乳酸菌在食品工业中的应用现状及发展前景

陈杰，徐冲，孙翠焕，陈丽媛

(辽宁省微生物科学研究院，辽宁朝阳122000)

乳酸菌是一类可以使食物(包括植物和动物来源)变酸的细菌，它能将乳变酸，故称之为乳酸菌。目前已发现的乳酸菌有43个属，包括373个种和亚种［1］。人类对于乳酸菌的应用其历史非常久远，在远古人类就在酿造和食品方面不自觉地利用了乳酸菌。绝大多数乳酸菌是食品、医药保健、工业、农业、医学和科研上的重要用菌，更是人体内必不可少的且具有重要生理功能的菌群。乳酸菌的代谢活动给予人类巨大的益处，它可以改善食品风味，提高食品的保藏性和附加值;在保健食品和药品的应用上，乳酸菌能够调节机体胃肠道正常菌群、保持微生态平衡，降低血清胆固醇，抑制肠道内腐败菌的生长繁殖，制造营养物质，从而改善和提高人类的健康水平。但有时乳酸菌也会给人类带来麻烦，了解乳酸菌的特性及在食品中的应用可令乳酸菌更好地为人类服务。

1 乳酸菌的生物学特性

乳酸菌广泛分布于人和动物的消化道、肠道，腐烂植物体，发酵食品和饮料以及少数临床样品中。形态上呈球状、类球状、短杆或杆状。细胞染色呈革兰阳性、阴性，也有具阳性细胞壁的阴性菌，不形成内生孢子，无运动性，DNA的(G+C)的含量为32%～67%(摩尔分数)。

乳酸菌发酵糖类产生乳酸。发酵产物中只有乳酸的为同型发酵;发酵产物中除乳酸外还有乙酸、乙醇和CO2等的为异型发酵。一般应用在食品中的为真性乳酸菌，过氧化氢酶阴性，微好氧性，在氧分压低的环境中很快增殖，需要维生素、氨基酸等营养。影响乳酸菌生长的因素很多，除了其必须的营养因子外，氧、温度、pH和渗透压等均对乳酸菌的生长有着不同的影响。常见几种乳酸菌的特征及在食品中的应用见表1。

表1 常见几种乳酸菌的特征及在食品中的应用Table 1 Character and application of normal lactobacillas

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1～2 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 乳酸菌在食品中的应用

乳酸能提高食品的保藏性，去除异味臭味，增加香味，提高产品质量，广泛应用于食品、调味品和饮料中。

2.1 在乳制品加工中的应用

目前乳制品已成为人类食品的重要组成部分，经乳酸菌加工的发酵乳制品已达千种以上。乳酸菌在乳品加工中的主要作用除了提高营养价值外，还有以下几个方面［1］:①产生乳酸;②分解蛋白质;③形成风味物质;④产生抑菌物质。

2.1.1 酸奶酸奶是指以牛乳或奶粉为原料经乳酸发酵使乳中蛋白质絮凝而成的糊状或液状产品。生产酸奶的乳酸菌主要有乳杆菌属、链球菌属和双歧杆菌属。生产中常用的有保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、乳脂链球菌、两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌等，目前我国酸奶产品的发酵剂菌种常用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌。在发酵剂中追加嗜酸乳杆菌或双歧杆菌可增加这两种菌在肠道中的定植量，进一步提高酸奶的保健作用。另外添加明串球菌，可提高酸奶中维生素B2和维生素B12的含量，并增加香味;添加双乙酰乳链球菌，也可增加酸奶的香味［2］。

2.1.2 发酵奶油牛乳中的脂肪经分离得到奶油。奶油发酵也是采用多种乳酸菌混合发酵。用于奶油发酵的乳酸菌有乳链球菌、乳脂链球菌、嗜柠檬酸链球菌、副嗜柠檬酸链球菌、双乙酰乳链球菌等。发酵剂的作用主要为产酸、生香和防腐等。乳链球菌和乳脂链球菌产酸能力较强，另几种乳酸菌能产生双乙酰等香味物质，是主要生香菌。

2.1.3 干酪干酪是以牛乳、脱脂乳或酪乳为原料，加入适当的乳酸菌发酵剂和凝乳酶作用，使乳中蛋白质凝固后，经挤压分离乳清而制成的发酵乳制品。是一种高能量、易吸收、营养价值十分丰富的食品。干酪发酵剂的乳酸菌有乳酸链球菌、乳脂链球菌、干酪乳杆菌、双乙酰乳酸链球菌、嗜酸乳杆菌、嗜柠檬酸明串珠菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌等。一般选取其中两种或两种配成混合发酵剂。

2.2 在果蔬发酵中的应用

乳酸菌在果蔬发酵中的应用最普遍的就是乳酸菌生产酸菜、泡菜。泡菜中含有的乳酸菌能促进人体胃肠蠕动，可以治疗便秘，还有降血脂、增强机体免疫力的作用。除发酵蔬菜外，发酵果蔬汁是近年发展起来的新兴饮料。

2.2.1 发酵泡菜泡菜传统生产方法为自然发酵，就是将洗净的蔬菜中加入盐等配料利用蔬菜自身携带的乳酸菌进行发酵。为了保证产品的质量和安全，缩短发酵周期，现代工业化生产中常采用人工接种乳酸菌的方法。宋宏光等［3］将植物乳杆菌应用在辣白菜制作中，进行了小批量自然发酵和人工发酵，结果表明，人工接种发酵从发酵周期、乳酸产量、感官评定等方面都明显优于自然发酵。尽管泡菜原料有所不同，但参与其发酵的乳酸菌种类大多为肠膜明串珠菌、小片球菌、植物乳杆菌和短乳杆菌［4］。植物乳杆菌是中后期发酵的主要种类，对发酵过程中乳酸的积累起主要作用。

2.2.2 发酵果蔬汁饮料利用乳酸菌发酵果蔬汁可提高果蔬汁的营养价值、改善风味、延长保存期并增加其保健作用。通常情况下，各种果蔬汁都可以进行乳酸菌发酵，乳酸菌种的选择视实际情况而定，可用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌种或植物乳酸菌、嗜酸乳杆菌和其他乳酸菌混合。在蔬菜汁中添加少量奶粉和乳酸菌所利用的乳糖，可生产清新可口的发酵蔬菜汁乳饮料，所采用的菌种和生产酸奶的菌种相同，只是原料乳的用量减少，而加入10%～30%的蔬菜汁。

2.3 在酿造工业中的应用

2.3.1 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。

2.3.2 在调味品中的应用在酱油自然发酵过程中，乳酸菌是促进其风味物质形成的重要微生物，它能分解葡萄糖生成乳酸，进而与酵母菌产生的乙醇反应生成酱油的特殊香味物质乳酸乙酯。赋予酱油良好风味的乳酸菌主要是嗜盐四联球菌［5］。罗立新等［6］从采用传统露天酿造工艺的中国酱油发酵酱醪中分离筛选嗜盐乳酸球菌，对其进行形态、生理生化特性研究初步确定其为嗜盐四联球菌。与自然发酵相比，人工接种乳酸菌能够改善和提高酱油的品质和风味。添加乳酸菌的途径，归纳起来有:利用混合曲［7］;利用糖液培养耐盐产酯酵母和乳酸菌，最后配入低盐固态发酵的酱油内，以提高其香味;发酵后期温度降到35℃左右，把耐盐酵母和乳酸菌均匀地接入酱醅中，继续发酵［8］。以上途径都取得了不同程度的增香效果。

酿造醋主要是以淀粉质为原料，经酵母菌和醋酸菌发酵而成的酸性调味品。酿造醋风味好，营养价值高。乳酸菌代谢产生的有机酸、乳酸乙酯、双乙酰及其衍生物是食醋中主要的风味物质。

2.4 在肉制品中的应用

乳酸菌在肉制品中的应用主要是用于发酵香肠，传统的发酵方法为自然发酵，即靠原料肉微生物区系中的乳酸菌与杂菌的竞争作用。现代的发酵生产工艺是在原料中添加微生物纯培养的乳酸菌发酵剂，从而保证乳酸菌在整个发酵和成熟过程中占有绝对优势，抑制了其他杂菌和有害微生物的生长，缩短了生产周期，提高了产品的品质和出品率。

利用乳酸菌生产的肉制品具备如下优点［9］:良好的感官性;丰富的营养性;可靠的安全性;较长的耐贮性以及突出的时效性。

3 乳酸菌的应用前景

乳酸菌是最早为人类所认识的微生物之一，经乳酸菌发酵的食品集营养与保健于一身，越来越受到国内外人们的重视。乳酸菌的生物学特性和保健功能，决定了它不仅在食品工业中有广泛的用途，在今后的保健食品中也将占有重要地位。

近年来的研究表明，乳酸菌有很多特殊医疗保健作用。国内外对乳酸菌的研究也越来越深入，日本、瑞典等已开展用乳酸菌治疗胃溃疡和胃肠炎的研究。然而，对乳酸菌在医疗保健方面的体外实验虽然很多，但乳酸菌在人体内的作用机制还不是很清楚。而且普通的乳酸菌活力极弱，只有经过特殊工艺处理才能到达肠道，进入肠道内的乳酸菌必须具备数量多、活力强的特性才能发挥其生物功效。因此，如何利用现代微生物技术和分子生物技术来改造乳酸菌，提高乳酸菌的鉴定方法、检测手段从而加强乳酸菌的质量，保证其在食品应用中的安全性将是今后深入研究的方向。

［1］ 张刚.乳酸细菌—基础、技术和应用［M］.化学工业出版社:北京，2007.

［2］ 姜珊，刘传宝.乳酸菌在乳制品及其他食品中的应用［J］.中国新技术新产品，2009，19:138.

［3］ 宋宏光，王岩.乳酸菌的筛选及其在朝鲜族辣白菜中的应用［J］.食品与发酵科技，2010，46(4):71-73.

［4］ 唐鹏程，焦士蓉，闵甜，唐远谋，冯慧，刘佳.泡菜中植物乳酸菌的筛选与鉴定［J］.中国调味品，2011，36(3):52-55.

［5］ 王夫杰，鲁绯，纪凤娣.乳酸菌在中国传统酿造调味品中的应用［J］.中国调味品，2009，34(9):24-26.

［6］ 罗立新，吕莉，潘力，等.中国酱油发酵酱醪中嗜盐四联球菌的鉴定［J］.华南理工大学学报(自然科学版)，2006，34(12):20-24.

［7］ 李军，杨晓宽，贾文沦.复合菌群发酵酿造酱油的初步研究［J］.河北职业技术师范学院学报，1999，13(4):48-53.

［8］ 陈学锋.论酱油生产工艺的发展—浅谈多菌种发酵对低盐固态发酵酱油风味的改善［J］.中国调味品，1997，(1):10-12.

［9］ 张廷伟，张代玉，马景芳.乳酸菌在肉制品加工中的应用［J］.黑龙江畜牧兽医，2003，(8):61-62.