魏斯氏菌胞外多糖在發(fā)酵食品中的應(yīng)用進(jìn)展

黃 倩，梁安健，朱鵬程，李東亮，唐俊妮,

（1.西南民族大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610225；2.四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，四川 成都 610021）

發(fā)酵是世界上最古老且最經(jīng)濟(jì)的食物制備方法之一，是一種利用微生物的生長、代謝以保存食物的技術(shù)[1]。發(fā)酵過程中微生物會產(chǎn)生各種天然活性物質(zhì)，包括酶[2]、多糖[3]、細(xì)菌素[4]、有機(jī)酸等[5]。乳酸菌的胞外多糖（exopolysaccharides，EPS）是乳酸菌在生長過程中代謝到細(xì)胞外的一種天然高分子聚合物，根據(jù)多糖的組成可以將其分為同多糖（homopolysaccharides，HoPS）和雜多糖（heteropolysaccharides，HePS）兩類[6]。多糖具有抗腫瘤[7]、抗氧化[8]、降膽固醇[9]、促進(jìn)腸道平衡[10]等多種生物活性，還可以作為食品的增稠劑、乳化劑、穩(wěn)定劑[11]。

魏斯氏菌（Weissella）主要存在于發(fā)酵的植物性食物[12]，從發(fā)現(xiàn)至今不過短短30 a，但相關(guān)研究表明，魏斯氏菌中的部分菌株具有高產(chǎn)EPS的能力[13-14]。從魏斯氏菌發(fā)酵產(chǎn)物中分離出的多糖種類繁多、功能各異，可用于食品加工過程，改善產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品特性，具有廣泛的研究意義。

1 魏斯氏菌簡介

魏斯氏菌屬于厚壁菌門、桿菌綱、乳酸菌目、明串珠菌科，細(xì)胞呈短桿、端圓或類球狀。其形態(tài)單個、成對或短鏈，屬于革蘭氏陽性菌，不運(yùn)動，不形成內(nèi)生芽孢，接觸酶陰性，不產(chǎn)生細(xì)胞色素[15]。其微觀形態(tài)及部分生理生化特征與明串珠菌、乳桿菌屬極其相似，在過去常被歸類于類腸膜明串珠菌屬（Leuconostoc paramesenteroides）。隨著分子生物學(xué)的進(jìn)步，1993年德國學(xué)者Norbert Weiss發(fā)現(xiàn)魏斯氏菌與類腸膜明串珠菌屬DNA譜存在差異，在系統(tǒng)發(fā)育樹上屬于新的分支，后經(jīng)23S rRNA測定也印證了這一發(fā)現(xiàn)，魏斯氏菌由此得名。

目前已經(jīng)從環(huán)境中分離出包括類腸膜魏斯氏菌（W.paramesenteroides）、融合魏斯氏菌（W.confusa）、坎氏魏斯氏菌（W.kandleri）、耐鹽魏斯氏菌（W.ahalotolerans）等在內(nèi)的25 種魏斯氏菌[16]（表1），主要來源包括3 個方面：動物的皮膚、糞便；人類的唾液、母乳、腸道；傳統(tǒng)發(fā)酵食品如泡菜、葡萄酒、香腸等[12]。

表1 魏斯氏菌的來源Table 1 Sources of Weissella

2 魏斯氏菌所產(chǎn)EPS的合成、分類、物理特性

魏斯氏菌所產(chǎn)的EPS功能與其結(jié)構(gòu)有著密切聯(lián)系。Lakra等[39]從發(fā)酵面團(tuán)中分離出的W.confusaMD1能產(chǎn)甘露聚糖，通過掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）觀察發(fā)現(xiàn)該甘露聚糖表面光滑，呈現(xiàn)不規(guī)則排列的球狀結(jié)構(gòu)，具有這樣結(jié)構(gòu)的EPS能夠改善食品質(zhì)地，可以作為乳化劑和增稠劑。Kavitake等[13]從發(fā)酵食品中分離的魏斯氏菌能產(chǎn)半乳聚糖，該多糖呈現(xiàn)淀粉樣球狀結(jié)構(gòu)，且排列致密，具有海綿狀的疏松多孔結(jié)構(gòu)。Du Renpeng等[40]從W.confusaH2中分離的右旋糖酐在電鏡下表面光滑，且具有片狀支鏈結(jié)構(gòu)，片狀支鏈結(jié)構(gòu)使得右旋糖酐具有改變食品流變性的功能。湯曉娟[41]從W.confusaQS813分離出的EPS在較低質(zhì)量濃度（1 mg/mL）下呈現(xiàn)纖維狀結(jié)構(gòu)，而在高質(zhì)量濃度（5 mg/mL）下由于氫鍵間相互作用促進(jìn)了分子聚合，高質(zhì)量濃度下的多糖呈現(xiàn)片狀結(jié)構(gòu)，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)說明該多糖能作為一種黏度增稠劑運(yùn)用在食品加工業(yè)中。

2.1 魏斯氏菌所產(chǎn)EPS的合成途徑

大多數(shù)乳酸菌通過兩種不同的途徑合成EPS，分別是Wzx/Wzy依賴性途徑和蔗糖酶的細(xì)胞外生物合成途徑[42]。與細(xì)胞外合成途徑相比，Wzx/Wzy依賴性途徑合成的EPS更為復(fù)雜[43]。具體可以劃分為5 個步驟（圖1）。第1步是磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（phosphotransferase system，PTS）將葡萄糖、半乳糖、乳糖等合成原料轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)部，同時將單糖、二糖等原料磷酸化；第2步是EPS的活性產(chǎn)物形成，半乳糖-1-磷酸與葡萄糖-6-磷酸分別在半乳糖-1-磷酸尿酸轉(zhuǎn)移酶和葡萄糖磷酸變位酶的作用下合成重要中間產(chǎn)物葡萄糖-1-磷酸，再通過尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-glucose pyrophosphorylase，UGPase）、UDP-半乳糖-4-表達(dá)異構(gòu)酶等酶系的作用下分別合成UDP-葡萄糖、UDP-半乳糖和dTDP-鼠李糖[44]；第3步是重復(fù)單元的合成，處于細(xì)胞膜中的十一碳烯酚二磷酸酯錨定物將重復(fù)單元連接與組裝[45]；第4步是重復(fù)單元向胞外運(yùn)輸，此過程的關(guān)鍵酶是翻轉(zhuǎn)酶（Wzx）[42]，將組裝好的重復(fù)單元運(yùn)輸至周質(zhì)空間或細(xì)胞外膜；第5步是重復(fù)單元的聚合與釋放，重復(fù)單元聚合成長鏈EPS，再釋放到細(xì)胞外部。

圖1 乳酸菌通過Wzx/Wzy依賴性途徑合成EPSFig.1 EPS biosynthesis process by Wzx/Wzy dependent pathway in LAB

2.2 魏斯氏菌所產(chǎn)EPS的分類和功能

大多數(shù)魏斯氏菌都具有產(chǎn)EPS的能力，且EPS產(chǎn)量較高。根據(jù)多糖的組成單位，又可將其分為HoPS和HePS[48]。如圖2所示，HoPS由單一連續(xù)重復(fù)的單糖組成，如由單一的D-葡萄糖、D-果糖組成葡聚糖、果聚糖[49]。相較于HoPS，HePS的組成復(fù)雜得多，HePS由3～8 種不同單糖組成，單糖種類包括L-鼠李糖、半乳糖等，在合成過程中還連接了部分有機(jī)物（如氨基酸、有機(jī)酸等）和無機(jī)物（如硫酸鹽、磷酸鹽等）[50]，不同乳酸菌所產(chǎn)EPS在結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量上都有較大的差異。

圖2 兩種不同類型多糖的分類及組成單位Fig.2 Classification and composition unites of exopolysaccharides

葡聚糖是魏斯氏菌產(chǎn)的一種EPS，葡聚糖的產(chǎn)生與葡聚糖酶密切相關(guān)，該酶催化蔗糖合成α-D-葡聚糖。菌株種類不同，產(chǎn)糖能力和糖的性質(zhì)都有所不同。赫倫魏斯氏菌（W.hellenicaSKkimchi3）所產(chǎn)葡聚糖產(chǎn)量為77 g/L[14]，而優(yōu)化發(fā)酵條件后的W.confusa的EPS產(chǎn)量高達(dá)97.5 g/L；食竇魏斯氏菌（W.cibariaPDER21）[51]產(chǎn)出的α-D-葡聚糖在300 ℃時可以保持優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，其抗氧化活性可達(dá)89.5%，持水能力為103.7%，水溶性指數(shù)為80.7%，具有優(yōu)越的抗氧化和持水性能。

產(chǎn)右旋糖酐是魏斯氏菌的一個典型特征，右旋糖酐是由葡萄糖脫水縮合而成的一種生物多糖，屬于葡聚糖的一種，由重復(fù)的α-D-吡喃葡萄糖單元（主要含有α-1,6-糖苷鍵）構(gòu)成[52]，主要通過其側(cè)鏈的不同分支進(jìn)行區(qū)分。Du Renpeng等[40]采用葡聚糖凝膠柱（Sephadex G-100）純化了W.confusaH2所產(chǎn)EPS，該多糖是由葡萄糖通過α-1,6-糖苷鍵構(gòu)成的右旋糖酐，SEM圖像呈現(xiàn)不規(guī)則片狀凸起，高度在5～30 nm之間、分子排列緊密，說明所產(chǎn)右旋糖酐與水有較強(qiáng)的親和力。Zhao Dan等[53]從W.confusaXG-3中分離出的右旋糖酐也得到了類似的結(jié)果。右旋糖酐的片狀分支可以改變食品的流變性質(zhì)，對于蛋白凝膠的保水性和色澤都有較好的改善作用[54]，因此，可用于食品加工行業(yè)。

除了上述的兩種EPS外，魏斯氏菌還具有產(chǎn)半乳聚糖、果聚糖、甘露聚糖等其他種類多糖的能力。Kavitake等[55]從W.confusaKR780676分離的半乳聚糖在處理酵母突變細(xì)胞模型中展現(xiàn)了強(qiáng)大的抗氧化能力（對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基和一氧化氮具有較高的清除活性，半清除活性分別為450 μg/mL和138 μg/mL）、抗細(xì)胞凋亡能力（抑制Pep4和Fisi1蛋白的表達(dá)）和抗衰老能力（釀酒酵母BY4741野生型菌株的細(xì)胞活力增加了8.0%，Sod2基因表達(dá)活性增加了10%～15%）。優(yōu)化生長條件的W.cibariaMD2產(chǎn)果聚糖的能力可達(dá)12.58 g/L，該多糖熱穩(wěn)定性較高，降解溫度可達(dá)279.90 ℃，能夠促進(jìn)壽命調(diào)控因子（DAF-16基因）的核定位，增加秀麗隱桿線蟲的抗氧化能力[39]。W.confusaMD1所產(chǎn)甘露聚糖由單一的甘露糖構(gòu)成，呈現(xiàn)疏松多孔球狀結(jié)構(gòu)，對金黃色葡萄球菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌、傷寒沙門菌所產(chǎn)生的生物被膜有較強(qiáng)的破壞性，可用于食品加工中致病菌的防控[56]。

2.3 魏斯氏菌所產(chǎn)EPS的結(jié)構(gòu)和物理特性

EPS的性質(zhì)和功能主要取決于多糖的結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)。多糖結(jié)構(gòu)分為初級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)，初級結(jié)構(gòu)主要涉及主鏈和支鏈的組成，高級結(jié)構(gòu)則涉及主鏈的構(gòu)象和多糖間非共價鍵作用[57]。采用傅里葉變換中紅外光譜對魏斯氏菌所產(chǎn)的多糖進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和鑒定，通過分析化學(xué)鍵的拉伸振動，判斷多糖的結(jié)構(gòu)變化。Lakra等[39]發(fā)現(xiàn)EPS MD2在3464.55 cm－1附近出現(xiàn)了寬拉伸峰，這歸結(jié)于多糖中含有的羥基；2931.65 cm－1處出現(xiàn)的較弱吸收峰、1676.9 cm－1處的特征吸收峰，分別是由于C—H的拉伸振動及C＝O基團(tuán)的不對稱拉伸引起；900～1200 cm－1范圍內(nèi)出現(xiàn)的1157.8 cm－1和1046.8 cm－1兩個吸收峰分別歸因于C—OH基團(tuán)和糖苷鍵的C—O—C拉伸振動；832.4 cm－1出現(xiàn)吸收峰說明EPS MD2結(jié)構(gòu)中含有呋喃環(huán)。Yilmaz等[51]的研究也發(fā)現(xiàn)魏斯氏菌所產(chǎn)的EPS結(jié)構(gòu)中含有羥基和C＝O基團(tuán)。

魏斯氏菌所產(chǎn)EPS的熱穩(wěn)定性與其結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。相關(guān)學(xué)者在對EPS進(jìn)行熱穩(wěn)定性分析時發(fā)現(xiàn)，EPS的熱重變化具體可以分為兩個階段[58]。第1階段出現(xiàn)在0～90 ℃，在此階段水分損失較少，只有11.64%；第2階段則出現(xiàn)在209～320 ℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)會下降25.35%[42]。第1階段的質(zhì)量損失只與EPS結(jié)構(gòu)中的羧基相關(guān)，羧基易與水發(fā)生結(jié)合和分離，溫度升高導(dǎo)致EPS中的結(jié)晶水揮發(fā)；第2階段的質(zhì)量損失則是由于C—O和C—C等化學(xué)鍵斷裂，高溫下多糖降解，釋放出CO、CO2、H2O等[59]。食品加工企業(yè)對產(chǎn)品的加工溫度大概在80～200 ℃，因此，熱穩(wěn)定性較好的魏斯氏菌EPS可作為品質(zhì)改良劑進(jìn)行運(yùn)用。

3 魏斯氏菌所產(chǎn)EPS在發(fā)酵食品中的應(yīng)用

魏斯氏菌發(fā)現(xiàn)時間較短，對其特性的研究較少，且目前仍未被歐洲食品安全管理局納入安全資格認(rèn)定的列表中。但國內(nèi)外有學(xué)者研究證明其具備成為益生菌的潛力[36-37]。乳酸菌生產(chǎn)的EPS通常被認(rèn)為是安全的，這意味著它們可以用于食品加工、益生元生產(chǎn)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

3.1 EPS作為乳化劑在食品中的應(yīng)用

乳化劑是將兩種互不相溶的液體（水和油）進(jìn)行混合，形成穩(wěn)定、均勻分散體的物質(zhì)[60]。多糖親水鏈上連接的疏水基團(tuán)使得多糖具有兩親性，能夠作為天然乳化劑。EPS作為乳化劑具有多種優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)為來源廣泛、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，還能以自身黏度保持乳液的穩(wěn)定[61]。Yalmanci等[62]將明串珠菌多糖添加于低脂蛋黃醬中，3%的添加量就能改善產(chǎn)品的流變特性和穩(wěn)定性。從海藻中分離出的菌株Rhodobacter johriiCDR-SL7Cii具有產(chǎn)EPS RH-7的能力[63]，純化后EPS的水溶液（0.1%）在25 ℃時黏度為8.2 cP，其乳化活性與黃原膠相當(dāng)，且在高堿（pH 9.0）、高溫（80 ℃）條件下也能維持較好的乳化活性。

多糖可以通過形成多糖-蛋白質(zhì)雙層界面改變?nèi)橐航缑妗⒛z性質(zhì)、流變學(xué)屬性，增強(qiáng)由蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳液穩(wěn)定性[60]，魏斯氏菌屬所產(chǎn)EPS同樣具有良好的乳化性能。Kavitake等[64]從菌株W.confusaKR780676中分離純化的EPS對花生油和橄欖油有突出的乳化活性和乳化穩(wěn)定性，且較低濃度的EPS就能達(dá)到較好的乳化效果。Devi等[65]針對W.confusaKR780676菌株所產(chǎn)EPS也開展了相關(guān)研究，結(jié)果顯示該多糖對葵花籽油乳化活性可達(dá)69.4%，由該多糖制成的懸濁液在15 d內(nèi)能保持良好的穩(wěn)定性。從W.cibariaPN3可以分離出兩種不同的表面活性劑，一種存在于細(xì)胞內(nèi)部，一種分泌至細(xì)胞外[66]。通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，最大產(chǎn)量分別可達(dá)1.46 g/L和1.99 g/L，產(chǎn)生的表面張力可達(dá)31～33 N/m，臨界膠束質(zhì)量濃度分別為1.6 g/L和3.2 g/L，對棕櫚油、大豆油等都有較好的乳化活性。魏斯氏菌所產(chǎn)的EPS乳化能力不僅與菌株所產(chǎn)多糖的品種相關(guān)，與食品加工過程中的溫度、酸堿度、鹽離子種類和濃度密切相關(guān)。

通過人工感官分析可知，配方A的得分為7.82，該配方A香精色澤和均勻度都很好，能達(dá)到食品香精的外觀要求。且該香精的香氣也能在一定程度上反映百香果的天然氣味。但是，調(diào)配一個好的食品香精就是要讓最終的香精主體突出，散發(fā)出來的香氣整體協(xié)調(diào)、豐滿，頭香、體香、基香過渡自然且有層次感，同時要保證聞到的是一股混合的香氣，讓人能聯(lián)想到自然的食品的味道，不能讓人聞到單一組分的香氣[9]。根據(jù)評香人員對配方A的感官評價得出：直接根據(jù)固相微萃取方式得到百香果香氣能突出百香果果香的主體，但是聞到的香氣比較分散，香氣整體不夠協(xié)調(diào)。

3.2 EPS作為抗氧化劑在食品中的應(yīng)用

在生物細(xì)胞代謝過程中，氧化作用是一個重要的生理過程，在此過程中會產(chǎn)生大量的自由基和超氧陰離子，參與細(xì)胞間信號傳遞和遺傳表達(dá)[67]。當(dāng)氧化-還原反應(yīng)平衡被打破時，機(jī)體就會出現(xiàn)蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)損傷，引發(fā)各種慢性疾病。魏斯氏菌所產(chǎn)多糖較為突出的生物特性為抗氧化性。從W.confusaOF126分離純化的EPS在4 mg/mL劑量下，對羥自由基的清除活性為（86.50±0.02）%，顯著高于同劑量的抗壞血酸（83.10±0.09）%[49]；對DPPH自由基的清除活性隨EPS質(zhì)量濃度的增加而增加。通過乙醇沉淀、脫蛋白后從W.cibariaPDER21培養(yǎng)物中分離出了EPS-1、EPS-2、EPS-33 種多糖[59]。在質(zhì)量濃度5.0 mg/mL條件下，EPS-1和EPS-3對DPPH自由基的清除能力分別達(dá)到82.0%和42.2%；同質(zhì)量濃度下，EPS-1和EPS-3對羥自由基的清除能力分別為50.5%和31.8%，對超氧陰離子自由基的清除活性分別為67.2%和52.5%。從韓國泡菜中分離的W.cibariaSY003，所產(chǎn)EPS在較低質(zhì)量濃度時（1 mg/mL）對2,2’-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS）陽離子自由基的清除活力能達(dá)到90%[68]。

EPS的抗氧化機(jī)制至今尚未明晰，但其抗氧化活性受多種因素的影響，如單糖組成、分子質(zhì)量或官能團(tuán)[69]。帶負(fù)電荷的基團(tuán)使EPS處于酸性環(huán)境中有利于發(fā)生水解反應(yīng)，暴露更多具有良好抗氧化性能的半縮醛羥基[70]。也有報(bào)道稱EPS中所含的甘露糖可能使其具有較強(qiáng)的抗氧化活性[71]，這可能是因?yàn)楦事短歉菀撰@取異位上的氫。魏斯氏菌所產(chǎn)的EPS對DPPH自由基、羥自由基、ABTS陽離子自由基都有較強(qiáng)的活性，在一定程度上還能抑制脂肪氧化，因此，可以將其純化用于食品中，制備具有抗氧化活性的功能性食品。

3.3 EPS作為抗冷凍劑在食品中的應(yīng)用

“冷鏈”已經(jīng)成為連接家庭和生產(chǎn)企業(yè)的樞紐，但傳統(tǒng)冷凍方法的降溫速率較慢，冷凍過程中容易形成的粗大、不規(guī)則的冰晶體，會破壞凍藏產(chǎn)品的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)構(gòu)損傷、營養(yǎng)物質(zhì)損失等問題。早有研究表明，微生物所產(chǎn)的EPS不僅可以包裹菌體本身，提高菌體抵抗反復(fù)凍融的能力[72]，也能夠顯著抑制冰晶再結(jié)晶[73]，從而使EPS作為食品中的抗冷凍劑成為可能。

已有學(xué)者將魏斯氏菌所產(chǎn)EPS添加至發(fā)酵面團(tuán)中，研究冷凍貯藏過程中面筋蛋白的變化。如Tang Xiaojuan等[74]從傳統(tǒng)酸面團(tuán)中篩選出1 株高產(chǎn)EPS的W.confusaQS813，利用篩選出的菌株制作純菌發(fā)酵的酸面團(tuán)，應(yīng)用于冷凍饅頭的制備。研究結(jié)果顯示，添加1% EPS的淀粉凝膠在經(jīng)過凍融循環(huán)處理后仍能保持較為均勻、致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，還能延緩由于冰晶造成的水分遷移。在凍融循環(huán)處理的發(fā)酵面團(tuán)中添加魏斯氏菌產(chǎn)生的EPS，可增強(qiáng)谷蛋白大聚合體聚集（產(chǎn)量增加0.88%）、延緩其降解速率（可以降低3.07%），同時還能增加游離巰基的含量[75]。EPS和酸面團(tuán)的酸化協(xié)同作用抑制了淀粉凝膠內(nèi)冰晶的形成、重結(jié)晶及淀粉分子的聚集和解聚，延緩了水分遷移，從而抑制了支鏈淀粉的長期回生，降低了老化速率；EPS側(cè)鏈殘基又能與面筋蛋白通過化學(xué)鍵結(jié)合，減少由于反復(fù)凍融導(dǎo)致的蛋白結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變，進(jìn)一步改善凍融發(fā)酵面團(tuán)的產(chǎn)品質(zhì)量。

運(yùn)用乳酸菌產(chǎn)的EPS制作傳統(tǒng)面包已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，多糖具有替代親水膠體的潛力，能夠減少面團(tuán)由于冷凍造成的品質(zhì)劣變；同時，發(fā)酵過程中所產(chǎn)的EPS是一種天然品質(zhì)改良劑，符合現(xiàn)代人民追求健康、無添加產(chǎn)品的需求。低分支度、高分子質(zhì)量的EPS對發(fā)酵面團(tuán)的改善作用效果更好[76]。

3.4 EPS作為風(fēng)味改良劑在其他食品中的應(yīng)用

在醬油、泡菜、白酒、魚醬等食品發(fā)酵過程中，耐鹽性魏斯氏菌可以將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乳酸，形成的特殊香味物質(zhì)讓發(fā)酵食品變得更為醇香，還能使發(fā)酵食品的口感更加醇厚、色澤更為鮮亮。W.cibaria是泡菜自然發(fā)酵前期的優(yōu)勢菌株，張楠笛等[77]使用食竇魏斯氏菌協(xié)同植物乳桿菌共同發(fā)酵，在發(fā)酵前期（0～4 d）可以迅速提升泡菜體系中乳酸菌產(chǎn)乳酸和乙酸的含量，改善泡菜產(chǎn)品發(fā)酵風(fēng)味，提升產(chǎn)品品質(zhì)；發(fā)酵過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)總質(zhì)量濃度為6.096 mg/L，顯著高于植物乳桿菌單一發(fā)酵組（3.188 mg/L）。魏斯氏菌用于醬油發(fā)酵過程中可以增加揮發(fā)性脂肪酸的含量，改善醬油的口感和風(fēng)味；所產(chǎn)EPS對醬油中α-型和（或）β-型多糖的合成有一定貢獻(xiàn)，賦予醬油更多益生作用[78]。陳紹依等[79]對茅臺鎮(zhèn)不同大曲的菌落結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)性能進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)魏斯氏菌屬作為發(fā)酵過程中的優(yōu)勢菌株，與酯化力、液化力、糖化力、乙酸、乙酸乙酯、乳酸乙酯、正戊醇呈正相關(guān)，是影響大曲糖化力、液化力和酯化力的主要菌群，賦予大曲特殊風(fēng)味。在酸奶中添加EPS與魚明膠進(jìn)行協(xié)同發(fā)酵，可以使酸奶蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加致密，特征揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)如雙乙酰、2-壬酮、2,3-戊二酮等含量明顯增多，感官品質(zhì)得以提升[80]。

4 魏斯氏菌作為益生菌在食品中的應(yīng)用潛力

細(xì)菌所產(chǎn)EPS除了能作為食品加工過程中的乳化劑、抗氧化劑、抗冷凍劑、風(fēng)味改良劑外，還具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗腫瘤等多種生物活性。魏斯氏菌能夠在腸道中定植、溶血試驗(yàn)呈現(xiàn)陰性、消除豆類食品中的抗?fàn)I養(yǎng)因子[16]，這些特質(zhì)都表明魏斯氏菌具有益生菌的潛能。騫宇等[81]對食竇性魏斯氏菌在環(huán)境脅迫下的生長狀況進(jìn)行研究，結(jié)果顯示食竇性魏斯氏菌對酸、溫度、人工胃液、NaCl的耐受性較好，在0.1%膽鹽環(huán)境中可保持70%的活性。Kumari等[82]從奶酪中分離出具有產(chǎn)EPS能力的魏斯氏菌W.cibariaCH2，該菌株在人工胃液中保持180 min后，活菌數(shù)僅下降5.3%，經(jīng)人工腸液處理240 min后仍有較高活性，在對其基因組進(jìn)行分析時發(fā)現(xiàn)具有降膽固醇，合成維生素、必需氨基酸和β-半乳糖苷酶的基因。Park等[83]從W.confusaVP30分離出EPS用于便秘小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)該EPS可以有效改善小鼠便秘情況。李文等[84]從泡菜中分離的魏斯氏菌W.hellenicaWS-419對甘油三酯分解能力可達(dá)42.8%，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌有良好的抑菌效果。從泡菜中分離的另一種食竇魏斯氏菌不僅能夠清除DPPH自由基和超氧陰離子自由基，還能夠有效降解泡菜中的亞硝酸鹽，降解率最高可達(dá)99.5%。Kibar等[27]純化了W.cibariaEIR/P2所產(chǎn)的EPS，發(fā)現(xiàn)該多糖對變性鏈球菌所產(chǎn)生物被膜的抑制活性可達(dá)70%，能夠促進(jìn)牙周細(xì)胞組織的愈合和再生。

魏斯氏菌可在腸道中定殖，調(diào)節(jié)腸道免疫反應(yīng)，維持腸道微生物平衡，還能通過其代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)宿主的腸道上皮屏障功能，增強(qiáng)宿主健康[85]。同時，魏斯氏菌能夠產(chǎn)細(xì)菌素抑制病原微生物生長、分泌EPS破壞生物被膜的完整性、產(chǎn)有機(jī)酸從而營造低pH值環(huán)境等干擾病原菌的代謝[86]，這些均證明魏斯氏菌具有成為益生菌的潛力。

5 結(jié)語

魏斯氏菌發(fā)現(xiàn)的時間較短，但作為乳酸菌，它具有產(chǎn)EPS、有機(jī)酸、細(xì)菌素的能力，不僅可以改善食品品質(zhì)、增強(qiáng)食物風(fēng)味、改善食物流變性質(zhì)，還能抑制有害菌生長，平衡腸道微生物環(huán)境。

乳酸菌所產(chǎn)的生物多糖不僅被證實(shí)對多種食品具有品質(zhì)改良作用，能夠改善發(fā)酵食品的質(zhì)地和風(fēng)味，還能夠抗氧化、吸附重金屬[87-88]，因此可將其應(yīng)用在食品工業(yè)、醫(yī)療業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。但乳酸菌生產(chǎn)EPS屬于自然發(fā)酵過程，具有發(fā)酵時間長、成本高、產(chǎn)量低等缺點(diǎn)，部分魏斯氏菌具有高產(chǎn)EPS的能力，未來可以通過分子生物學(xué)技術(shù)、基因組學(xué)技術(shù)等構(gòu)建高產(chǎn)EPS的菌株，能夠解決EPS產(chǎn)量少、應(yīng)用范圍窄等問題，為推廣EPS的應(yīng)用和功能性產(chǎn)品的開發(fā)提供強(qiáng)有力的支持。