乳酸菌发酵在食品加工中的应用

乳酸菌发酵在食品加工中的应用

张红印1　崔焕成2　杜　娟4　张安让3　尹郑红5

(1郑州粮食学院食品工程系,郑州450052;2安阳市畜牧局,安阳455000;3郑州牧业工程高等专科学校,郑州450008;4邓州市畜牧局,邓州474150;5河南省食品工业科学研究所,郑州450053)　　乳酸菌是一类能发酵利用糖类物质而产生大量乳酸的细菌,它是一类对人体有益的菌群。乳酸菌发酵能产生大量的有机酸、醇类及各种氨基酸等代谢物,具有抑制腐败菌、提高消化率、防癌等生理功效。乳酸菌的应用历史非常悠久,但真正科学的研究和利用是始于19世纪中叶。如今,人们已经认识到乳酸菌的生理功能,乳酸菌发酵在食品加工中得到了广泛的应用。

婴儿双歧秆菌和青春双歧杆菌,它们都存在于人的肠道内。

片球菌属的乳酸菌呈四联状排列。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　营养作用

食品原料经乳酸菌发酵后,能使蛋白质、脂肪和糖类分解为人体更易吸收的预消化状态,同时还能增加可溶性钙、磷、铁和某些B族维生素的含量,提高它的消化吸收性能和营养价值。2.2　抗菌和整肠作用

乳酸菌进入人体后,就会在肠道内繁殖,产生乳酸、乙酸和一些抗菌物质,使肠道的pH值和氧化还原电位降低,从而能抑制致病菌和有害于人体健康菌的生长繁殖,可起到抗菌防病的作用。同时,乳酸菌的大量生长繁殖也维持了肠道菌群的平衡,起到了整肠作用。2.3　防癌和抗癌作用

乳酸菌在肠道内的繁殖可改善肠道菌群的组成,促进肠道的蠕动,从而减少了致癌物在肠道内的停留时间:乳秆菌和双歧杆菌还能发酵分解致癌物N-亚硝基胺,起到了抗癌的作用;乳酸菌及其代谢产物能诱导干扰素和促细胞分裂剂的产生,活化自然杀伤细胞(NK)并产生兔疫球蛋白抗体,从而活化巨噬细胞的功能,增强人体的免疫能力,提高对癌症的抵抗力。

乳酸菌的抗癌作用已得到了试验证实。1962年,保加利亚的Bodanov用保加利亚秆菌的抽出物注入移殖有癌细胞的试验鼠的腹腔后,有58%的治疗效果;1973年,美国的Reddy和Farmer等将移殖有腹水癌的试验鼠喂以酸奶,证明可以抑制28%～35%的癌细胞的增殖。2.4　对其他疾病的疗效

乳酸菌可促进胃肠道的蠕动,消除胃肠中的气体,增加肠胃的舒畅感,因此,对胃病有一定的疗效。澳大利亚Halden提出,对胃酸缺乏症患者,如果每1　乳酸菌的种类

乳酸菌从形态上分类主要有球状和杆状两大类。按照生化分类法,乳酸菌可分为乳秆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属和片球菌属5个属,每个属又有很多菌种,某些菌种还包括数个亚种。

乳杆菌属的乳酸菌一般呈细长的秆状,大多为链状排列。它们都是革兰氏阳性无芽孢菌,微需氧。在发酵工业中应用的主要有:同型发酵乳秆菌,如德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、瑞士乳秆菌、嗜酸乳秆菌和干酪乳杆菌;异型发酵乳杆菌,如短乳秆菌和发酵乳杆菌。

链球菌属乳酸菌一般呈短链或长链状排列,为无芽孢的革兰氏阳性菌,兼性厌氧。生产中常用的主要有:乳酸链球菌、丁二酮乳酸链球菌、乳酪链球菌和嗜热乳链球菌等。

明串珠菌属大多呈圆形或卵圆形的链状排列,常存在于水果和蔬菜中,能在高浓度的含糖食品中生长。该菌属的乳酸菌均是异型发酵菌。常见的有:肠膜明串珠菌及其乳脂亚种和葡萄糖亚种、嗜橙明串珠菌、乳酸明串珠菌和酒明串珠菌,尤以肠膜明串珠菌的乳脂亚种最为常见,它可发酵柠檬酸而产生特征风味物质,又称风味菌、香气菌和产香菌。双歧杆菌属的细菌因其菌体尖端呈分支状而得名,它们是无芽孢革兰氏阳性菌,专性厌氧。目前已知的双歧秆菌有24种,应用于发酵乳制品生产的仅有5种,即两歧双歧秆菌、长双歧杆菌、短双歧秆菌、

收稿日期:2000-03-07　　　　　　　　　　　　　　　　　　郑州牧业工程高等专科学校学报　　　　　　　　　　　　　　　2000年8月・194・

天饮用500mL酸奶,可以恢复健康。乳酸菌还可降低血清胆固醇的水平,对预防由动脉硬化引起的心脑血管疾病,有一定的作用。除此之外,乳酸菌对慢性便秘、糖尿病、肝病等,都有一定的预防和治疗作用。

2.5　抗衰老作用

现代医学认为,人体衰老是因为体内自由基积累而引起的。如果能够降低机体内的自由基水平,就可以延缓衰老过程。乳酸菌能够清除体内产生的自由基,从而具有延缓细胞衰老延年益寿的作用。

乳酸菌具有这么多的生理功能,因此,乳酸菌发酵食品被公认为功能性食品。

排除乳清,将凝块压成块状而制成的产品。

用于生产于酪的乳酸发酵剂,随干酪种类而异。常用的菌种有乳酸链球菌、乳油链球菌、干酪杆菌,丁二酮链球菌,嗜酸乳杆菌、保加利亚乳秆菌以及噬柠檬酸明串珠菌等。生产中通常选取其中两种以上的乳酸菌混合使用。

3.2　在植物蛋白饮料加工中的应用主要用于生产酸豆奶和花生乳酸发酵酸奶。由于牛奶资源有限,酸奶的成本较高,而酸豆奶和花生乳酸发酵酸奶可以作为酸奶的替代品为人们提供大量的优质蛋白,因此,开发酸豆奶和花生乳酸发酵酸奶具有巨大的经济效益和杜会效益。3.2.1　酸豆奶的生产

大豆经热烫、浸泡、磨浆等前处理,制得豆浆。豆浆中加入奶粉、蔗糖或乳糖等辅料,经均质、杀菌后,冷却到适宜温度,接种乳酸菌进行发酵。发酵结束后放入4℃的冷库中冷却并进行后发酵,即得酸豆奶。用于酸豆乳生产的乳酸菌主要属于乳杆菌属、链球菌属,此外还有明串珠菌属。生产中常用德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌,嗜热链球菌、豆乳链球菌、肠膜明串珠菌等,常用两种或两种以上菌株混菌发酵。

乳酸菌在豆乳发酵过程中,不仅可以分解蛋白质为小分子物质,而且可以脱除豆腥味,分解棉子糖、水苏糖等胀气因子,使产品具有良好的风味和营养价值。

3.2.2　花生乳酸发酵酸奶的生产

花生经烘炒、去皮、浸泡后磨浆,过滤除渣得花生奶。花生奶中加入牛奶、蔗糖等辅料,搅抖均匀,均质杀菌后降温,接种乳酸菌灌装发酵,然后进行低温后熟,即得产品。用于花生乳酸发酵酸奶生产的乳酸菌与发酵酸豆乳相同。

3.3　在蔬菜深加工中的应用

乳酸发酵在蔬菜深加工中的应用原来仅限于生产泡酸菜,近年来,随着食品科学的发展,乳酸发酵也被用于蔬菜乳酸发酵饮料的生产。3.3.1　泡酸菜的加工

泡酸菜是世界1400三大名酱腌菜之一,在我国有悠久的历史。早在1400年前,后魏贾思勰撰著的《齐民要求》一书就记载有泡酸菜的制作方法。其加工过程大致如下,蔬菜清洗干净后晾去表面水分,放入泡菜坛中加入6%～8%的食盐水,使食盐水完全淹没蔬菜,盖上坛盖,腌制一段时间即可。泡酸菜的制作过程属于自然发酵,不需接种乳酸菌。在高盐缺3　乳酸发酵在食品加工中的应用

3.1　在乳制品加工中的应用

乳制品是乳酸菌发酵应用最多,也是最为成熟

的领域。主要产品有酸奶、奶油和干酪。3.1.1　酸奶的生产

酸奶是以鲜牛奶或奶粉为主要原料,经乳酸菌发酵而制得的产品。原料乳经加热杀菌(一般采用90℃30min)和均质后,降低到适宜的温度,添加糖和稳定剂搅拌均匀,接种乳酸菌发酵剂在适宜的温度下发酵。发酵完毕后,置于4℃左右的冷库内冷却成熟,即得成品酸乳。

应用于酸乳生产的乳酸菌主要属于乳秆菌属、链球菌属,此外还有双歧杆菌属。生产中常用的有保加利亚乳秆菌、嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、乳链球菌。两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌等。可单菌种发酵,但一般两种或两种以上菌种混合使用。保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合菌种纯培养发酵剂在生产中很常用。3.1.2　奶油的生产

奶油,又称黄油,是以乳经离心分离后所得的稀奶油为主要原料,经杀菌、冷却、成熟、乳酸菌发酵、搅拌、压炼而制成的乳制品。奶油按发酵方法不同,分为天然发酵奶油和人工发酵奶油两类。天然发酵奶油以乳中原有的微生物为发酵剂,让其自然发酵而成。人工发酵奶油,系将稀奶油杀菌后,再添加纯培养的发酵剂,使其发酵而制成。

应用于奶油生产的乳酸菌有以下几种:乳酸链球菌、乳油链球菌、噬柠檬酸链球菌、副噬柠檬酸链球菌、丁二酮乳链球菌等。3.1.3　干酪的生产

干酪是指原料乳经杀菌、冷却后,加入适量的乳酸菌发酵剂发酵,使蛋白质(主要是酪蛋白)凝固后,第3期　　张红印　崔焕成　杜　娟　张安让　尹郑红　乳酸菌发酵在食品加工中的应用

・195・

氧的环境下,乳酸菌的生长占优势,产生大量的乳酸,抑制了其它菌的生长。乳酸不仅使成品具有酸味,同时可与发酵过程中产生的醇类物质发生酯化反应,产生乳酸乙酯等,使成品具有香味;同时,发酵过程中部分蛋白质分解产生氨基酸,使成品具有鲜味。泡酸菜不仅是佐餐佳品,而且是保健食品,深受人们的喜爱。

在泡酸菜中常见的乳酸菌主要有植物乳杆菌、黄瓜乳杆菌、短乳杆菌、肠膜明串珠菌及双歧杆菌等。

3.3.2　蔬菜乳酸发酵饮料的生产

蔬菜乳酸发酵饮料是近几年来开发的新型保健饮料。用于乳酸发酵的蔬菜主要有:马铃薯、南瓜、山芋等。其基本生产工艺是这样的:蔬菜经清洗去皮后,进行预煮软化,然后榨汁过滤得蔬菜汁。蔬菜计中加入牛奶、蔗糖等辅料,搅拌均匀后进行杀菌和均质,迅速冷却到40℃左右,接种乳酸菌进行发酵,然后再灌装、杀菌、冷却即得成品。蔬菜乳酸发酵饮料生产中所用的菌种与酸奶相同,大多采用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合发酵。

利用蔬菜生产乳酸发酵饮料,提高了蔬菜的营养价值,又改善了产品的风味,大大地增加了经济效益,是蔬菜深加工和开发的一个很有前途的领域。3.4　在肉制品生产中的应用

主要用于生产发酵香肠。发酵香肠有二千多年的历史,传统发酵香肠的生产不添加任何发酵剂,完全由肉、香辛料及环境中的微生物完成发酵和成熟。在生产过程中由于原料肉中加入了食盐、亚硝酸盐、硝酸盐及香辛料,使不耐盐及对亚硝酸盐敏感的腐败菌不能生长,加上加工过程中的温度一般较低,嗜冷性好氧菌开始时缓慢生长,但随之因肠馅内的氧气被逐渐消耗掉而受到抑制。而上述条件正好适合乳酸菌及球菌的生长,因而逐渐成为优势菌。乳酸菌能将原料中的碳水化合物分解为酸,导致产品的pH值下降。这一方面对病原菌及有害菌的生长起到抑制作用,另一方面赋予产品特有风味和坚实的质地;另外,乳酸的产生加速了亚硝酸盐向一氧化氮肌红蛋白的转化,减少了产品中亚硝酸盐的残留量。另据

报道,乳酸菌在代谢过程中还会产生H2O2、细菌素

等,又进一步抑制了腐败和有害微生物的生长繁殖。传统发酵香肠生产的关键是使乳酸菌成为优势菌,如果在某一生产环节出现意外,而使其它菌成为优势菌,则必然会导致产品质量的下降或完全腐败。

发酵香肠的现代生产工艺是在原料中添加微生物纯培养的乳酸菌发酵剂,从而保证乳酸菌在整个发酵和成熟过程中占有绝对优势,再加上合理的工艺条件,使产品的安全和质量得到保证。目前使用的微生物有乳酸杆菌(植物乳杆菌、弯曲乳杆菌、乳酸乳杆菌、干酪乳杆菌),片球菌(戊糖片球菌、乳酸片球菌、啤酒片球菌)、微球菌(变异微球菌)、霉菌(产黄青霉)和酵母(德巴利汉逊氏酵母)。一般认为,乳酸菌对产品的贮藏稳定性起决定作用,而微球菌、霉菌、酵母对产品的色泽、风味起决定作用。因此,制作发酵肠时,最好采用乳酸菌与微球菌或霉菌或酵母混合型发酵剂。

参考文献

1　殷蔚申.食品微生物学.北京:中国财政经济出版杜,1991,252～

254

2　刘程,江小梅,等.当代新型食品.北京:北京工业大学出版社,

1998,647～648

3　华中农业大学.蔬菜贮藏加工学.北京:农业出版社,1992,245

～249

4　陈健初,叶兴乾,等.马铃薯乳酸发酵饮料的研究,食品工业,1993

(2):33～34

5　罗红霞,韩刚,等.南瓜乳酸菌饮料的研制,食品科学,1995

(10):49～50

6　王新胜,黄跃勇,等.南瓜乳发酵饮料的研究,食品科学,1995

(3):72～73

7　文泽富,张迎君,等.花生乳酸发酵酸奶的研究,食品工业,1994

(3):37～38

8　张恒.山芋牛奶混合发酵制酸奶,食品工业,1994(3):38～399　李秀娟,王玲,等.凝乳型花生酸乳适宜发酵条件研究,食品工业,

1997(5):36～37

10　张连城,闵连吉,等.发酵肠生产中乳酸菌的选择,食品科学,

1996(8):25～29

11　王雪青,马长伟,等.以干酪乳杆菌和葡萄球菌为发酵剂生产干

发酵香肠过程中的主要理化和微生物变化.食品与发酵工业,1996(6):6～8