促進協同效應的最大化。
(1）平板計數法。將協同發酵產物適當稀釋，均勻涂抹在瓊脂平板上，培養一定時間后，計數菌落形成單位面積內的益生菌活菌數。這種方法簡單易行，但需要適當的培養基和培養條件。
(2）流式細胞術。流式細胞術是一種基于細胞的高通量分析技術，可以快速準確地測定益生菌的活菌數。通過標記細胞表面的特定抗原，利用流式細胞儀進行細胞計數和分析，可以獲取活菌數的定量數據。
(3）熒光顯微鏡觀察。利用熒光染色劑如熒光素胺等將活菌染色，然后通過熒光顯微鏡觀察并計數染色的活菌。這種方法可以直接觀察到活菌的形態和分布情況，能夠提供更直觀的活菌數結果。
(4)PCR方法。聚合酶鏈式反應（PCR）是一種常用的分子生物學技術，可以檢測和定量目標DNA序列。通過設計特異性引物和探針，可以選擇性地擴增和檢測益生菌的DNA，從而得到活菌數的結果。
(5）生物活性測定。通過評估益生菌的生物活性，如產酸能力、抗菌活性、膽鹽耐受性等，間接推測活菌數的多少。這種方法可以通過測定益生菌在特定條件下的功能表現來評估其活力水平。
協同發酵對發酵乳的口感特性有著顯著影響，可以改善口感質地和口味表現。首先，協同發酵可以引入多個菌種的代謝產物，這些代謝產物可能增加發酵乳的風味復雜度，提供更豐富的口感感受。例如，乳酸菌和雙歧桿菌的協同發酵可以產生多種有機酸、芳香物質和風味化合物，為發酵乳賦予更豐富的口感特性。其次，不同菌種的協同發酵可以調節酸度和甜度之間的平衡，使發酵乳口感更加平衡。例如，在乳酸菌和乳酸酵母的協同發酵中，乳酸酵母可以轉化部分葡萄糖為乳酸，減少酸度，從而平衡發酵乳的口感。最后，協同發酵可以增強發酵乳的乳化穩定性和質地穩定性，使其具有更好的口感表現。不同菌種的代謝產物和分泌的多糖物質還可以增加發酵乳的黏稠度和均勻性，改善發酵乳質地。
(1）產品酸度。不同菌種的協同發酵可以調控酸度的生成和速度。一些菌種具有較快的產酸能力，可以快速降低發酵乳的p H，提高酸度；而有些菌種則可能產生緩慢釋放的有機酸，穩定發酵乳的酸度。通過合理搭配菌種和調控發酵條件，可以獲得適宜的酸度。
(2)p H的穩定性。不同菌種的代謝產物和相互作用可能對發酵乳的p H穩定性起調節作用。一些菌種產生的有機酸可以維持發酵乳的酸度，防止p H產生波動。同時，菌種之間的相互作用也可以影響發酵乳中緩沖系統的穩定性，維持p H的穩定。
(1）顏色變化。不同菌種的代謝產物、色素物質和酶活性可能引起發酵乳顏色的變化，使其呈現淺黃色、乳白色或微粉紅色等不同的顏色。
(2）質地變化。不同菌種的代謝產物、多糖物質和酶活性可能改變發酵乳的黏度、均勻性和質地穩定性，一些菌種的分泌物可以增加發酵乳的黏稠度，改善發酵乳的質地，使發酵乳口感更加順滑和豐富。
綜上，協同發酵對益生菌活菌數和發酵乳品質具有重要影響。通過選擇適當的菌種并優化發酵條件，可以提高益生菌的活菌數，進而改善發酵乳的酸度、質地、口感和風味等品質特性，這對于生產高質量和功能性發酵乳具有重要意義。
