乳酸菌在食品工业中的应用

乳酸菌在食品工业中的应用

摘要：本文阐述了乳酸菌的生物学特性与生理功能，综述了其在发酵泡菜、发酵肉制品、酿酒工业、酿造酱油等食品工业中的应用，及其应用前景。

关键词：乳酸菌生物学特性菌落特征鉴定生理功能应用

乳酸菌指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。为原核生物乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的通称。乳酸菌是一种存在于人类体内的益生菌。乳酸菌能够将碳水化合物发酵成乳酸，因而得名。益生菌能够帮助消化，有助人体肠脏的健康，因此常被视为健康食品。益生菌是一个庞大的菌群，有害菌也是一个不小的菌群，当益生菌占优势时（占总数的80%以上），人体则保持健康状态，否则处于亚健康或非健康状态。长期科学研究结果表明，以乳酸菌为代表的益生菌是人体必不可少的且具有重要生理功能的有益菌，它们数量的多和少，直接影响到人的健康与否，直接影响到人的寿命长短，科学家长期研究的结果证明，乳酸菌对人的健康与长寿非常重要，因此在食品工业中被广泛的运用。

1 乳酸菌的生物学特性

乳酸菌均归类于乳酸菌科。这些细菌形态上差异颇大，既有长杆状或短杆状的，又有圆形的;所有种类都是革兰氏阳性菌，不形成芽抱，也不会运动（有例外）。它们从碳水化合物得到能量，分泌乳酸。是专性发酵菌。乳酸菌能够在空气或氧气下生长，它们是厌氧菌，但是耐氧的。一方面乳酸菌的生长需要辅助因子，他们大多需要某些维生素（核黄素、硫胺素、泛酸、烟酸、叶酸、生物素、氨基酸、嘌吟和嘧啶）。另一方面乳酸菌具有大部分微生物所没有的利用乳糖的能力，在固体培养基表面，一般仅形成少量的菌体生物量，仅长出淡色小菌落，直径1一2 mm，在液体培养基中细菌浓度很低，这些是由营养、代谢等生理特性所决定。

2 乳酸菌的菌落特征与鉴定

2.1乳酸菌的纯培养

挑取3个或以上的可疑菌落，嗜热链球菌接种于MC琼脂平板，乳杆菌属和双歧杆菌属接种于MRS琼脂平板，双歧杆菌需绝对厌氧，置36 ℃±1 ℃恒温箱内培养48 h±2 h，不含双歧杆菌需兼性厌氧，置36 ℃±1℃恒温箱内培养48 h ±2 h。

2.2乳酸菌的鉴定

涂片镜检：乳杆菌属细胞形态多样，从长的杆状和细长杆状到弯曲杆状及短杆状，一般形成链。通常不运动。无芽胞，革兰氏染色阳性。嗜热链球菌形态为球形或球杆状，直径为0.5 μm～2.0 μm，细胞成对或成链排列，无芽胞，革兰氏染色阳性。双歧杆菌属细胞呈多样形态，有较规则短杆状或纤细杆状具有尖细末段的细胞，也有呈球形者，可形成各种分支或分叉形。无芽胞，革兰氏染色阳性。常见几种乳酸菌的菌落特征与鉴定见表1。

表1 常见几种乳酸菌的菌落特征与鉴定

菌属MRS琼脂MC琼脂

乳杆菌属(Lactobacillus) 平皿底为黄色，菌落中等

大小，凸起，微白色，湿

润，边缘整齐，菌落呈圆

形，直径为3.0 mm±1 mm。

平皿底为粉红色，菌落较

小，白色或淡粉色，边缘

不太整齐，直径 2.0 mm

±1 mm,可有淡淡的晕。

双歧杆菌属(Bifidobacterium)

兼性需氧培养条件下不

生长。在绝对厌氧培养条

件下，平皿底为黄色，菌

落中等大小，瓷白色，边

缘整齐光滑，菌落呈圆

形，直径为2.0 mm±1 mm。

兼性需氧培养条件下不

生长。在绝对厌氧培养条

件下，平皿底为粉红色，

菌落较小，白色，边缘整

齐，直径1.5mm±1 mm,

可有淡淡的晕。

嗜热链球菌(Streptococcus

平皿底为黄色，菌落偏

小，白色，湿润，边缘整

平皿底为粉红色，菌落中

等偏小,边缘整齐光滑的

thermophilus) 齐，菌落呈圆形，直径为

1.0 mm±1 mm。红色菌落，直径

2.0 mm ±1 mm,可有淡淡的晕。

2 乳酸菌的生理功能

2.1提供营养物质，促进机体生长

乳酸菌如果能在体内正常发挥代谢活性，就能直接为宿主提供可利用的必需氨基酸和各种维生素（维生素B族和K等)，还可提高矿物元素的生物活性，进而达到为宿主提供必需营养物质、增强动物的营养代谢、直接促其生长的作用。此外，乳酸菌产生的酸性代谢产物使肠道环境偏酸性，而一般消化酶的最适PH 值为偏酸性(淀粉酶6.5、糖化酶4.4)，这样就有利于营养素的消化吸收，还可加强肠道的蠕动和分泌，也可促进消化吸收养分。

2．2改善胃肠道功能，维持肠道菌群平衡

动物的整个消化道在正常情况下都寄生有大量微生物。就其作用而言，可分为三类：①共生性类型，主要是兼性厌氧菌，在生态平衡时，它们的维生素和蛋白质合成、消化吸收、生物拮抗和免疫等功能对宿主有利；②致病性类型，正常情况下数量少，寄生于正常部位，不至于使宿主发病。若失控，则会导致宿主的不良反应；③中间性类型，即同时具有生理和致病两种作用。微生物群的平衡，对机体的健康十分重要，而乳酸菌就能够调节这种微生态平衡，保障宿主正常生理状态。乳酸菌是肠道常在菌（常生菌），畜禽服用乳酸菌后，可以改变肠道内环境，抑制有害菌繁殖，调整胃肠道菌群平衡。乳酸菌通过粘附素与肠粘膜细胞紧密结合，在肠粘膜表面定植占位，成为生理屏障的主要组成部分，从而达到恢复宿主抵抗力，修复肠道菌群屏障、治愈肠道疾病的作用。如果这个屏障遭到抗生素或其他因素的破坏，宿土丧失了对外来菌抵抗力，会使具有耐药性的肠内菌异常增殖而取代优势菌的位置，造成肠道内微生态平衡的失调。

2.3改善免疫能力

乳酸杆菌和双歧杆菌一方面能明显激活巨噬细胞的吞噬作用，另一方面由于它能在肠道定植，相当于天然自动免疫。它们还能刺激腹膜巨噬细胞、诱导产生干扰素、促进细胞分裂、产生抗体及促进细胞免疫等，所以能增强机体的非特异性和特异性免疫反应，提高机体的抗病能力。Pergidon等(1988)报道，口服乳

酸菌后，对巨璇细胞的半乳糖甙酶活性、巨噬细胞的吞噬活性等具有显著的激活和促进作用。当异物侵入机体时，免疫细胞被乳酸菌激活，增强了机体对异物产生抗体的作用。Chndra(1984)认为，乳酸菌之所以具有有激机体产生抗体的作用，是由于菌体通过淋巴结、粘膜刺激淋巴细胞接受刺激的淋巴细胞再通过肠系膜淋巴结(MIN)循环到血流中，并分布全身，从而调节机体的免疫应笞。

2.4抗菌作用

研究资料表明：乳酸菌对一些腐败菌和低温细菌有较好的抑制作用。可用于防治腹泻、下痢、肠炎、便秘和由于肠道功能紊乱引起的多种疾病以及皮肤炎症。其抗菌机制主要表现在以下几个方面：①产生的乳酸等有机酸能显著降低环境pH值和Eh(氧化还原电位)值，使肠内处于酸性环境，对于致病菌如痢疾杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、弯曲杆菌、葡萄球菌等有拮抗作用；②产生的过氧化氢能够激活牛乳中的“过氧化氢酶-硫氰酸”系统，抑制和杀灭革兰氏阴性菌、过氧化氢酶阳性细菌如假单胞菌属、大肠杆菌类和沙门氏菌属等；③产生类似细菌素的细小蛋白质或肽类（抗菌肽），如各种乳酸杆菌素和双歧菌素，对葡萄球菌、梭状芽孢杆阔以及沙门氏菌和志贺氏菌有拮抗作用。另外，双歧杆菌等还可将结合的胆酸分解为游离的肌酸，后者对细菌的抑制作用比前者更强。

3 乳酸菌在食品工业中的应用

乳酸菌能分解食物中的蛋白质、糖类、合成维生素，对脂肪也有微弱的分解能力，能显著提高食物消化率和生物价，改善风味，促进消化吸收，提高营养价值，避免乳糖不耐症的发生，促进钙、磷等元素的吸收，能赋予食品柔和的酸味和香气，改善食品的品质和营养，具有抗菌、降低胆固醇、维持微生态环境、抗肿瘤、抗变异原和增强免疫力等重要生物学功能，在食品中被广泛应用。

3.1乳酸菌在发酵泡菜中的应用

泡菜生产是利用以乳酸菌为主的微生物发酵过程。乳酸菌不具备分解纤维素和蛋白质的酶系统，所以不会破坏植物细胞组织，也不会隋低蔬菜原来的营养价值。相反，乳酸菌的代谢产物中含多利氨基酸、维生素等，提高了泡菜的营养价值。乳酸菌通过同型或异型发酵，产生乳酸、醋酸、丁酸等有机酸，赋予泡菜制品酸味同时，在发酵过程中还可产生少量的2一庚酮,2一壬酮和酷类物质，可赋予泡菜爽口的口感和清香宜人的香味。乳酸菌发酵可为泡菜提供的酸性环境，

抑制一些腐败菌的生长同时，乳酸菌细胞还能产生许多抗菌的活性物质，如乳链球菌肤、乳杆菌素、嗜酸菌素、细菌素，从而提高产品的保存性。同时，泡菜发酵产生的大量乳酸菌被人体吸收后，能促进胃蛋白酶的分泌，抑制人体消化道内有害菌的繁殖，使肠道内微生物分布正常化泡菜中乳酸菌和其他微生物能抑制消化道病菌，使肠内微生物的分布趋于正常化，有助于对食物的消化、吸收在发酵过程中乳酸菌产生大量的乳酸使环境pH 值降低，有利于2-NO 还原成NO ，从而降低亚硝酸盐的残留。

3.2乳酸菌在发酵肉制品中的应用

发醉肉制品与一般肉制品相比，具有保存期长、风味独特、色泽鲜艳、食用安全、消化吸收率较高等特性，这些特性与乳酸菌有着直接的关系。 乳酸菌能利用配料中的糖类，产生大量乳酸，使pH 降低，酸度升高，最终PH 可达到4. 8 ～

5..4。在这样的酸性环境中，有些微生物不能生长繁殖，产品的保存及安全性将会大大提高。同时，在+H 的作用下，有利于2-NO 还原成NO 。NO 可与肉中肌红蛋白结合形成一氧化氮肌红蛋白（NO －b H ），赋予肉制品明亮的鲜红色。乳酸菌的产酸作用不仅可抑制杂菌的生长繁殖，而且可将产生的22O H 还原成2O 和O H 2，防止肉色变绿和脂肪氧化。

3.3乳酸菌在发酵面包中的应用

在面包制作中应用植物多糖来改善面包质构及延长保质期已经很常见。研究利用乳酸菌产生的胞外多糖代替植物多糖来改善面包品质，结果表明，乳酸菌产生的胞外多糖对面团的流变特性及面包质构有积极的影响，而且面团利用自身合成的胞外多糖比从外部添加多糖，对面包质构的影响效果更明显。另外，乳酸菌在酸面团发酵中的代谢作用还会产生其他物质，如甘露醇，葡葡萄糖和醋酸盐等，这些物质都能起到改善面包品质的作用，还能对面包的面团吸水率、面团机械加工特性、面包体积及延缓老化等起到积极影响。同时，乳酸菌产生的多糖还具有益生作用，利于人体健康。

3.4乳酸菌在酿酒工业中的应用

乳酸菌在葡萄酒酿造中的应用主要是苹果酸-乳酸发酵。在明珠串球菌、乳杆菌等乳酸菌的作用下，葡萄酒中酸涩味较强的苹果酸经脱羧生成酸味比较柔和

的乳酸和二氧化碳，降低了葡萄酒的酸度，pH上升0. 3～0.5，增加了酒的果香和酒香，口感柔和。

乳酸菌在啤酒酿造中的应用主要是利用乳酸菌产的乳酸来生产酸化麦芽和酸化麦芽汁。经过生物酸化处理的啤酒具有较浅的色度、较多的含氮物质和适宜的多酚。生物酸化有利于蛋白质的酶解，改善麦芽汁的过滤性能，提高啤酒的生物稳定性。乳酸菌能够产生各种抑菌物质，从而保持啤酒的新鲜度。

乳酒是一种新型的低度发酵乳饮料。酸乳酒的菌种是保存在多糖基质中的微生物混合物，将这些混合物加到奶中进行发酵即制得发酵乳酒饮料。乳酸酒营养丰富、味道独特，还可以促进新陈代谢，对胃肠病、糖尿病、高血压、心脏病有独特疗效。

3.5乳酸菌在酿造酱油中的应用

乳酸是酱油的重要理化指标之一和呈味物质，酿造发酵酱油过程中适当地人工接种乳酸菌能使酱油香气浓，风味佳，质地好。其作用主要表现在如下几个方面：①生成乳酸等小分子有机酸，进而与酵母菌产生的醇类生成醋类呈香物质，增加酱油香气；②产酸使酱体的pH值降低为4. 8～5.2，抑制有害微生物如大肠杆菌、枯草芽抱杆菌等的生长；③为耐盐酵母，如鲁氏酵母和假丝酵母的生长提供适宜的弱酸性环境，进而诱发醇类发酵；④抑制酱体着色，保持酱油色泽鲜艳、红亮。

4 乳酸菌的应用前景

当前国际上公认的乳酸菌，被认为是最安全的菌种，也是最具代表性的肠内益生菌，人体肠道内以乳酸菌为代表的益生菌数量越多越好。也完全符合诺贝尔得奖者生物学家梅契尼柯夫“长寿学说”里所得出的结论，乳酸菌=益生菌=长寿菌。

人类面对抗生素的日渐无能为力的现状，正在不断寻求新的更加有效的生物抗菌产品，世界发达国家首先认识并开创了以使用乳酸菌为代表的免疫疗法革命。瑞典科学家研究发布的结果是，治疗胃和大肠炎症时直接喝乳酸菌比用抗生素更好，危险性几乎为零。而在日本，乳酸菌制品已占日本乳制品市场的85%以上，二十年来日本青年平均身高增加15厘米，人口平均寿命达85岁，居世界第一位。这都是乳酸菌制品所带来的直接健康功效。

随着生活水平的不断提高，人们对健康意识也在不断提高，对食品的要求也在不断提高。而集丰富营养和保健功能于一身的乳酸菌发酵食品必将成为人们食品的首选，受到消费者的欢迎。此外，乳酸菌制品也必将广泛运用于保健品、药品及饲料用品的开发中。

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