陳梓琦，汪彩云，李紫寧，楊曉萍，鐘先鋒

（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東佛山 528000）

1 乳酸菌的概述

乳酸菌作為一種能夠?qū)⑻穷惏l(fā)酵成乳酸的益生菌。在自然界分布極為廣泛，通常存在于動物、植物等食物及其制品，還存在動物和人體腸道內(nèi)的環(huán)境[1]。

1.1 乳酸菌的種類

目前可知乳酸菌在自然界存在400多個屬，300多個種[2]。按照不同的依據(jù)，可據(jù)乳酸菌分為不同菌屬。根據(jù)形態(tài)分類，可以分為球菌和桿菌[3]；根據(jù)來源可分為生物功效不穩(wěn)定、食用過多時可能產(chǎn)生排斥反應(yīng)的動物源乳酸菌，另一類為更容易被體內(nèi)認(rèn)可，大量食用也無排斥反應(yīng)的植物源乳酸菌[4]；根據(jù)生化分類法，乳酸菌能夠分成乳桿菌屬（Lactobacillus）、鏈球菌屬 （Streptococcus）、明串珠菌屬（Leuconostoc）、腸球菌屬（Enterococcus）、乳球菌屬（Lactococcus）、奇異菌屬（Atopobium）、芽孢乳桿菌屬 （Sporolactobacilus）、環(huán)絲菌屬 （Brochothrix）、孿生菌屬 （Gemella） 和糖球菌屬 （Saccharococcus）[5-6]。

1.2 乳酸菌的培養(yǎng)特征

形態(tài)差異大，既有長桿狀或短桿狀，又有球狀。所有種類都是革蘭氏陽性菌、無芽孢，多數(shù)不運(yùn)動，少數(shù)以周毛運(yùn)動[7]。

2 乳酸菌的生長特性

通過試驗對乳酸菌生長特性進(jìn)行探究，得出乳酸菌適生長環(huán)境及各方面培養(yǎng)數(shù)據(jù)，從而確定乳酸菌最佳培養(yǎng)方法，進(jìn)而使得乳酸菌能夠更好更快地生長與繁殖。

2.1 最適生長環(huán)境及時間

2.1.1 生長曲線

楊靜等人[8]研究乳酸菌生長的試驗中，植物乳桿菌及糞腸球菌分別培養(yǎng)了6 h和8 h后進(jìn)入對數(shù)生長期，分別于18 h和16 h后吸光值達(dá)到最大。趙婧等人[9]研究高產(chǎn)酸乳桿菌生長特性試驗中，乳桿菌培養(yǎng)4 h后進(jìn)入對數(shù)生長期，12 h后達(dá)到穩(wěn)定期。王紅濤[10]在乳酸菌株生長曲線測定試驗中發(fā)現(xiàn)，干酪乳桿菌與屎腸球菌分別于4 h和8 h進(jìn)入對數(shù)生長期，分別于30 h和12 h后進(jìn)入穩(wěn)定期。楊英歌等人[11]研究了耐酸乳酸菌的生長特性，其試驗乳酸菌株進(jìn)入對數(shù)生長期和穩(wěn)定期時間分別為4 h與14 h。由此發(fā)現(xiàn)，種類不相同的乳酸菌進(jìn)入對數(shù)生長期及穩(wěn)定期所對應(yīng)的培養(yǎng)時間不相同，對于同種乳酸菌，其試驗培養(yǎng)方法的不同也會影響對數(shù)生長期及穩(wěn)定期時間。可以初步判斷，乳酸菌培養(yǎng)進(jìn)入對數(shù)生長期所需培養(yǎng)時長為4～8 h，進(jìn)入穩(wěn)定期所需培養(yǎng)時長為12～18 h，個別乳酸菌種進(jìn)入穩(wěn)定期時間較長。

2.1.2 最適生長溫度

乳酸菌的生長受環(huán)境中溫度影響較大，不同乳酸菌其最適生長溫度存在一定差異[12]。在靳志敏等人[13]測定乳酸菌不同溫度下生長能力的試驗中，6株試驗乳酸菌皆在30℃生長情況最好。在王紅濤[10]醬油渣乳酸菌最適生長溫度的測定試驗中，干酪乳桿菌在35℃下生長最好，屎腸球菌最適生長溫度為37℃，植物乳桿菌則是30℃。在楊英歌等人[11]研究耐酸乳酸菌生長特性試驗中，干酪乳桿菌在35～37℃下生長良好。在付永巖等人[14]測定不同溫度對菌體密度的影響的試驗中，3株試驗菌株均在37℃時菌體密度達(dá)到最大值。在鄧鵬超[15]探究溫度與乳酸菌生長關(guān)系試驗中，試驗乳桿菌的最適生長溫度為37℃。由此可知，乳酸菌最適生長溫度集中于30～37℃，其中30℃與37℃較為普遍，而具體最適溫度還需根據(jù)不同菌株種類進(jìn)行測定和判斷。

2.1.3 最適生長pH值

乳酸菌生長環(huán)境的pH值對其生長代謝有較大影響，一部分原因為pH值的不同會使得細(xì)胞膜電位發(fā)生變化，使得菌株對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收發(fā)生變化；另一部分原因為細(xì)胞中酶的活性會受pH值的影響而改變[12]。在靳志敏等人[13]測定乳酸菌不同pH值生長能力的試驗中，各菌株在pH值為4.5和5.5時生長情況較好。在楊英歌等人[11]研究耐酸乳酸菌初始pH值對其生長的影響試驗中，菌株在pH值為5.5時生長最好。在徐建等人[16]研究培養(yǎng)條件與乳酸菌生長試驗中，初始pH值在6.5時最適乳酸菌生長。在楊靜等人[8]研究乳酸菌生長試驗中，植物乳桿菌在pH值為5.5～7.0時生長較好，糞腸球菌的最適pH值為6.0～7.0。在付永巖等人[14]研究不同pH值對菌體密度影響試驗中，pH值在6.2時乳酸菌活菌數(shù)最高。在鄧鵬超[15]不同pH值對乳酸菌生長影響的試驗中，試驗乳桿菌在pH值為5.5時生長情況最好，而試驗鏈球菌在pH值為6.0時生長最好。由此發(fā)現(xiàn)，乳酸菌最適生長pH值集中在4.5～7.0，因菌株種類的不同會有較小的差異變化。

2.2 耐受性

乳酸菌作為對人體有益的益生菌，其在人體中存活的耐受力也至關(guān)重要，在作為益生菌篩選時也需經(jīng)過耐人工胃液、耐膽鹽等試驗[17]。通過試驗了解乳酸菌于胃液、腸液、膽鹽中的耐受力，模擬乳酸菌進(jìn)入人體腸道后的狀態(tài)，觀察其是否能存活，能夠為乳酸菌相關(guān)產(chǎn)品的研究開發(fā)提供前期的理論基礎(chǔ)。

2.2.1 人工胃液耐受性

乳酸菌從口腔進(jìn)入人體，首先抵達(dá)胃部，最先會被胃內(nèi)的胃液所作用，因此胃液耐受性是篩選益生乳酸菌的基本指標(biāo)之一。胃液的pH值通常為2.0～3.0[18]，在李堯等人[19]的耐人工胃酸試驗中，乳酸菌在人工胃液中耐受力比在調(diào)節(jié)pH值的培養(yǎng)基中耐受力好，但在人工胃液中存活力仍有所下降，而不同的乳酸菌種在胃液中耐受力也不同。想要篩選益生特性好的乳酸菌進(jìn)入人體并發(fā)揮作用，必須通過人工胃液耐受性的試驗，研究和篩選出較好胃液耐受性的乳酸菌，這也對益生乳酸菌的研究和發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。

2.2.2 膽鹽耐受性

能夠耐受胃液的乳酸菌便會進(jìn)入人體小腸，腸道內(nèi)膽鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%～0.30%，乳酸菌進(jìn)人體胃腸道后會受到膽鹽的影響[19]，而乳酸菌想要在胃腸道中存活，則必須能夠耐受質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的膽鹽[8]。因此，篩選益生乳酸菌的另一基本指標(biāo)即為測定其膽鹽耐受性。而種類不相同的菌株在相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)膽鹽中，其表現(xiàn)的耐受性也有所差異。乳酸菌若能于小腸中膽鹽環(huán)境下存活，則能進(jìn)行黏附定植，發(fā)揮益生作用[17]。

3 乳酸菌的功能性質(zhì)

乳酸菌是一種以糖類為原料發(fā)酵產(chǎn)生乳酸的無芽孢、革蘭氏染色陽性細(xì)菌的總稱[20]，具有改善人的機(jī)能、增強(qiáng)免疫力、延緩衰老等功能。除此之外，乳酸菌還具有改善腸道菌群、促進(jìn)腸胃蠕動、提高消化率、抑制腐敗菌等諸多生理功效。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌還能使膽固醇下降、調(diào)節(jié)血脂[21]。

3.1 改善腸道防御功能

乳酸菌是一種常見腸道益生菌，在調(diào)節(jié)宿主腸道防御方面發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。乳酸菌產(chǎn)生的抑菌物質(zhì)乳酸和過氧化氫能夠改變腸道內(nèi)的pH值和激活腸道內(nèi)過氧化酶-硫氰酸鹽反應(yīng)系統(tǒng)，從而使腸道內(nèi)的病原菌生長受到抑制[22]。Gong Zheng等人[23]發(fā)現(xiàn)，乳酸桿菌所產(chǎn)生的乳酸可以改變細(xì)胞膜通透性，調(diào)節(jié)小腸內(nèi)pH值，使致病菌沙眼衣原體喪失生命活力。在人體的腸道內(nèi)，有數(shù)百種菌的存在，各類菌群的種類和數(shù)量維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，構(gòu)成均衡的微生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)人體內(nèi)致病菌大量繁殖時就會損壞該系統(tǒng)的菌群均衡，使其存在不正常的狀態(tài)。而當(dāng)機(jī)體攝入一定量的乳酸菌后，乳酸菌黏附在腸道中，通過分泌雙乙酰和細(xì)菌素等抑菌物質(zhì)加速致病菌的死亡[24]。相關(guān)研究表明，乳酸菌分泌的乳酸、過氧化氫與細(xì)菌素等有廣泛的抗菌效果，此外乳酸菌還可定植在腸道的上皮細(xì)胞當(dāng)中，通過與病原菌競爭其細(xì)胞上的附著位點(diǎn)，競爭性排斥腸道內(nèi)外潛在的病原菌對腸上皮細(xì)胞的附著與定植，從而起到改善腸道防御功能的作用[25]。

3.2 乳酸菌的降血脂作用

早在1870年就有人提出，在酸奶愛好者的群體中發(fā)現(xiàn)，其體內(nèi)的膽固醇含量處于較低水平，由此認(rèn)為乳酸菌對降低人體血脂水平起到一定作用，此后人們便開始對降血脂乳酸菌進(jìn)行相關(guān)研究[26]。

目前，有大量人體和動物試驗研究證實，乳酸菌可以使人體內(nèi)膽固醇含量下降，改善機(jī)體內(nèi)血清血脂的平衡。陳大衛(wèi)等人[27]建立了帶有高血脂癥的大鼠模型，通過研究乳酸桿菌對高血脂大鼠血清中膽固醇、甘油三酯的調(diào)節(jié)作用，發(fā)現(xiàn)乳酸桿菌f5對高血脂癥大鼠血清血脂有顯著的下降作用，即乳酸菌在腸道內(nèi)與膽固醇、膽汁酸等直接接觸促進(jìn)腸腔中的菌群將膽汁酸分解為游離膽汁酸，游離的膽汁酸通過排泄使大鼠體內(nèi)膽固醇含量下降從而使其體內(nèi)血脂處于較低水平。付永巖等人[28]通過模擬人體胃液、胰液對乳酸菌的耐酸耐膽鹽進(jìn)行測定，考查了具有降膽固醇乳酸菌的益生特性。結(jié)果顯示，乳酸菌通過膽固醇、膽鹽共沉定作用及菌體細(xì)胞接收2種方式來降低膽固醇水平。

3.3 增強(qiáng)機(jī)體免疫力功能

乳酸菌通過激活多形核白細(xì)胞、單核吞噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞，刺激單核因子等效應(yīng)分子產(chǎn)生，促進(jìn)免疫系統(tǒng)的活性。此外，乳酸菌及其代謝產(chǎn)物通過激活淋巴細(xì)胞、T細(xì)胞、T細(xì)胞亞群和NK細(xì)胞等相關(guān)免疫細(xì)胞的信號傳導(dǎo)，促進(jìn)B淋巴細(xì)胞活化或產(chǎn)生抗體，誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生免疫應(yīng)答并參與調(diào)節(jié)機(jī)體對有害抗原的免疫應(yīng)答，從而達(dá)到增強(qiáng)機(jī)體免疫力的目的[25]。

4 乳酸菌的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，乳酸菌普遍應(yīng)用于食品生產(chǎn)中，如肉制品、乳制品、果蔬制品、功能食品、食物保鮮等[29]。

4.1 乳酸菌在乳制品中的應(yīng)用

乳酸菌在乳制品中的應(yīng)用，主要有酸奶、乳酪、干酪、酸奶油、馬奶酒或者嬰兒乳品等產(chǎn)品。干酪是利用牛乳等食品原料經(jīng)高溫處理后，添加乳酸菌令牛乳發(fā)酵，可以使一些蛋白質(zhì)凝集成固體后，去掉乳清并壓塊而成。其發(fā)酵劑種類繁多，因而干酪種類也略有不同。常用的發(fā)酵劑菌種有嗜熱鏈球菌、植物乳桿菌、雙歧桿菌等[30-31]，制作干酪就利用2種或者2種的菌種混合使用，能更好發(fā)酵完全。干酪的年產(chǎn)量占據(jù)世界各種發(fā)酵產(chǎn)品的1/4，僅次于酒類。發(fā)酵蛋奶是以雞蛋和牛奶為材料，就是加入乳酸菌可以促進(jìn)發(fā)酵而制成的。它是一種集牛奶和雞蛋能功的營養(yǎng)佳品。乳酸菌發(fā)酵蛋奶口感細(xì)膩絲滑、酸甜可口、香味適宜[32]。

4.2 乳酸菌在植物蛋白飲料中的應(yīng)用

乳酸菌在植物蛋白飲品中的使用主要包括以豆奶或花生為原材料，利用2種或2種以上菌株混合發(fā)酵制作的酸奶飲料[33]。現(xiàn)代營養(yǎng)界認(rèn)為以鮮豆奶為主要原料，采用混合菌種發(fā)酵，可研發(fā)出更美味的新產(chǎn)品，現(xiàn)如今該品種飲料已用于生產(chǎn)，并且在市場上也占有份額。

4.3 乳酸菌在肉制品中的應(yīng)用

利用乳酸菌發(fā)酵處理的肉制品更是具有獨(dú)特風(fēng)味，食用方便，并且增加其貯藏時間的特點(diǎn)。在焙烤食品的配料中添加乳酸菌，在減少致癌物質(zhì)的積累、增加香腸等肉制品風(fēng)味的同時，減少對人體健康產(chǎn)生的危害。乳酸菌還常應(yīng)用于香腸等肉制品中，如能進(jìn)一步研究創(chuàng)新其發(fā)酵生產(chǎn)工藝，可進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模，提高其生產(chǎn)效率。

4.4 乳酸菌在釀酒中的應(yīng)用

乳酸菌在釀造工業(yè)中的應(yīng)用也十分廣泛，比如在醬油的釀造過程就扮演著重要的角色，賦予醬油醇厚的香味和濃郁的酸味。食醋中一些風(fēng)味物質(zhì)正是乳酸菌的中間代謝產(chǎn)物，包括有機(jī)酸、雙乙酰及其衍生物、低級脂肪酸，羥基化合物等。燒酒是利用高粱、苞米等食品原料通過發(fā)酵、蒸餾而成。無論是什么狀態(tài)下的燒酒在釀造過程中，乳酸菌都具有重要作用。乳酸菌可大大提高燒酒的品質(zhì)和產(chǎn)量（出酒率）。乳酸菌還可以保持酒的新鮮度，它產(chǎn)生多種抑制有害菌群的物質(zhì)，除此之外，還可消除高溫殺菌處理的一些老化味等不好的氣味。

4.5 乳酸菌在其他食物中的應(yīng)用

乳酸菌應(yīng)用在飲品行業(yè)中，如功能性發(fā)酵果蔬飲品、紅茶菌飲品或者養(yǎng)身保健飲品等。蔬菜水果具有充足而豐富的維生素和礦物質(zhì)，乳糖可以被乳酸菌利用并發(fā)酵制成美味的蔬果飲料。泡菜主要是靠乳酸菌的發(fā)酵生成大量能夠抑制腐敗微生物生長的有機(jī)酸而制成的一種酸味食品。泡菜使用低濃度的鹽水（并不是依靠鹽的滲透壓抑菌），經(jīng)乳酸菌發(fā)酵，隔絕空氣制成，口感獨(dú)特，保存期長，深受大眾喜愛[34]。

5 結(jié)語

乳酸菌能夠維護(hù)人和動物體內(nèi)腸道微生物平衡，是對人體健康具有重要作用的菌群。如今，乳酸菌常常被利用于各種產(chǎn)業(yè)中，以食品工業(yè)為主，利用其制成的食品已經(jīng)成為普遍人群所關(guān)注、所重視的健康食品。在未來的發(fā)展中，乳酸菌種的種類會不斷變化增加，酶活力也大大提升，從而減少生產(chǎn)過程中的成本，優(yōu)化品質(zhì)。