用于马赫乌发酵的起始菌种开发：面向中低收入国家的可负担解决方案

这种家常饮品为何重要

在整个南部非洲，许多家庭依赖一种简单而微酸的谷物饮料——马赫乌。它由煮熟的玉米或小米制成，在家中发酵，常常没有电力、冰箱或包装配料。对成年人来说它是清爽的饮品；对婴幼儿则可能是重要的断奶食品。本研究提出一个关键问题：家庭如何以廉价、简便且适用于农村村庄的方法，保持马赫乌的安全性和营养价值？

传统谷物饮料中隐藏的挑战

在多数家庭里，马赫乌是通过“任由自然发挥作用”来制备的。粥煮熟并冷却后，加入少量麦芽谷物，混合物就被放置任其自发发酵。进入体系的微生物来自谷物、水和周围环境。研究人员首先检查了来自津巴布韦家庭的指粟（finger millet）麦芽上携带的微生物群落。他们发现许多常见细菌属于一大类称为肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的群体，该群体既有无害的植物共生菌，也包含如沙门氏菌等致病物种。由于少量沙门氏菌细胞就可能引发疾病，尤其是在儿童中，因此这些用于婴儿食品的麦芽上存在沙门氏菌令人严重担忧。

追踪发酵过程中的微生物竞赛

为了了解粥混合后会发生什么，团队在实验室里用模拟真实麦芽群落的细菌混合物重建了马赫乌。他们在两种温度下发酵这些模型批次：25 °C，接近暖季温度；和15 °C，更接近冷季条件。在较暖的温度下，产生乳酸使饮品变酸的嗜酸细菌逐步占优并降低pH值。有害的肠杆菌科细菌在早期达到高峰，随后随着酸度上升而下降。然而在较凉的温度下，酸的产生较慢，最终的酸度较温和，潜在风险细菌在较长时间内仍以高水平持续。换言之，仅仅依赖时间和轻度冷却不足以保证这种饮品的安全。

将有益微生物作为微小工人加以利用

随后研究人员测试了人工挑选的“起始”微生物是否能改变平衡。他们选择了一些在谷物发酵中已常见的乳酸菌菌株，包括Limosilactobacillus fermentum、Lactiplantibacillus plantarum和Periweissella beninensis。当这些起始菌在发酵开始时被加入时，它们迅速在背景微生物中占据上风。在25 °C时，这些菌几乎从一开始就占主导地位，显著降低了肠杆菌科的数量，并在约一天内将pH值驱降到非常酸的水平。在15 °C时，它们相比自发发酵仍然改善了酸化过程，尽管一些耐冷的谷物来源物种如Weissella也参与并分担了任务。总体而言，加入起始菌的批次更快变酸，也让危险细菌存活的时间更短。

在无冰箱条件下制备可用的起始菌种

富裕国家的工业食品生产者使用冷冻或冷冻干燥的起始菌，这些产品必须保持冷链，这对许多非洲农村社区来说不现实。为了解决这一问题，团队通过用所选三株菌发酵马赫乌，随后将发酵浆与玉米粉混合，然后用简单的风干或冷冻干燥两种方法干燥，制成混合起始菌粉。两种方法都保存了大量活菌，风干仅造成温和的损失。当这些干燥的起始菌后来被加入新鲜粥时，即使在室温或冰箱中存放长达六周后，它们仍能快速使马赫乌酸化。干燥方法和储存温度对饮品变酸的速度影响甚微。

这对家庭与粮食安全意味着什么

该研究表明，精心挑选的起始菌种可以将一种传统家庭发酵饮品变为更安全、更可靠的食品，所用工具也适合中低收入地区。通过加快酸化过程，起始菌排挤了可能随谷物进来的危险细菌，同时提供大量活微生物，可能有助于肠道健康并帮助保护儿童免受腹泻的侵害。因为这些起始菌可以以谷物为基底制备并简单风干，原则上可以在本地生产并以小包粉末形式分享。虽然研究并未涉及如何组织此类分发，但它证明了负担得起且常温可保存的起始菌能够使日常发酵在食品安全和营养方面发挥更积极的作用。

引用: Pswarayi, F., Zulu, N.X., Dlamini, B.C. et al. Development of starter cultures for mahewu fermentation: affordable solutions for low and medium-income countries. npj Sci Food 10, 139 (2026). https://doi.org/10.1038/s41538-026-00771-1

关键词: 马赫乌, 起始菌种, 发酵谷物, 食品安全, 农村营养