乳酸菌發酵在食品加工中的應用

乳酸菌是一類能發酵利用糖類物質而產生大量乳酸的細菌，它是一類對人體有益的菌群。乳酸菌發酵能產生大量的有機酸、醇類及各種氨基酸等代謝物，具有抑制*菌、提高消化率、防癌等生理功效。乳酸菌的應用歷史非常悠久，但真正科學的研究和利用是始于19世紀中葉。如今，人們已經認識到乳酸菌的生理功能，乳酸菌發酵在食品加工中得到了廣泛的應用。
1 乳酸菌的種類
　　乳酸菌從形態上分類主要有球狀和桿狀兩大類。按照生化分類法，乳酸菌可分為乳稈菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬、雙歧桿菌屬和汁球菌屬5個屬，每個屬又有很多菌種，某些菌種還包括數個亞種。
　　乳桿菌屬的乳酸菌一般呈細長的稈狀，大多為鏈狀排列。它們都是革蘭氏陽性無芽孢菌，微需氧。在發酵工業中應用的主要有:同型發酵乳稈菌，如德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、瑞士乳稈菌、嗜酸乳稈菌和干酪乳桿菌;異型發酵乳桿菌，如短乳稈菌和發酵乳桿菌。
　　鏈球菌屬乳酸菌一般呈短鏈或長鏈狀排列，為無芽孢的革蘭氏陽性菌，兼性厭氧。生產中常用的主要有:乳酸鏈球菌、丁二酮乳酸鏈球菌、乳酪鏈球菌和嗜熱乳鏈球菌等。
　　明串珠菌屬大多呈圓形或卵圓形的鏈狀排列，常存在于水果和蔬菜中，能在高濃度的含糖食品中生長。該菌屬的乳酸菌均是異型發酵菌。常見的有:腸膜明串珠菌及其乳脂亞種和葡萄糖亞種、嗜橙明串珠菌、乳酸明串珠菌和酒明串珠菌，尤以腸膜明串珠菌的乳脂亞種zui為常見，它可發酵檸檬酸而產生特征風味物質，又稱風味菌、香氣菌和產香菌。
　　雙歧桿菌屬的細菌因其菌體呈分支狀而得名，它們是無芽孢革蘭氏陽性菌，專性厭氧。目前已知的雙歧稈菌有24種，應用于發酵乳制品生產的僅有5種，即兩歧雙歧稈菌、長雙歧桿菌、短雙歧稈菌、嬰兒雙歧稈菌和青春雙歧桿菌，它們都存在于人的腸道內。 片球菌屬的乳酸菌呈四聯狀排列。常用的有:乳酸片球菌和戊糖片球菌。
2 乳酸菌的生理功能
　　2.1營養作用
　　食品原料經乳酸菌發酵后，能使蛋白質、脂肪和糖類分解為人體更易吸收的預消化狀態，同時還能增加可溶性鈣、磷、鐵和某些B族維生素的含量，提高它的消化吸收性能和營養價值。
　　2.2抗菌和整腸作用
　　乳酸菌進入人體后，就會在腸道內繁殖，產生乳酸、乙酸和一些抗菌物質，使腸道的pH值和氧化還原電位降低，從而能抑制致病菌和有害于人體健康菌的生長繁殖，可起到抗菌防病的作用。同時，乳酸菌的大量生長繁殖也維持了腸道菌群的平衡，起到了整腸作用。
　　2.3防癌和抗癌作用
　　乳酸菌在腸道內的繁殖可改善腸道菌群的組成，促進腸道的蠕動，從而減少了致癌物在腸道內的停留時間:乳稈菌和雙歧仟菌還能發酵分解致癌物N一亞硝基胺，起到了抗癌的作用;乳酸菌及其代謝產物能誘導干擾素和促細胞分裂劑的產生，活化自然殺傷細胞（NK）并產生免疫球蛋白抗體，從而活化巨噬細胞的功能，增強人體的免疫能力，提高對癌癥的抵抗力。
　　乳酸菌的抗癌作用已得到了試驗證實。1962年，保加利亞的Bodanov用保加利亞稈菌的抽出物注入移殖有癌細胞的試驗鼠的腹腔后，有58%的治療效果;1973年，美國的Reddy和Farmer等將移殖有腹水癌的試驗鼠喂以酸奶，證明可以抑制28%-35%的癌細胞的增殖。
　　2.4對其他疾病的療效
　　乳酸菌可促進胃腸道的蠕動，消除胃腸中的氣體，增加腸胃的舒暢感，因此，對胃病有一一定的療效。澳大利亞Halden提出，對胃酸缺乏癥患者，如果每天飲用500mL酸奶，可以恢復健康。乳酸菌還可降 低血清膽固醇的水平，對預防由動脈硬化引起的心腦血管疾病，有一定的作用。除此之外，乳酸菌對慢性便秘、糖尿病、肝病等，都有一定的預防和治療作用。
　　2.5抗衰老作用
　　現代醫學認為，人體衰老是因為體內自由基積累而引起的。如果能夠降低機體內的自由基水平，就可以延緩衰老過程。乳酸菌能夠清除體內產生的自由基，從而具有延緩細胞衰老延年益壽的作用。
　　乳酸菌具有這么多的生理功能，因此，乳酸菌發酵食品被*為功能性食品。
3 乳酸發酵在食品加工中的應用
　　3.1在乳制品加工中的應用
　　乳制品是乳酸菌發酵應用zui多，也是zui為成熟的領域。主要產品有酸奶、奶油和干酪。
　　3.1.1酸奶的生產
　　酸奶是以鮮牛奶或奶粉為主要原料，經乳酸菌發酵而制得的產品。原料乳經加熱殺菌（一般采用9O℃3Omin）和均質后，降低到適宜的溫度，添加糖和穩定劑攪拌均勻，接種乳酸菌發酵劑在適宜的溫度下發酵。發酵完畢后，置于4℃左右的冷庫內冷卻成熟，即得成品酸乳。
　　應用于酸乳生產的乳酸菌主要屬于乳稈菌屬、鏈球菌屬，此外還有雙歧桿菌屬。生產中常用的有保加利亞乳稈菌、嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳鏈球菌。兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌等?？蓡尉N發酵，但一般兩種或兩種以上菌種混合使用。保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的混合菌種純培養發酵劑在生產中很常用。
　　3.1.2奶油的生產
　　奶油，又稱黃油，是以乳經離心分離后所得的稀奶油為主要原料，經殺菌、冷卻、成熟、乳酸菌發酵、攪拌、壓煉而制成的乳制品。奶油按發酵方法不同，分為天然發酵奶油和人工發酵奶油兩類。天然發酵奶油以乳中原有的微生物為發酵劑，讓其自然發酵而成。人工發酵奶油，系將稀奶油殺菌后，再添加純培養的發酵劑，使其發酵而制成。
　　應用于奶油生產的乳酸菌有以下兒種:乳酸鏈球菌、乳油鏈球菌、噬檸檬酸鏈球菌、副噬檸檬酸鏈球菌、丁二酮乳鏈球菌等。
　　3.1.3干酪的生產
　　干酪是指原料乳經殺菌、冷卻后，加入適量的乳酸菌發酵劑發酵，使蛋白質（主要是酪蛋白）凝固后，排除乳清，將凝塊壓成塊狀而制成的產品。
　　用于生產干酪的乳酸發酵劑，隨干酪種類而異。常用的菌種有乳酸鏈球菌、乳油鏈球菌、干酪桿菌，丁二酮鏈球菌，嗜酸乳桿菌、保加利亞乳稈菌以及噬檸檬酸明串珠菌等。生產中通常選取其中兩種以上的乳酸菌混合使用。
　　3.2在植物蛋白飲料加工中的應用主要用于生產酸豆奶和花生乳酸發酵酸奶。由于牛奶資源有限，酸奶的成本較高，而酸豆奶和花生乳酸發酵酸奶可以作為酸奶的替代品為人們提供大量的蛋白，因此，開發酸豆奶和花生乳酸發酵酸奶具有巨大的經濟效益和杜會效益。
　　3.2.1酸豆奶的生產
　　大豆經熱燙、浸泡、磨漿等前處理，制得豆漿。豆漿中加入奶粉、蔗糖或乳糖等輔料，經均質、殺菌后，冷卻到適宜溫度，接種乳酸菌進行發酵。發酵結束后放人4℃的冷庫中冷卻并進行后發酵，即得酸豆奶。
　　用于酸豆乳生產的乳酸菌主要屬于乳桿菌屬、鏈球菌屬，此外還有明串珠菌屬。生產中常用德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌，嗜熱鏈球菌、豆乳鏈球菌、腸膜明串珠菌等，常用兩種或兩種以上菌株混菌發酵。
　　乳酸菌在豆乳發酵過程中，不僅可以分解蛋白質為小分子物質，而且可以脫除豆腥味，分解棉子糖、水蘇糖等脹氣因子，使產品具有良好的風味和營養價值。
　　3.2.2花生乳酸發酵酸奶的生產
　　花生經烘炒、去皮、浸泡后磨漿，過濾除渣得花生奶?；ㄉ讨屑尤肱Ｄ?、蔗糖等輔料，攪抖均勻，均質殺菌后降溫，接種乳酸菌灌裝發酵，然后進行低溫后熟，即得產品。用于花生乳酸發酵酸奶生產的乳酸菌與發酵酸豆乳相同。
　　3.3 在蔬菜深加工中的應用
　　乳酸發酵在蔬菜深加工中的應用原來于生產泡酸菜，近年來，隨著食品科學的發展，乳酸發酵也被用于蔬菜乳酸發酵飲料的生產。
　　3.3.1泡酸菜的加工
　　泡酸菜是世界1400三大名醬腌菜之一，在我國有悠久的歷史。早在14OO年前，后魏賈思勰撰著的《齊民要求》一書就記載有泡酸菜的制作方法。其加工過程大致如下，蔬菜清洗干凈后晾去表面水分，放入泡菜壇中加入6%一8%的食鹽水，使食鹽水*淹沒蔬菜，蓋上壇蓋，腌制一段時間即可。泡酸菜的制作過程屬于自然發酵，不需接種乳酸菌。在高鹽缺氧的環境下，乳酸菌的生長占優勢，產生大量的乳酸，抑制了其它菌的生長。乳酸不僅使成品具有酸味，同時可與發酵過程中產生的醇類物質發生酯化反應，產生乳酸乙酯等，使成品具有香味;同時，發酵過程中部分蛋白質分解產生氨基酸，使成品具有鮮味。泡酸菜不僅是佐餐佳品，而且是保健食品，深受人們的喜愛。
　　在泡酸菜中常見的乳酸菌主要有植物乳桿菌、黃瓜乳桿菌、短乳桿菌、腸膜明串珠菌及雙歧桿菌等。
　　3.3.2蔬菜乳酸發酵飲料的生產
　　蔬菜乳酸發酵飲料是近幾年來開發的新型保健飲料。用于乳酸發酵的蔬菜主要有:馬鈴薯、南瓜、山芋等。其基本生產工藝是這樣的:蔬菜經清洗去皮后，進行預煮軟化，然后榨汁過濾得蔬菜汁。蔬菜計中加入牛奶、蔗糖等輔料，攪拌均勻后進行殺菌和均質，迅速冷卻到40℃左右，接種乳酸菌進行發酵，然后再灌裝、殺菌、冷卻即得成品。蔬菜乳酸發酵飲料生產中所用的菌種與酸奶相同，大多采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合發酵。
　　利用蔬菜生產乳酸發酵飲料，提高了蔬菜的營養價值，又改善了產品的風味，大大地增加了經濟效益，是蔬菜深加工和開發的一個很有前途的領域。
　　3.4在肉制品生產中的應用
　　主要用于生產發酵香腸。發酵香腸有二千多年的歷史，傳統發酵香腸的生產不添加任何發酵劑，*由肉、香辛料及環境中的微生物完成發酵和成熟。在生產過程中由于原料肉中加入了食鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽及香辛料，使不耐鹽及對亞硝酸鹽敏感的*菌不能生長，加上加工過程中的溫度一般較低，嗜冷性好氧菌開始時緩慢生長，但隨之因腸餡內的氧氣被逐漸消耗掉而受到抑制。而上述條件正好適合 乳酸菌及球菌的生長，因而逐漸成為優勢菌。乳酸菌能將原料中的碳水化合物分解為酸，導致產品的pH值下降。這一方面對病原菌及有害菌的生長起到抑制作用，另一方面賦予產品*風味和堅實的質地;另外，乳酸的產生加速了亞硝酸鹽向一氧化氮肌紅蛋白的轉化，減少了產品中亞硝酸鹽的殘留量。另據報道，乳酸菌在代謝過程中還會產生H2O2，、細菌素等，又進一步抑制了*和有害微生物的生長繁殖。傳統發酵香腸生產的關鍵是使乳酸菌成為優勢菌，如果在某一生產環節出現意外，而使其它菌成為優勢菌，則必然會導致產品質量的下降或**。
　　發酵香腸的現代生產工藝是在原料中添加微生物純培養的乳酸菌發酵劑，從而保證乳酸菌在整個發酵和成熟過程中占有優勢，再加上合理的工藝條件，使產品的安全和質量得到保證。目前使用的微生物有乳酸桿菌（植物乳桿菌、彎曲乳桿菌、乳酸乳桿菌、干酪乳桿菌），片球菌（戊糖片球菌、乳酸片球菌、啤酒片球菌）、微球菌（變異微球菌）、霉菌（產黃青霉）和酵母（德巴利漢遜氏酵母）。一般認為，乳酸菌對產品的貯藏穩定性起決定作用，而微球菌、霉菌、酵母對產品的色澤、風味起決定作用。因此，制作發酵腸時，采用乳酸菌與微球菌或霉菌或酵母混合型發酵劑。