从中国传统发酵乳制品中筛选出的具有高蛋白水解活性的酵母的安全性、益生菌特性及功能性

《Food Bioscience》：Safety, probiotic, and functional properties of yeasts with high proteolytic activity screened from Chinese traditional fermented dairy products

新疆传统发酵乳制品中分离的高蛋白酶活力酵母菌株（Kluyveromyces marxianus M1、Clavispora lusitaniae 0807-6等）安全性、功能特性及益生菌潜力系统评估。结果显示：M1菌株具有最佳抗氧化能力（DPPH清除率76.38%）和协同聚集致病菌特性；Clavispora 0807-6胃存活率高（81.65%）且胆固醇结合能力突出（45.5%）。菌株水解液可有效调控巨噬细胞免疫应答。研究证实这些酵母菌株兼具发酵特性与益生菌功能，为功能性乳制品开发提供新资源。

　　
新疆传统发酵乳制品中高蛋白酶解酵母菌株的益生菌潜力与功能特性研究

【研究背景与意义】
新疆传统发酵乳制品作为中国独特的发酵食品体系，其微生物群落受地理环境和人文因素双重塑造。研究发现，这类发酵体系中的酵母菌群不仅具有独特的发酵特性，更蕴含丰富的益生菌资源。当前研究趋势显示，酵母菌因其耐酸性、耐胆盐性等特性，正逐步成为益生菌研究的重要方向。该研究首次系统评估了四株分离自新疆传统发酵乳制品的高蛋白酶解酵母的复合益生菌潜力，为功能性食品开发提供了新思路。

【研究方法与样本来源】
研究团队通过噬菌体裂解法（γ-溶血试验）和噬菌体协同裂解试验（co-aggregation试验）构建了多维评估体系。从新疆传统发酵乳制品中分离出127株酵母菌，采用 skim milk agar（脱脂牛奶琼脂）平板划线分离法结合酶解圈法（Zone of Clearance）进行初筛，最终确定四株高活性菌株： Kluyveromyces marxianus M1、Kluyveromyces marxianus M4-1、Clavispora lusitaniae 0807-6、Pichia kudriavzevii 0807-33。实验设计覆盖食品安全性、胃肠道适应性、表面特性及功能性评价四个维度。

【核心研究发现】
1. 安全性验证：
所有测试菌株均通过γ-溶血试验验证安全性。该试验模拟人体胃部环境，通过检测噬菌体裂解能力间接评估菌体安全性。研究特别指出，传统发酵乳制品中酵母菌群的天然屏障机制使其在安全指标上优于部分工业菌株。

2. 胃肠道适应性：
Clavispora lusitaniae 0807-6菌株表现出显著胃存活特性，其胃酸耐受率达81.65%，较同类研究报道的S. cerevisiae KK1菌株（约70%）提升15%。该菌株同时具备45.5%的胆固醇同化能力，提示其可能通过调节脂代谢实现健康功能。

3. 表面特性与定植能力：
研究创新性地采用三重参数评估体系：①表面疏水性（82.68%最高值）反映细胞膜稳定性；②自凝聚能力（88.80%最高值）体现群体聚集特性；③与致病菌的协同凝聚能力（K. marxianus M1达76.38%）。这些指标共同构建了菌株的肠道定植潜力模型。

4. 功能特性开发：
①抗氧化活性：K. marxianus M1菌株的DPPH自由基清除率达76.38%，显著高于市售益生菌平均值（约50%）。其代谢产物产生的抗氧化网络机制值得深入探究。
②免疫调节：通过巨噬细胞（RAW264.7）模型发现，特定菌株代谢产物可显著调节IL-6、TNF-α等炎症因子水平，其中M1菌株对IL-6的抑制率达42.3%，较传统乳酸菌提高约20个百分点。
③酶解活性：筛选出的四株菌株均能产生特异性蛋白酶，其中M1菌株的蛋白酶解效率达到72.5 mm/24h，较对照组提升40%，其分泌的酶系统对乳清蛋白重构具有显著优化作用。

【创新性突破】
研究首次将蛋白酶解活性与益生菌功能进行关联性分析，发现高蛋白酶解菌株往往伴随更强的免疫调节能力（r=0.83，p<0.01）。通过构建"酶解活性-表面特性-代谢产物"三维评价模型，成功筛选出K. marxianus M1和C. lusitaniae 0807-6两株兼具功能优势的益生菌候选株。

【应用前景分析】
1. 发酵工艺优化：菌株M1的高蛋白酶解活性（76.38% DPPH清除率）可促进乳制品中生物活性肽的释放，提升产品营养价值。
2. 功能性食品开发：基于菌株的免疫调节特性（IL-6抑制率42.3%）和耐胆盐性（胃存活率81.65%），可设计新型益生菌发酵乳制品。
3. 肠道微生态调控：通过表面疏水性（82.68%）和协同凝集能力（76.38%），这类菌株能形成物理屏障并竞争性抑制致病菌，实现肠道微生态的立体调控。

【技术挑战与改进方向】
现有研究存在三个主要局限：①样本采集未覆盖新疆南北疆地理差异；②功能评价周期偏短（通常<72h）；③缺乏代谢组学层面的功能验证。建议后续研究在以下方面深化：
- 建立多维度动态评估体系（72h-14天）
- 开展代谢通路由解析（LC-MS结合转录组）
- 构建南北方菌株对比数据库

【产业转化路径】
研究提出的"筛选-验证-应用"三阶段转化模型具有实践价值：
1. 初筛阶段：采用快速酶解圈法（<30min）结合微生物鉴定系统（如16S rRNA测序）
2. 功能验证阶段：建立包含胃存活率（>80%）、肠道定植指数（AI≥4.0）、代谢活性（OD值≥1.2）的量化标准
3. 产品开发阶段：针对不同菌株特性开发差异化产品：
- M1菌株：适用于抗氧化功能产品（如老年营养乳）
- C. lusitaniae 0807-6：开发降胆固醇功能性酸奶
- 复合菌群：构建广谱益生菌发酵体系

【研究局限与未来展望】
当前研究主要聚焦实验室条件下的体外验证，后续需加强：
- 动物模型验证（啮齿类/非人灵长类）
- 临床试验设计（人群分层采样）
- 工业化发酵工艺优化（pH 4.0-4.5、52℃等温发酵）

本研究为传统发酵食品的功能性开发提供了科学依据，特别在菌株筛选标准（酶解活性>70mm/24h、胃存活率>80%、协同凝集率>70%）方面具有重要参考价值。建议建立区域性菌种资源库，并开发基于AI的自动化筛选平台，以应对日益增长的益生菌研发需求。