乳酸菌
乳酸菌的應(yīng)用歷史非常悠久,遠(yuǎn)在古代,人類就在食品釀造與加工上不自覺(jué)地應(yīng)用了乳酸菌。大唐貞觀15年(641)唐朝文成公主進(jìn)藏時(shí)就有“酸奶”的記載。但人類能夠科學(xué)地研究并利用乳酸菌卻始于19世紀(jì)中葉,法國(guó)巴斯德在研究酒變酸的原因時(shí)首先發(fā)現(xiàn)了它。在這之后,英國(guó)Lister、俄國(guó)kem和法國(guó)Tissier分別于1857年、1882年和1899年先后發(fā)現(xiàn)了乳鏈球菌、乳桿菌和雙歧桿菌。近些年來(lái),由于確認(rèn)了乳酸菌尤其是雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌等腸道有益菌的許多重要生理功能,各種乳酸菌發(fā)酵制品由此風(fēng)靡全世界。傳統(tǒng)的乳酸菌發(fā)酵制品有保加利亞酸奶、累本(Leben)、達(dá)喜(Dahi)、開(kāi)菲爾(Kefir)奶酒和馬奶酒等。隨著現(xiàn)代食品科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,利用天然的或經(jīng)篩選的乳酸菌來(lái)發(fā)酵生產(chǎn),已經(jīng)有多種不同類型的發(fā)酵乳制品如酸牛奶、發(fā)酵酸奶油、酸性酪乳、干酪、酸性稀奶油、雙歧桿菌乳、嗜酸菌乳、酸牛奶酒和活性乳酸菌飲料等等。
早在20世紀(jì)初,俄國(guó)著名的生物學(xué)家,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者梅契尼柯夫(Mechnikoff,1845-1916),在他的“長(zhǎng)壽學(xué)說(shuō)”里已明確指出,保加利亞的巴爾干島地區(qū)居民,日常生活中經(jīng)常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(zhǎng),減少由于腸道內(nèi)有害菌產(chǎn)生的毒素對(duì)整個(gè)機(jī)體的毒害,這是保加利亞地區(qū)居民長(zhǎng)壽的重要原因。這個(gè)具有劃時(shí)代意義的“長(zhǎng)壽學(xué)說(shuō)”,為人類利用乳酸菌生產(chǎn)健康食品開(kāi)創(chuàng)了新紀(jì)元。今天,利用乳酸菌生產(chǎn)的健康食品已經(jīng)一躍成為全世界關(guān)注的健康食品。
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(jiǎn)單的隨機(jī)天然發(fā)酵的代謝產(chǎn)物。
有益菌已經(jīng)開(kāi)始逐漸流行,大多數(shù)家長(zhǎng)都會(huì)為兒童補(bǔ)充有益菌。例如在寶寶每天要沖飲的奶粉(牛奶)中添加一些益生菌,不僅能夠扼制腸內(nèi)有害菌群的產(chǎn)生,還能為腸內(nèi)有益菌提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境,造就健康腸道。含有Bacillus subtilis(枯草芽孢桿菌)的,對(duì)乳糖分解有很好的效果,能夠幫助孩子對(duì)牛奶或奶粉的消化,吸收。有益菌能夠促進(jìn)奶粉,牛奶中含有的蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分的吸收。它含有必需營(yíng)養(yǎng)素代謝以及生長(zhǎng)發(fā)育所必要的維他命B1, B2, B6,能夠幫助孩子良好的成長(zhǎng)發(fā)育。
在發(fā)酵型乳酸菌奶飲品已有上百年歷史的歐美國(guó)家,發(fā)酵型乳酸菌奶飲料在乳制品市場(chǎng)的比例高達(dá)80%。隨著消費(fèi)者健康意識(shí)的提高,中國(guó)乳酸菌市場(chǎng)發(fā)展迅猛,產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)200億元人民幣,中國(guó)的乳酸菌產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展期,正以每年25%的速度遞增。中國(guó)乳酸菌奶飲品的年總產(chǎn)量已突破100萬(wàn)噸。隨著消費(fèi)者的需求增長(zhǎng),國(guó)內(nèi)乳品企業(yè)也開(kāi)始發(fā)力乳酸菌產(chǎn)品市場(chǎng)。未來(lái)五年將是中國(guó)乳酸菌行業(yè)快速發(fā)展的黃金時(shí)期。
乳酸菌大體上可分為兩大類。一類是動(dòng)物源乳酸菌,一類是植物源乳酸菌。因?yàn)閯?dòng)物源取自動(dòng)物,因菌種常處于相對(duì)不穩(wěn)定狀態(tài),其生物功效也較不穩(wěn)定,且在大量食用時(shí),很容易導(dǎo)致人體動(dòng)物蛋白過(guò)敏,即排斥反應(yīng)。而植物源乳酸菌,因?yàn)槿∽灾参镆妆蝗梭w認(rèn)可,不論攝取多大的量,人體不會(huì)產(chǎn)生異體蛋白排斥反應(yīng),且植物源乳酸菌比動(dòng)物源者更具有活力,能比動(dòng)物源多8倍的數(shù)量到達(dá)人體小腸內(nèi)定植,從而發(fā)揮其強(qiáng)大而穩(wěn)定的生物功效。
其實(shí)普通的乳酸菌,活力極弱,它們只能在相對(duì)受限制的環(huán)境中存活,一但脫離這些環(huán)境,其自身也會(huì)遭到滅亡。只有經(jīng)過(guò)特殊工藝處理的乳酸菌才能到達(dá)腸道。進(jìn)入腸內(nèi)的乳酸菌,必須具備數(shù)量多、活力強(qiáng),才能發(fā)揮其生物功效。如何研制出高濃度且活力強(qiáng)的乳酸菌,成為了當(dāng)今微生學(xué)家們追求的夢(mèng)想。
形態(tài)特征
菌體常排列成鏈。乳酸鏈球菌族,菌體球狀,通常成對(duì)或成鏈。乳酸桿菌族,菌體桿狀,單個(gè)或成鏈,有時(shí)成絲狀、產(chǎn)生假分枝。
生長(zhǎng)特性
乳酸菌也廣泛存在于畜、禽腸道、許多食品、物料及少數(shù)臨床樣品中。乳酸菌不僅可以提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,改善食品風(fēng)味,提高食品保藏性和附加值,而且乳酸菌的特殊生理活性和營(yíng)養(yǎng)功能,正日益引起人們的重視。大量研究表明,乳酸菌能夠調(diào)節(jié)機(jī)體胃腸道正常菌群、保持微生態(tài)平衡,提高食物消化率和生物價(jià),降低血清膽固醇,控制內(nèi)毒素,抑制腸道內(nèi)腐敗菌生長(zhǎng)繁殖和腐敗產(chǎn)物的產(chǎn)生,制造營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),刺激組織發(fā)育,從而對(duì)機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、生理功能、細(xì)胞感染、藥物效應(yīng)、毒性反應(yīng)、免疫反應(yīng)、腫瘤發(fā)生、衰老過(guò)程和突然的應(yīng)急反應(yīng)等產(chǎn)生作用。由此可見(jiàn),乳酸菌的生理功能與機(jī)體的生命活動(dòng)息息相關(guān)??梢哉f(shuō),如果乳酸菌停止生長(zhǎng),人和動(dòng)物就很難健康生存。也正因?yàn)槿绱?,乳酸菌被廣泛用于輕工業(yè)、食品、醫(yī)藥及飼料工業(yè)等許多行業(yè)上。
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妓衔锇l(fā)酵成乳酸,因而得名。益生菌能夠幫助消化,有助人體腸臟的健康,因此常被視為健康食品,添加在酸奶之內(nèi)。
在人體腸道內(nèi)棲息著數(shù)百種的細(xì)菌, 乳酸菌其數(shù)量超過(guò)百萬(wàn)億個(gè)。其中對(duì)人體健康有益的叫益生菌,以雙歧桿菌、屎腸球菌等為代表,對(duì)人體健康有害的叫有害菌,以大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭狀芽胞桿菌等為代表。益生菌是一個(gè)龐大的菌群,有害菌也是一個(gè)不小的菌群,當(dāng)益生菌占優(yōu)勢(shì)時(shí)(占總數(shù)的80%以上),人體則保持健康狀態(tài),否則處于亞健康或非健康狀態(tài)。長(zhǎng)期科學(xué)研究結(jié)果表明,以乳酸菌為代表的益生菌是人體必不可少的且具有重要生理功能的有益菌,它們數(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(zhǎng)短,科學(xué)家長(zhǎng)期研究的結(jié)果證明,乳酸菌對(duì)人的健康與長(zhǎng)壽非常重要。
而人體腸道內(nèi)乳酸菌擁有的數(shù)量,隨著人的年齡增長(zhǎng)會(huì)逐漸減少,當(dāng)人到老年或生病時(shí),乳酸菌數(shù)量可能下降100至1000倍,直到老年人臨終完全消失。在平時(shí),健康人比病人多50倍,長(zhǎng)壽老人比普通老人多60倍。因此,人體內(nèi)乳酸菌數(shù)量的實(shí)際狀況,已經(jīng)成為檢驗(yàn)人們是否健康長(zhǎng)壽的重要指標(biāo)。由于廣譜和強(qiáng)力的抗菌素的廣泛應(yīng)用,使人體腸道內(nèi)以乳酸菌為主的益生菌遭受到嚴(yán)重破壞,抵抗力逐步下降,導(dǎo)致疾病越治越多,健康受到極大的威脅。所以,有意增加人體腸道內(nèi)乳酸菌的數(shù)量就顯得非常重要。國(guó)際上公認(rèn)的乳酸菌,被認(rèn)為是最安全的菌種,也是最具代表性的腸內(nèi)益生菌,人體腸道內(nèi)以乳酸菌為代表的益生菌數(shù)量越多越好。也完全符合諾貝爾得獎(jiǎng)?wù)呱飳W(xué)家梅契尼柯夫“長(zhǎng)壽學(xué)說(shuō)”里所得出的結(jié)論,乳酸菌=益生菌=長(zhǎng)壽菌。
人類面對(duì)抗生素的日漸無(wú)能為力的現(xiàn)狀,正在不斷尋求新的更加有效的生物抗菌產(chǎn)品,世界發(fā)達(dá)國(guó)家首先認(rèn)識(shí)并開(kāi)創(chuàng)了以使用乳酸菌為代表的免疫療法革命。瑞典科學(xué)家研究發(fā)布的結(jié)果是,治療胃和大腸炎癥時(shí)直接喝乳酸菌比用抗生素更好,危險(xiǎn)性幾乎為零。而在日本,乳酸菌制品已占日本乳制品市場(chǎng)的85%以上,二十年來(lái)日本青年平均身高增加15厘米,人口平均壽命達(dá)85歲,居世界第一位。這都是乳酸菌制品所帶來(lái)的直接健康功效。
乳酸菌是發(fā)酵糖類主要產(chǎn)物為乳酸的一類無(wú)芽孢、革蘭氏染色陽(yáng)性細(xì)菌,其包含許多種屬[3]。大多數(shù)乳酸菌不運(yùn)動(dòng),少數(shù)以周毛運(yùn)動(dòng),菌體常排列成鏈。乳酸鏈球菌族,菌體球狀,通常成對(duì)或成鏈。乳酸桿菌族,菌體桿狀,單個(gè)或成鏈,有時(shí)成絲狀,產(chǎn)生假分枝[4]。普通的乳酸菌,活力極弱,它們只能在相對(duì)受限制的環(huán)境中存活,一但脫離這些環(huán)境,其自身就會(huì)遭到滅亡[5]。
從分類上而言,乳酸菌作為真細(xì)菌綱目中的乳酸細(xì)菌科,形態(tài)上可分成球菌、桿菌。其中,球形乳酸菌包括鏈球菌、明串珠菌屬、片球菌;桿狀菌包括乳球菌、乳桿菌、雙歧桿菌等;從生長(zhǎng)溫度上而言,可分成高溫型、中溫型;從發(fā)酵類型而言,可分成同型發(fā)酵、異型發(fā)酵;從來(lái)源上分,大體上可分為動(dòng)物源乳酸菌和植物源乳酸菌[5]。
按照Berry細(xì)菌學(xué)手冊(cè)中的生化分類法,乳酸菌可分為乳桿菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬、雙歧桿菌屬和片球菌屬,共5個(gè)屬。
乳桿菌屬
乳桿菌細(xì)胞形態(tài)多樣,(0.5~1.2)μm×(1.0~10.0)μm。長(zhǎng)或細(xì)長(zhǎng)桿狀彎曲形短桿狀及棒形球桿狀,通常成短鏈。革蘭氏陽(yáng)性,不生孢。細(xì)胞罕見(jiàn)以周生鞭毛運(yùn)動(dòng)。在營(yíng)養(yǎng)瓊脂上的菌落凸起、全緣無(wú)色,直徑2mm~5mm[6]。 片球菌屬
片球菌的細(xì)胞呈球形,永不延長(zhǎng),直徑12μm~20μm。在適宜條件下,分裂以直二個(gè)方向形成四聯(lián),雖有時(shí)也可出現(xiàn)成對(duì)排列,單個(gè)細(xì)胞見(jiàn),不形成鏈狀。不運(yùn)動(dòng),不產(chǎn)芽孢[6]。
鏈球菌屬
鏈球菌的菌體球成卵圓形,直徑不超過(guò)2μm,呈鏈狀排列。無(wú)芽孢,大多數(shù)無(wú)鞭毛,幼齡菌(2~3小時(shí)培養(yǎng)物)常有莢膜。在液體培養(yǎng)基中常呈沉淀生長(zhǎng),但也有的呈均勻混濁生長(zhǎng)(如肺炎鏈球菌);在固體培養(yǎng)基上形成細(xì)小表面光滑、圓形灰白色、半透明或不透明的菌落。在血平板上生長(zhǎng)的菌落周圉,可出現(xiàn)性質(zhì)不同的溶血圈[6]。
雙歧桿菌
是形態(tài)很不一致的桿菌,(0.5~1.3)μm×(1.5~8)μm,常呈彎、棒狀和分支狀。單生、成對(duì)、Ⅴ字排列,有時(shí)成鏈,細(xì)胞平行成柵欄狀,或玫瑰花結(jié)狀。偶爾呈膨大的球桿狀[6]。
明串珠菌
明串珠菌細(xì)胞呈球形或豆?fàn)?,成?duì)或成鏈排列。在自然生長(zhǎng)環(huán)境中,明串珠菌細(xì)胞呈對(duì)或短鏈狀排列;在某些競(jìng)爭(zhēng)性生長(zhǎng)的環(huán)境中,細(xì)胞排列成較長(zhǎng)的鏈[6]。
在固體培養(yǎng)基上菌落較小,生長(zhǎng)緩慢。在液體發(fā)酵培養(yǎng)基內(nèi)可以很快的生長(zhǎng),離心洗滌可以獲得純度較高的菌體且兼具需氧和厭氧的性能。
低聚糖能夠促進(jìn)乳酸菌增殖。低聚糖促進(jìn)乳酸菌等有益菌增殖和對(duì)病原微生物的抑制有多種途徑,其中一是屏障作用,描述為對(duì)腸道黏膜上皮的競(jìng)爭(zhēng)性抑制。二是代謝產(chǎn)物對(duì)病原菌和抑制作用。Stewart等(1993),Tomilka等(1992)證實(shí)異麥芽低聚糖(IMO)能促進(jìn)雙岐桿菌、乳酸菌增殖,這些菌代謝產(chǎn)生低能脂肪酸降低pH值,大腸桿菌、沙門(mén)氏菌等都對(duì)酸性條件敏感,低PH值抑制其生長(zhǎng)。腸道的乳酸菌如雙岐桿菌本身的凝集素活性明顯高于致病菌如大腸桿菌和沙門(mén)氏菌,這可能是腸道正常菌群在競(jìng)爭(zhēng)性排斥作用中具有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的原因之一。
1.防治有些人種普遍患有的乳糖不耐癥(喝鮮奶時(shí)出現(xiàn)的腹脹、腹瀉等癥狀)。
2.促進(jìn)蛋白質(zhì)、單糖及鈣、鎂等營(yíng)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.增加腸道有益菌群,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,維護(hù)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、降血壓作用。
乳酸菌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。
8.提高SOD酶活力,消除人體自由基,具抗衰老、延年益壽作用。
9.有效預(yù)防女性泌尿生殖系統(tǒng)細(xì)菌感染。
10.控制人體內(nèi)毒素水平,保護(hù)肝臟并增強(qiáng)肝臟的解毒、排毒功能。少數(shù)為異型發(fā)酵,如腸膜狀明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)是制藥工業(yè)上生產(chǎn)右旋糖酐(即代血漿)的重要菌種,但也是制糖工業(yè)的一種害菌,常使糖汁發(fā)粘稠而無(wú)法加工。乳酸桿菌族,菌體桿狀,單個(gè)或成鏈,有時(shí)成絲狀、產(chǎn)生假分枝。根據(jù)其利用葡萄糖后的產(chǎn)物不同,分為同型發(fā)酵群和異型發(fā)酵群。多數(shù)種可發(fā)酵乳糖,而不利用乳酸,發(fā)酵后可將pH下降至6.0以下。
本族中以乳酸桿菌屬(Lactobacillus)最為重要,大多是工業(yè)上尤其是食品工業(yè)上的常用菌種。存在于乳制品,發(fā)酵植物食品如泡菜、酸菜,青貯飼料,及人的腸道、尤其是乳兒腸道中。工業(yè)生產(chǎn)乳酸常用高溫發(fā)酵菌。例如德氏乳酸桿菌(L.delbrueckii),最適生長(zhǎng)溫度為45℃,此菌在乳酸制造和乳酸鈣制造工業(yè)上廣泛應(yīng)用。乳酸菌通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸、特殊酶系、酸菌素等物質(zhì)具有特殊生理功能。大量研究資料表明,乳酸菌能促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng),調(diào)節(jié)胃腸道正常菌群、維持微生態(tài)平衡,從而改善胃腸道功能、提高食物消化率和生物效價(jià)、降低血清膽固醇、控制內(nèi)毒素、抑制腸道內(nèi)腐敗菌生長(zhǎng)、提高機(jī)體免疫力等[7]。
乳酸菌促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)乳酸菌在體內(nèi)能夠正常發(fā)揮代謝活性,分解食物中的蛋白質(zhì)、糖類、合成維生素以及對(duì)脂肪。在乳酸菌蛋白酶的作用下,食物中的大分子蛋白質(zhì)部分降解為宿主可以直接利用的小分子肽和必需氨基酸,顯著提高了食物的消化率和生物價(jià),促進(jìn)胃腸的吸收。經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后,食物中的乳糖可被乳酸菌轉(zhuǎn)化成葡萄糖和半乳糖,進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岬刃》肿踊衔?,易于消化。部分脂肪可被乳酸菌發(fā)酵降解,易于消化并增加其中游離脂肪酸、揮發(fā)性脂肪酸的含量。乳酸菌在代謝過(guò)程中消耗部分維生素,同時(shí)合成葉酸等B族維生素,提高礦物元素的生物活性,進(jìn)而達(dá)到為宿主提供必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)代謝、促進(jìn)其生長(zhǎng)的作用。此外,乳酸菌產(chǎn)生的酸性代謝產(chǎn)物可以使腸道環(huán)境呈現(xiàn)偏酸性,與一般消化酶的最適pH符合(淀粉酶6.5、糖化酶4.4),有利于營(yíng)養(yǎng)素的消化吸收[8]。
乳酸菌維持腸道菌群平衡動(dòng)物的整個(gè)消化道在正常情況下都寄生有大量的微生物,按照它們的作用可分為三類:①共生性類型,主要是兼性厭氧菌。在生態(tài)平衡時(shí),它們的各項(xiàng)生理功能都對(duì)宿主有利。②致病性類型,正常情況下數(shù)量較少,寄生于正常部位,不致宿主發(fā)?。皇Э貢r(shí)可導(dǎo)致宿主的不良反應(yīng)。③中間性類型,同時(shí)具有生理和致病兩種作用。腸道內(nèi)微生物群的平衡對(duì)機(jī)體健康十分重要,而乳酸菌能夠調(diào)節(jié)這種微生態(tài)的平衡,保證了宿主正常的生理狀態(tài)。乳酸菌是腸道常在菌(常生菌),其可改變腸道內(nèi)環(huán)境,抑制有害菌繁殖,調(diào)整維持胃腸道菌群的平衡。乳酸菌可通過(guò)粘附素與腸粘膜細(xì)胞緊密結(jié)合,在腸粘膜表面定植占位,成為生理屏障的主要組成部分,從而達(dá)到恢復(fù)宿主抵抗力,修復(fù)腸道菌群屏障、治愈腸道疾病的作用。如果這個(gè)屏障遭到抗生素或其他因素的破壞,宿主喪失了對(duì)外來(lái)菌抵抗力,會(huì)使具有耐藥性的腸內(nèi)菌異常增殖而取代優(yōu)勢(shì)菌的位置,造成腸道內(nèi)微生態(tài)平衡的失調(diào)(占位及屏障作用)[9]。
乳酸菌改善免疫能力乳酸菌制劑能夠增強(qiáng)免疫力表現(xiàn)在兩方面:一是影響非特異性免疫應(yīng)答,增強(qiáng)單核吞噬細(xì)胞、多形核白細(xì)胞的活力,刺激活性氧、溶酶體酶和單核因子的分泌;二是刺激特異性免疫應(yīng)答,如加強(qiáng)粘膜表面和血清中IgA、IgM、IgG等免疫球蛋白的水平,加強(qiáng)體液免疫,促進(jìn)T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的增殖,加強(qiáng)細(xì)胞免疫[9]。
乳酸桿菌和雙歧桿菌一方面能明顯激活巨噬細(xì)胞的吞噬作用,另一方面由于它能在腸道定植,相當(dāng)于天然自動(dòng)免疫。它們還能刺激腹膜巨噬細(xì)胞、誘導(dǎo)產(chǎn)生干擾素、促進(jìn)細(xì)胞分裂、產(chǎn)生抗體及促進(jìn)細(xì)胞免疫等,所以能增強(qiáng)機(jī)體的非特異性和特異性免疫反應(yīng),提高機(jī)體的抗病能力。當(dāng)異物侵入機(jī)體時(shí),免疫細(xì)胞被乳酸菌激活,增強(qiáng)了機(jī)體對(duì)異物產(chǎn)生抗體的作用。Chndra(1984)認(rèn)為,乳酸菌之所以具有刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體的作用,是由于菌體通過(guò)淋巴結(jié)、粘膜刺激淋巴細(xì)胞接受刺激的淋巴細(xì)胞再通過(guò)腸系膜淋巴結(jié)(MIN)循環(huán)到血流中,并分布全身,從而調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫應(yīng)笞[9]。
乳酸菌抑制有害菌群生長(zhǎng)乳酸菌對(duì)一些腐敗菌和低溫細(xì)菌有較好的抑制作用,可用于防治腹瀉、下痢、腸炎、便秘和由于腸道功能紊亂引起的多種疾病以及皮膚炎癥。其抗菌機(jī)制主要體現(xiàn)于以下幾個(gè)方面:
①產(chǎn)生的乳酸等有機(jī)酸能顯著降低環(huán)境pH值和Eh(氧化還原電位)值,使腸內(nèi)處于酸性環(huán)境,對(duì)于致病菌如痢疾桿菌、傷寒桿菌、副傷寒桿菌、彎曲桿菌、葡萄球菌等有拮抗作用;
②產(chǎn)生的過(guò)氧化氫能夠激活牛乳中的“過(guò)氧化氫酶-硫氰酸”系統(tǒng),抑制和殺滅革蘭氏陰性菌、過(guò)氧化氫酶陽(yáng)性細(xì)菌如假單胞菌屬、大腸桿菌類和沙門(mén)氏菌屬等;
③產(chǎn)生類似細(xì)菌素的細(xì)小蛋白質(zhì)或肽類(抗菌肽),如各種乳酸桿菌素和雙歧菌素,對(duì)葡萄球菌、梭狀芽孢桿闊以及沙門(mén)氏菌和志賀氏菌有拮抗作用。另外,雙歧桿菌等還可將結(jié)合的膽酸分解為游離的肌酸,后者對(duì)細(xì)菌的抑制作用比前者更強(qiáng)。
食品工業(yè)
1、發(fā)酵乳制品加工
酸奶是利用乳酸菌發(fā)酵牛乳、羊乳等動(dòng)物乳類制成的發(fā)酵乳制品,在世界范圍內(nèi)歷史都非常悠久。由于動(dòng)物乳中的乳糖和酪蛋白等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)乳酸菌分解后,易于人體吸收且可以緩解亞洲人種普遍存在的乳糖不耐癥,因此廣受歡迎[9]。
活性乳酸菌飲料是利用乳酸菌對(duì)乳類發(fā)酵進(jìn)而調(diào)配制成的發(fā)酵乳飲料,它以清爽的口感、獨(dú)特的風(fēng)味和較高的營(yíng)養(yǎng)保健功能得到廣大消費(fèi)者的青睞。其最大優(yōu)勢(shì)在于飲料中的乳酸菌是以活菌形式存在于產(chǎn)品中,從而有助于發(fā)揮乳酸菌在人體腸道中的生理功能[10]。
奶油和干酪。乳酸菌發(fā)酵可用于生產(chǎn)稀奶油,發(fā)酵中產(chǎn)生的乳酸在某種程度上可以抑制腐敗菌繁殖,提高奶油的穩(wěn)定性;而另一作用則是產(chǎn)香,因此發(fā)酵法生產(chǎn)的酸奶油比甜奶油具有更濃的芳香味。干酪是在乳中加入適量的乳酸菌發(fā)酵劑,使乳中蛋白質(zhì)凝固后,排除乳清,將凝塊壓制而成的產(chǎn)品。加入的乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)酵產(chǎn)酸,可使干酪成熟,產(chǎn)生風(fēng)味。 [10]
2、果蔬及谷物制品加工
泡菜加工:在泡菜生產(chǎn)加工過(guò)程中,乳酸菌利用蔬菜的養(yǎng)料發(fā)酵,可提高蔬菜制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,改善蔬菜制品風(fēng)味,防止敗壞[10]。
發(fā)酵豆乳制品:大豆制成豆?jié){,接種嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌或植物乳桿菌等發(fā)酵劑,38~42℃培養(yǎng)6~10h,可以制得無(wú)豆腥味、凝固狀態(tài)良好、酸甜比合適的酸豆乳產(chǎn)品[10]。
3、發(fā)酵肉制品加工
乳酸菌在肉制品中繁殖產(chǎn)酸,可將NO-2還原成NO,NO通過(guò)與肉中肌紅蛋白結(jié)合可以賦予肉制品明亮的鮮紅色。乳酸菌的產(chǎn)酸作用還可以抑制雜菌的生長(zhǎng)繁殖,從而防止了肉色變綠和脂肪氧化。利用乳酸菌發(fā)酵肉制品,還可以延長(zhǎng)發(fā)酵肉制品的貨架期,降低發(fā)酵肉制品中亞硝酸鹽含量,提高該類食品的食用安全性。
4、天然食品防腐劑
乳酸菌素是一類由乳酸菌在代謝過(guò)程中合成產(chǎn)生并分泌到胞外的抗菌多肽或蛋白,具有溶菌作用。因?yàn)槿樗峋徽J(rèn)為是世界公認(rèn)安全的食品級(jí)微生物,其產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)可作為天然的食品防腐劑直接應(yīng)用于食品工業(yè)[10]。
5、調(diào)味品生產(chǎn)
釀造發(fā)酵醬油過(guò)程中適當(dāng)?shù)厝斯そ臃N乳酸菌能使醬油香氣濃,風(fēng)味佳,質(zhì)地好。在豆醬發(fā)酵中加入乳酸菌產(chǎn)生有機(jī)酸,能產(chǎn)生多種風(fēng)味物質(zhì),而且豆醬發(fā)酵穩(wěn)定,可以防止豆醬酸敗。液體深層發(fā)酵制醋時(shí),加入的乳酸菌可代謝產(chǎn)生有機(jī)酸、雙乙酰及其衍生物等食醋中的主要風(fēng)味物質(zhì)。另外,乳酸菌還可與酵母菌一起用于啤酒、葡萄酒及奶酒的生產(chǎn)[10]。
6、生產(chǎn)乳酸
乳酸不僅是一種優(yōu)良的食品工業(yè)原料,更作為一種重要的有機(jī)酸在化工工業(yè)中有著廣泛的用途。通過(guò)淀粉、糧食、纖維素、工農(nóng)業(yè)及民用廢物等可再生資源,利用乳酸菌等微生物發(fā)酵法大規(guī)模生產(chǎn)乳酸,因其原料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品光學(xué)純度高、安全性高等優(yōu)點(diǎn)而成為生產(chǎn)乳酸的重要方法[10]。
禽畜牧業(yè)
1、制作優(yōu)質(zhì)青貯飼料
青貯飼料的制成是依靠乳酸菌的發(fā)酵來(lái)完成的,乳酸菌作為一種厭氧菌,依靠植物中的糖分維持生存,兩者相互依存。乳酸菌在畜牧業(yè)的應(yīng)用中一般是對(duì)同型乳酸菌進(jìn)行接種,從而使青貯飼料中 pH 值適當(dāng)降低, 使其中的乳酸含量上升,從而使青貯飼料的品質(zhì)得到提高。在青貯過(guò)程中,乳酸菌通過(guò)不斷生長(zhǎng)繁殖,將植物中的糖分轉(zhuǎn)換成乳酸,而大量的乳酸菌的生長(zhǎng)又制了其他菌類的繁殖,保持了植物養(yǎng)分的完整性和安全性。而且,青草植物通過(guò)乳酸菌的發(fā)酵,還能提高牲畜的食欲。同時(shí),有乳酸菌發(fā)酵制成的青貯飼料在冬季等枯草季節(jié)也能為牲畜提供口感好、養(yǎng)分高的優(yōu)質(zhì)草料,受到各類家畜和養(yǎng)殖畜牧業(yè)的熱烈歡迎[11]。
2、提高禽畜生產(chǎn)性能
在禽畜的生產(chǎn)過(guò)程中, 使用乳酸菌能夠使其生產(chǎn)性能得到改善。例如,分別添加 0.50%濃度、0.10%濃度、0.05%濃度的乳酸菌,能夠發(fā)現(xiàn)使用乳酸菌,可以使雛雞的成活率得到顯著提高;防止仔豬腹瀉病的發(fā)生是養(yǎng)豬的關(guān)鍵。當(dāng)其發(fā)生腹瀉時(shí),乳酸菌可將乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸,因而降低了腸道 pH 值,抑制了大腸桿菌的生長(zhǎng)。研究證實(shí),乳酸菌制劑能明顯提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能[11]。
乳酸菌代替抗生素在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在水質(zhì)改良、治療疾病以及對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物免疫等方面。以飼料形式飼喂的乳酸菌一部分可以在腸道內(nèi)定植,大部分則通過(guò)糞便排泄到水中,從而使水體中乳酸菌的數(shù)量升高成為優(yōu)勢(shì)菌。這樣不僅可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用明顯抑制腸道和水體的弧菌,而且還可通過(guò)直接的化學(xué)作用和間接的促進(jìn)微生物的反硝化作用消除水體中的亞硝酸鹽,起到凈化水質(zhì)的效果。
乳酸菌類微生態(tài)制劑為飼料和畜牧水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提供了一條高效、無(wú)害、無(wú)污染的新選擇。隨著越來(lái)越多的新菌種和特異性菌株在生產(chǎn)中使用,我們要充分考慮動(dòng)物菌群自身特點(diǎn)以及寄生與環(huán)境之間的關(guān)系,科學(xué)合理地使用,使其達(dá)到最大的生態(tài)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益[11]。
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