合成微生物群落在发酵食品中的应用研究

　　

　　段永兰

　　

　　（河南工业贸易职业学院河南郑州450000）

　　

　　摘 要：合成微生物群落的应用范围较广，将其应用于发酵食品，可有效改善食品的风味、品质和营养结构，对食品 的创新研发具有重要意义•本文阐述了微生物概念，重点阐述了合成微生物群落的特点，并针对部分微生物群落在传统发 酵食品中的应用进行具体分析，在总结合成微生物在发酵食品中应用的基础上，肯定合成微生物群落研究的重要性和发展 前景，旨在为促进微生物发展在我国发酵食品中的应用和发展提供借鉴。

　　

　　关键词：合成微生物群落；发酵食品；生物处理

　　

　　近年来，生物学家提出一种合成微生物群落的概念。这 一概念是基于自然微生物群落功能的不稳定性和可应用范 围的局限性提出的，具体研究思路是通过人工简化和模拟复 杂的微生物生态系统，利用生物分子之间的特性，科学设计 生物群落的结构，改善微生物群落功能的稳定性。

　　

　　1微生物

　　

　　微生物作为生命组成系统的重要部分，在能源、环境卫 生、肠道健康、医药、食品研发中发挥着重要的作用。本研 究主要从常见的食品发酵领域入手，探究微生物在发酵食品 中的应用。

　　

　　1.1常见的发酵微生物

　　

　　制作发酵食品常用到的微生物主要为发酵微生物。常见 的发酵微生物有4种，即细菌、霉菌、酵母菌和放线菌。其 中在发酵食品应用较多的主要是细菌中的醋酸杆菌、乳酸菌 和非致病棒杆菌。在日常生产中，人们常根据测序结果将不 同生物功能的两种或多种微生物相结合，形成功能各异的合 成微生物群落，制成生物菌剂进行复配使用，转化应用于发 酵食品工业，不仅能提升发酵效率，增强发酵效果，还能改 善食品的风味，增加发酵食品中氨基酸、糖和酸的质量分数, 优化发酵食品的口感，增加食用价值，提升食品的附加值。

　　

　　1.2常见的发酵食品

　　

　　发酵食品是利用有益微生物的部分特性而制成的一类食 品，其口感独特，风味俱佳。在日常生活中，发酵食品相当 常见，种类丰富多样，例如调味料有食醋、酱油、豆瓣酱、 黄酒、味精；饮品有啤酒、葡萄酒、果酒等；乳制品有酸奶、 奶酪、酸性奶油；豆制品中有豆腐乳、豆豉、纳豆等；蔬菜 中有酸菜、泡菜、酱菜、榨菜等。部分发酵食品还具有特定 的保健功效。例如发酵乳可以调理肠胃、促进消化；利用酵 母制成的面包口感松软，易于消化；红茶清新爽口，适量饮 用可帮助降低血脂血压。由此可见，发酵食品在人们的日常 饮食中扮演着重要的角色，备受人们的欢迎，市场需求量大。 2合成微生物群落

　　

　　合成微生物群落是近年来新兴的研究方向之一，其属于合 成生物学和微生物组学交叉范畴。不同于单一的物种培#W究, 其是一种由人工合成的多个物种共同培养的微生物体系，特点 是复杂度低、组成明确、可控性高囚。简单来说，也可认为是 一种从传统的单一细胞行为研究扩展到多细胞微生物群落行为 的研究。合成微生物群落的关键在于通过微生物之间的数量控 制、位置排布和功能差异来实现微生物的任务分工和功能互补。 尽管应用前景广阔，但由于对合成微生物群落的研究还缺乏深 入和全面的可行性实验分析和论证，目前其还存在功能不稳定、 可合成的群落种类有限的瓶颈。本研究基于以上几点侧重研究 合成般物群落在食品发酵领域的应用。

　　

　　2.1合成微生物群落的特点

　　

　　合成微生物群落是基于人工选择的多物种共同培养的研 究成果，这决定了其具有完全不同于单一微生物和自然复杂 微生物群落的功能特性，存在很大的设计空间。相较于单一 微生物，合成微生物群落的功能更为多样。

　　

　　2.1.1可人工选择合成微生物群落的组成生物种类

　　

　　合成微生物群落实质是多种细胞生物共存的组合，不同 生物所具备的功能特性不同，在保留自身特性的同时，经过 人工选择，能与其他生物特性形成互补或增益的效果，因而 具有自然微生物群落的诸多优点，对于外界环境的负面干扰 具有更强的抵抗力，功能的稳定性也更强。

　　

　　2.1.2可调控合成微生物群落的空间结构

　　

　　一个重要特征是能通过多个物种共同执行多种功能或者 将复杂任务分解为多个步骤，从而有效完成单一物种不可能 进行的复杂生化过程図。EITEMAN等［3］指出具体方法是改 变细胞交流、物种代谢作用、空间结构等方式调控生物分子 之间的相互作用，实现对微生物群落功能的改造，实现靶向 功能的设计。

　　

　　2.1.3可人为控制合成微生物群落的位置和数量分布

　　

　　要想形成具有某些功能的微生物群落，需了解这些微生 物之间的特性，如空间结构、繁殖能力、生长条件、代谢作 用等。在某些食品发酵过程中，微生物的数量和分布位置至 关重要。例如豆乳的发酵需要瑞士乳杆菌和嗜热链球菌等乳 酸发酵常规微生物的参与。在具体操作过程中，需要控制这 些微生物的生长条件，如温度、光照、氧气、pH等条件。

　　

　　2.2合成微生物群落的应用

　　

　　合成微生物群落的应用前景广阔，目前主要应用于生物