發酵是一種古老、傳統的食品儲存與加工的方法，凡利用微生物的作用而制得的食品都可以稱為發酵食品。發酵食品是人類巧妙地利用有益微生物加工制造的一類食品，具有獨特的風味和營養價值，豐富了我們的飲食生活。發酵食品因在食品加工過程中有微生物參與作用，進而可以形成一些特異性風味物質和營養因子，如乳酸菌參與牛乳發酵，產生乙醛、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。

    乳酸菌是發酵食品最主要的有益微生物之一，人類對于乳酸菌的應用歷史非常久遠，在遠古人類就在釀造食品方面不自覺地利用了乳酸菌。但是，人類能主動地去研究和掌握乳酸菌的生活規律，并加以應用，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，屬于真細菌綱(Eubacteriac)真細菌目(Eabacteriales)中的乳酸細菌科(lactobacillaceae)。在伯杰氏系統細菌分類學上，目前已發現的乳酸菌，至少分布于乳桿菌屬(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桿菌屬、雙歧桿菌屬、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)，不運動或少運動，不耐高溫，但耐酸的球菌或桿菌，乳酸菌是一種兼性厭氧菌，適合于在氧含量低或無氧的環境中生長。與其它細菌相比，乳酸菌對營養的要求比較嚴格，除了要供給適量的水分、充足的碳源、氮源和無機鹽類外，還需要加入維生素、氨基酸等生長因子。乳酸菌都能發酵一定的糖類產生乳酸，但分解蛋白質和脂肪能力微弱，過氧化氫酶反應呈陰性，適宜在偏酸的環境中生長，可使培養基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桿菌為主。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桿菌,如腸膜明串珠菌、短乳桿菌、甘露醇乳桿菌等。雙歧發酵是雙歧桿菌的產能模式，雙歧桿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，并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制能力；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-氨基丁酸是神經系統中重要的抑制性神經遞質，具有改善腦機能，調節情緒抗焦慮，降低血壓等方面具有重要作用。

2 乳酸菌發酵食品

    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。近年來食品級乳酸菌的優良特性已引起食品微生物界的關注，它在食品方面的應用也越來越廣泛。目前乳酸菌廣泛應用于乳制品、肉制品、醬腌菜制品、醬類制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 乳酸菌發酵乳制品

    乳制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、干酪等。

2.1.1 發酵乳

    發酵乳是以鮮奶或奶粉為主要原料，經乳酸菌發酵而制得的產品。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)后，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，發酵完畢后，置于2-6℃左右的冷庫內冷卻后熟即可制得。

    應用于發酵乳生產的乳酸菌主要屬于乳桿菌屬、鏈球菌屬,此外還有雙歧桿菌屬等。生產中常用的有保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳酸乳球菌、嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌等。可單菌種發酵，但一般兩種或兩種以上菌種搭配使用。其中發酵菌種僅含有嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌兩種菌的產品稱為酸奶，含有更多種菌或僅有一種菌的產品稱為發酵乳。

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，并輔以水、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℃），然后進行混合、調酸、調香、殺菌等工藝制成。

    應用于乳酸菌飲料發酵的菌種主要有干酪乳桿菌、副干酪乳桿菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、乳酸乳球菌、植物乳桿菌、雙歧桿菌等。產品根據原料乳殺菌工藝分為褐變產品和非褐變產品，根據發酵后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后所得的稀奶油為主要原料，經殺菌、乳酸菌發酵等工藝而制成的乳制品。酸奶油按發酵方法不同，分為天然發酵酸奶油和人工發酵酸奶油兩類。天然發酵酸奶油以乳中原有的微生物為發酵劑，讓其自然發酵而成。人工發酵酸奶油，系將稀奶油殺菌后，再添加純培養的乳酸菌種，使其發酵而制成。應用于酸奶油生產的乳酸菌主要有以下幾種：乳酸乳球菌（乳脂亞種、乳酸亞種、雙乙酰亞種）、腸膜明串珠菌、發酵乳桿菌等。

2.1.4 干酪

    干酪是指原料乳經殺菌、冷卻后，加入適量的乳酸菌種和凝乳酶，使蛋白質(主要是酪蛋白)在菌種發酵和凝乳酶的作用下凝固，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菌種，隨干酪種類而異。常用的菌種有乳酸乳球菌（乳脂亞種、乳酸亞種、雙乙酰亞種）、干酪乳桿菌、瑞士乳桿菌、嗜酸乳桿菌、保加利亞乳桿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干酪還會用到青霉、白霉等霉菌，如藍紋干酪、白霉干酪等。

2.1.5 其它

    在歷史的發展中，不同的地區，不同的生活方式，還形成了具有不同地方特色的發酵乳制品，如高加索地區的開菲爾，采用含有數十種菌的開菲爾粒發酵而成；蒙古地區的奶酒，通過自然發酵，分離乳脂制得；大理地區的乳扇，通過酸水凝固，在經發酵制得；俄羅斯地區的格瓦斯，利用乳酸菌和酵母發酵釀制而成。

    隨著科技的進步和技術人員的研究，還有不同類型的發酵乳制品不斷被開發出來，如酸奶粉是通過噴霧干燥等方法，去除了酸奶中的水分，再經調配等工藝而制成的一種便于運輸和保存，與水按適當的比例進行還原即可食用的酸奶制品，能保持原有的營養成分及酸奶風味。

2.2 乳酸菌發酵植物蛋白制品

    乳酸菌在植物蛋白加工中的應用主要是生產酸豆奶和花生發酵酸奶。酸豆奶和花生發酵酸奶可以作為酸奶的替代品為人們提供大量的優質蛋白。用于酸豆奶和花生發酵酸奶生產的乳酸菌主要有乳桿菌屬、鏈球菌屬、明串株菌屬等。生產中常用保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、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 乳酸菌發酵果蔬制品

    發酵果蔬是利用有益微生物的活動及控制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

    乳酸菌發酵果蔬飲料是利用微生物來發酵單一或復合果蔬汁，發酵后調味而成，提高了營養價值去除了生澀味增加了發酵香味口感怡人。用于乳酸菌發酵的果蔬主要有蘋果、梨、芒果、葡萄、胡蘿卜、番茄、芹菜、紅薯、馬鈴薯、南瓜、山芋等，大多用保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌、嗜熱鏈球菌、干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿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）

    自然發酵泡菜是利用低濃度食鹽水溶液進行腌制，通過附生在植物表面上乳酸菌的發酵作用而得到的蔬菜加工品。發酵前期除乳酸菌外的其他微生物還有一定的活動能力，微生物種類多且有少量空氣存在以異型乳酸菌的發酵為主。這類異型乳酸發酵菌一般不耐酸，隨乳酸量的增加，到發酵中后期，以耐酸的同型發酵乳酸菌進行活動，將單糖和雙糖發酵生成乳酸而不產生氣體。泡菜中常見的乳酸菌主要有植物乳桿菌、短乳桿菌、腸膜明串珠菌、雙歧桿菌等。

2.3.3 酵素

    酵素的叫法源于日本，又稱為酶，然后從日本傳入我國臺灣地區，再傳至大陸，現在已泛指發酵果蔬制品。酵素是通過微生物對水果蔬菜進行深層發酵（一般1個月以上），然后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于發酵的食材。酵素中含有的生物活性成分，可影響服用者體內的活性酶，從細胞層面調節機體的生命活動。

2.4 乳酸菌發酵肉制品

    發酵肉制品是指采用生物發酵技術，在自然或人工控制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、色澤和質地的肉制品。肉的發酵本身是一種原始的貯藏手段，隨著人們對其獨特風味和良好貯藏性能的認識，逐步演化為一種肉制品的加工方法，在國內外都具有悠久的歷史。發酵肉制品的種類較多，傳統的中式肉制品中的臘腸、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腌臘制品，具有悠久的生產歷史。

2.5 乳酸菌發酵酒精制品

    乳酸菌廣泛應用在白酒、黃酒、葡糖酒、啤酒的釀造中，發揮不同的作用，乳酸菌的存在，為發酵微生物提供生長繁殖可利用的必需氨基酸和各種維生素，促進釀酒微生物的生長與繁殖，乳酸菌本身所產生的酸性代謝產物，維持了釀酒發酵環境的偏酸性，能促進釀酒酶系的糖化與發酵能力；乳酸菌產生的乳酸使酒酷酸度大幅快速上升，有效地抑制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于保持、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

    在醬油的制作過程中，加入乳酸菌，有很好的抑制雜菌作用，并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桿菌等。在食醋的制作過程中，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 乳酸菌發酵豆制品

    乳酸菌發酵豆制品種類繁多，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制品中的優勢種；而非嗜鹽類群中腸球菌屬(Enterococcus sp.)、乳桿菌屬(Lactobacillus sp.)和片球菌屬(Pediococcus sp.)的某些種分布較為廣泛。

2.8其它乳酸菌發酵制品

2.8.1 乳酸菌發酵面包

    以面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面包。面包內部組織柔軟、細膩，紋理結構好，發酵香味濃郁且有柔和的乳酸味，且具有良好的抗老化的特性，其品質優于普通面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、水加菌種經發酵后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，其本身的酸度又抑制了有害細菌的生長，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

    乳酸菌是最早為人類所認識的微生物之一，經乳酸菌發酵的食品集營養與保健于一身，越來越受到國內外人們的重視。乳酸菌的生物學特性和保健功能，決定了它不僅在食品工業中有廣泛的用途，在今后的保健食品中也將占有重要地位。近年來的研究表明，乳酸菌有很多特殊醫療保健作用，國內外對乳酸菌的研究也越來越深入。

    未來，如何利用微生物技術，檢測、分析技術，分子生物技術等先進技術，在新的優秀菌株篩選，菌株代謝產物分析，菌株特異功效研究，菌株在人體內的作用機制，菌株安全性研究，及菌株活力保護等方面，將成為今后乳酸菌菌株研究領域的主攻方向。同時新型乳酸菌發酵食品，乳酸菌保健食品，及乳酸菌醫藥制品的開發，將成為相關企業、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