發(fā)酵微生物在發(fā)酵食品物理化學(xué)和感官特性方面起著關(guān)鍵作用。它們也與食品安全相關(guān)，因為需要限制病原微生物和微生物的生長。因此，細(xì)胞活力的評估對于發(fā)酵食品工業(yè)（特別是乳品部門）通常是非常重要的。由于發(fā)酵微生物與食品的感官特性密切相關(guān)，因此需要有能力判別細(xì)胞的分裂能力，而且需要確定其代謝活動和適應(yīng)性，以改善質(zhì)量控制和終產(chǎn)品。對于益生菌產(chǎn)品，若要對健康產(chǎn)生益處，則還需要確保存在足夠數(shù)量的活細(xì)胞。

已有一些方法用來分析參與發(fā)酵過程的微生物種群的特征。傳統(tǒng)是采用描述性的培養(yǎng)方法，它仍然是確定菌落（即可培養(yǎng)細(xì)胞）存在與否及其數(shù)量的常用的方法。然而，這些簡單的方法在微生物種群生理狀態(tài)方面也存在一定的偏差，特別是其中共存幾個不同生存活力和代謝活性的亞群。于是又誕生了一些分子技術(shù)，能夠描述微生物中間狀態(tài)，以及通過標(biāo)志物定量來判定菌群健康程度及新陳代謝活力的方法，而非僅僅對其生長和不生長進(jìn)行定量。分子方法包括熒光原位雜交、流式細(xì)胞術(shù)、組學(xué)及PCR技術(shù)。PCR技術(shù)已在常規(guī)得到引用。

培養(yǎng)法是傳統(tǒng)常用的方法，其局限是缺乏目標(biāo)菌和伴隨菌之間的鑒別、得出結(jié)果的時間、假陽性計數(shù)、食品基質(zhì)影響、存在一些活而不可培養(yǎng)的細(xì)胞（簡稱VBNC）（即垂死細(xì)胞）。VBNC是上世紀(jì)80年代才認(rèn)識到的，因而用活/死細(xì)胞染色檢測試劑盒或RT-PCR來鑒別細(xì)胞是能分裂、還是VBNC，或死亡。現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識到，在活細(xì)胞和死細(xì)胞之間，存在許多中間狀態(tài)。而培養(yǎng)法產(chǎn)生的細(xì)胞對應(yīng)的都是能分裂的細(xì)胞。

而人們對培養(yǎng)法仍然注入了許多興趣，培養(yǎng)基得到了改進(jìn)和發(fā)展，例如用于益生菌和非益生菌的選擇性計數(shù)，酸奶、奶酪和發(fā)酵劑中雙歧桿菌的選擇性計數(shù)等。使用不同的瓊脂平板培養(yǎng)基，可以對許多商品進(jìn)行益生菌存活率的評估。這些商品包括濃縮粉、冷凍材料、膠囊、食品和飲料等。可以確定保證活菌低數(shù)量的益生菌效期。酸奶和奶酪中益生菌存活的影響因素也得到了研究。但由于培養(yǎng)法也存在一些不足，因此推薦同時采用分子鑒定的手段進(jìn)行驗證，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。這對于益生菌計數(shù)尤為重要，因為要保證必要的數(shù)量。

圖2. HiMedia公司生產(chǎn)的乳桿菌顯色培養(yǎng)基（品名，HiCrome™ Lactobacillus Selective Agar Base，貨號M2065，需添加劑FD345），用于乳桿菌的分離和內(nèi)部鑒別。嗜酸乳桿菌菌落淡粉色-粉色，鼠李糖乳桿菌菌落為淡綠色，發(fā)酵乳桿菌菌落為黃色，胚牙乳桿菌菌落和乳酸乳球菌乳酸亞種菌落均為淡綠色-綠色（光暈）

圖2. HiMedia公司生產(chǎn)的雙歧桿菌顯色培養(yǎng)基(品名：HiCrome™ Bifidobacterium Agar，貨號M1960)，用于雙歧桿菌和乳桿菌之間的鑒別。嬰兒雙岐桿菌菌落為深藍(lán)色至藍(lán)綠色，短雙歧桿菌菌落為粉紅色（有光暈），植物乳桿菌菌落為綠色（有霧狀背景），發(fā)酵乳桿菌菌落為粉色無光暈。

用于致病菌分析的顯色培養(yǎng)基也發(fā)展起來了，并進(jìn)行了驗證和標(biāo)準(zhǔn)化。的確，李斯特菌、沙門菌、蠟樣芽孢桿菌、大腸埃希菌及其他腸道菌可通過大量顏色鑒別出來。顯色培養(yǎng)基使用方便，不需要分子生物學(xué)方面的知識。這在乳品微生物質(zhì)控方面，無疑非常重要。其發(fā)展對彌補特異方法的不足也有幫助。

鏡檢、流式細(xì)胞術(shù)和其他熒光標(biāo)記方法是否適合食品企業(yè)？將熒光原位雜交（FISH）用于乳品微生物計數(shù)已有數(shù)篇報道，例如奶酪中的丙酸桿菌檢測和計數(shù)。FISH具有高特異性，可觀察細(xì)菌在環(huán)境中的空間分布。FISH的不足是可重復(fù)性低，容易有假陽性和干擾，因而用于常規(guī)分析較為困難。流式細(xì)胞術(shù)（FC）可用于單細(xì)胞分析，能鑒別各種VBNC和生理狀態(tài)。FC已成為有前景的標(biāo)記計數(shù)，并在食品微生物學(xué)領(lǐng)域已有許多報告。一些熒光染料針對細(xì)胞某些組分（如核酸、蛋白質(zhì)、脂類）、細(xì)胞內(nèi)pH值、膜完整性和細(xì)胞內(nèi)離子、活力標(biāo)志物和膜能量狀態(tài)。也可采用幾種染料同時進(jìn)行分析。一些學(xué)者用FC研究了食品生產(chǎn)或存儲過程中遇到的酸、氧化、滲透壓、冷應(yīng)激對微生物細(xì)胞狀態(tài)的影響。批次培養(yǎng)的群體動力學(xué)、細(xì)菌噬菌體感染的早期檢測、奶酪加工溫度導(dǎo)致的膜變化以及抗生素效應(yīng)也得到了研究。FC也被建議用于益生菌活菌計數(shù)。在細(xì)菌指數(shù)生長期，F(xiàn)C計數(shù)和平板計數(shù)的一致性得到了確認(rèn)。其他情況下，F(xiàn)C計數(shù)超過平板計數(shù)0.3–1的對數(shù)數(shù)量級(CFU/g)。FC所需的分析時間更短，且可自動化。但FC無法區(qū)分屬和種，且檢測閾值較高，在牛奶中達(dá)到103 –104細(xì)胞/ml。

FC也需要一些經(jīng)驗，并且有時存在假陽性。

盡管如此，F(xiàn)C仍然是食品工業(yè)有前景的分析工具。除了計數(shù)簡單外，F(xiàn)C也能提供更多細(xì)胞活力的相關(guān)信息。它有益于益生菌產(chǎn)品的質(zhì)控。2005年，ISO發(fā)布了ISO 19344:2015，推薦了用流式細(xì)胞術(shù)測定與牛奶和奶制品相關(guān)的發(fā)酵劑、益生菌和發(fā)酵制品中乳酸菌的數(shù)量。

測序和組學(xué)的技術(shù)也發(fā)展起來，用于研究乳酸菌對環(huán)境的反應(yīng)。組學(xué)也用于鑒定關(guān)鍵標(biāo)志物，以篩選新的益生菌，并評估其生理狀態(tài)。使用組學(xué)技術(shù)可理解微生物行為和細(xì)胞通路，以優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)過程。

在食品工業(yè)，PCR已成為檢測致病菌的常規(guī)方法，得到了ISO的認(rèn)可，并發(fā)展為熒光定量PCR。這些來自比較基因組學(xué)的分析，被用于微生物群體定量、乳制品加工中微生物角色評估或同時鑒定乳酸菌和益生菌的多個菌種。PCR也用于評估食品加工過程中微生物的生理狀態(tài)和活力。有一種區(qū)分活菌和死菌的方法是進(jìn)行針對RNA而非DNA的RT-qPCR，但該方法仍然需要標(biāo)準(zhǔn)化。另外一種PCR方法是采用DNA嵌合染料PMA和EMA。它們只進(jìn)入死細(xì)胞，能阻止DNA的PCR擴增。采用PMA-PCR和EMA-PCR進(jìn)行益生菌產(chǎn)品中的活菌計數(shù)，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果與平板計數(shù)一致性良好。

總之，目前人類對于發(fā)酵菌的生物學(xué)知識有助于開發(fā)基于菌株特異性生化反應(yīng)的顯色培養(yǎng)基。這些顯色培養(yǎng)基比傳統(tǒng)培養(yǎng)基更具有鑒別力，更為特異，有助于乳品工業(yè)的微生物控制。流式方法對分析乳品、酸奶和其他發(fā)酵乳中的混合菌群很有前景，可用于質(zhì)控和產(chǎn)品保質(zhì)期的研究。但它需要優(yōu)化，并需去除乳蛋白。不論何種方法，都需與標(biāo)準(zhǔn)方法驗證，并須進(jìn)行方法學(xué)上的評估，以與乳制品企業(yè)的特定需求相一致。

參考文獻(xiàn)

Danièle Sohier, et al. Evolution of microbiological analytical methods for dairy industry needs. Frontiers in microbiology. 2014, 5: 16

HiMedia公司是微生物培養(yǎng)基生產(chǎn)商，其顯色培養(yǎng)基有80多種，涵蓋各個領(lǐng)域，包括無動物源成分及化學(xué)限定。其生產(chǎn)工藝具有WHO-GMP、ISO9001和ISO13485質(zhì)量體系認(rèn)證認(rèn)證，產(chǎn)品有CE和FDA注冊登記，其產(chǎn)品行銷140多個國家。