嗜酸乳杆菌及其应用研究进展

《广州食品工业科技》“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集Vol.19.增刊(总77)文章篇号:1007-2764(2003)增刊-0027-090嗜酸乳杆菌及其应用研究进展肖仔君陈惠音杨汝德(华南理工大学食品与生物工程学院广州510640)摘要：嗜酸乳杆菌是目前乳酸菌家族中极为重视研究与开发的益生菌之一，被视为第三代酸乳发酵剂菌种，是人体肠道中的重要微生物。本文概述了其生物学特性、生理功能以及在乳品工业上的应用。关键词：嗜酸乳杆菌；生物学特性；生理功能；应用1嗜酸乳杆菌的生物学特性嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）属乳杆菌科中的乳杆菌属，为G＋菌，形态呈细长杆状，最适生长温度为35~38℃，20℃以下不生长，耐热性差。最适pH为5.5~6.0，耐酸性强，能在其它乳酸菌不能生长的环境中生长繁殖。能利用葡萄糖、果糖、乳糖、蔗糖进行同型发酵，发酵产生DL型乳酸；蛋白质分解力弱。广泛存在于人及一些动物的肠道中，是有益微生物菌群，对维持胃肠道的生理功能有重要作用。嗜酸乳杆菌生长繁殖需要一定的维生素等生长因子，最适宜生长温度下培养生长缓慢，生产周期长；在乳中产酸速率偏低，主要是由于其不完全的蛋白分解酶系、氧化还原电势和微量元素所致。在乳中添加降低氧化还原电势的物质（如抗坏血酸、半胱氨酸等）以及生长促进物质，如肝浸出物、胡萝卜浸出物、乳糖、乳糖水解物和酪蛋白水解物等，可促进嗜酸乳杆菌的生长。对于嗜酸乳杆菌及其它乳杆菌来说，其生长必需的氨基酸有精氨酸、谷氨酸、亮氨酸，异亮氨酸、色氨酸、酪氨酸和缬氨酸。供以脱氧核糖核苷，嗜酸乳杆菌产酸速率增强；胸腺嘧啶脱氧核糖核苷又是嗜酸乳杆菌的一个重要生长因子。此外，一些B族维生素及叶酸也同样是嗜酸乳杆菌的生长因子，所有这些物质都可以促进嗜酸乳杆菌的生长。2嗜酸乳杆菌及其代谢物的生理功能嗜酸乳杆菌是乳酸菌家族中极为重视研究与开发的益生菌之一，被视为第三代酸乳发酵剂菌种，嗜酸乳杆菌是人体肠道中的重要微生物，与人体健康息息相关。当其达到一定数量时，可以起到健康促进效果。2.1生物屏障作用嗜酸乳杆菌于肠粘膜上皮细胞相互作用、密切结合构成了生物学屏障；同时，通过其自身及其代谢物与其它细菌之间的相互作用，调整菌群之间的关系，维持和保证菌群最佳优势组合以及这种组合的稳定，阻止了致病菌的定殖和入侵，拮抗致病菌和有害微生物的生长及其毒素的粘附。2.2营养作用乳酸菌发酵后产生的乳酸，可提高胃内食物的预消化，提高钙、磷、铁的利用率和维生素D的吸收；乳糖分解产生的半乳糖，是构成脑神经系统中脑苷脂的成分，与婴幼儿出生后的生长有密切的关系；同时产生的大量维生素B群能促进人体神经细胞的发育；提高人体肠内的β－半乳糖苷酶的活性，促进奶质中乳糖的吸收，从而缓解乳糖不耐症；能分泌蛋白酶，促进蛋白质的消化吸收。2.3抗癌作用腐败性细菌作用于食物成分和胆汁酸盐类，能生成亚硝基化合物、胆固醇及胆汁酸的代谢物、氨基酸代谢物（酚类、吲哚、硫化氢）等有机致癌物质。与这些致癌物质有关的肠内细菌酶有β-葡萄糖醛酸酶、巯基还原酶、偶氮还原酶等。嗜酸乳杆菌能改善肠道菌群，抑制了致癌物质的产生；同时，嗜酸乳杆菌及其代谢物活化了免疫功能，抑制癌细胞的形成和增殖。2.4增强机体免疫力嗜酸乳杆菌在肠道内定殖，相当于自然免疫，能激活机体巨噬活性，诱发特异性和非特异性免疫反应，提高抗感染的能力。2.5延缓机体衰老人的衰老与肠内有害细菌产生的氨、胺、硫化氢、吲哚、酚、粪臭素等有害腐败产物有很大关系。嗜酸乳杆菌代谢产生的乳酸抑制了这些腐败物，使机体衰老的过程变得缓慢。保加利亚人的长寿和长期服用酸奶有关。90《广州食品工业科技》“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集Vol.19.增刊(总77)3嗜酸乳杆菌分离与筛选、鉴定3.1嗜酸乳杆菌的分离与筛选采集出生1~7d的婴儿的新鲜粪便，放入胨液中，进行适当稀释，将稀释的样品与TPY固体培养基混合后倾注平板，37℃厌氧培养（N2:H2:CO2=8:1:1），进行单菌落分离与纯化。从样品中淘汰球菌及葡萄糖发酵产气（异型乳酸发酵）的菌株，挑选出厌氧生长、菌落圆形、中心较暗、周围显示微毛丝状特征、不产色素的菌株进行鉴定。具有以下特征的菌株可初步鉴定为乳杆菌属：革兰氏阳性、无芽孢、不运动的杆菌，菌体以单个、成双或短链状排列，不分解酪素，不液化明胶,接触酶试验、氧化酶试验、硝酸盐还原反应、联苯胺反应、吲哚及硫化氢产生等试验均呈阴性。3.2嗜酸乳杆菌的鉴定对初步鉴定为乳杆菌属的菌株,再进一步进行形态学及生理生化特征研究。吲哚试验采用TPY培养基；硝酸盐还原试验采用TPY培养基+0.1%KNO3；碳水化合物利用试验采用分别含有1%各种不同糖类的TPY培养基进行。嗜酸乳杆菌的细胞大小为0.6~0.9×1.5~6.0μｍ(大多数为4μｍ)，两端圆；由精氨酸不产氨；在牛乳中产酸，产ＤＬ-型乳酸，乳酸量为0.55%~0.79%之间，不同程度地凝乳；在15℃不生长，45℃生长。对23种含碳化合物的利用试验结果为：葡萄糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖、水杨苷、果糖、半乳糖、甘露糖、蔗糖、七叶苷均为阳性反应；阿拉伯糖、棉子糖、蜜二糖、葡萄糖酸钠、松三糖、甘露醇、Ｌ-鼠李糖、核糖、山梨醇、淀粉、菊粉、木糖和海藻糖(有些菌种为弱阳性反应除外)均为阴性反应。符合上述特征者，可鉴定为嗜酸乳杆菌。4嗜酸乳杆菌在乳品工业上的应用普通酸奶的生产通常所使用的菌种为保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。但这两种菌不能耐受胃酸及胆汁酸的作用，也不能在肠道内定殖,其有益作用受到很大限制，其存活率仅有0.65~0.01%。4.1.嗜酸乳杆菌乳的生产4.1.1发酵剂的制备由于嗜酸乳杆菌生长缓慢，因此在生产过程中必须严格控制，防止牛奶受到污染。发酵剂必须保持良好的活力，应当每天转接母发酵剂，以保持菌种的特性。菌种培养一般采用灭菌脱脂牛奶，冷却至37℃，接种1％的菌种培养物，保温培养至酸度（以乳酸计）达0.6~0.7％时，可得到最大数量的活菌数，在生产时，接种量可以放大至2～5％。4.1.2原料乳的处理生产嗜酸乳杆菌乳所用的原料奶，不管是脱脂奶还是全脂奶都必须有良好的卫生质量，同时还必须进行严格的杀菌处理。4.1.3发酵培养原料奶经灭菌处理，并冷却至37℃后，接入2~5％新鲜的嗜酸乳杆菌发酵剂，培养至凝乳。发酵终点可以控制酸度（以乳酸计）在1.0％，也可以在0.6~0.7％。前者酸度较高，有利于产品的保存和销售，但产品中嗜酸乳杆菌活力及菌数低；后者酸度低，嗜酸乳杆菌活力及菌数较高，有好的医疗效果,但必须在5~6℃理保存。4.2嗜酸乳杆菌与其它乳酸菌生产的发酵乳制品用嗜酸乳杆菌生产嗜酸菌乳，由于它在乳中生长慢（产酸速度低）而发酵时间长，且产品酸涩，风味差，活菌保存期短，因而限制了这种酸奶的发展。因此利用嗜酸乳杆菌和其他乳酸菌的微生态关系可以克服这种缺陷。4.2.1嗜酸乳杆菌与双歧杆菌利用双歧杆菌与嗜酸乳杆菌的互生关系：嗜酸乳杆菌在生长中需要醋酸盐、维生素B2和叶酸等作为营养物质，而双歧杆菌在发酵中除能生成醋酸外，还能合成维生素B1、B2、B12和叶酸等多种维生素，刚好供给嗜酸乳杆菌的需要，促进嗜酸乳杆菌的生长增殖；嗜酸乳杆菌在微含氧的乳基质中生长快，可以逐步降低乳基质中的氧化还原电位，并提供各种已分解的容易利用的物质，促进双歧杆菌的生长，同时，混合培养可以加快产酸，缩短了凝乳时间，且凝乳风味更佳。两菌在混合培养体系中有良好的生态关系。42.2嗜酸乳杆菌与乳酪链球菌利用两菌的某种共生关系提高产酸速度，缩短发酵时间，并利用后者产丁二酮特性，改善产品风味，使之成为质地细腻，酸中带甜，甜中有香的保健酸奶。混合菌发酵最佳发酵条件为：混合菌比例1：2，发酵温度41℃，总接种量6％。两菌混合发酵可有效弥补单纯嗜酸乳杆菌乳的风味不足，增强酸乳的适口性；同时两菌间存的某种共生关系，使其产酸能力增强，缩短发酵时间。采用嗜酸乳杆菌与乳酪链球菌于上述最佳发酵条件下制作的酸乳；其活菌保存期限为7d，保证较高嗜酸乳杆菌活菌数，具有营养保健功能。4.2.3嗜酸乳杆菌、粪肠球菌、嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌91《广州食品工业科技》“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集Vol.19.增刊(总77)92普通酸奶的生产通常所使用的菌种为保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。但这两种菌不能耐受胃酸及胆汁酸的作用,也不能在肠道内定殖，其有益作用受到很大限制。而嗜酸乳杆菌、粪肠球菌为人体肠道内的正常菌群，它们不仅能耐受胃酸及胆汁酸的作用，而且还能在肠道内定殖。、粪肠球菌与胃液混合后进行培养，其存活率分别为59%和37%，而保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌仅有0.65～0.01%。只用嗜酸乳杆菌生产发酵乳制品与用传统发酵剂生产的产品不同，很难被消费者接受。与酸奶菌（嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌）一起发酵生产，可生产出具有不同营养价值和风味的发酵乳制品。同时还可解决传统工艺中的问题。5嗜酸乳杆菌在其他食品工业上的应用据报道，采用1％~5％的超低盐浓度和多种纯种乳酸菌，利用多种菌种之间的共生关系控制适当的培养温度可以实现超低盐化快速发酵。在香肠的配料中加入嗜酸乳杆菌和植物乳杆菌(1:1)，温度为30℃，发酵18~24h可生产色泽诱人、亚硝酸盐残留量低、保质期长的发酵型肉制品。以糖化的大米为基质，菌种比例为乳明串珠菌：嗜酸乳杆菌：两歧双歧杆菌＝3:3:2发酵出来的一种新颖的营养保健饮料,有特殊的风味，而且还能提高食品的保存性能和营养价值，对人体起着保健的作用。6展望发酵乳制品近年来呈以下发展趋势：(1)蛋白吸收率高的酸奶制品开发受到重视,酸奶向低脂、脱脂、高蛋白方向发展，高钙型酸奶有较好的市场前景；(2)较普通酸奶有更高乳糖分解力的酸奶（称之为添加乳糖酶酸奶），更适于乳糖不耐症人饮用，故日受消费着青睐；(3)有特殊生理作用的发酵乳制品，如抗肿瘤、降血脂、增强免疫力的酸奶。第22届国际乳制品联合会预测，发酵乳发展有以下几种趋势：（1）生产多种具有良好感官特性的发酵乳，在不久的将来，保健性会变得更加重要；（2）生产发酵乳时要选择能在牛奶生长良好的并与胃肠微生物菌丛相互作用并产生良好代谢的微生物菌株；（3）对免疫系统的影响和癌症的预防是进一步探索的科研领域；（4）微生物的遗传工程和基因技术将应用在新型发酵乳中；（5）在传统产品的基础上，发展新产品。参考文献1陈惠音杨汝德.超低盐多菌种快速发酵腌菜技术.食品科学,1994,5:18~122王禾等.大米乳酸发酵饮料菌株的筛选.黑龙江商学院学报,2000,3:16~203赵瑞香等.嗜酸乳杆菌发酵乳保藏性的研究.中国乳品工业,2001,29(6):11~134李用芳等.嗜热链球菌和乳杆菌最佳生长培养基的选择.河南师范大学学报,1998,26(4):72~745孙力军等.嗜酸乳杆菌、粪肠球菌保健酸奶发酵剂的研究.安徽农业技术师范学院学报,2000,14(1):16~186郑文陆等.嗜酸乳杆菌发酵乳饮料的研究.冷冻与速冻食品工业,20017(2):3~57吕兵等.嗜酸乳杆菌生物学特性及其发酵乳的研究.中国乳品工业,30(5):37~398郭本恒.嗜酸乳杆菌在乳品中的应用技术.食品工业,1999,1:18~199孟祥晨等.嗜酸乳杆菌增菌培养基的优化.食品科技,2002,6:25~2710张香美等.双歧杆菌与嗜酸乳杆菌混合培养时微生态关系研究.安徽农业技术师范学院学报,1999,13(2):5~1011[英]BrianJ.B.wood主编,徐岩译.发酵食品微生物学(第二版).中国轻工业出版社,2001.12H.Chick,H.S.Shin,Z.Ustunol.2001.GrowthandAcidProductionbyLacticAcidBacteriaandBifidobacteriaGrowthinSkimMilkContainingHoney.JournalofFoodScience66:478~48113M.N.Oliveira,etal,.2002.ManufactureofFermentedLacticBeveragesC