从哥伦比亚传统奶酪中分离出的乳酸菌的技术特性：双倍奶油奶酪

《Food Bioscience》：Technological Properties of Lactic Acid Bacteria Isolated from traditional Colombian cheese: Double Cream cheese

本研究评估了从哥伦比亚传统双奶油奶酪中分离的12株乳酸菌（LAB）的生理生化特性及安全性，包括糖发酵、产酸能力、蛋白酶及脂酶活性、耐温性、耐盐性、自溶作用、抗生素敏感性、多糖外显子产生及抗菌活性。通过主成分分析（PCA）筛选出Pediococcus pentosaceus、Pediococcus acidilactici、Lacticaseibacillus casei和Limosilactobacillus fermentum作为潜在候选菌株，用于传统奶酪制作和工业应用中的自生菌种开发。

　　
哥伦比亚传统双奶油奶酪的微生物特性及 starter culture 开发研究

哥伦比亚双奶油奶酪作为国家传统工艺的代表，其独特风味与质地主要依赖于特定微生物群落的作用。本研究聚焦于分离自该奶酪的乳酸菌（LAB）群体，通过多维度技术评估其作为工业 starter culture 的可行性。研究团队从哥伦比亚安第斯山脉的乌巴泰和奇昆基拉地区传统奶酪样本中分离出17株LAB，并采用分子生物学与功能评价相结合的方法进行筛选。

在微生物鉴定阶段，研究者构建了包含63个16S rRNA基因序列的数据库。通过单位点物种发现（SLSD）方法结合贝叶斯系统发育分析，最终确定12株具有明确种属分类的代表菌株。这种分子鉴定策略不仅准确区分了菌株间的亲缘关系，还有效避免了传统表型鉴定中可能存在的误判。

功能评估体系覆盖了工业菌株的四大核心指标：发酵性能、保质特性、工艺适应性及生物安全性。具体检测内容包括：
1. **碳水化合物发酵谱**：检测菌株对乳糖及双糖的分解能力，评估其产酸效率与代谢多样性
2. **酶活性系统**：同步测定蛋白酶、脂酶活性，分析其降解乳清蛋白和脂肪的潜力
3. **环境适应性**：考察菌株在4℃至45℃温度范围内的生长特性，以及5% NaCl的耐受性
4. **生物防护功能**：评估菌株对抗生素敏感性，检测其产生EPS的能力及抗菌活性

值得注意的是，研究创新性地将传统工艺知识与现代分析技术相结合。通过SLSD方法确定菌株的物种边界后，进一步采用主成分分析（PCA）整合技术特性与生物安全性指标。这种多维评估体系突破了单一指标筛选的局限性，有效筛选出兼具工艺价值和生物安全性的候选菌株。

研究发现的四个优势菌株（Pediococcus pentosaceus LA2、Pediococcus acidilactici LA5、Lacticaseibacillus casei LA1、Limosilactobacillus fermentum LA3）展现出独特的协同特性：
- **P. pentosaceus LA2**：在低温（8℃）环境下保持持续产酸，其脂酶活性达到0.35U/g，特别适合需要缓慢发酵工艺的奶酪类型
- **P. acidilactici LA5**：表现出异常强的NaCl耐受性（8%盐浓度下仍保持活性），在需要高盐环境的乳制品加工中具有优势
- **L. casei LA1**：兼具产乙醛能力（促进挥发性风味物质生成）和广谱抗生素敏感性（万古霉素、利福平敏感）
- **L. fermentum LA3**：高效产EPS（多糖产量达2.1g/L），显著改善奶酪质构和保水性

这些菌株的筛选依据建立在多组学证据基础上：16S rRNA基因测序确保了种属分类的准确性，代谢组学分析揭示了独特的次级代谢产物，宏基因组数据则解析了完整的代谢通路。特别值得关注的是，研究团队发现传统菌株LA1在45℃高温下仍能维持80%以上的生长活性，这对开发耐热型工业菌株具有重要参考价值。

在生物安全性方面，所有候选菌株均表现出对食源性致病菌的抑制能力。实验数据显示，LA3菌株对大肠杆菌（EC）和沙门氏菌（ST）的抑菌圈直径分别达到18mm和15mm，超过商业菌株平均值20%。同时，各菌株对金黄色葡萄球菌（SA）和李斯特菌（LM）的抑制作用均超过标准要求，这为传统奶酪制品开发天然防腐体系提供了新思路。

工艺适应性评估中，研究者创新性地引入"动态环境耐受指数"（DET）概念。通过模拟奶酪制作过程中温度（4-38℃）、pH（5.2-4.5）和盐分（2-8%）的梯度变化，发现LA2菌株在温度波动（±5℃）和pH下降（0.5单位/小时）条件下仍能保持稳定发酵，其优势度比商业菌株高出32%。

该研究为传统奶酪的现代化生产提供了重要技术支撑。通过筛选具有明确功能特性的本土菌株，既保留了传统工艺的独特风味，又通过标准化生产提升了产品品质。特别在食品安全方面，本土菌株对致病菌的天然抑制作用，可有效降低化学防腐剂的使用量，这对开发绿色食品具有重要价值。

研究过程中建立的"四维筛选模型"（技术特性+生物安全性+代谢多样性+环境适应性）已成为评价本土菌株的通用标准。该模型成功预测了LA1菌株在后续工业应用中3.5%的乳糖转化率，较传统菌株提升27%。同时，通过比较分析发现，具有显著EPS产量的菌株（如LA3）能改善奶酪的质构，使弹性模量降低18%-22%，更接近欧盟AOC标准的质构要求。

在产业化应用方面，研究团队成功构建了包含12株候选菌株的"微生态矩阵"。该矩阵根据功能互补性进行配比优化，在模拟奶酪基质中实现了：
- 碱性磷酸酶活性提升至1.8U/mL（较单一菌株提高40%）
- 乙醛产量达3.2mmol/L（风味物质关键前体）
- 抗坏血酸氧化酶活性抑制了30%的脂氧化反应

这些发现不仅验证了本土菌株在工业应用中的可行性，更为发酵乳制品的微生物组工程提供了理论依据。研究建立的"功能-安全"双评价体系，建议后续研究应重点关注菌株间的协同效应，以及长期发酵过程中代谢产物的动态变化。

该研究由哥伦比亚国立大学和Antioquia大学联合完成，得到国家科学基金会（Colciencias）和Antioquia学院的双重资助。研究过程中形成的4项发明专利（涉及EPS提取技术、耐热菌株培养方案等）已进入实质审查阶段，预计将推动传统奶酪产业的技术升级。