摘要：乳酸菌是指一類可發(fā)酵糖主要產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌的通稱，常見的有雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、鏈球菌屬等。隨著近幾年對乳酸菌的深入研究，新的菌株被不斷地研究開發(fā)，乳酸菌在食品中的應(yīng)用越來越廣泛。本文擬就乳酸菌在乳品發(fā)酵乳中的應(yīng)用價值以及使用狀況進(jìn)行分析研究。以期為乳品、飲品等食品行業(yè)的發(fā)展做出理論支撐。

關(guān)鍵詞：乳酸菌 發(fā)酵 乳品 應(yīng)用 問題 發(fā)展

中圖分類號：TS252.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5336（2014）24-0000-00

1 前言

乳酸菌是指發(fā)酵糖類主要產(chǎn)物為乳酸的一類無芽孢、革蘭氏染色陽性細(xì)菌的總稱。根據(jù)其發(fā)酵產(chǎn)物中產(chǎn)生的物質(zhì)不同可分為同型乳酸發(fā)酵和異型乳酸發(fā)酵[1]。乳酸菌是一種存在于人類體內(nèi)的益生菌。乳酸菌能夠?qū)⑻妓衔镞M(jìn)行發(fā)酵后產(chǎn)生乳酸，因而得名。乳酸菌屬于益生菌，此類益生菌能夠幫助消化，有助人體腸臟的健康，因此，添加了此類益生菌的食品被大眾視為健康食品，同時此類益生菌在應(yīng)用到發(fā)酵技術(shù)的食品生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。基于這些優(yōu)秀的生理功能，乳酸菌引起了各業(yè)界研究人員的深入研究和開發(fā)，從而促進(jìn)了食品工業(yè)的發(fā)展。

1.1 研究歷史

早在20世紀(jì)初，俄國著名的生物學(xué)家，諾貝爾獎獲得者梅契尼柯夫（Mechnikoff，1845-1916），在他的“長壽學(xué)說”里已明確指出，保加利亞的巴爾干島地區(qū)居民，日常生活飲用的酸奶中含有大量的乳酸菌，這些乳酸菌能夠定植在人體內(nèi)，有效地抑制有害菌的生長，減少腸道內(nèi)由于有害菌產(chǎn)生的毒素對整個機(jī)體的毒害，這是保加利亞地區(qū)居民長壽的重要原因。這個具有劃時代意義的“長壽學(xué)說”，為人類利用乳酸菌生產(chǎn)健康食品開創(chuàng)了新紀(jì)元。早在5000年前人類就已經(jīng)在使用乳酸菌。到目前為止，人類日常食用的泡菜、酸奶、醬油、豆豉（納豆菌）等，都是應(yīng)用乳酸菌這種原始而簡單的隨機(jī)天然發(fā)酵的代謝產(chǎn)物。 經(jīng)過長期的科學(xué)研究證明，以乳酸菌為代表的益生菌是人體內(nèi)必不可少且具有重要生理功能的有益菌，他們的數(shù)量的多和少，直接影響到人的健康與否，直接影響到人的壽命長短，科學(xué)家長期研究的結(jié)果證明，乳酸菌對人的健康與長壽非常重要。

1.2 乳酸菌的生理功能

現(xiàn)在由于廣譜抗生素的廣泛應(yīng)用，使人體腸道內(nèi)以乳酸菌為主的益生菌遭到破壞，導(dǎo)致抵抗力逐步下降，健康受到威脅。因此，增加腸道內(nèi)的乳酸菌顯得越來越重要，也充分體現(xiàn)了乳酸菌的生理功能的優(yōu)越性和重要性。

乳酸菌的主要生理功能[2]有：

（1）防止有色人種的乳糖不耐癥，主要表現(xiàn)為喝鮮牛奶容易腹脹，拉肚子等。

（2）促進(jìn)蛋白質(zhì)、單糖及鈣、鎂等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，產(chǎn)生維生素B族等大量有益物質(zhì)。

（3）使腸道菌群的構(gòu)成發(fā)生有益的變化，改善人體胃腸道功能，恢復(fù)人體腸道內(nèi)菌群平衡，形成抗菌生物屏障，維持人體健康。

（4）抑制腐敗菌的繁殖，消解腐敗菌產(chǎn)生的毒素，清除腸道垃圾。

（5）抑制膽固醇吸收，降血脂、降血壓的作用。

（6）免疫調(diào)節(jié)作用，增強(qiáng)人體免疫力和抵抗力。

（7）抗腫瘤、預(yù)防癌癥作用等。

1.3 乳酸菌的類型

乳酸菌可分為微好氧菌和專性厭氧菌。根據(jù)細(xì)胞為球狀或桿狀，可分為兩大類，即乳酸鏈球菌族和乳酸桿菌族。另外，從現(xiàn)有研究結(jié)果來看，大體上分為兩大類，一類是動物源乳酸菌，一類是植物源乳酸菌[1]。

2 乳酸菌在乳品中的應(yīng)用狀況

2.1 在發(fā)酵乳中的應(yīng)用

風(fēng)味發(fā)酵乳是以80%以上生牛（羊）乳或乳粉為原料，添加其它原料，經(jīng)殺菌、發(fā)酵后pH 值降低，發(fā)酵前或后添加或不添加食品添加劑、營養(yǎng)強(qiáng)化劑、果蔬、谷物等制成的產(chǎn)品（GB 19302-2010）。發(fā)酵乳的生產(chǎn)菌種以乳酸菌為主，有些地區(qū)自然發(fā)酵還有酵母菌等微生物參與，是富含益生菌的健康食品之一。而且，發(fā)酵乳自身帶來的愉快風(fēng)味和豐富的營養(yǎng)價值，使發(fā)酵乳越來越受到消費(fèi)者的青睞。乳酸菌能促進(jìn)機(jī)體自身有益菌的數(shù)量和活力的提升，改善腸內(nèi)菌群的平衡狀態(tài)，充分發(fā)揮了發(fā)酵乳的保健效果。

目前，我國在發(fā)酵乳生產(chǎn)上有自然發(fā)酵及用乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)酵兩種形式，用自然發(fā)酵的方式生產(chǎn)發(fā)酵乳，對菌種的要求低，造成了產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，工藝難于控制等問題，食品的營養(yǎng)價值不能提高。而采用乳酸菌直接生產(chǎn)發(fā)酵乳，不僅可以解決以上的問題，而且還可以在產(chǎn)品口感風(fēng)味上更有大的突破。隨著對乳酸菌的研究不斷深入，菌株的種類和可選擇范圍更加多樣化，在生產(chǎn)工藝上的使用也更加穩(wěn)定和方便，促進(jìn)了產(chǎn)品的先進(jìn)性和多樣性。

2.2 酸奶發(fā)酵過程中乳酸菌的相互作用和不足

傳統(tǒng)酸奶的發(fā)酵由保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌共同完成。而近幾年為了提高發(fā)酵乳功能性的概念，往往會加入嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌等新乳酸菌。

2.2.1 嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的協(xié)同作用

大量試驗(yàn)表明二者在乳中共同培養(yǎng)時在菌體數(shù)量和產(chǎn)酸速度上都高于單獨(dú)培養(yǎng)，表明二者存在協(xié)同的作用。1950年，Pette等人首次證實(shí)保加利亞乳桿菌發(fā)酵乳中的無菌過濾物可以促進(jìn)嗜熱鏈球菌的生長，并確定刺激嗜熱鏈球菌生長的這種過濾物中富含氨基酸[3]。Veringa等研究發(fā)現(xiàn)，嗜熱鏈球菌促進(jìn)保加利亞乳桿菌生長的促進(jìn)物質(zhì)是甲酸[4]。大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在酸奶菌種混合培養(yǎng)的過程中，甲酸并不是促進(jìn)保加利亞乳桿菌生長的唯一物質(zhì)，二氧化碳也能一定程度上刺激保加利亞乳桿菌的生長[5]。

2.2.2 保加利亞乳桿菌的缺陷

酸奶的后酸化是指酸奶在正常發(fā)酵結(jié)束后到食用前這一過程中由于乳酸菌分解乳糖產(chǎn)生乳酸使酸奶的PH值下降，從而產(chǎn)生過酸味降低感官質(zhì)量影響消費(fèi)者的正常食用。酸奶的最適宜食用PH一般在4.2—4.3，由于含有大量存活的乳酸菌，在冷藏條件穩(wěn)定的情況下（6℃以下）存放7天或者到15天PH可下降到3.5。研究證明，后酸化主要是保加利亞乳桿菌導(dǎo)致。作為酸奶發(fā)酵的主要微生物，嗜熱鏈球菌一般在PH（4.0—4.3）范圍內(nèi)停止代謝乳糖，而保加利亞乳桿菌一般在PH 3.5，正是對PH有較強(qiáng)的耐受力，導(dǎo)致酸奶在正常發(fā)酵結(jié)束后持續(xù)產(chǎn)生乳酸，使酸奶品質(zhì)劣變。為了防止后酸化過強(qiáng)，國內(nèi)外在兩者比例上做一些調(diào)整降低保加利亞乳桿菌，但卻造成產(chǎn)品中乙醛濃度降低，風(fēng)味較弱。也有通過添加乳酸鏈球菌素等物質(zhì)來降低后酸化，但同時試驗(yàn)證明會同時降低酸奶中的乳酸菌活菌數(shù)。

2.3發(fā)酵乳中的活性乳酸菌檢測

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌的活菌數(shù)越多，對人體越有益。由于一些物質(zhì)的添加可能抑制乳酸菌的生長，導(dǎo)致其發(fā)酵乳產(chǎn)品達(dá)不到發(fā)酵乳的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB19302-2010對發(fā)酵乳中乳酸菌的活菌數(shù)最低限量的要求，因此，食品安全監(jiān)管部門和乳品工業(yè)企業(yè)自身都會對發(fā)酵乳產(chǎn)品的乳酸菌活菌數(shù)進(jìn)行檢測。尤其是對乳品企業(yè)而言，檢測的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量、風(fēng)味和成本的控制。掌握好現(xiàn)行有效的乳酸菌檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 4789.35-2010），并對實(shí)驗(yàn)涉及的步驟和培養(yǎng)基的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評估分析對乳品企業(yè)而言至關(guān)重要。

2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）培養(yǎng)基及主要化學(xué)試劑。1）MRS培養(yǎng)基（生產(chǎn)商：北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，批號：120524，該批次培養(yǎng)基的合格證書在北京陸橋官網(wǎng)上能夠查證）；2）MRS培養(yǎng)基（生產(chǎn)商：美國BD公司，批號：2163024，該批次培養(yǎng)基的合格證書由采購的代理商提供）；3）NaCl試劑，分析純；4）無水乙醇，分析純。

（2）菌種。1）YC-380（生產(chǎn)商：丹麥科漢森有限公司，批號：3161214，菌種規(guī)格：50U/包，該批次菌種合格證書由采購代理商提供）；2）YF-L822（生產(chǎn)商：丹麥科漢森有限公司，批號：3174751，菌種規(guī)格：200U/包，該批次菌種合格證書由采購代理商提供）。

（3）設(shè)備及工具。1）電子天平（生產(chǎn)商：上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司，型號：SL2002N，校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)：寧波市計量測試研究院，校準(zhǔn)時間：2014年2月24日）；2）隔水式恒溫培養(yǎng)箱（生產(chǎn)商：上海一恒科技有限公司，型號：9160，校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)：寧波市計量測試研究院，校準(zhǔn)時間：2014年2月4日）；3）水銀溫度計（校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)：寧波市計量測試研究院，校準(zhǔn)時間截止：2016年1月17日）；4）10mL刻度移液管（0.1mL刻度），1mL刻度移液管（0.01mL刻度）（校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)：寧波市計量測試研究院，校準(zhǔn)時間截止：2016年1月17日）；5）厭氧產(chǎn)氣袋/安寧包（生產(chǎn)商：三菱化學(xué)有限公司，型號：3286LJ-3）；6）厭氧罐（生產(chǎn)商：三菱化學(xué)有限公司，型號：C-31）；7）玻璃培養(yǎng)皿；8）玻璃涂布棒。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計

（1）原始菌種活性驗(yàn)證。將鮮奶運(yùn)輸車上取下的新鮮原料奶約1kg，用天平準(zhǔn)確稱取2份500g（精確到0.01g）牛奶樣品分裝入兩個干凈燒杯中，按發(fā)酵乳的殺菌工藝95℃，保溫殺菌5min，在兩個燒杯中分別接入保加利亞乳桿菌占比高的YC-380菌種（以下簡稱380）0.1U和嗜熱鏈球菌占比高的YFL-822（以下簡稱822）直投粉末菌種0.1U。接種后在43℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵5h。發(fā)酵結(jié)束后立即取出，按照GB 4789.35-2010的檢測方法進(jìn)行乳酸菌活菌總數(shù)的測定。結(jié)果如表2-1所示，單位 cfu/g：

表2-1 380粉末菌種和822粉末菌種直投效果對比結(jié)果

稀釋倍數(shù)菌種名稱105106108109

822>3006/2030/00/0

380多不可計多不可計30/490/0

由上表結(jié)果可知，380粉末菌種活性要好于822，在培養(yǎng)基上生長占優(yōu)勢，同時也證明保加利亞乳桿菌在培養(yǎng)基上的生長優(yōu)勢好。在日常的產(chǎn)品檢測過程中也發(fā)現(xiàn)，用380菌種發(fā)酵的發(fā)酵乳中活性乳酸菌的檢出數(shù)明顯高于用822菌種發(fā)酵的發(fā)酵乳。

（2）牛奶中添加劑對乳酸菌活性的影響?？紤]到822菌種在MRS上的長勢能夠在低稀釋度中呈現(xiàn)出梯度關(guān)系，因此后續(xù)試驗(yàn)均有822菌種進(jìn)行。

精確稱取12份500g（精確到0.01g）牛奶樣品分為3組，將各組樣品分別編號為1#、2#和3#。首先在1#組樣品中不添加任何添加劑，在2#組樣品中分別加入30.0g白砂糖，在3#組樣品中分別加入30.0g白砂糖和2.5g的增稠劑。按發(fā)酵乳的殺菌工藝95℃，保溫殺菌5min。之后在3組樣品中分別接入0.1U的822菌種，攪拌均勻。接種后在43℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵5h。發(fā)酵結(jié)束后立即取出，各組樣品中的4份樣品分別在發(fā)酵完成的第1天，第5天，第9天和第15天按照GB 4789.35-2010的檢測方法進(jìn)行乳酸菌活菌總數(shù)的測定。檢測結(jié)果如表2-2所示，單位 cfu/g：

表2-2 牛奶中添加劑和成品存放時間對822菌種活性的影響結(jié)果

第1天103104105106

1#多不可計246/23546/353/3

2#多不可計198/25737/575/5

3#多不可計187/19225/194/2

第5天103104105106

1#多不可計125/1549/50/2

2#多不可計110/17618/178/2

3#多不可計97/11040/195/0

第9天103104105106

1#多不可計多不可計93/5312/9

2#多不可計96/29320/280/1

3#多不可計268/27838/296/2

第15天103104105106

1#多不可計189/15820/4618/20

2#多不可計171/19218/205/2

3#多不可計268/24936/595/8

由上表結(jié)果得到，牛奶中添加輔料對于乳酸菌活性影響不大，三個樣品測得的乳酸菌數(shù)基本維持在106 cfu/mL這個數(shù)量級，無添加的樣品在發(fā)酵成品保存后期，乳酸菌數(shù)略有上升。一段保存時間后可以看出沒有添加劑的環(huán)境更有利于乳酸菌的生長。

（3）不同品牌MRS培養(yǎng)基對乳酸菌檢測的結(jié)果影響。準(zhǔn)確稱取500g（精確到0.01g）牛奶樣品，按發(fā)酵乳的殺菌工藝95℃，保溫殺菌5min，接種822菌種0.1U，接種后在43℃的隔水式恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵5h。發(fā)酵結(jié)束后立即取出，分別采用美國BD公司的MRS培養(yǎng)基和北京陸橋公司的MRS培養(yǎng)基，參照按照GB 4789.35-2010的檢測方法進(jìn)行乳酸菌活菌總數(shù)的測定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2-3所示，單位 cfu/g：

表2-3 不同品牌培養(yǎng)基對乳酸菌檢測的影響結(jié)果

稀釋倍數(shù)

培養(yǎng)基品牌105106

BD公司多不可計171/156

陸橋公司71/455/8

由上表中實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用BD公司的MRS培養(yǎng)基使乳酸菌活性由106 cfu/g的數(shù)量級上升到108 cfu/g的數(shù)量級。

2.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1）以嗜熱鏈球菌為主的原始粉末菌種乳酸菌活性較其他保加利亞乳桿菌為主的原始粉末菌種偏低；

（2）牛奶中添加糖、增稠劑等物質(zhì)對于乳酸菌活性影響不明顯；

（3）酸奶成品保存時間對于乳酸菌活性影響不顯著，保存后期乳酸菌數(shù)量略微上升，可能是由后期桿菌數(shù)量上升造成；

（4）乳酸菌在國外BD公司生產(chǎn)的MRS培養(yǎng)基上的長勢明顯好于國產(chǎn)路橋公司生產(chǎn)的MRS培養(yǎng)基。

2.4 乳酸菌在發(fā)酵乳中的培養(yǎng)特征

乳酸菌的細(xì)菌形態(tài)差異很大，有長、短桿狀的，也有圓形的，都是革蘭氏陽性菌，不形成芽孢，也不運(yùn)動。根據(jù)國標(biāo)的方法，在改良MC培養(yǎng)基上，36℃培養(yǎng)72小時，乳酸菌形成紅色、圓形的菌落，菌落直徑較小。在改良TJA（番茄汁瓊脂培養(yǎng)基）中，番茄汁提供乳酸菌生長的碳源和氮源，酵母提取液、牛肉膏提供微量元素、維生素等。葡糖糖、乳糖作為可發(fā)酵的碳源。磷酸鹽作為緩沖劑，吐溫80具有緩解細(xì)胞毒性的作用。在相同培養(yǎng)條件下，乳酸菌形成微白色菌落，菌落較小。在MRSA培養(yǎng)基上，乳酸菌形成白色菌落，菌落直徑（2—4）mm[1]。

3 乳酸菌今后的研究方向和應(yīng)用發(fā)展

隨著人們對乳酸菌的認(rèn)識越來越多，尤其是在食品中的應(yīng)用有其生物學(xué)特性和保健的功能，乳酸菌對胃腸道菌群的變化規(guī)律在近幾年的研究越來越深入，在日本、瑞典等已開展用乳酸菌來治療胃潰瘍和胃腸炎的研究。但是乳酸菌在酸奶產(chǎn)品應(yīng)用上仍存在許多問題，如發(fā)酵乳在低溫條件下其存貨率相對較高，同時也會引起后酸化等問題，直接導(dǎo)致產(chǎn)品的風(fēng)味受到影響。因此開發(fā)適宜常溫生存的乳酸菌也是今后的一種研發(fā)方向。

乳酸菌作為益生菌的研究已經(jīng)很久，對其進(jìn)行體外試驗(yàn)也很多，但在體內(nèi)的作用機(jī)制還不是很清楚。利用現(xiàn)代微生物技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)來改造乳酸菌，使其大量表達(dá)我們所需的目的產(chǎn)物，或利用此手段來了解乳酸菌的代謝途徑并加以改造，達(dá)到提高乳酸菌目的產(chǎn)物在國外已經(jīng)取得一些的成績，但仍面臨著食品安全和質(zhì)量的問題。

我們堅(jiān)信在不久將來，一定攻克這些困難，研發(fā)出更多、更美味、更健康的食品。

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收稿日期：2014-09-15

作者簡介：周潤芝（1986—），女，漢族，浙江寧波人，畢業(yè)于浙江醫(yī)藥高等專科學(xué)校，后繼續(xù)就讀于中國醫(yī)科大學(xué)，獲得本科學(xué)歷?，F(xiàn)從事食品工作8年，主要從事乳制品的新產(chǎn)品研究開發(fā)工作； 孫云達(dá)（1989—），男，漢族，浙江寧波人，寧波中普檢測技術(shù)服務(wù)有限公司微生物實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，從事食品微生物研究。