發酵是一種古老、chuantongdeshipinchucunyujiagongdefangfa,fanliyongweishengwudezuoyongerzhidedeshipindoukeyichengweifajiaoshipin。fajiaoshipinshirenleiqiaomiaodiliyongyouyiweishengwujiagongzhizaodeyileishipin,juyoudutedefengweiheyingyangjiazhi,fengfulewomendeyinshishenghuo。fajiaoshipinyinzaishipinjiagongguochengzhongyouweishengwucanyuzuoyong,jinerkeyixingchengyixieteyixingfengweiwuzhiheyingyangyinzi,rurusuanjuncanyuniurufajiao,chanshengyiquan、丁二酮、丙酮、3-羥基丁酮、揮發性酸等芳香物質,以及胞外多糖、乳酸菌素、γ-氨基丁酸等營養因子。
乳ru酸suan菌jun是shi發fa酵jiao食shi品pin最zui主zhu要yao的de有you益yi微wei生sheng物wu之zhi一yi,人ren類lei對dui於yu乳ru酸suan菌jun的de應ying用yong曆li史shi非fei常chang久jiu遠yuan,在zai遠yuan古gu人ren類lei就jiu在zai釀niang造zao食shi品pin方fang麵mian不bu自zi覺jiao地di利li用yong了le乳ru酸suan菌jun。但是,人類能主動地去研究和掌握乳酸菌的生活規律,並加以應用,還是近百年的事。
1 乳酸菌
1.1 乳酸菌的分類
乳酸菌是一類以糖為原料產乳酸為主的細菌的總稱,乳酸菌不是分類學上的名詞,屬於真細菌綱(Eubacteriac)真細菌目(Eabacteriales)中的乳酸細菌科(lactobacillaceae)。在伯傑氏係統細菌分類學上,目前已發現的乳酸菌,至少分布於乳杆菌屬(Lactobacillus)、鏈球菌屬(Strptococcus)、明串珠菌屬(Leuconostoc),乳球菌屬(Lactococcus)等19個屬的微生物中。其中,在食品、醫藥等領域應用較多的乳酸菌主要分布在乳杆菌屬、雙歧杆菌屬、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。
1.2 乳酸菌的基本特性
乳酸菌是革蘭氏陽性,不形成芽孢(個別屬除外),不(bu)運(yun)動(dong)或(huo)少(shao)運(yun)動(dong),不(bu)耐(nai)高(gao)溫(wen),但(dan)耐(nai)酸(suan)的(de)球(qiu)菌(jun)或(huo)杆(gan)菌(jun),乳(ru)酸(suan)菌(jun)是(shi)一(yi)種(zhong)兼(jian)性(xing)厭(yan)氧(yang)菌(jun),適(shi)合(he)於(yu)在(zai)氧(yang)含(han)量(liang)低(di)或(huo)無(wu)氧(yang)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)生(sheng)長(chang)。與(yu)其(qi)它(ta)細(xi)菌(jun)相(xiang)比(bi),乳(ru)酸(suan)菌(jun)對(dui)營(ying)養(yang)的(de)要(yao)求(qiu)比(bi)較(jiao)嚴(yan)格(ge),除(chu)了(le)要(yao)供(gong)給(gei)適(shi)量(liang)的(de)水(shui)分(fen)、充足的碳源、氮源和無機鹽類外,還需要加入維生素、氨(an)基(ji)酸(suan)等(deng)生(sheng)長(chang)因(yin)子(zi)。乳(ru)酸(suan)菌(jun)都(dou)能(neng)發(fa)酵(jiao)一(yi)定(ding)的(de)糖(tang)類(lei)產(chan)生(sheng)乳(ru)酸(suan),但(dan)分(fen)解(jie)蛋(dan)白(bai)質(zhi)和(he)脂(zhi)肪(fang)能(neng)力(li)微(wei)弱(ruo),過(guo)氧(yang)化(hua)氫(qing)酶(mei)反(fan)應(ying)呈(cheng)陰(yin)性(xing),適(shi)宜(yi)在(zai)偏(pian)酸(suan)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)生(sheng)長(chang),可(ke)使(shi)培(pei)養(yang)基(ji)pH值降到5.0以下,產酸及耐酸能力都較強。
1.3 乳酸菌的發酵類型
乳酸菌的發酵根據產物的不同,分為三種類型:同型乳酸發酵、異型乳酸發酵和雙歧發酵。同型乳酸發酵是指發酵終產物中90%以上為乳酸的乳酸發酵過程,以乳酸鏈球菌和多數乳酸杆菌為主。異型乳酸發酵是指發酵終產物中除乳酸外,還有乙醇、二氧化碳等成分的乳酸發酵過程,以明串珠菌屬的乳酸菌以及某些乳酸杆菌,如腸膜明串珠菌、短乳杆菌、甘露醇乳杆菌等。雙歧發酵是雙歧杆菌的產能模式,雙歧杆菌是一類特殊的嚴格厭氧菌,對營養要求較高,它們對葡萄糖的代謝也可歸入異型乳酸發酵,但與其他乳酸菌的異型發酵不同。
1.4 乳酸菌的代謝產物
乳酸菌發酵的代謝產物主要有有機酸類、細菌素類、乙醛等芳香物質、胞外多糖、γ-氨基丁酸等。有機酸類主要有乳酸、乙酸,及少量的甲酸、丙酸等,具有抗菌防腐的作用,並帶給食品酸性的口感;細菌素又稱乳酸菌素,具有固定抗菌譜,對病原菌和腐敗菌具有很強的抑製能力;乙醛等芳香物質給乳酸菌發酵食品帶來獨特的發酵風味;胞外多糖作為生命物質的重要組成部分,廣泛參與細胞的各種生命現象及生理過程的調節;γ-氨基丁酸是神經係統中重要的抑製性神經遞質,具有改善腦機能,調節情緒抗焦慮,降低血壓等方麵具有重要作用。
2 乳酸菌發酵食品
乳酸菌的應用曆史非常悠久,但真正科學的研究和利用是始於19世shi紀ji中zhong葉ye。近jin年nian來lai食shi品pin級ji乳ru酸suan菌jun的de優you良liang特te性xing已yi引yin起qi食shi品pin微wei生sheng物wu界jie的de關guan注zhu,它ta在zai食shi品pin方fang麵mian的de應ying用yong也ye越yue來lai越yue廣guang泛fan。目mu前qian乳ru酸suan菌jun廣guang泛fan應ying用yong於yu乳ru製zhi品pin、肉製品、醬醃菜製品、醬類製品等各類發酵食品中。隨著現代生物技術的發展,乳酸菌與人們的生活與健康越來越密切。
2.1 乳酸菌發酵乳製品
乳製品是乳酸菌發酵應用最多,也是最為成熟的領域。主要產品有發酵乳、乳酸菌飲料、奶油、幹酪等。
2.1.1 發酵乳
發酵乳是以鮮奶或奶粉為主要原料,經乳酸菌發酵而製得的產品。原料乳添加或不添加白砂糖、穩定劑等配料,溶解攪拌均勻,經均質和加熱殺菌(一般采用95℃,5min)後,降低到適宜的發酵溫度,接種乳酸菌種,在適宜的溫度下發酵,發酵完畢後,置於2-6℃左右的冷庫內冷卻後熟即可製得。
應用於發酵乳生產的乳酸菌主要屬於乳杆菌屬、鏈球菌屬,此外還有雙歧杆菌屬等。生產中常用的有保加利亞乳杆菌、嗜熱鏈球菌、乳酸乳球菌、嗜酸乳杆菌、雙歧杆菌、幹酪乳杆菌、植(zhi)物(wu)乳(ru)杆(gan)菌(jun)等(deng)。可(ke)單(dan)菌(jun)種(zhong)發(fa)酵(jiao),但(dan)一(yi)般(ban)兩(liang)種(zhong)或(huo)兩(liang)種(zhong)以(yi)上(shang)菌(jun)種(zhong)搭(da)配(pei)使(shi)用(yong)。其(qi)中(zhong)發(fa)酵(jiao)菌(jun)種(zhong)僅(jin)含(han)有(you)嗜(shi)熱(re)鏈(lian)球(qiu)菌(jun)和(he)保(bao)加(jia)利(li)亞(ya)乳(ru)杆(gan)菌(jun)兩(liang)種(zhong)菌(jun)的(de)產(chan)品(pin)稱(cheng)為(wei)酸(suan)奶(nai),含(han)有(you)更(geng)多(duo)種(zhong)菌(jun)或(huo)僅(jin)有(you)一(yi)種(zhong)菌(jun)的(de)產(chan)品(pin)稱(cheng)為(wei)發(fa)酵(jiao)乳(ru)。
2.1.2 乳酸菌飲料
乳酸菌飲料是以鮮牛奶或奶粉為主要原料,經乳酸菌發酵,並輔以水、白砂糖、穩定劑、乳酸等配料,調配而成的產品。原料乳按照發酵乳工藝進行發酵,水、白砂糖、穩定劑等配料溶解均勻(一般化料溫度70-80℃),然後進行混合、調酸、調香、殺菌等工藝製成。
應用於乳酸菌飲料發酵的菌種主要有幹酪乳杆菌、副幹酪乳杆菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳杆菌、乳酸乳球菌、植物乳杆菌、雙歧杆菌等。產品根據原料乳殺菌工藝分為褐變產品和非褐變產品,根據發酵後是否進行滅菌分為活菌型產品和滅菌型(非活菌型)產品。
2.1.3 酸奶油
酸奶油是以乳經離心分離後所得的稀奶油為主要原料,經殺菌、rusuanjunfajiaodenggongyierzhichengderuzhipin。suannaiyouanfajiaofangfabutong,fenweitianranfajiaosuannaiyouherengongfajiaosuannaiyoulianglei。tianranfajiaosuannaiyouyiruzhongyuanyoudeweishengwuweifajiaoji,rangqiziranfajiaoercheng。rengongfajiaosuannaiyou,xijiangxinaiyoushajunhou,zaitianjiachunpeiyangderusuanjunzhong,shiqifajiaoerzhicheng。yingyongyusuannaiyoushengchanderusuanjunzhuyaoyouyixiajizhong:乳酸乳球菌(乳脂亞種、乳酸亞種、雙乙酰亞種)、腸膜明串珠菌、發酵乳杆菌等。
2.1.4 幹酪
幹酪是指原料乳經殺菌、冷卻後,加入適量的乳酸菌種和凝乳酶,使蛋白質(主要是酪蛋白)zaijunzhongfajiaoheningrumeidezuoyongxianinggu,paichuruqing,jiangningkuaiyachengkuaizhuangerzhichengdechanpin。yongyushengchanganlaoderusuanjunzhong,suiganlaozhongleieryi。changyongdejunzhongyourusuanruqiujun(乳脂亞種、乳酸亞種、雙乙酰亞種)、幹酪乳杆菌、瑞士乳杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亞乳杆菌以及腸膜明串珠菌等。生產中通常選取其中兩種以上的乳酸菌搭配使用。個別具有地方特色的幹酪還會用到青黴、白黴等黴菌,如藍紋幹酪、白黴幹酪等。
2.1.5 其它
zailishidefazhanzhong,butongdediqu,butongdeshenghuofangshi,haixingchenglejuyoubutongdifangtesedefajiaoruzhipin,rugaojiasuodiqudekaifeier,caiyonghanyoushushizhongjundekaifeierlifajiaoercheng;蒙古地區的奶酒,通過自然發酵,分離乳脂製得;大理地區的乳扇,通過酸水凝固,在經發酵製得;俄羅斯地區的格瓦斯,利用乳酸菌和酵母發酵釀製而成。
隨(sui)著(zhe)科(ke)技(ji)的(de)進(jin)步(bu)和(he)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)的(de)研(yan)究(jiu),還(hai)有(you)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)發(fa)酵(jiao)乳(ru)製(zhi)品(pin)不(bu)斷(duan)被(bei)開(kai)發(fa)出(chu)來(lai),如(ru)酸(suan)奶(nai)粉(fen)是(shi)通(tong)過(guo)噴(pen)霧(wu)幹(gan)燥(zao)等(deng)方(fang)法(fa),去(qu)除(chu)了(le)酸(suan)奶(nai)中(zhong)的(de)水(shui)分(fen),再(zai)經(jing)調(tiao)配(pei)等(deng)工(gong)藝(yi)而(er)製(zhi)成(cheng)的(de)一(yi)種(zhong)便(bian)於(yu)運(yun)輸(shu)和(he)保(bao)存(cun),與(yu)水(shui)按(an)適(shi)當(dang)的(de)比(bi)例(li)進(jin)行(xing)還(hai)原(yuan)即(ji)可(ke)食(shi)用(yong)的(de)酸(suan)奶(nai)製(zhi)品(pin),能(neng)保(bao)持(chi)原(yuan)有(you)的(de)營(ying)養(yang)成(cheng)分(fen)及(ji)酸(suan)奶(nai)風(feng)味(wei)。
2.2 乳酸菌發酵植物蛋白製品
乳ru酸suan菌jun在zai植zhi物wu蛋dan白bai加jia工gong中zhong的de應ying用yong主zhu要yao是shi生sheng產chan酸suan豆dou奶nai和he花hua生sheng發fa酵jiao酸suan奶nai。酸suan豆dou奶nai和he花hua生sheng發fa酵jiao酸suan奶nai可ke以yi作zuo為wei酸suan奶nai的de替ti代dai品pin為wei人ren們men提ti供gong大da量liang的de優you質zhi蛋dan白bai。用yong於yu酸suan豆dou奶nai和he花hua生sheng發fa酵jiao酸suan奶nai生sheng產chan的de乳ru酸suan菌jun主zhu要yao有you乳ru杆gan菌jun屬shu、鏈球菌屬、明串株菌屬等。生產中常用保加利亞乳杆菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、嗜熱鏈球菌、乳酸乳球菌、腸膜明串株菌等,常用兩種或兩種以上菌株搭配發酵。乳酸菌在豆乳發酵過程中,不僅可以將蛋白質分解為小分子物質,而且可以脫除豆腥味,分解棉籽糖、水蘇糖等脹氣因子,使產品具有良好的風味和營養價值。
2.3 乳酸菌發酵果蔬製品
發酵果蔬是利用有益微生物的活動及控製其一定的生長條件對果蔬進行深加工的一種方式。
2.3.1 乳酸菌發酵果蔬飲料
rusuanjunfajiaoguoshuyinliaoshiliyongweishengwulaifajiaodanyihuofuheguoshuzhi,fajiaohoutiaoweiercheng,tigaoleyingyangjiazhiquchuleshengseweizengjialefajiaoxiangweikouganyiren。yongyurusuanjunfajiaodeguoshuzhuyaoyoupingguo、梨、芒果、葡萄、胡蘿卜、番茄、芹菜、紅薯、馬鈴薯、南瓜、山芋等,大多用保加利亞乳杆菌、植物乳杆菌、嗜熱鏈球菌、幹酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌等中的幾種進行搭配發酵。乳酸菌發酵果蔬飲料改善了產品口味,提高了營養價值,開辟了果蔬深加工的新途徑。
2.3.2 泡菜(酸菜)
自(zi)然(ran)發(fa)酵(jiao)泡(pao)菜(cai)是(shi)利(li)用(yong)低(di)濃(nong)度(du)食(shi)鹽(yan)水(shui)溶(rong)液(ye)進(jin)行(xing)醃(yan)製(zhi),通(tong)過(guo)附(fu)生(sheng)在(zai)植(zhi)物(wu)表(biao)麵(mian)上(shang)乳(ru)酸(suan)菌(jun)的(de)發(fa)酵(jiao)作(zuo)用(yong)而(er)得(de)到(dao)的(de)蔬(shu)菜(cai)加(jia)工(gong)品(pin)。發(fa)酵(jiao)前(qian)期(qi)除(chu)乳(ru)酸(suan)菌(jun)外(wai)的(de)其(qi)他(ta)微(wei)生(sheng)物(wu)還(hai)有(you)一(yi)定(ding)的(de)活(huo)動(dong)能(neng)力(li),微(wei)生(sheng)物(wu)種(zhong)類(lei)多(duo)且(qie)有(you)少(shao)量(liang)空(kong)氣(qi)存(cun)在(zai)以(yi)異(yi)型(xing)乳(ru)酸(suan)菌(jun)的(de)發(fa)酵(jiao)為(wei)主(zhu)。這(zhe)類(lei)異(yi)型(xing)乳(ru)酸(suan)發(fa)酵(jiao)菌(jun)一(yi)般(ban)不(bu)耐(nai)酸(suan),隨(sui)乳(ru)酸(suan)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia),到(dao)發(fa)酵(jiao)中(zhong)後(hou)期(qi),以(yi)耐(nai)酸(suan)的(de)同(tong)型(xing)發(fa)酵(jiao)乳(ru)酸(suan)菌(jun)進(jin)行(xing)活(huo)動(dong),將(jiang)單(dan)糖(tang)和(he)雙(shuang)糖(tang)發(fa)酵(jiao)生(sheng)成(cheng)乳(ru)酸(suan)而(er)不(bu)產(chan)生(sheng)氣(qi)體(ti)。泡(pao)菜(cai)中(zhong)常(chang)見(jian)的(de)乳(ru)酸(suan)菌(jun)主(zhu)要(yao)有(you)植(zhi)物(wu)乳(ru)杆(gan)菌(jun)、短乳杆菌、腸膜明串珠菌、雙歧杆菌等。
2.3.3 酵素
jiaosudejiaofayuanyuriben,youchengweimei,ranhoucongribenchuanruwoguotaiwandiqu,zaichuanzhidalu,xianzaiyifanzhifajiaoguoshuzhipin。jiaosushitongguoweishengwuduishuiguoshucaijinxingshencengfajiao(一般1個月以上),然後提取的一種含生物活性成分的產品。上述生物活性成分包括酶、來自發酵參與菌和用於發酵的食材。酵素中含有的生物活性成分,可影響服用者體內的活性酶,從細胞層麵調節機體的生命活動。
2.4 乳酸菌發酵肉製品
發酵肉製品是指采用生物發酵技術,在自然或人工控製的條件下將原料肉進行微生物發酵而產生酸或醇,使肉的pH值降低而得到的具有特殊風味、色se澤ze和he質zhi地di的de肉rou製zhi品pin。肉rou的de發fa酵jiao本ben身shen是shi一yi種zhong原yuan始shi的de貯zhu藏zang手shou段duan,隨sui著zhe人ren們men對dui其qi獨du特te風feng味wei和he良liang好hao貯zhu藏zang性xing能neng的de認ren識shi,逐zhu步bu演yan化hua為wei一yi種zhong肉rou製zhi品pin的de加jia工gong方fang法fa,在zai國guo內nei外wai都dou具ju有you悠you久jiu的de曆li史shi。發fa酵jiao肉rou製zhi品pin的de種zhong類lei較jiao多duo,傳chuan統tong的de中zhong式shi肉rou製zhi品pin中zhong的de臘la腸chang、臘肉和火腿都伴隨著自身微生物的自然發酵,這些產品通常被稱為醃臘製品,具有悠久的生產曆史。
2.5 乳酸菌發酵酒精製品
乳酸菌廣泛應用在白酒、黃酒、葡糖酒、啤pi酒jiu的de釀niang造zao中zhong,發fa揮hui不bu同tong的de作zuo用yong,乳ru酸suan菌jun的de存cun在zai,為wei發fa酵jiao微wei生sheng物wu提ti供gong生sheng長chang繁fan殖zhi可ke利li用yong的de必bi需xu氨an基ji酸suan和he各ge種zhong維wei生sheng素su,促cu進jin釀niang酒jiu微wei生sheng物wu的de生sheng長chang與yu繁fan殖zhi,乳ru酸suan菌jun本ben身shen所suo產chan生sheng的de酸suan性xing代dai謝xie產chan物wu,維wei持chi了le釀niang酒jiu發fa酵jiao環huan境jing的de偏pian酸suan性xing,能neng促cu進jin釀niang酒jiu酶mei係xi的de糖tang化hua與yu發fa酵jiao能neng力li;乳酸菌產生的乳酸使酒酷酸度大幅快速上升,有效地抑製了其他部分雜菌的代謝活動,其產生的一些抗菌物質也有利於保持、改善釀酒生產的微生態環境;乳酸菌的代謝產物乳酸、乙酸可以在發酵過程中與乙醇形成乙酸乙酯、乳酸乙酯等多種重要的特征香味物質,同時乳酸和雙乙酰本身也是酒中的特征香味物質。
2.6 乳酸菌發酵調味品
在醬油的製作過程中,加入乳酸菌,有很好的抑製雜菌作用,並為醬油提供特殊的風味,主要有四聯球菌、嗜鹽片球菌及植物乳杆菌等。在食醋的製作過程中,乳酸菌代謝產生的有機酸、雙乙酰及其衍生物是食醋中主要的風味物質。
2.7 乳酸菌發酵豆製品
乳酸菌發酵豆製品種類繁多,主要有豆瓣醬、豆豉、納豆、腐乳等。發酵大豆食品一般含質量分數6%~18%的NaCl,其中的乳酸菌分嗜鹽(halophilic)和耐鹽(halotolerant)兩大類群:嗜鹽乳酸菌可以在含15g/100mL NaCl的培養液中生長,一定的NaCl是其生長的必要條件;而耐鹽類群也稱非嗜鹽類群(non-halophilic),不能在含15g/100mL NaCl的培養液中生長,NaCl不是其生長的必要條件。在嗜鹽類群中嗜鹽四聯球菌(Tetragenococcushalophilus)是日本、韓國、中國及東南亞各國傳統發酵豆製品中的優勢種;而非嗜鹽類群中腸球菌屬(Enterococcus sp.)、乳杆菌屬(Lactobacillus sp.)和片球菌屬(Pediococcus sp.)的某些種分布較為廣泛。
2.8其它乳酸菌發酵製品
2.8.1 乳酸菌發酵麵包
以麵包專用粉為主要原料,添加乳酸菌、酵母等輔料。采用二次發酵工藝生產麵包。麵包內部組織柔軟、細膩,紋理結構好,發酵香味濃鬱且有柔和的乳酸味,且具有良好的抗老化的特性,其品質優於普通麵包具有較大的開發前景。
2.8.2 紅茶菌飲料
紅茶菌又名“海寶”、“胃寶”,是一種生物薄膜,是用糖、茶、水加菌種經發酵後生成的對人體有益的物質,其菌體根據分析,是酵母菌、乳酸菌和醋酸菌的共生物,其本身的酸度又抑製了有害細菌的生長,尤其對萎縮性胃炎、胃潰瘍疑難病有很好的治療作用,而且還有調節血壓、改善睡眠、預防治療各種疾病的效果。
3 乳酸菌的應用前景
rusuanjunshizuizaoweirenleisuorenshideweishengwuzhiyi,jingrusuanjunfajiaodeshipinjiyingyangyubaojianyuyishen,yuelaiyueshoudaoguoneiwairenmendezhongshi。rusuanjundeshengwuxuetexinghebaojiangongneng,juedingletabujinzaishipingongyezhongyouguangfandeyongtu,zaijinhoudebaojianshipinzhongyejiangzhanyouzhongyaodiwei。jinnianlaideyanjiubiaoming,rusuanjunyouhenduoteshuyiliaobaojianzuoyong,guoneiwaiduirusuanjundeyanjiuyeyuelaiyueshenru。
未來,如何利用微生物技術,檢測、fenxijishu,fenzishengwujishudengxianjinjishu,zaixindeyouxiujunzhushaixuan,junzhudaixiechanwufenxi,junzhuteyigongxiaoyanjiu,junzhuzairentineidezuoyongjizhi,junzhuanquanxingyanjiu,jijunzhuhuolibaohudengfangmian,jiangchengweijinhourusuanjunjunzhuyanjiulingyudezhugongfangxiang。tongshixinxingrusuanjunfajiaoshipin,rusuanjunbaojianshipin,jirusuanjunyiyaozhipindekaifa,jiangchengweixiangguanqiye、院校、及研究機構的開發重點。
作者單位:江蘇微康生物科技有限公司
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