乳酸菌的代謝、發(fā)酵及其在食品工業(yè)中的應用.

1、HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERStTY食品微生物課程論文題 目乳酸菌的代謝、發(fā)酵及其在食品工業(yè)中的應用姓名費鵬學號2013309010006專業(yè)食品科學評分指導教師謝筆鈞職稱教授中國武漢二O三年十二月乳酸菌的代謝、發(fā)酵及其在食品工業(yè)中的應用摘要：乳酸菌(lactic acid bacteria, LAB)是最早被人類用于食品儲藏加工的微生 物之一，其通過發(fā)酵糖類，主要產(chǎn)生乳酸，被廣泛應用于發(fā)酵肉制品、醬油、白 酒、飲料等行業(yè)。本文對其代謝過程、發(fā)酵條件及其在食品中的應用進行了綜述。關鍵詞：乳酸菌；代謝；發(fā)酵；食品工業(yè)Abstract: Lactic acid bact

2、eria is one of microorganisms which human being earliest used in food storage and process in g. It can produce lactic acid by ferme nti ng saccharides,which were applied in the field of ferme nted meat product, soy, wine, beverage and so on. This paper in troduced the metabolism, ferme ntati on con

3、diti ons of LAB and its applicati on in food in dustry.Keywords: Lactic acid bacteria; metabolism; ferme ntatio n; food in dustry乳酸菌是一類能利用可發(fā)酵性碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細菌的通稱。乳酸菌不是分類學上的名詞，屬于真細菌綱(Eubacteriac)真細菌目(Eabacteriales)中 的乳酸細菌科(lactobacillaceae )。在伯杰氏系統(tǒng)細菌分類學上，目前已發(fā)現(xiàn)的乳 酸菌，至少分布于乳桿菌屬(Lactobacillus )、鏈球菌屬(Strpto

4、coccus)、明串珠菌 屬(Leuconostoc)，乳球菌屬(Lactococcu等19個屬的微生物中。其中，在食品、 醫(yī)藥等領域應用較多的乳酸菌主要分布在乳桿菌屬、雙歧桿菌屬、鏈球菌屬、腸球菌屬、乳球菌屬、片球菌屬和明串珠菌屬等七個屬種。乳酸菌是革蘭氏陽性，不形成芽抱(個別屬除外)，不運動或少運動，不耐高 溫，但耐酸的球菌或桿菌，乳酸菌是一種兼性厭氧菌，適合于在氧含量低或無氧 的環(huán)境中生長。與其它細菌相比，乳酸菌對營養(yǎng)的要求比較嚴格，除了要供給 適量的水分、充足的碳源、氮源和無機鹽類外，還需要加入維生素、氨基酸和膚 等生長因子。乳酸菌都能發(fā)酵一定的糖類產(chǎn)生乳酸(分同型乳酸發(fā)酵和異型乳酸

5、發(fā)酵)，但分解蛋白質(zhì)和脂肪能力微弱，過氧化氫酶反應呈陰性，適宜在偏酸的 環(huán)境中生長，其結(jié)果可使培養(yǎng)基 pH值降到5.0以下，產(chǎn)酸及耐酸能力都較強。1. 乳酸菌的代謝微生物的代謝是指發(fā)生在活細胞中的各種分解代謝(catabolism)和合成代謝(anabolism)的總和。其中分解代謝過程將復雜的有機物分子通過分解代謝酶系的催化，產(chǎn)生簡單分子、腺苷三磷酸(ATP )形式的能量和還原力的作用， 又稱異化作用。合成代謝是在合成代謝酶系的催化下，由簡單小分子、ATP形式的能量和還原力一起合成復雜的大分子的過程o微生物的分解代謝為微生物的生長提供必須的ATP、還原力H、小分子的中間代謝產(chǎn)物。不同微生物由

6、于酶系的差異，代謝途徑、代謝底物和代謝產(chǎn)物都 有很大差異。在微生物細胞中，有的同時存在多條途徑來降解葡萄糖，有的只有 一種。乳酸菌的代謝類型主要有：糖酵解途徑(embden meyerhof pathway, EMP)磷酸戊糖途徑(hexose mo nophosphate pathway, HMP)和以氨基酸為底物產(chǎn)能的 Stickland 反應3-5。1.1 EMP途徑EMP途徑又稱為己糖二磷酸途徑 (hexose diphosphate pathway，是絕大多數(shù) 生物所公用的一條主流代謝途徑，如圖1所示。葡萄糖分子經(jīng)轉(zhuǎn)化成1,6-二磷酸 果糖后，在醛縮酶的催化下，裂解成兩個三碳化合物分

7、子，即磷酸二羥丙酮和 3礪酸甘油醛；3-磷酸甘油醛被進一步氧化生成 2分子丙酮酸，1分子葡萄糖可 降解成2分子3-磷酸甘油醛，并消耗2分子ATP; 2分子3-磷酸甘油醛被氧化生 成2分子丙酮酸，2分子NADH 2和4分子ATP。EMP途徑的總反應式為：葡萄糖+2NAD +2Pi+2ADP 2丙酮酸 +2NADH+2H +2ATP+2H2OEMP途徑產(chǎn)能效率雖低，但其生理功能及其重要，他為生物合成提供了多 種中間代謝物，而且是連接其他幾個代謝途徑的橋梁。乳酸菌可以沖EMP途徑的產(chǎn)物丙酮酸出發(fā)進行同型乳酸發(fā)酵，主要發(fā)酵產(chǎn) 物為乳酸。能進行同型乳酸發(fā)酵的乳酸菌有德氏乳桿菌(Lactobacillus

8、 delbruckii)、嗜酸乳桿菌(L. Acidophilus)、植物乳桿菌(L. Plantarum)和干酪乳桿 菌(L. Casei)等。通過同型乳酸發(fā)酵可以為乳酸菌提供生命活動所需的能量，而對人類實踐，可以通過工業(yè)發(fā)酵手段大規(guī)模生產(chǎn)這些代謝產(chǎn)物，同時發(fā)酵中的某些特征代謝產(chǎn)物還是菌種鑒定的重要指標。CHrUH 14二瞬ttt 甘哇威皿即一chbo CHOT COQHATP產(chǎn)率Cmcd/HE 罕3-塾COOH輯酸*醉內(nèi)灌IBS.aEMADH-bZH 圖1 EMP途徑反應步驟示意圖Fig. 1 Schematic diagram of EMP2.2 HMP途徑葡萄糖經(jīng)HMP途徑徹底氧化，產(chǎn)

9、生大量的NADPH+H +形式的還原力以及多種重要中間代謝產(chǎn)物。HMP途徑過程中葡萄糖經(jīng)轉(zhuǎn)化成6-磷酸葡萄糖酸后，在 6礪酸葡萄糖酸脫氫酶的催化下，裂解成5-磷酸戊糖和C02；磷酸戊糖進一步代 謝有兩種結(jié)局： 磷酸戊糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮一轉(zhuǎn)醛酶系催化，又生成磷酸己糖和磷酸丙糖（3-磷酸甘 油醛），磷酸丙糖借EMP途徑的一些酶，進一步轉(zhuǎn)化為丙酮酸。 由六個葡萄糖分子參加反應，經(jīng)一系列反應，最后回收五個葡萄糖分子， 消耗了 1分子葡萄糖（徹底氧化成CO2和水）。HMP途徑總反應式：6葡萄糖-6-磷酸+12NADP+6H2O5葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H +12CO2+PiHMP途徑在微生物的總能量

10、代謝中占一定比例，且與細胞代謝活動對其中 間產(chǎn)物的需要量相關。通過該途徑可產(chǎn)生許多種重要的發(fā)酵產(chǎn)物。如核苷酸、若 干氨基酸、輔酶和乳酸等。為核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。乳酸菌由葡萄糖經(jīng)HMP途徑發(fā)酵產(chǎn)生乳酸、乙醇、乙酸和 CO2等多種產(chǎn)物 的發(fā)酵也成為異型乳酸發(fā)酵。有些乳酸菌因缺乏醛縮酶和異構酶等若干重要酶，故其葡萄糖的降解需完全依靠 HMP途徑。能進行異型乳酸發(fā)酵的乳酸菌有腸膜明 串珠菌(Leuconostoc mesenteroideS、乳脂明 串珠菌 (L.cremoris)、短乳桿菌 (Lactobacillus brevis)、發(fā)酵乳桿菌(L.fermentum)和兩歧雙歧

11、桿菌(Bifidobacterium bifidum)等，他們雖都進行異型乳酸發(fā)酵，但是其途徑和產(chǎn)物仍稍有差異，又被 分為兩條發(fā)酵途徑：異型乳酸發(fā)酵發(fā)酵的“經(jīng)典”途徑和異型乳酸發(fā)酵的雙歧桿 菌途徑。異型乳酸發(fā)酵的“經(jīng)典”途徑常以腸膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroide) 為代表，他分別以葡萄糖、核糖、果糖為底物進行代謝。在利用葡萄糖時，發(fā)酵 產(chǎn)物為乳酸、乙醇和C02，并產(chǎn)生1H2O和1ATP;禾【用核糖的發(fā)酵產(chǎn)物為乳酸、 乙酸、2H2O和2ATP;而利用果糖是發(fā)酵產(chǎn)物則為乳酸、乙酸、CO2和甘露糖。具體反應過程如圖2所示：NADtMP圖2 L. mesenteroides

12、的經(jīng)典”異型乳酸發(fā)酵途徑Fig. 2 Typial heterolactic fermentation of L. mesenteroides圖中甘油醛-3-至丙酮酸的5步反應仍沿用EMP途徑。己糖激酶；葡萄糖-6-(D脫氫酶；6- 葡萄糖脫氫酶；核酮糖 -5-C5-3-表異構酶；磷酸轉(zhuǎn)酮酶；磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶；乙醛脫氫酶醇脫氫酶同EMP途徑相應酶；乳酸脫氫酶異型乳酸發(fā)酵的雙歧桿菌途徑是一條 20世紀60年代中后期才發(fā)現(xiàn)的雙歧桿菌通過HMP發(fā)酵葡萄糖的新途徑。其主要特定為2分子的葡萄糖可產(chǎn)3分子乙酸、2分子乳酸和5分子ATP，如圖3, 4所示：2VlSW-6-舉卵ARTt!紬解迪木（Wlf -5-

13、!ADP麗糠7 朗2甘油醉一 2Fi3NADfKftlWi-5- 12NAPIADP2NAi）*T ATFj圖3異型乳酸發(fā)酵的雙歧桿菌途徑Fig. 3 Heterolactic fermentation of bifidobacterium pathway己糖激酶和葡萄糖-6-脫氫酶；果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)酮酶；轉(zhuǎn)醛醇酶；轉(zhuǎn)酮醇酶；核糖-5- 異構酶；核酮糖-5-3-表異構酶；木酮糖-5-（D磷酸轉(zhuǎn)酮酶；乙酸激酶；=O-HCHx CoASH Pi 皆。* / O（乙酸縄馥）冒,aph2 NAD Coash.anad-c=0 1iS CoA（Z-ftt CoA）（乙醛）ch3CH.OH（乙妙-OHCH

14、;O （木韻械十5-（&）NAD NADH, 2ATP 皿川HCOH CH2O（甘油就-）CHO（EMP）CH（詢BNADU. NADCOOHHC OHICH=同EMP途徑相應酶圖4異型乳酸發(fā)酵的雙歧桿菌途徑中部分反應細節(jié)Fig. 4 Some importa nt details in Heterolactic ferme ntati on of bifidobacterium pathway磷酸轉(zhuǎn)酮酶；磷酸轉(zhuǎn)乙酰酶；乙醛脫氫酶；乙醇脫氫酶乳酸脫氫酶由圖可知兩種異型乳酸發(fā)酵途徑中消耗葡萄糖產(chǎn)生的ATP是不同的，表為同型乳酸發(fā)酵與兩種異型乳酸發(fā)酵的產(chǎn)物比較表1同型乳酸發(fā)酵與兩種異型乳酸發(fā)酵的比

15、較Table 1 Comparison of EMP and HMP發(fā)酵途徑發(fā)酵產(chǎn)物（1產(chǎn)能（1葡萄菌種代表類型葡萄糖）糖）2乳酸德氏乳桿菌(Lactobacillus delbruckii )EMP2ATP糞鏈球菌(Streptococcus faecalis)1乳酸腸膜明串珠菌（Leuconostoc1乙醇1ATP“經(jīng)典”1C02mese nteroides)HMP途徑1乳酸短乳桿菌(Lactobacillus brevis)1乙酸2ATP1CO2雙歧桿菌1乳酸雙歧桿菌(Bifidobacterium bifidum )途徑1.5乙酸2.5ATP2.3 Stickla nd 反應氮源和能源

16、。其少數(shù)厭氧微生物能在無氧環(huán)境下利用一些氨基酸作為碳源、產(chǎn)能機制為通過部分氨基酸的氧化與一些氨基酸的還原相偶聯(lián)的獨特發(fā)酵方式。他以氨基酸作為底物脫氫，并以另外一種氨基酸作為氫的受體而實現(xiàn)生物氧化產(chǎn)能，如圖5所示。在Stickland反應中，作為氫供體的氨基酸主要有丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸、組氨酸和色氨酸等，作為氫受體的主要有甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸、鳥氨酸、精氨酸和色氨酸等。CHjCHNMCOOH (內(nèi)執(zhí)畫CH,CXX)H f 乙掖NAh，f_MHiCH, N H -.CCXDH 1 11i-tCOOH (NAD2言十 | NA DilTOOHCfinCO- CdA

17、(ZiBfr-CoA I1D13TP圖5 Stickland反應機制Fig. 5 The mecha nism of Stickla nd reacti on圖中以1分子丙氨酸為氫供體，2分子甘氨酸為氫受體2. 乳酸菌的發(fā)酵條件乳酸菌大致由20多個屬的細菌構成，其中12個被認為是主要的乳酸菌：氣 球菌屬、肉桿菌屬、腸球菌屬、乳球菌屬、乳桿菌屬、明串珠菌屬、酒球菌屬、 片球菌屬、鏈球菌屬、四聯(lián)球菌屬、漫游球菌屬和魏斯氏菌屬。不同的乳酸菌由 于生長特性和代謝產(chǎn)物的差異，分別被應用到不同的食品發(fā)酵工業(yè)中。 下面根據(jù) 乳酸菌在不同種類食品中的應用對其發(fā)酵條件進行總結(jié)。2.1發(fā)酵乳酸菌飲料中的乳酸菌乳酸

18、菌飲料是一種發(fā)酵型的酸性含乳飲料，通常以牛乳或乳粉、植物蛋白乳（粉）、果蔬汁或糖類為原料，經(jīng)殺菌、冷卻、接種乳酸菌發(fā)酵劑培養(yǎng)發(fā)酵，然后 經(jīng)稀釋加工而成。乳酸菌飲料中的乳酸菌一般由嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌組 成，有時候根據(jù)不同的目的也會使用干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌等。發(fā)酵條件一般為為：發(fā)酵溫度42-43C，發(fā)酵時間2.5-4h，后熟溫度0-4C，后熟時 間 10-14h7。2.2發(fā)酵肉制品中的乳酸菌發(fā)酵肉制品中使用的乳酸菌主要包括： 乳桿菌屬、鏈球菌屬和片球菌屬。他 們都具有較強的食鹽耐受性，能耐受6%的食鹽濃度；對亞硝酸鹽有一定耐受力， 在80ppm-100ppm濃度下生長良好；26

19、.7-43C范圍內(nèi)生長，最適生長溫度 32C； 同型發(fā)酵，利用葡萄糖只產(chǎn)生乳酸；無致病性，對人體無害，不產(chǎn)毒素；。發(fā)酵不產(chǎn)生異味等特性。一般發(fā)酵香腸的發(fā)酵條件為：發(fā)酵溫度為22-25C，發(fā)酵時間48h，RH 90-95%。酸肉的發(fā)酵條件為：接種 8%的菌種，前發(fā)酵34C, 18h， 后發(fā)酵 25 C, 20d8。2.3酒類釀造中的乳酸菌馬奶酒是以新鮮馬奶為原料，經(jīng)乳桿菌屬細菌和酵母等微生物共同自然發(fā)酵 形成的酸性低酒精度乳飲品。在馬奶發(fā)酵成熟過程中，乳桿菌屬細菌和酵母構成 其優(yōu)勢微生物類群，賦予馬奶酒獨特的風味特征9。其中主要的發(fā)酵乳酸菌為乳 桿菌屬。用乳酸菌、酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酒時，一者單獨發(fā)

20、酵優(yōu)于混合發(fā)酵。最佳 工藝為：原料乳加糖8%,酵母菌8%，在30C發(fā)酵22h;然后添加乳酸菌5%,40C 下培養(yǎng)2h0制得的產(chǎn)品日感細膩、滑潤，酸度適中，無脂肪及上清液析出，凝 乳狀態(tài)良好，無渣狀，乳白色不透明，有較濃厚的醇香味102.3調(diào)味品發(fā)酵中的乳酸菌食醋、醬油等調(diào)味品中發(fā)酵使用的一般為四聯(lián)球菌 (Tetracoccus sojag、嗜鹽 片球菌(Pediococcus halophilus)及植質(zhì)乳桿菌(Lactodacillus plautauum)等食鹽耐 受性，能耐受6%的食鹽濃度的嗜鹽乳酸菌。一般發(fā)酵溫度為 28-35C, pH為 5.0-6.0左右都能很好的發(fā)酵產(chǎn)酸。3. 乳

21、酸菌在食品工業(yè)中的應用乳酸菌作為一種益生菌，具有多種生理功能。乳酸菌發(fā)酵食品是經(jīng)乳酸菌的 發(fā)酵作用而制成的產(chǎn)品，該產(chǎn)品能夠提高食品的營養(yǎng)價值，改善風味，增強其保 健作用，并能延長食品的保存期。乳酸菌發(fā)酵食品己有悠久歷史，特別是發(fā)酵乳制品己被廣泛生產(chǎn)。近年來， 乳酸菌的應用領域不斷拓展，例如利用乳酸菌發(fā)酵果蔬、谷物制品等，另外乳酸 菌在肉制品、釀造業(yè)等方面也有一些新的應用。3.1乳酸菌在肉制品發(fā)酵中的應用發(fā)酵肉制品是指采用生物發(fā)酵技術，在自然或人工控制的條件下將原料肉進 行微生物發(fā)酵而產(chǎn)生酸或醇，使肉的 pH值降低而得到的具有特殊風味、色澤和 質(zhì)地的肉制品。肉的發(fā)酵本身是一種原始的貯藏手段， 隨

22、著人們對其獨特風味和 良好貯藏性能的認識，逐步演化為一種肉制品的加工方法，在國內(nèi)外都具有悠久的歷史。發(fā)酵肉制品的種類較多，傳統(tǒng)的中式肉制品中的臘腸、臘肉和火腿都伴 隨著自身微生物的自然發(fā)酵，這些產(chǎn)品通常被稱為腌臘制品，具有悠久的生產(chǎn)歷 史12。適于肉類發(fā)酵的乳酸菌應具備一下特征： 食鹽耐受性，能耐受6%的食鹽濃度13; 對亞硝酸鹽有一定耐受力，在 80ppm-100ppm濃度下生長良好； 26.7-43C范圍內(nèi)生長，最適生長溫度 320; 同型發(fā)酵，利用葡萄糖只產(chǎn)生乳酸； 無致病性，對人體無害，不產(chǎn)毒素； 發(fā)酵不產(chǎn)生異味； 在57-60 C范圍內(nèi)無活性。乳酸菌在發(fā)酵肉制品中起著非常重要的作用1

23、4: 降低pH值，減少腐敗，改善制品的組織結(jié)構。乳酸菌利用碳水化合物發(fā) 酵而產(chǎn)生乳酸，使產(chǎn)品pH值降低，抑制雜菌生長；同時乳酸菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì) Bacteriocin(如Nisin)對沙門氏菌、金黃色葡萄球菌和肉毒桿菌有抑制作用并阻 止其毒素的產(chǎn)生。 pH值的降低，可使部分肌肉蛋白其次，促進發(fā)色。隨著 pH值的降低， 促進了亞硝酸鹽的分解，使 N02分解為NO, NO與肌紅蛋白結(jié)合生成穩(wěn)定的亞 硝基肌紅蛋白，使產(chǎn)品呈亮紅色. 降低亞硝酸鹽殘留，減少亞硝胺的生成，提高制品安全性。亞硝酸鹽殘留降低了，從而減少了亞硝酸鹽與二級胺反應生成的致癌物質(zhì)亞硝胺的含量 提高產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，促進良好風味的形成。

24、產(chǎn)品在發(fā)酵過程中，由于蛋 白質(zhì)的分解，提高了游離氨基酸的含量和蛋白質(zhì)的消化率。同時，在發(fā)酵過程中 形成了酸類、醇類、碳氫化合物、雜環(huán)化合物、游離氨基酸和核普酸等風味物質(zhì)， 使產(chǎn)品的營養(yǎng)和風味都得到了改善。經(jīng)過多年來對乳酸菌發(fā)酵肉制品的不斷的研究和總結(jié)，實際生產(chǎn)中常用的乳酸菌有乳酸桿菌屬、鏈球菌屬和片球菌屬。表2發(fā)酵肉制品中常用的乳酸菌Table 2 LAB of tenu sed in ferme nted meat Products菌種植物 YL 桿萌(L phntaru m)米酒乳fftffL.uke)曙酸;乳桿闇(J acidcpJn 1 us)乳酸乳 ff ffl(LPlwtis)乳桿

25、菌周干酪乳桿菌(L.casd)彎曲乳桿(Lxurvatus)(Lactobacillus)發(fā)酵乳桿菌(L fcrmenii)取發(fā)酵乳fl 菌(L bifenncntans)短乳桿菌(L brevis)布氏乳桿 i(L.buchneri)瑞士乳4T(L hclvcticns)保加利亞乳桿(L bulgancus)槌球爵屬乳鏈球菌(str.lacus)監(jiān)酸鏈球acidi hctis(streptococcus)丁二酮孑L酸就球葡(strdiMETilMis)片球菌屬乳酸片球菌(Pacidilactici)戊糖片球 (P.pcnlcsaceus)(ped iococcus)脾酒片球 (P.cercv

26、isiae)乳酸菌用作肉制品添加劑乳酸菌作為肉制品添加劑，適用于用斬拌機加工，日感細膩的品種，如肉糜腸、雞肉腸、魚肉腸、火腿腸、粉腸、烤腸、午餐肉等。其方法是以肉料5%-10%的比例在拌餡時將乳酸菌制劑加入到斬拌機，攪拌均勻后投入到下一道工序。3.1.1乳酸菌在酸肉發(fā)酵中的應用湘西酸肉是我國少數(shù)民族非常喜愛的一種民間發(fā)酵肉制品，特別在苗族和侗族盛行。酸肉可存放幾年至數(shù)十年不壞，這可能是多重柵欄因子(Hurdle factor)的綜合效能所致。主要是：高濃度的食鹽抑制了不耐鹽的腐敗微生物和病原菌； 乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)酸，降低pH值，積累過氧化氫，抑制或殺死了部分腐敗微生物； 配料中如茶葉的茶多酚、生物

27、堿及黃酮類物質(zhì)可抑制大腸桿菌、沙門氏菌及部分 芽抱細菌的增殖；不同乳酸細菌產(chǎn)生的多種細菌素對大腸桿菌、沙門氏菌及李斯 特單核增生菌等有抑制作用；另外，嚴格的厭氧環(huán)境防止了好氣性微生物的滋生。 發(fā)酵肉經(jīng)長期的微生物及其酶的作用，已發(fā)生了復雜而深刻的化學變化， 故可開壇即食，食之鮮嫩。原料肉一切片f拌糯米粉一接種一發(fā)酵一入壇腌制一包裝一成品t1接種液制備鹽及其它配料圖6酸肉加工工藝Fig. 6 The process ing tech nic of acid meat據(jù)李宗軍等研究15,16，湘西侗族酸肉的優(yōu)勢微生物菌群主要是乳酸菌、葡萄球菌和酵母菌，其中乳酸菌約占48.3%。而乳酸發(fā)酵有其獨特的

28、保健作用。乳酸 菌不僅可以提高食品的營養(yǎng)價值，改善食品風味，提高食品保藏性，而且，近年 來乳酸菌的特殊生理活性和營養(yǎng)功能，日益引起人們的重視。周才瓊等7研究中報道酸肉發(fā)酵中乳酸菌優(yōu)勢菌群主要是戊糖片球菌和植物乳桿菌，約占乳酸菌數(shù)的49.1%。且兩者比例為3:1，在對傳統(tǒng)產(chǎn)品研究的基礎上，可以采用人工接 種米酒乳桿菌和戊糖片球菌以3:1恒溫發(fā)酵，確定主發(fā)酵期最佳發(fā)酵條件，達到 快速酸化的目的，為后期發(fā)酵創(chuàng)造良好環(huán)境。，王海燕等探討了乳酸菌對酸肉中 揮發(fā)性風味成分形成的影響，乳酸菌在酸肉發(fā)酵過程中分泌的胞外酶含有有脂肪 酶和蛋白酶活性，可降解脂肪、蛋白質(zhì)和氨基酸等，產(chǎn)生特殊發(fā)酵風味。此外， 乳酸菌

29、中的某些種屬也能降解蛋白質(zhì)和脂肪產(chǎn)生風味物質(zhì)等，如片球菌是較弱的異型發(fā)酵乳酸菌，它產(chǎn)生的甲酮對風味有很大影響。 這些微生物的生長促進了脂 肪和蛋白質(zhì)的降解并形成特有的風味成分。即在酸肉發(fā)酵中，風味的形成是通過 微生物的生長繁殖分泌胞外酶，導致脂肪及蛋白質(zhì)降解，產(chǎn)生與發(fā)酵風味形成有 關的醛、酮、醇、酸等物質(zhì)，并發(fā)生酯化反應，形成酯類香氣物質(zhì)。3.1.2乳酸菌在發(fā)酵香腸中的應用發(fā)酵香腸是指在香腸的配料中加入乳酸菌菌種，灌入腸衣，經(jīng)發(fā)酵而制成 具有穩(wěn)定微生物特性和典型發(fā)酵香味的肉制品。 乳酸菌發(fā)酵香腸在保證產(chǎn)品衛(wèi)生 質(zhì)量、提高產(chǎn)品的感官性、豐富產(chǎn)品的營養(yǎng)性、提高產(chǎn)品貯藏性等方面有顯著優(yōu) 勢。發(fā)酵香腸

30、生產(chǎn)在歐洲有著悠久的歷史， 并有成型的品牌產(chǎn)品。傳統(tǒng)工藝是依 靠原料肉微生物區(qū)系中的乳酸菌和其它細菌的競爭作用，使乳酸菌占優(yōu)勢。而當雜菌占優(yōu)勢時，則產(chǎn)品質(zhì)量下降，甚至完全腐敗變質(zhì)，因此，用自然發(fā)酵法生產(chǎn) 發(fā)酵香腸必然受到季節(jié)，地區(qū)和氣候等條件所限制。發(fā)酵香腸的現(xiàn)代生產(chǎn)工藝則 是在原料中添微生物純培養(yǎng)技術而獲得的乳酸菌，從而保證乳酸菌在整個發(fā)酵過程中占有勢，使產(chǎn)品的食用安全性和質(zhì)量的穩(wěn)定性得到保證。劉戰(zhàn)麗等17從清酒乳桿菌、植物乳桿菌、戊糖片球菌、肉糖葡萄球菌和木糖葡萄球菌五株菌中篩選出適合中式快速發(fā)酵香腸生產(chǎn)的發(fā)酵劑。王永霞（2004）從臘腸、臘肉、金華火腿中篩選得到.戊糖片球菌、米酒乳桿菌、

31、肉糖葡萄球菌， 并研究了在模擬肉湯培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)的相互關系，初步篩選出沒有拮抗作用的戊糖片球菌和肉糖葡萄球菌混合發(fā)酵劑應用于發(fā)酵香腸，測定并分析了發(fā)酵和成熟過程中理化和微生物指標的變化，認為可以作為混合發(fā)酵劑用于香腸的生產(chǎn)；實驗表明：植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌耐鹽性和耐亞硝酸鹽性都較好，是較理 想的乳酸菌種，在發(fā)酵香腸中可配合使用，其最佳配比為1:1,接種量106cfu/g,發(fā)酵溫度30,相對濕度90-95%。3.1.3乳酸菌在發(fā)酵魚產(chǎn)品中的應用另外，乳酸菌也被廣泛的應用在發(fā)酵魚肉產(chǎn)品中。碎蜻魚肉在37C經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，可提高其品質(zhì)和功能性。乳酸菌的迅速 生長使得pH下降，提高魚肉的白度，實現(xiàn)乳

32、酸菌價值，增加了非蛋白氮源和與 風味有關的自由氨基酸，感官質(zhì)量提高。然而，不穩(wěn)定的氮含量下降或等于 25mg/100g36小時發(fā)酵后的結(jié)果。聚內(nèi)烯酞胺凝膠電泳表明12h發(fā)酵后，水溶性和鹽溶性的肌蛋白明顯下降。用此乳酸菌發(fā)酵后的碎魚肉飼養(yǎng)高血壓大鼠，使其 血壓、葡萄糖、總膽固醇降低。Nccthisclvan N等18用3種不同的乳酸菌發(fā)酵銀鱸魚碎肉，三種乳酸菌分別 來源于植物乳桿菌的純培養(yǎng)、發(fā)酵的 cABbage和自然發(fā)酵的cABbage凝塊，它 們是乳酸發(fā)酵保藏魚肉理想的乳酸菌來源。48h發(fā)酵的eABbag使碎肉pH降到4.4,而在48h中，其它兩種(未處理)的碎肉要84h才能達到同樣pH值。

33、發(fā)酵的 eABbage也能保持魚肉的經(jīng)濟價值。貯藏過程中產(chǎn)品的乳酸含量、MPN、TVBN和乳酸菌數(shù)量都符合良好的發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量指標。3.2乳酸菌在調(diào)味品釀造中的應用3.2.1乳酸菌在醬油釀造中的作用乳酸菌在制曲過程中有很好的抑制雜菌的作用。制曲是醬油生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)然而，雜菌的困擾一直是制曲過程中的難題。該階段污染的雜菌主要有小球菌、 枯草芽抱桿菌、納豆菌等。雜菌在醬油生產(chǎn)過程中的生長不僅會導致醬油衛(wèi)生超 標，散發(fā)討厭的氨臭味，嚴重影響醬油風味；另外，雜菌的繁殖還會消耗大量糖 分,造成原料浪費。在原料混合、接種階段接入乳酸菌，然后通過溫度的選擇來 控制乳酸菌的消長。首先將入料品溫控制到28-30

34、C，這個溫度不利于小球菌等雜菌生，而乳酸菌生長較好。另外，乳酸菌是厭氧菌，它生長于曲料團粒內(nèi)部， 而米曲霉(或醬油曲霉)是好氧菌，首先生長于曲料團粒的表面，所以它的繁殖又 不會對曲霉生長產(chǎn)生抑制，并目隨著曲霉的繁殖、產(chǎn)熱，發(fā)酵品溫逐漸升高，乳 酸菌的生長又被抑制，不至于造成原料浪費，而此時它生成的乳酸卻有效地抑制 了小球菌等雜菌的繁殖，所以，將乳酸菌應用于制曲過程中以抑制雜菌是明智的 選擇19-20。乳酸菌在醬油中的使用還可以提升醬油的風味。醬油具有獨特的風味，其風味來源是在釀造過程中，由微生物引起一系列的生化反應形成的。醬油釀造中， 對原料發(fā)酵成熟的快慢，成品色澤的濃淡以及味道的鮮美有直接關

35、系的微生物是 米曲霉和醬油曲霉，對醬油風味有直接關系的微生物是酵母菌和乳酸菌。醬油乳酸菌是生長在醬醅這一特定環(huán)境中的特殊乳酸菌， 它們是耐鹽的，其 能利用糖類產(chǎn)生乳酸。在這類乳酸菌中四聯(lián)球菌 (Tetracoccus sojae、嗜鹽片球菌 (Pediococcus halophilus)及植質(zhì)乳桿菌(Lactodacillus plautauum)與醬油風味的形 成有密切關系。在醬油發(fā)酵過程中，前期嗜鹽片球菌多，后期四聯(lián)球菌多。乳酸菌在醬油的酸味中起重要的作用，其中乳酸是主要成分，它賦予醬油以酸味和香 氣21;雙乙酞也是其中重要的呈味物質(zhì)。同時醬油發(fā)酵過程中，乳酸菌和酵母 菌在醬油風味的產(chǎn)生

36、過程中有協(xié)同作用，由于乳酸菌的發(fā)酵作用，降低了發(fā)酵醒pH至5.5以下，能促進魯氏酵母的繁殖和發(fā)酵。乳酸菌和酵母菌聯(lián)合作用，生 成糠醇，賦子將油特殊的香氣。適當協(xié)調(diào)二者者關系，使乳酸和乙醇的含量達到 平衡，可以釀造出香氣濃郁、鮮美醇厚的優(yōu)質(zhì)醬油。乳酸菌 ：酵母菌=10: 1為宜。先固后液發(fā)酵法就是在低鹽固態(tài)完成前期發(fā)酵之后，添加酵母、乳酸菌低溫 后熟發(fā)酵增加醬油香氣成分，彌補前期發(fā)酵風味之不足。低鹽固態(tài)發(fā)酵前期完成 后，停止保溫，并使產(chǎn)品溫度降到 40C以下，添加酵母、乳酸菌并補加食鹽， 使醬醒的食鹽含量達到14%-15%，固液比達到1:2-2.5倍，后發(fā)酵溫度30-35, 經(jīng)淋澆法，后熟發(fā)酵1

37、5d以上。采用雙菌種制曲提高醬油中谷氨酸含量，增加鮮味22。3.2.2乳酸菌在食醋釀造中的作用同樣，乳酸菌對食醋風味的形成也有重要的作用。 釀造醋主要以淀粉為原料， 經(jīng)醋酸菌、乳酸菌等多種菌種復合發(fā)酵而成。在液體深層發(fā)酵制醋時，加入乳酸 菌和酵母菌提高風味。乳酸菌代謝產(chǎn)生的有機酸、雙乙酰及其衍生物是食醋中主 要的風味物質(zhì)。另外乳酸菌產(chǎn)生的低級脂肪酸、羥基基化合物兩者的香氣成分成 為一體，形成較復雜的香氣23,24 O3.3乳酸菌在釀酒工業(yè)中的應用3.3.1乳酸菌在白酒中的應用乳酸菌是白酒生產(chǎn)中常見菌種，在白酒生產(chǎn)中廣泛分布，不同地域、不同工 藝下白酒生產(chǎn)中乳酸菌的種類、 數(shù)量、分布的有很大差異

38、。其的存在可以為發(fā)酵 微生物提供生長繁殖可利用的必需氨基酸和各種維生素，促進釀酒微生物的生長與繁殖，可以促進美拉德反應，有利于香味物質(zhì)的形成，乳酸菌木身所產(chǎn)生的酸 性代謝產(chǎn)物，維持了釀酒發(fā)酵環(huán)境的偏酸性，能促進釀酒酶系的糖化與發(fā)酵能力； 乳酸菌產(chǎn)生的乳酸使酒酷酸度大幅快速上升， 有效地抑制了其他部分雜菌的代謝 活動，其產(chǎn)生的一些抗菌物質(zhì)也有利于保持、改善釀酒生產(chǎn)的微生態(tài)環(huán)境25 O乳酸菌的代謝產(chǎn)物乳酸、乙酸可以在發(fā)酵過程中可以與乙醇形成乙酸乙酯、 乳酸乙酯多種白酒重要的特征香味物質(zhì)，同時乳酸和雙乙酰本身也是白酒中的特 征香味物質(zhì)。多種乳酸菌混合生長與繁殖，嚴格厭氧的菌株與非嚴格厭氧的菌株 進行

39、的共同培養(yǎng)，有利于提高釀酒微生物的生物活性。雖然乳酸菌有很多重要作用，但乳酸菌產(chǎn)生的乳酸乙酯過量會影響到酒質(zhì)， 濃時有黃豆臭，過濃則有青草味。所以在生產(chǎn)上要注意控制乳酸菌的量，以防止 其的危害。332乳酸菌在黃酒釀造中的應用乳酸菌是黃酒生產(chǎn)中非常重要的微生物之一，黃酒的釀造離不開乳酸菌的參 與，由乳酸菌代謝產(chǎn)生的乳酸與酵母發(fā)酵生成的酒精反應生成乳酸乙酷，其含量的多少在一定程度上決定了黃酒的風味。乳酸菌對黃酒加工工藝中的浸米和發(fā)酵過程都有非常重要的作用。黃酒生產(chǎn)工藝中的浸米，不僅僅是米吸水后便于蒸煮，而是在浸米過程中可產(chǎn)生乳酸。傳統(tǒng) 浸米過程時間較長，米的淀粉損失較多。將從米漿水中分離出的乳酸菌

40、通過厭氣 培養(yǎng)，在浸米時按0.2%-0.3%接入到浸米水中，浸米時間為 9d可使乳酸菌含量 上升到108cfu/L以上，酸度13.8g/L,基本達到了傳統(tǒng)浸米的要求，與傳統(tǒng)工藝 相比，縮短浸米時間3d以上，減少了浸米中淀粉的流失，同時，對黃酒發(fā)酵質(zhì) 量的穩(wěn)定和風味的改善都有促進作用26 o乳酸菌群在黃酒釀造生產(chǎn)過程中的生長代謝，直接為其它微生物提供了生長 繁殖可利用的必需氨基酸和各種維生素，還能提高礦物元素的生物學活性。促進 黃酒發(fā)酵微生物的生長繁殖。乳酸菌的代謝產(chǎn)物乳酸、乙酸等對黃酒的風味、品質(zhì)和穩(wěn)定性都有重要作用。 其中，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸通過酯化反應生成相應的乙型酯，是黃酒的重要香味

41、來源，同時有機酸還能增加酒體的醇和度、穩(wěn)定黃酒的香氣27 o3.3.3乳酸菌在啤酒中的應用乳酸菌產(chǎn)乳酸可以用來生產(chǎn)酸化麥芽和酸化麥汁。酸化麥芽是將麥芽中的或 其它來源的乳酸菌接種于未加酒花的麥汁中，在適宜的條件下發(fā)酵制得乳酸培養(yǎng) 液，再用培養(yǎng)液來浸泡綠麥芽或干麥芽后干燥， 最后利用酸麥芽在糖化投料中的 配比使用，而使醪液和麥汁的特性與組成得以改善 ；酸化麥汁則是將乳酸培養(yǎng)液 直接加入醪液與煮沸麥汁中進行酸化處理。經(jīng)過生物酸化處理的啤酒具有較淺的色度，較多的含氮物質(zhì)和非常適宜的多 酚組成。這些多酚與含量較高的還原物質(zhì)共同作用而使啤酒具有良好的抗氧化性 能，并目會使啤酒的日味柔和，具有殺口感。生物

42、酸化技術的應用，可以提高釀造用水的酸度，提高淀粉酶的活性，促進 淀粉的水解，進而提高啤酒的最終發(fā)酵度。生物酸化有利于蛋白質(zhì)的酶解，改善 麥汁的過濾性能，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性，降低啤酒色度，提高啤酒的生物穩(wěn) 定性。乳酸菌能夠產(chǎn)生各種抑菌物質(zhì)，利用乳酸菌素還可以避免巴氏殺菌所帶來 的“殺菌味”和“老化味”，從而保持啤酒的新鮮度。3.4乳酸菌在乳制品發(fā)酵中的應用乳制品是乳酸菌發(fā)酵應用最多，也是最為成熟的領域。主要產(chǎn)品有酸奶、奶 油和干酪。3.4.1酸奶的生產(chǎn)酸奶是以鮮牛奶或奶粉為主要原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而制得的產(chǎn)品。原料乳經(jīng) 加熱殺菌（一般采用90C, 30min）和均質(zhì)后，降低到適宜的溫度，添加糖

43、和穩(wěn)定 劑攪拌均勻，接種乳酸菌發(fā)酵劑在適宜的溫度下發(fā)酵。發(fā)酵完畢后 ，置于4C左 右的冷庫內(nèi)冷卻成熟，即得成品酸乳29,30。應用于酸乳生產(chǎn)的乳酸菌主要屬于乳桿菌屬、鏈球菌屬，此外還有雙歧桿菌 屬。生產(chǎn)中常用的有保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳鏈球菌、兩 歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌等?？蓡尉N發(fā)酵，但一般兩種或兩種以上菌種混合使用。保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的混合菌種純培養(yǎng)發(fā)酵劑在生 產(chǎn)中很常用31。3.4.2奶油的生產(chǎn)奶油，又稱黃油，是以乳經(jīng)離心分離后所得的稀奶油為主要原料，經(jīng)殺菌、冷卻、成熟、乳酸菌發(fā)酵、攪拌、壓煉而制成的乳制品。奶油按發(fā)酵方法不同，分 為天然發(fā)酵奶油和

44、人工發(fā)酵奶油兩類。天然發(fā)酵奶油以乳中原有的微生物為發(fā)酵 劑，讓其自然發(fā)酵而成。人工發(fā)酵奶油，系將稀奶油殺菌后，再添加純培養(yǎng)的發(fā) 酵劑，使其發(fā)酵而制成。應用于奶油生產(chǎn)的乳酸菌有以下幾種：乳酸鏈球菌、乳油 鏈球菌、噬檸檬酸鏈球菌、副噬檸檬酸鏈球菌、丁二酮乳鏈球菌等。3.4.3干酪的生產(chǎn)干酪是指原料乳經(jīng)殺菌、冷卻后，加入適量的乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)酵，使蛋白質(zhì)(主要是酪蛋白)凝固后，排除乳清，將凝塊壓成塊狀而制成的產(chǎn)品。用于生產(chǎn)干 酪的乳酸發(fā)酵劑，隨干酪種類而異。常用的菌種有乳酸鏈球菌、乳油鏈球菌、干 酪桿菌，丁二酮鏈球菌，嗜酸乳桿菌、保加利亞乳桿菌以及噬檸檬酸明串珠菌等。 生產(chǎn)中通常選取其中兩種以上的乳酸

45、菌混合使用。4.小結(jié)利用乳酸菌提高釀造和發(fā)酵食品的風味越來越引起了國內(nèi)外的重視。 乳酸菌 的生物學特性和保健功能，決定了它不僅在食品工業(yè)中有廣泛的用途， 在今后的 保健食品和生物制藥方面也將占有重要地位32。目前，乳酸菌在經(jīng)胃到達小腸的過程中活菌數(shù)大大降低， 研發(fā)使用活菌數(shù)高 的菌株及能提高活菌數(shù)的促進因子必將受到歡迎。另外，乳酸菌作為益生菌的應 用已很久，對其進行體外試驗也很多，但在體內(nèi)的作用機制還不是很清楚。 利用 現(xiàn)代微生物技術和分子生物學技術來改造乳酸菌，使其大量表達所需的目的產(chǎn)物已經(jīng)在取得了一些成績，但是仍面臨著食品安全和質(zhì)量的問題， 這也是未來科研 工作者們應重點攻克的方向之一。參

46、考文獻1湯務霞乳酸菌及其應用四川食品與發(fā)酵，2001, 37(4): 35-39.2代永剛，田志剛，南喜平乳酸菌及其生理功能研究的進展農(nóng)產(chǎn)品加工，2009(7): 24-29.3吳重德，張娟，劉立明.乳酸菌生理功能的系統(tǒng)解析與代謝調(diào)控微生物學報，2012,52(1): 22-29.4周德慶微生物學教程M.北京：高等教育出版社，2002.5孫茂成，李艾黎，霍貴成，孟祥晨.孚L酸菌代謝組學研究進展微生物學通報，2012,39(10): 1499-1505. 霍貴成乳酸菌的研究與應用M.北京:北京輕工業(yè)出版社，2007.7陳健凱，潘裕添，林洵，黃小梅活性乳酸菌乳飲料高活菌數(shù)發(fā)酵工藝的優(yōu)化.食品與生物技術學報，2009, 28(4): 559-564.8王艷梅，馬儷珍發(fā)酵肉制品的研究現(xiàn)狀肉類工業(yè)，2004(6): 41-42.9孟和畢力格，烏日娜，王立平，楊續(xù)金，徐杰，董瑩，孫志宏，張和平.不同地區(qū)酸馬奶中乳桿菌的分離及其生物學特性的研究中國乳品工業(yè)，2004(11): 23-27.10王立平蒙古國傳統(tǒng)發(fā)酵酸馬奶中的乳桿菌潛在益生特性的研究中國乳品工業(yè)，2005,33(40) : 4-10.11李金紅乳酸菌在醬油釀造工業(yè)及蔬菜加工中的應用科技多棱鏡,2004, 21(4), 11-14.12李宗軍，江漢湖，李紅瓊中國傳統(tǒng)酸肉生產(chǎn)工藝探討湖南農(nóng)業(yè)大學學報，2001, 4:31-3