乳酸菌的现状及其应用

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2012年 第37卷 第9期

收稿日期：2012-04-28 *通讯作者

基金项目：十一五”科技支撑计划项目(2009BADB9B06)；863计划项目(2011AA100903)；北京市科技计划项目(D10110504600000)。作者简介：尹胜利(1969—)，男，工程师，研究方向为油脂化工。

尹胜利1，杜 鉴1，徐 晨2*

(1.中国食品添加剂和配料协会，北京 100020；2.北京三元食品股份有限公司，北京 100085)

摘要：乳酸菌是发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰染色阳性细菌的总称。凡是能从葡萄糖或乳糖的发酵过程中产生乳酸的细菌统称为乳酸菌。乳酸菌是一种存在于人类体内的益生菌，它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。而在体外研究中发现，依靠细胞的应急和pH 环境条件，乳酸菌可以吸收基因毒性和致癌原。综述了乳酸菌的生理特性、生物学功能及其在工业中的应用，并对其研究进展及发展前景进行了展望。关键词：乳酸菌；生理功能；乳酸链球菌素；乳酸菌胞外多糖

中图分类号：TS 252.1 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2012)09-0025-05

Advances in the research and application of Lactobacillus

YIN Sheng-li 1, DU Jian 1, XU Chen 2*

(1.China Food Additives ingredients Association (CFAA), Beijing 100020;

2.Beijing Sanyuan Foods Co., Ltd., Beijing 100085)

Abstract: Lactobacillus is a class of non-spore, Gram-positive bacteria which mainly ferment sugars into lactic acid. All the bacteria fermenting glucose or lactose into lactic acid can be referred to Lactobacillus. Lactobacillus is a probiotic presenting in human’s body, it can regulate the bacterium’s balance, improve food’s digestibility and biological value, lower serum cholesterol, control the produce of endotoxin, inhibit the growth of intestinal spoilage bacteria and the produce of corrupt products, make nutrients, stimulate tissue’s growth, therefore, it can effect the body’s nutritional status, physical function, cell infection, drug effects, toxic response, immune response, tumor’s presence, aging process and emergency response. Vitro studies found that Lactobacillus could absorb genotoxic and carcinogen relying on the emergency and pH environments of cells. This article reviews the Lactobacillus’ physiological characteristics, biological function and its application in industry, reports the development of relational researches and forecasts the future of this research.Key words: Lactobacillus; physiological function; Nisin; extracellular polysaccharides of lactic acid bacteria

(LAB EPS)

乳酸菌的研究现状及其应用

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1 乳酸菌的生理特性和生物学功能1.1 常见乳酸菌的分类

乳酸菌第1次是从牛奶中分离出来的，现常在一些食物和发酵产品中发现，在自然界中种类繁多，分布极广，其中能进行乳酸发酵的大部分是细菌，有些为球菌、有些为杆菌，一般都不会运动，它们以单糖(葡萄糖、果糖、半乳糖)、双糖(蔗糖、麦芽糖、乳糖)为基质，代谢产物主要是乳酸，有些乳酸菌属耐气性厌氧微生物，它们的产能虽不需氧，但在有无氧的条件下都能进行典型的乳酸发酵[1]。

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，涉及到的有关属则更多。这些属包括：乳酸杆菌属(Lactobacillus)、肉食杆菌属(C a r n o b a c t e r i u m )、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(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)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[2]

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常见的球形乳酸菌主要有：链球菌属，多见于动物及动物性制品上[3]；明串珠菌属，多见于植物体及植物制品之上。现已实现用其进行膳食补充V k2及甲基萘醌类物质[4]；片球菌属，又称足球菌，多数生活在植物及其制品上[5]。

常见的杆形乳酸菌是乳杆菌属，约有20多种。乳杆菌属多为杆状、直形或稍弯曲的无芽孢杆菌。微需氧，但在厌氧环境下生长更好。最适合生长的温度为30~40 ℃，最适合生长的pH值为5.5~6.2，但在pH3.5时仍然生长，动、植物及其制品上均可找到它们。

乳酸菌经乳酸发酵的方式将糖类分解为乳酸。从其生化机制来看，乳酸发酵分为2大类型：若发酵产物中只有乳酸(达到80%以上)，称为正型乳酸发酵，如乳酸链球菌(Streptoeoccus lactis)、乳酪链球菌(Streptococcus cremoris)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)等。整个过程是葡萄糖经双磷酸已糖途径，经2次磷酸化后形成l-6二磷酸果糖再经醛缩酶分解成2个三碳化合物，然后脱氢氧化

成为二分子丙酮酸，最后丙酮酸接受氢还原成乳酸。若发酵产物中除乳酸之外还有乙酸、乙醇、二氧化碳、H 2，称为异型乳酸发酵，如明串珠菌(Leuconostoc)、乳酸杆菌(Lactobacillus)等。葡萄糖经单磷酸己糖途径形成6-磷酸葡萄糖酸，然后脱羧形成5-磷酸木酮糖，再裂解成3-磷酸甘油醛和乙酰磷酸；3-磷酸甘油醛经丙酮酸转化为乳酸；而乙酰磷酸接受氢还原成为乙醇。1.2 乳酸菌的生理特性及生物学功能

乳酸菌均归类于乳酸菌科(L a c t o b a c -teriaceae)。这些细菌形态上差异颇大，既有长杆状或短杆状的，又有圆形的；所有种类都是革兰阳性菌，不形成芽孢，大多不会运动，都属于专性发酵菌。乳酸菌能够在空气或氧气下生长，虽然它们是厌氧菌，但具有一定的耐氧能力[6]。

乳酸菌的生长需要辅助因子，他们大多需要某些维生素(核黄紊、硫胺素、泛酸、烟酸、叶酸、生物素)、氨基酸、嘌呤和嘧啶，且乳酸菌具有大部分微生物所没有的利用乳糖的能力，生殖方式为裂殖[7]，并具有一些特殊的生活特点。一方面，乳酸菌具有强抗酸能力，例如在一些含糖丰富的食物制作过程中，虽然其他很多的菌类也能生长，但因乳酸菌不断地产生乳酸，可使得环境变酸而杀死多种不耐酸的细菌。另一方面，大部分乳酸菌具有很强的抗盐性，能够在5%以上NaCl 浓度的环境中生存。例如在某些腌制品中，其他不抗盐的有害菌不能生存而独有乳酸菌能正常生长，可增加食物的风味。值得一提的是常见的乳酸菌都不具有细胞色素氧化酶，所以不大会使硝酸盐还原为亚硝酸盐，因而各种乳制品、腌制品中因乳酸菌代谢产生亚硝酸盐的可能性极小，这对于保护人体健康是非常有利的。乳酸菌也不具有氨基酸脱羧酶，不产生胺类物质，也不产生吲哚和H 2S，因而乳酸菌不会使食物发生腐败及产生异味。

乳酸菌对肠道内菌群的组成具有非常重要的影响，他们在肠道中对其他微生物具有拮抗作用，例如：产生有机酸、挥发性脂肪酸、乳酸，可降低生境内氧化还原电位和pH值，抑制外袭菌的生长和定植；产生过氧化氢；争夺营养；产生抗菌性代谢产物[8]。乳酸菌可以刺激分泌型IgA的产生，并且增加干扰素-Υ的生成，而且乳酸菌还可以激活特异性和非特异性的免疫细胞，但只是部分特定的乳酸菌，这主要视细胞壁的组成而