乳酸菌的生理功能及其在食品加工中的应用

乳酸菌的生理功能及其在食品加工中的应用

摘要：本文从乳酸菌的分类鉴定到乳酸菌的生理特性方面入手介绍乳酸菌，并综述了在乳品加工、乳酸菌制剂和饮料、酒类酿造、酱油酿造及腌制酸菜等领域的应用概况，并展望其在食品中的应用。

关键字：乳酸菌生理功能食品应用

乳酸菌是一群能从可发酵性碳水化合物中产生大量乳酸的革兰氏阳性细菌的通称。它广泛存在于人、畜、禽肠道、许多食品、物料及少数临床药品中[1]。乳酸菌因可以提高食品的营养价值,改善食品风味,提高食品保藏性和附加值,近年来乳酸菌的特殊生理活性和营养功能,正日益引起人们的重视。研究表明[2]乳酸菌能够调节机体胃肠道正常菌群、保持微生态平衡,提高食物消化率和生物价,降低血清胆固醇,控制内毒素,抑制肠道内腐败菌生长繁殖和腐败产物的产生,制造营养物质,刺激组织发育,从而对机体的营养状态、生理功能、细胞感染、药物效应、毒性反应、免疫反应、肿瘤发生、衰老过程和突然的应急反应等产生作用。由此可见,乳酸菌的生理功能与机体的生命活动息息相关[3]。由于乳酸菌拥有诸多特性，可广泛用于食品加工行业，制造出诸多美味又健康的食品，加上现代各种加工技术的飞速发展，乳酸菌与人类的关系将更加密切。

1 乳酸菌的分类

乳酸菌是指一类以糖为原料的，消耗葡萄糖50％以上，产生乳酸、革兰氏阳性菌，不形成芽孢，不运动或极少运动的过氧化氢酶阴性的细菌。乳酸菌在自然界中的种类很多，分布极广。目前自然界已发现的这类菌在细菌分类学上划分至少有18 个属，共有200 多种。除极少数外，其中绝大部分都是人体内必不可少的，且具有重要生理功能的菌群，广泛存在于人体的肠道中[4]。乳酸菌包括乳酸杆菌属(Lactobacillus)、肉食杆菌属(Carnobacterium)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、链球菌属(Streptococcus)、肠球菌属(Enterococcus)、乳球菌属(Lactococcus)、明串珠球菌属(Leuconostoc)、片球菌属(Pediococcus)、气球菌属(Aerococcus)、奇异菌属(Atopobium)、漫游球菌属(Vagococcus)、利斯特氏菌属(Listeria)、芽孢乳杆菌属(Sporolactobacilus)、芽孢杆菌属(Bacillus)中的少数种、环丝菌属(Brochothrix)、丹毒丝菌属(Erysipelothrix)、孪生菌属(Gemella)和糖球菌属(Saccharococcus)等[5]。乳酸菌主要归属于乳链球菌及乳酸杆菌两大家族，乳酸杆菌与人体保健有着密切的关系，有44 个种，连同亚种共51 个种。

2 乳酸菌的鉴定方法

在乳酸菌分类鉴定方面, 如以形态学、生理生化和化学特征等表型特征为主要指标, 则可能由于乳酸菌形态多样, 且易受培养条件的影响, 加之生理生化特征极其相似, 很难对乳酸菌相近种属做出正确鉴定, 在相同种属不同菌株的鉴定方面更是非常困难[6]。

2.1 表性特征鉴定

在食品工业和应用研究中, 表型性状测定仍然是乳酸菌鉴定的重要依据, 包

括形态学和生理学特征的测定, 主要依据细菌的菌落特征、菌体形态、生理生化特性和代谢产物等。表型法鉴定受欢迎的原因是因为操作过程中不需要特殊的仪器, 以及对鉴定数据库具有一定的实用性。值得注意的是,虽然应用表型性状鉴定对一些乳酸菌是非常有用的, 但对某些乳酸菌来说, 即使表型性状很相似, 也并不意味着基因型亲源关系很近[6]。

2.2基因型鉴定

利用随机扩增多态性DNA 技术(Random Amp lified Polymorphic DNA , RAPD)、变性梯度凝胶电泳PCR/DGGE 和温度梯度凝胶电泳PCR/TGGE、测定16SrDNA 和16SrRNA 序列等鉴别基因型技术是目前用于鉴定乳酸菌的另一类方法，这类方法最大的优点是不依赖培养条件, 不会因为培养条件的变化而产生不同的结果。

3 乳酸菌的生理功能

由于乳酸菌对营养物质的特殊要求以及与氧气的特别关系决定了乳酸菌有着特殊的生理特性，也决定它有着特别的生理功能。

3.1 具有营养作用

乳酸菌能分解食物中的蛋白质、糖类、合成维生素，对脂肪也有微弱的分解能力，能显著提高食物的消化率和生物价，促进消化吸收。食物中的大分子蛋白质在乳酸菌酶的作用下，部分降解为小分子肽和游离氨基酸，利于胃肠消化吸收。乳酸菌菌体蛋白质还能增加发酵乳的蛋白质含量。乳酸菌可将乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，葡萄糖经发酵作用转变为乳酸等小分子化合物，有助于儿童脑组织和神经系统的发育。乳酸菌具有磷酸蛋白酶，能将α- 酪蛋白分解成微细的奶酪脂肪肽和氨基酸等，从而提高蛋白的消化吸收率。乳酸菌发酵可以使部分脂肪少量降解，易于消化并能增加乳中游离脂肪酸、挥发性脂肪酸含量。乳酸菌在代谢过程中消耗部分维生素，同时也合成叶酸等 B 族维生素。乳酸菌发酵后产生的有机酸可提高钙、磷、铁等元素的利用率，促进铁和VD的吸收[7]。

3.2 降胆固醇作用

服用乳酸菌及其相关制品，具有减少人体胆固醇含量的作用。在厌氧条件下，乳酸菌在含有胆盐的高胆固醇培养基上生长时，菌体细胞可以吸收介质中的胆固醇。乳酸菌的代谢能显著减少肠管对胆固醇的吸收，同时，乳酸菌吸收部分胆固醇，并将其转变为胆酸盐而从体内排出。乳酸菌的菌体对胆固醇不仅有同化作用，还能抑制体内胆固醇生物合成酶的活性，减少体内胆固醇的合成。目前乳酸菌降胆固醇的作用机制主要如下：

（1）乳酸菌细胞直接吸收胆固醇。

（2）乳酸菌的胆盐水解酶的活性，使胆盐结合态转变为脱合态，与胆固醇发生共同沉淀。

（3）菌体吸收和共同沉淀联合作用，而且不同条件下的乳酸菌会表现出某一种作用方式为主的能力[4]。

3.3产生特殊酶系

乳酸菌不仅能产生一般代谢所需酶类，还能产生一些特殊酶系。如：产生有机酸的酶系、合成多糖的酶系、分解乳酸菌生长因子的酶系、分解亚硝胺的酶系、降低胆固醇的酶系、控制内毒素的酶系、分解脂肪的酶系、合成各种维生素的酶系和分解胆酸的酶系等。这些酶不仅能加速乳酸菌的生长,维持肠道微生态平衡,促进机体健康,而且还可以改善产品的风味,促进乳制品、发酵香肠]等食品的成