新疆工业经济学校（新疆经济贸易技师学院） 新疆乌鲁木齐 830013
摘要：人们对乳酸菌的新陈代谢有了新的认识和了解，这使我们看到了新一代发酵剂更为广阔的应用前景。功能性乳酸菌发酵剂具有保健、市场和技术优势， 通过基因工程或野生型微生物的筛选可以获得， 人们从中可以获取各种生物信息， 在基因组中寻找所需的基因， 基因簇或功能因子。
关键词：乳酸菌；发酵剂；食品发酵
前言：随着人们对食品质量的要求日益提高，食品必须可以安全地提供营养和健康。为了防止食品腐败及提高食品感官特性，人们往往向食品中添加各种添加剂，然而，越来越多的人们认为使用食品添加剂是非天然和不安全的。这些问题的存在迫使人们不得不寻找相应的替换物。在食品发酵中，通过改进发酵剂就能解决这些问题。随着人们对食品微生物基因组和代谢方面的认识增加，发酵剂改进前景也变得十分光明。如今，利用分子生物学方法获得发酵剂的优良特性同时抑制不良特性已成为可能。
近年来，人们开始探索如何将功能性发酵剂用于食品发酵工业。功能性发酵剂是指具有一种或几种固有功能特性的发酵剂，它们可提高食品安全性并具有一种或几种感官、技术、营养或健康方面的优势。
1 用于食品保藏和提高食品安全性
化学食品添加剂( 如亚硝酸盐、亚硫酸、丙酸、山梨酸和苯甲酸) 是常用的食品防腐剂，如果以乳酸菌代替这些添加剂也可达到同样效果，因为乳酸菌表现出来的抗菌活性也可防止微生物污染，它们可产生一些天然的抗菌剂，包括有机酸( 乳酸、乙酸、甲酸、苯乳酸、己酸) ，二氧化碳、过氧化氢、双乙酰、乙醇和细菌素等。例如，乙酸是食品中的香味物质，在酸性面团中还可防止霉菌污染。
乳酸菌所产的细菌素是低分子量的肽或蛋白质,它们可抑制有较近亲缘关系的革兰氏阳性菌，因而,产细菌素乳酸菌可用于食品防腐。在食物基质中原位产生细菌素可增加产生菌的竞争力并有助于食品防腐。例如，产细菌素乳酸菌可作为硝酸钾的替代物用于防止由于梭菌污染而造成的奶酪后损失。此外，许多细菌素对于食物中的病原体也能起抑制作用。除了使用筛选出的天然菌株外，基因工程菌也有所应用。细菌素的异源生产就是较成功的应用之一。
2 用于提高产品质量
2.1改善产品质地
为了赋予酸奶合适的稠度与口感，一些国家使用明胶或植物胶( 如淀粉、果胶、长角豆胶和褐藻酸盐)和微生物多糖( 如汉生胶) 。多糖可以使产品呈浓厚质地并具高黏特性，可以减少凝胶断裂及乳清析出等质量缺陷的发生并有助于改善低脂产品的口感。有些多糖( 如汉生胶) 还可进行化学修饰从而改善其流变学特性。然而消费者却认为这些修饰分子是非天然的,一些欧洲国家的食品管理机构也禁止使用添加剂( 如在酸奶生产中就有明确规定) 。
人们开始将由乳酸菌原位产生的具有改善质地作用的胞外多糖用于制作酸奶、奶酪和冰淇淋以及低脂Mozzarella干酪。产淀粉酶乳酸菌的使用也是功能性发酵剂改善食物质地的实例，乳酸菌所产的耐热淀粉酶在谷物发酵，尤其在酸性面团制作中可防止面包老化。
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2.2改善产品风味
乳酸菌可使发酵食品具有独特的风味，它们将食物酸化，产生乳酸味，分解蛋白质和脂肪产生风味物质，控制乳酸菌所产肽的活性在奶酪成熟中十分重要。
3 技术优势
3.1 抗噬菌体发酵剂在乳品工业中的应用
噬菌体污染一直是困扰发酵乳品业及其他发酵工业的一大难题，由于噬菌体侵袭乳品发酵剂乳酸菌使之产酸力严重下降以至菌体破裂而导致发酵迟缓或发酵失败，给生产厂家造成巨大的经济损失。防止噬菌体污染的传统方法主要有： 使用纯培养物轮换发酵制度、应用噬菌体抗性菌株、发酵剂进行无菌增殖、采用抗噬菌体培养基、提高厂家的生产卫生条件等。
这些措施有助于有效控制工厂中噬菌体的污染、增殖，但不能提供一个根本解决问题的方法，增加生产效率。
噬菌体抗性机理目前大致可以归纳为三种机制：①吸附抑制( 即噬菌体可特异性地吸附于菌体胞壁上的结合位点，这一位点是一种糖蛋白类物质( 或酶) ,它与某些糖的代谢运转机制有关)； ②限制与修饰( 即通过存在于胞体内切酶及甲基化修饰酶的作用来消除入侵的噬菌体这一外源DNA)； ③顿挫性感染( 即侵染菌体因噬菌体的侵染而导致胞体在尚未整合或复制噬菌体DNA或颗粒之前即死亡裂解，使噬菌体无法繁殖而扩大污染范围) 。
3.2 乳糖阴性发酵剂在清淡型酸奶中的应用
在酸奶制品中乳糖被酸奶发酵剂转化为乳酸，直至最终p H值达到4.2~4.5。在贮藏期间，p H值会降至4.0以下。这种由Lb.delbrueckii subsp.bulgaricus引起的后酸化会 产 生 一 种 人 们 并 不 期 望 的 酸 苦 味 。Lb. Delbrueckii subsp.bulgaricus的乳糖阴性突变株可生产清淡型酸奶,因为这种细胞只在乳糖发酵型S.thermophilus细胞的存在下才会生长，使它们得以共生。
3.3加速奶酪的成熟
在奶酪成熟过程中，乳酸菌水解蛋白和脂类以及内源酶的作用而生成一些香味成分。奶酪成熟期长,冷藏和库存费用很高，因此，加速奶酪的成熟是奶酪研究的重要内容。除了筛选更加合适的乳酸菌及优化内源酶的最佳活性条件外，添加外源酶和增加乳酸菌原位自溶也可加速奶酪成熟。
4 用于提高产品营养价值和保健功能
4.1功能因子的产生
功能因子是通过特殊的生理活动有助于消费者健康的食品组成成分，许多微生物来源的功能因子已被添加到食品中。通过菌株筛选和加工条件优化，可提高乳酸菌的活性从而增加发酵食品中功能因子的含量。
4.2 去除有毒或非营养因子
某些乳酸菌在发酵时可去除有毒或非营养因子,例如降低发酵奶中乳糖和半乳糖含量可以防止乳糖不耐症和半乳糖积累; 去除大豆中的棉籽糖、水苏糖和毛蕊糖可防止肠胃气胀和肠痉挛，去除豆类和谷物中的蛋白酶抑制剂可防止消化不良，去除植酸和丹宁可提高矿物质利用率，还有一些乳酸菌可去除天然毒素例如木薯中的含氰苷和传统发酵食品中的生物胺。
5 结束语
对功能性发酵剂的生物动力学进行数学分析可以了解食品环境和微生物功能性之间的关系，还将有助于菌株筛选和加工设计。这样可对加工进行更好的控制，提高食品安全性和质量并可减少经济损失，同时还将有助于食品企业的多样化生产。
参考文献：
[1]项锦欣. 直投式发酵剂生产橄榄菜技术研究[D].西南农业大学,2004.
[2]侯聚敏. 产β-半乳糖苷酶乳酸菌的筛选及高密度培养的研究[D].吉林大学,2013.
论文作者:彭邦国
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/22
标签：乳酸菌论文; 发酵剂论文; 噬菌体论文; 食品论文; 功能论文; 奶酪论文; 乳糖论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;