郭建軍

(鄭州財(cái)稅金融職業(yè)學(xué)院，鄭州 450048)

乳酸菌(lactic acid bacteria，LAB)是能利用發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的一類細(xì)菌的總稱，其主要特征為無(wú)芽孢且革蘭氏染色呈陽(yáng)性[1]。乳酸菌在自然界分布廣泛、種類繁多，多以球狀或者桿狀形式存在[2,3]。根據(jù)代謝途徑與最終產(chǎn)物的不同可將乳酸菌分為同型乳酸發(fā)酵、異型乳酸發(fā)酵和兼性異型乳酸發(fā)酵3種[4]。目前在分類系統(tǒng)學(xué)上，乳酸菌包括約40個(gè)屬，超過600多種[5]；其中人們認(rèn)知度較高、被廣泛地運(yùn)用在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的乳酸菌主要隸屬于乳桿菌屬(Lactobacillus)、明串珠菌屬(Leuconostoc)、片球菌屬(Pediococcus)、鏈球菌屬(Streptococcus)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、腸球菌(Enterococcus)和乳球菌屬(Lactococcus)等。乳酸菌不僅能改善制品的風(fēng)味，提高制品的營(yíng)養(yǎng)，而且具有調(diào)節(jié)胃腸道菌群、增加消化功能、增強(qiáng)免疫力、防癌、抗癌、抑菌、降低膽固醇、改善肝功能和延緩衰老等作用，是公認(rèn)的安全微生物之一[6]。

1 乳酸菌在食品工業(yè)上的應(yīng)用

乳酸菌在食品工業(yè)上應(yīng)用廣泛。在發(fā)酵酸奶和乳制品行業(yè)中，常用于酸奶發(fā)酵的乳酸菌有保加利亞乳桿菌(德氏乳桿菌亞種)、嗜熱鏈球菌、雙歧桿菌、植物乳桿菌等[7,8]，通過乳酸菌的發(fā)酵不僅能增加乳品的風(fēng)味、改善口感，而且能提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[9]。乳酸菌在果蔬方面的應(yīng)用主要包括三類：泡菜的制作、防腐和果蔬乳酸菌飲料的制作[10-14]。在釀酒領(lǐng)域中，明珠串球菌能降低葡萄酒的酸度，增加酒香和果香，可使葡萄酒產(chǎn)生特殊的口感。在啤酒釀造過程中，乳酸菌利用麥芽汁發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸，能改變釀造用水的酸度，提高啤酒的生物穩(wěn)定性，同時(shí)乳酸菌也能抑制有害菌的生長(zhǎng)，保持啤酒的新鮮度。除此之外，乳酸菌在調(diào)味品、肉制品和谷物制品等方面的應(yīng)用也比較廣泛[15,16]。

2 乳酸菌中乳桿菌屬的分類與應(yīng)用

乳桿菌屬(LactobacillusBeijerinck，1901)隸屬于厚壁菌門(Firmicutes)、芽孢桿菌綱(Bacilli)、乳桿菌目(Lactobacillales)、乳桿菌科(Lactobacillaceae)，目前共含200余種，占乳酸菌總數(shù)的1/3以上。根據(jù)16S rRNA基因的系統(tǒng)發(fā)育分析，魏宇欣構(gòu)建了含200個(gè)乳桿菌種的系統(tǒng)發(fā)育樹，并將乳酸桿菌屬劃分為10個(gè)大的系統(tǒng)發(fā)育分支。目前在食品中常用的乳桿菌屬中的物種見表1。

表1 在食品中常用的乳桿菌物種Table 1 The list of species of Lactobacillus commonly used in food

續(xù) 表

3 乳桿菌屬中可用于食品工業(yè)的物種系統(tǒng)發(fā)育分析

本文基于王階平等對(duì)乳酸菌的系統(tǒng)分類概況以及魏宇欣等所建立的乳桿菌屬的系統(tǒng)發(fā)育樹，并結(jié)合在食品工業(yè)上應(yīng)用較廣泛的乳桿菌物種，初步分析了用于食品工業(yè)上的乳桿菌物種的分類和其在系統(tǒng)發(fā)育樹中的分布情況。

相關(guān)乳桿菌物種的16S rRNA序列從NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)網(wǎng)站上下載，外類群為Oenccoccusceni(JCM 6125)。所下載序列使用MAFFT進(jìn)行比對(duì)[29]，并用BioEdit v.7.0.4軟件對(duì)序列進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整后[30]，采用最大似然法(maximum likelihood)對(duì)序列進(jìn)行分析、建樹[31,32]。系統(tǒng)發(fā)育樹使用FigTree v1.4.3和Adobe Illustrator CC2017進(jìn)行編輯，圖中僅顯示大于或等于75的支持率。文中所用序列的相關(guān)信息見表2。

表2 乳桿菌物種信息Table 2 The information of Lactobacillus species

續(xù) 表

由圖1可知，被廣泛用于食品工業(yè)上的乳桿菌物種并沒有集聚到某一分支，而是近乎均勻地分布在乳桿菌屬的所有分支中。依據(jù)此結(jié)果，可初步推測(cè)該屬下的其他物種也可能在食品領(lǐng)域、禽畜飼養(yǎng)和醫(yī)藥領(lǐng)域等具有潛在的利用價(jià)值。

圖1 乳桿菌物種的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.1 The phylogenetic tree of Lactobacillus spp.

4 展望

乳酸菌是一類對(duì)人類有益的菌群，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用在各類食品中，乳酸菌的生理功能和釀造特點(diǎn)在食品工業(yè)上發(fā)揮了重要的作用。利用乳酸菌發(fā)酵加工的制品有乳制品、發(fā)酵干酪制品、肉制品、果蔬制品、豆類制品以及酒類等，涉及廣泛。作為乳酸菌重要的組成部分，乳桿菌屬含200多個(gè)物種，占乳酸菌總數(shù)的1/3以上，目前在食品工業(yè)上應(yīng)用的乳桿菌菌種約有30種，經(jīng)乳桿菌物種發(fā)酵的食品，不僅改善了食品原有的風(fēng)味，而且提高了食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，對(duì)人機(jī)體具有很好的保健作用。未來(lái)對(duì)乳酸菌在食品業(yè)上的研究可利用其發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，研究開發(fā)更多的新型產(chǎn)品；同時(shí)也應(yīng)結(jié)合分子生物學(xué)技術(shù)等對(duì)乳酸菌進(jìn)行精準(zhǔn)的鑒定、檢測(cè)等，并確保其安全性。此外，乳酸菌所產(chǎn)生的胞外多糖具有增強(qiáng)機(jī)體免疫、抗癌、防癌、降血脂等多種生物學(xué)功能，因此相關(guān)的乳酸菌制品可結(jié)合這一特點(diǎn)研發(fā)出具有保健功能的產(chǎn)品。