发酵乳中的益生菌有益于人体健康，随着对益生菌和发酵乳品质的研究不断深入，协同发酵作为一种新兴的发酵技术受到了广泛关注。协同发酵通过不同菌种的相互作用和协同效应，可以对益生菌活菌数和发酵乳品质产生积极影响。本文旨在探讨协同发酵对发酵乳中益生菌活菌数及发酵乳品质的影响，并揭示其相关机制。
益生菌是指对宿主有益的活菌微生物，能够通过改善宿主肠道菌群平衡，增强免疫功能。常见的益生菌包括乳酸菌、双歧杆菌、酪酸菌等，其中，乳酸菌包括嗜发酵乳杆菌、乳酸链球菌等，双歧杆菌包括双歧杆菌、长双歧杆菌等，酪酸菌包括酪酸链球菌、乳发酵乳球菌等。
发酵乳是一种利用益生菌发酵的乳制品，通过在牛奶或其他乳源中加入益生菌菌种，并控制发酵条件，使益生菌发酵生长。益生菌活菌数是评估发酵乳质量的重要指标之一，高活菌数意味着发酵乳中的益生菌数量较多，可以起到改善肠道菌群平衡、增强免疫功能和促进消化等作用，对人体更有益。
此外，高活菌数的益生菌在发酵乳中能够产生抗菌物质，如有机酸、抗菌肽和酶等，这些物质具有广谱的抗菌活性，能够抑制常见的致病菌和食品腐败菌的生长，从而维持发酵乳中微生物的稳定性和食品安全性。
除了产生抗菌物质外，某些益生菌还能产生可溶性纤维，如多糖物质和胆固醇降解产物。比如，在发酵乳中，益生菌通过分解乳糖或其他碳水化合物生成多糖物质，如多糖胶、菌胶和多糖纤维等。这些多糖物质能够增加发酵乳的黏稠度和质地特性，赋予其更加丰富的口感和口感层次。此外，多糖物质还具有保水性能，可以增加发酵乳的保水能力，改善其质地的柔软度和口感的丰满度。
而益生菌活菌数的多少取决于发酵过程中益生菌的生长和复制能力，以及发酵条件的控制。其中，选择具有良好的生存能力和代谢特性的益生菌菌种和菌株，对益生菌活菌数和发酵乳品质的改善至关重要。另外，合理选择发酵基质和添加营养物质，如乳糖、蛋白质和维生素等，也可以促进益生菌的生长和活力，进而提高其活菌数和发酵乳的品质。发酵条件对益生菌活菌数和发酵乳品质也有着直接影响。适宜的发酵温度、发酵时间和p H等可以提供良好的生长环境，促进益生菌的繁殖和代谢活性，从而提高活菌数和产物质量。
(1）协同代谢。不同菌种之间存在着一种特殊的相互作用，即代谢产物的交互作用。这种现象源于微生物界的多样性和适应性，不同菌种通过释放代谢产物，与其他菌种建立一种互惠互利的关系。在这种相互作用中，一种菌种的代谢产物可以成为另一种菌种的底物，从而为后者的生长和代谢活性提供能量或原料。这种合作关系对于整体发酵过程的效率和产物质量具有重要影响。通过相互促进，菌群可以更有效地利用资源，实现协同生长和共生关系。
(2）营养互补。不同菌种之间具有多样的营养需求和代谢途径，这为协同发酵提供了机会。在协同发酵中，不同菌种可以相互合作，通过互相提供所需的营养物质来满足彼此的生长需求，从而改善整体发酵效果。例如，某些菌种可能无法合成特定的维生素或氨基酸，但其他菌种却具有这种合成能力。通过相互合作，这些菌种可以在发酵过程中相互补充所需的营养物质，促进彼此的生长和代谢活性。
(3）生理调节。除了协同代谢和营养物质的相互供给，不同菌种之间还存在一种重要的相互作用，即生理调节。这种作用是通过一种菌种的代谢产物影响另一种菌种的生长和代谢活性来实现。在协同发酵过程中，一些菌种可以释放出特定的代谢产物，例如激素、信号分子或抑制物质，以调节其他菌种的生理状态和代谢活性。这种生理调节作用可以通过多种方式发生，如改变菌群的基因表达、酶活性或细胞信号传导等。
与单一菌种发酵相比，协同发酵利用了不同菌种之间的相互作用和协同效应，对益生菌活菌数产生了显著影响，可以提高益生菌活菌数。
(1）菌种选择。在选择菌种进行协同发酵时，需要综合考虑菌种的适应性、代谢特性和生长速率等因素，这些都有助于优化发酵过程，提高产物的质量和产量。以下是一些常见的菌种选择和搭配策略：(1)同属菌种的搭配：选择同属不同菌种进行搭配，利用它们之间的相互作用和协同效应可以增加活菌数和产酸能力。(2)异属菌种的搭配：选择不同属的菌种进行搭配，可以利用它们之间的互补性和相互促进效应。例如，乳酸菌与双歧杆菌协同发酵可以提高乳酸菌的生长和活菌数，并增强双歧杆菌对益生功能的发挥。(3)互补代谢路径的搭配：选择具有互补代谢路径的菌种进行搭配，可以提供更广泛的代谢途径，从而增加营养物质的利用率和益生菌的生长能力。
(2）菌种比例。除了选择合适的菌种，不同菌种的比例对于协同发酵的效果同样至关重要。过多的优势菌种可能会抑制其他菌种的生长，并减少协同效应的实现；相反，过多的辅助菌种可能无法提供足够的营养物质或无法在发酵过程中起到积极作用。适当的菌种比例可以确保菌群之间的相互作用和营养互补作用的平衡，从而实现最佳的协同效应。
(3）发酵条件。发酵过程中的温度、p H、氧气含量等条件对协同发酵的效果也至关重要，通过调控温度、p H、氧气含量等，可以为菌种提供适宜的生长和代谢环境，促进协同效应的最大化。
(1）平板计数法。将协同发酵产物适当稀释，均匀涂抹在琼脂平板上，培养一定时间后，计数菌落形成单位面积内的益生菌活菌数。这种方法简单易行，但需要适当的培养基和培养条件。
(2）流式细胞术。流式细胞术是一种基于细胞的高通量分析技术，可以快速准确地测定益生菌的活菌数。通过标记细胞表面的特定抗原，利用流式细胞仪进行细胞计数和分析，可以获取活菌数的定量数据。
(3）荧光显微镜观察。利用荧光染色剂如荧光素胺等将活菌染色，然后通过荧光显微镜观察并计数染色的活菌。这种方法可以直接观察到活菌的形态和分布情况，能够提供更直观的活菌数结果。
(4)PCR方法。聚合酶链式反应（PCR）是一种常用的分子生物学技术，可以检测和定量目标DNA序列。通过设计特异性引物和探针，可以选择性地扩增和检测益生菌的DNA，从而得到活菌数的结果。
(5）生物活性测定。通过评估益生菌的生物活性，如产酸能力、抗菌活性、胆盐耐受性等，间接推测活菌数的多少。这种方法可以通过测定益生菌在特定条件下的功能表现来评估其活力水平。
协同发酵对发酵乳的口感特性有着显著影响，可以改善口感质地和口味表现。首先，协同发酵可以引入多个菌种的代谢产物，这些代谢产物可能增加发酵乳的风味复杂度，提供更丰富的口感感受。例如，乳酸菌和双歧杆菌的协同发酵可以产生多种有机酸、芳香物质和风味化合物，为发酵乳赋予更丰富的口感特性。其次，不同菌种的协同发酵可以调节酸度和甜度之间的平衡，使发酵乳口感更加平衡。例如，在乳酸菌和乳酸酵母的协同发酵中，乳酸酵母可以转化部分葡萄糖为乳酸，减少酸度，从而平衡发酵乳的口感。最后，协同发酵可以增强发酵乳的乳化稳定性和质地稳定性，使其具有更好的口感表现。不同菌种的代谢产物和分泌的多糖物质还可以增加发酵乳的黏稠度和均匀性，改善发酵乳质地。
(1）产品酸度。不同菌种的协同发酵可以调控酸度的生成和速度。一些菌种具有较快的产酸能力，可以快速降低发酵乳的p H，提高酸度；而有些菌种则可能产生缓慢释放的有机酸，稳定发酵乳的酸度。通过合理搭配菌种和调控发酵条件，可以获得适宜的酸度。
(2)p H的稳定性。不同菌种的代谢产物和相互作用可能对发酵乳的p H稳定性起调节作用。一些菌种产生的有机酸可以维持发酵乳的酸度，防止p H产生波动。同时，菌种之间的相互作用也可以影响发酵乳中缓冲系统的稳定性，维持p H的稳定。
(1）颜色变化。不同菌种的代谢产物、色素物质和酶活性可能引起发酵乳颜色的变化，使其呈现浅黄色、乳白色或微粉红色等不同的颜色。
(2）质地变化。不同菌种的代谢产物、多糖物质和酶活性可能改变发酵乳的黏度、均匀性和质地稳定性，一些菌种的分泌物可以增加发酵乳的黏稠度，改善发酵乳的质地，使发酵乳口感更加顺滑和丰富。
综上，协同发酵对益生菌活菌数和发酵乳品质具有重要影响。通过选择适当的菌种并优化发酵条件，可以提高益生菌的活菌数，进而改善发酵乳的酸度、质地、口感和风味等品质特性，这对于生产高质量和功能性发酵乳具有重要意义。
