时间：2023-10-05 10:29:08
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇乳酸菌在食品工业中的应用，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
1.1微生物发酵
以酱糟(30%)、木薯渣(10%)、玉米黄浆(30%)和玉米喷浆纤维(30%)食品工业废渣为发酵底物，添加乳酸菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌进行固态发酵。接种用乳酸菌冰干粉为西南民族大学生命科学与技术学院动物科学实验室从牦牛消化道中分离筛选的优良菌株———嗜酸乳杆菌LAg12－7，该菌株已送中国典型培养物保藏中心———武汉大学保藏中心保藏，其保藏编号为CCTCCM2012305;枯草芽孢杆菌和酵母菌干菌粉购于北京华辰兴业科技有限公司。将乳酸菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌的冻干粉按40.0%、30.0%和30.0%的比例制成混合发酵菌剂。取复合发酵菌剂1.0份，加红糖5.0、维生素C0.4、尿素3.1、磷酸二氢钾0.5和清洁水90.0份，30℃活化72h，制成混合发酵菌液。在发酵底物中按3%的比例加入活化后的混合发酵菌液。参考闫征等、王秋菊等和刘新星等方法，在30℃培养箱发酵5d。发酵期间适当补水，水分含量控制在30%左右，每24h翻动1次。发酵前1d和发酵后(第5天)的物料各取100g装于自封口塑料袋中，立即置于－20℃冰箱中保藏。以上微生物发酵饲料试验重复进行3次，即得3个批次的发酵饲料。
1.2样品处理
取适量发酵前和发酵后饲料鲜样－4℃保藏，用于活菌计数和pH测定。将发酵前和发酵后饲料样品置于90℃烘箱中烘30min以灭酶活，而后65℃烘6h，室温自然放置6h得到风干样品。将风干样品分2份粉碎，并过20目筛(用于纤维测定)和40目筛(用于粗蛋白和小肽测定)。
1.3指标测定
1.3.1活菌数的测定
乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢杆菌分别梯度培养计数，培养基的配制参考杨雪峰等和刘惠知等的方法，计数方法依照GB/T13093－2006。
1.3.2pH的测定
pH的测定方法参照王旭明并有所改进，对样品10倍稀释混匀后采用Beckman离心机8000r/min离心，取上清液测定。
1.3.3常规营养成分的测定
中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)采用VELP纤维素测定仪;粗蛋白(CP)采用FOSS蛋白测定仪。测定方法参照张丽英饲料中常规成分分析一章。
1.3.4蛋白酶和纤维素酶活性的测定
以40目风干样品为原料测定酶活力，蛋白酶活力的测定参考张寒俊等方法，纤维素酶活力的测定采用二硝基水杨酸法(DNS)法。
1.3.5小肽含量的测定
小肽含量的测定参照郭玉东等方法，并对其进行聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS－PAGE)，定性说明小肽含量变化。
1.4统计分析
对3批次发酵饲料分别采样并测定相应指标，试验结果用平均值±标准差表示，发酵前后的差异性采用SPSS18.0统计软件中的t检验。
2结果与方法
2.1活菌数及pH
发酵后食品工业废渣中3种有益菌活菌数均极显著提高(P＜0.01)，乳酸菌和酵母菌达到108数量级。与发酵前相比，乳酸菌数增加454.90%，枯草杆菌数增加282.35%，酵母菌数增加403.70%。发酵5d后，由于微生物尤其是乳酸菌的新陈代谢，导致食品工业废渣的pH明显下降，由5.80降至3.91，降幅达32.59%，P为0.0041。
2.2常规营养成分
发酵后食品工业废渣CP含量极显著增加(P＜0.01)，增幅达21.68%;NDF和ADF含量均显著下降(P＜0.05)，其中NDF下降10.61%，ADF下降9.23%。
2.3活性成分
发酵过程中由于微生物不断分泌代谢产物，使得食品工业废渣的蛋白酶和纤维素酶活力均提高2倍以上，蛋白酶活力增幅达138.45%，纤维素酶活力增幅达143.20%。小肽含量显著提高，由0.87%增至3.20%，增幅达267.81%。发酵5d时，66200～97400的肽段含量较之发酵前1d时降低，而66200以下肽段含量增加，说明食品工业废渣经过发酵，部分大分子蛋白得以降解，并转化为低分子肽。
3讨论
3.1微生物发酵对活菌数和pH的影响
发酵过程中，益生菌和发酵底物中原有微生物利用饲料中的糖分等营养物质逐渐大量增殖，发酵后乳酸菌和酵母菌枯草杆菌活菌数分别达到2.83、1.36和0.65亿CFU/g。王旭明等用玉米－豆粕型日粮添加益生菌发酵，4d后乳酸杆菌数量达到最大值9.5亿CFU/g，2d后酵母菌数达到最大值4.1万/g，同时大肠菌群和腐败菌被抑制。魏爱彬等利用干酪乳杆菌和植物乳杆菌发酵全价饲料，2种菌的单一发酵组和组合发酵组的乳酸菌数量分别在发酵6、4和6d达到最大，分别为994、983和984亿CFU/g，而酵母菌在发酵过程中数量逐渐降低，发酵10d时2种菌的单一发酵组和复合菌种发酵组中的酵母菌活菌数分别为374、365和372亿CFU/g。任佐华利用枯草杆菌、黑曲霉和产朊假丝酵母发酵水稻秸秆，最佳条件下总活菌数可达118亿CFU/g。试验乳酸杆菌活菌数变化趋势与王旭明等相符，魏爱彬等和佐华活菌数较高可能因为发酵底物、发酵时间和菌种组合不同所致。微生物尤其是乳酸菌增殖过程中分泌酸性物质，降低了发酵饲料的pH，发酵后pH降至3.91，可提高发酵饲料的适口性，而酸性环境又可抑制许多有害菌的繁殖，从而可以延长发酵饲料的保藏时间。吴天祥对芭蕉芋酒糟接种嗜酸乳杆菌发酵，7d后pH降至3.8。王旭明等对玉米－豆粕型日粮添加微生物原液固态发酵，pH第4天即降至4以下。试验pH变化趋势与以上试验相符。
3.2常规营养成分的变化
通过益生菌的发酵作用，可使发酵底物中的粗纤维和粗淀粉降解，产生菌体蛋白，提高CP的含量，从而改善食品工业废渣的利用效率。试验中，发酵后CP含量由14.16%增至17.23%。张鑫利用酿酒酵母、白地霉、热带假丝酵母和植物乳杆菌混菌固态发酵马铃薯渣，根据响应面数据得出在最适条件下CP含量可达到36.96%，比发酵前提高了10.22%。试验CP变化趋势与其相符。发酵后，NDF和ADF含量分别降至46.83%和33.62%。NDF是植物细胞壁的成分，反映饲料容积，可用来衡量动物的饱腹度，与家畜采食量呈负相关。日粮中NDF高时，瘤胃容积限制干物质采食量;ADF的木质素比例较高，木质素为不可消化纤维，故ADF适于作为反刍动物饲料消化率指标，与家畜消化率呈负相关。故NDF含量的下降意味着动物采食量的增加，ADF含量的下降则可说明动物消化率的提高。院江等利用乳酸菌和酵母菌等组成的复合菌发酵棉籽壳，10d后测得NDF和ADF含量分别降至(63.10±4.55)%和(49.09±5.26)%。付敏等采用枯草芽孢杆菌、黑曲霉和白地霉对菜籽饼混合固态发酵，5d后测得NDF含量下降了38.70%，ADF含量下降了27.88%。试验NDF和ADF变化趋势与以上试验相近，院江等和付敏等试验结果降幅较大可能因为试验条件差别所致。
3.3活性成分的变化
动物自身分泌的消化酶很难消化植物性细胞壁及细胞壁内的营养物质。饲料工业中一般都会应用粉碎技术来破坏植物细胞壁，但很难将植物细胞壁完全破坏。纤维素酶可协同降解细胞壁，释放单糖等易被畜禽吸收利用的物质，从而明显改善饲料的营养价值。发酵过程中，在混合益生菌的作用下，饲料中纤维素酶活力增至411.8U/g，可有效降解发酵底物中的纤维素成分;经过发酵，蛋白酶活力增至172.4U/g，酶活力的提高可改善发酵饲料的营养价值。任雅萍用益生菌28℃下发酵苹果渣和马铃薯渣72h，自然发酵时:对于苹果渣，在酵母菌和黑曲霉组合，并添加氮素和油渣的条件下，蛋白酶活性最高可达168.50U/g，发酵增率为380.1%;纤维素酶活性最高达3829.63U/g，发酵增率为949.6%;对于马铃薯渣，在米曲霉单菌，并添加氮素和油渣的条件下，蛋白酶活性最高可达478.08U/g，发酵增率为657.0%;纤维素酶活性最高可达564.90U/g，发酵增率为794.5%。试验与以上试验酶活力均增加明显，变化趋势相近，增幅差异可能由于发酵条件不同所致。利用乳酸菌和芽孢杆菌等能分泌蛋白酶的菌种，可在合适微环境下酶解蛋白质底物产生小肽蛋白。同时，也能较大程度地降低植物蛋白中的抗营养成分，如胰蛋白酶抑制剂、脲酶和血凝素等，可有效消除大分子蛋白的抗原性，有利于动物的生长发育和肠道对肽类蛋白的吸收利用。小肽可提高机体蛋白质合成、消除游离氨基酸吸收竞争、增加动物生产性能并能增强矿物元素的吸收利用，对动物营养产业具有重要意义。试验发酵后，小肽含量增幅达267.81%，这可提升微生态饲料的附加值，并可改善动物的生产性能。马文强等利用枯草芽孢杆菌、酿酒酵母菌和乳酸菌发酵豆粕，结果表明:发酵后低分子蛋白质含量提高2.25倍。试验小肽含量变化趋势与以上试验相符。
4结论
关键词:生物技术;基因工程;细胞工程
现代生物技术的迅猛发展,成就非凡,推动着科学的进步,促进着经济的发展,改变着人类的生活与思维,影响着人类社会的发展进程。现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容,具有巨大的经济效益及潜在的生产力。专家预测,到2010～2020年,生物技术产业将逐步成为世界经济体系的支柱产业之一。生物技术是以生命科学为基础,利用生物机体、生物系统创造新物种,并与工程原理相结合加工生产生物制品的综合性科学技术。现代生物技术则包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等领域。在我国的食品工业中,生物技术工业化产品占有相当大的比重;近年,酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占食品工业总产值的17%。现代生物技术在食品发酵领域中有广阔市场和发展前景,本文主要阐述现代生物技术在食品发酵生产中的应用。
一、基因工程技术在食品发酵生产中的应用
基因工程技术是现代生物技术的核心内容,采用类似工程设计的方法,按照人类的特殊需要将具有遗传性的目的基因在离体条件下进行剪切、组合、拼接,再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞,进行无性繁殖,并使目的基因在受体细胞中高速表达,产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型。
发酵工业的关键是优良菌株的获取,除选用常用的诱变、杂交和原生质体融合等传统方法外,还可与基因工程结合,进行改造生产菌种。
(一)改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。将优良酶基因转入面包酵母菌中后,其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母显著提高,面包加工中产生二氧化碳气体量提高,应用改良后的酵母菌种可生产出膨润松软的面包。
(二)改良酿酒酵母菌的性能
利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株,用以改进传统的酿酒工艺,并使之多样化。采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉发酵,使生产流程缩短,工序简化,革新啤酒生产工艺。目前,已成功地选育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜杀啤酒酵母菌株,提高生香物质含量的啤酒酵母菌株。
(三)改良乳酸菌发酵剂的性能
乳酸菌是一类能代谢产生乳酸,降低发酵产品pH值的一类微生物。乳酸菌基因表达系统分为组成型表达和受控表达两种类型,其中受控表达系统包括糖诱导系统、Nisin诱导系统、pH诱导系统和噬菌体衍生系统。相对于乳酸乳球菌和嗜热链球菌而言,德氏乳杆菌的基因研究比较缺乏,但是已经发现质粒pN42和PJBL2用于构建德氏乳杆菌的克隆载体。有研究发现乳酸菌基因突变有2种方法:第一种方法涉及(同源或异源的)可独立复制的转座子,第二种方法是依赖于克隆的基因组DN断和染色体上的同源部位的重组整合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵剂具有优良的发酵性能,产双乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗杂菌和病原菌的能力较强。
二、细胞工程技术在食品发酵生产中的应用
细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。细胞工程主要有细胞培养、细胞融合及细胞代谢物的生产等。细胞融合是在外力(诱导剂或促融剂)作用下,使两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术是一种改良微生物发酵菌种的有效方法,主要用于改良微生物菌种特性、提高目的产物的产量、使菌种获得新的性状、合成新产物等。与基因工程技术结合,使对遗传物质进一步修饰提供了多样的可能性。例如日本味之素公司应用细胞融合技术使产生氨基酸的短杆菌杂交,获得比原产量高3倍的赖氨酸产生菌和苏氨酸高产新菌株。酿酒酵母和糖化酵母的种间杂交,分离子后代中个别菌株具有糖化和发酵的双重能力。日本国税厅酿造试验所用该技术获得了优良的高性能谢利酵母来酿制西班牙谢利白葡萄酒获得了成功。目前,微生物细胞融合的对象已扩展到酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间以至属间,不断培育出用于各种领域的新菌种。
三、酶工程技术在食品发酵生产中的应用
酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂。酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分,酶工程又称酶反应技术,是在一定的生物反应器内,利用生物酶作为催化剂,使某些物质定向转化的工艺技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器等。酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面,一是用酶技术处理发酵原料,有利于发酵过程的进行。如啤酒酿制过程,主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白质降解不足,从而减慢发酵速度,影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷,提高麦汁的可发酵度和麦汁糖化的组分,缩短糖化时间,减少麦皮中色素、单宁等不良杂质在糖化过程中浸出,从而降低麦汁色泽。二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物,缩短发酵过程,促进发酵风味的形成。啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素,是判断啤酒成熟的主要指标。当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时,就会产生一种不愉快的馊酸味。双乙酰是由酵母繁殖时生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的,一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约5～10d的时间。崔进梅等报道,发酵罐中加入α-乙酰乳酸脱羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可缩短发酵周期,减少双乙酰含量。
四、小结
在食品发酵生产中应用生物技术可以提高发酵剂的性能,缩短发酵周期,丰富发酵制品的种类。不仅提高了产品档次和附加值,生产出符合不同消费者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工业的发展。随着生化技术的日益发展,相信会开发出更多物美价廉的发酵制品,使生物加工技术在食品发酵工业中的应用更加广泛。
参考文献
[1]赵志华,岳田利等.现代生物技术在乳品工业中的应用研究[J].生物技术通报.2006,04:78-80.
[2]王春荣,王兴国等.现代生物技术与食品工业[J].山东食品科技.2004,07:31.
[3]徐成勇,郭本恒等.酸奶发酵剂和乳酸菌生物技术育种[J].中国生物工程杂志.2004,(7):27.
关键词:生物技术;基因工程;细胞工程
现代生物技术的迅猛发展,成就非凡,推动着科学的进步,促进着经济的发展,改变着人类的生活与思维,影响着人类社会的发展进程。现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容,具有巨大的经济效益及潜在的生产力。专家预测,到2010～2020年,生物技术产业将逐步成为世界经济体系的支柱产业之一。生物技术是以生命科学为基础,利用生物机体、生物系统创造新物种,并与工程原理相结合加工生产生物制品的综合性科学技术。现代生物技术则包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等领域。在我国的食品工业中,生物技术工业化产品占有相当大的比重;近年,酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占食品工业总产值的17%。现代生物技术在食品发酵领域中有广阔市场和发展前景,本文主要阐述现代生物技术在食品发酵生产中的应用。
一、基因工程技术在食品发酵生产中的应用
基因工程技术是现代生物技术的核心内容,采用类似工程设计的方法,按照人类的特殊需要将具有遗传性的目的基因在离体条件下进行剪切、组合、拼接,再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞,进行无性繁殖,并使目的基因在受体细胞中高速表达,产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型。
发酵工业的关键是优良菌株的获取,除选用常用的诱变、杂交和原生质体融合等传统方法外,还可与基因工程结合,进行改造生产菌种。
(一)改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。将优良酶基因转入面包酵母菌中后,其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母显著提高,面包加工中产生二氧化碳气体量提高,应用改良后的酵母菌种可生产出膨润松软的面包。
(二)改良酿酒酵母菌的性能
利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株,用以改进传统的酿酒工艺,并使之多样化。采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉发酵,使生产流程缩短,工序简化,革新啤酒生产工艺。目前,已成功地选育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜杀啤酒酵母菌株,提高生香物质含量的啤酒酵母菌株。
(三) 改良乳酸菌发酵剂的性能
乳酸菌是一类能代谢产生乳酸,降低发酵产品pH值的一类微生物。乳酸菌基因表达系统分为组成型表达和受控表达两种类型,其中受控表达系统包括糖诱导系统、Nisin诱导系统、pH 诱导系统和噬菌体衍生系统。相对于乳酸乳球菌和嗜热链球菌而言,德氏乳杆菌的基因研究比较缺乏,但是已经发现质粒pN42和PJBL2用于构建德氏乳杆菌的克隆载体。有研究发现乳酸菌基因突变有2种方法:第一种方法涉及(同源或异源的)可独立复制的转座子,第二种方法是依赖于克隆的基因组DNA 片断和染色体上的同源部位的重组整合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵剂具有优良的发酵性能,产双乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗杂菌和病原菌的能力较强。
二、细胞工程技术在食品发酵生产中的应用
细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80 年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。细胞工程主要有细胞培养、细胞融合及细胞代谢物的生产等。细胞融合是在外力(诱导剂或促融剂)作用下,使两个或两个以上的异源(种、属间) 细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术是一种改良微生物发酵菌种的有效方法,主要用于改良微生物菌种特性、提高目的产物的产量、使菌种获得新的性状、合成新产物等。与基因工程技术结合,使对遗传物质进一步修饰提供了多样的可能性。例如日本味之素公司应用细胞融合技术使产生氨基酸的短杆菌杂交,获得比原产量高3倍的赖氨酸产生菌和苏氨酸高产新菌株。酿酒酵母和糖化酵母的种间杂交,分离子后代中个别菌株具有糖化和发酵的双重能力。日本国税厅酿造试验所用该技术获得了优良的高性能谢利酵母来酿制西班牙谢利白葡萄酒获得了成功。目前,微生物细胞融合的对象已扩展到酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间以至属间,不断培育出用于各种领域的新菌种。
三、酶工程技术在食品发酵生产中的应用
酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂。酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分,酶工程又称酶反应技术,是在一定的生物反应器内,利用生物酶作为催化剂,使某些物质定向转化的工艺技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器等。酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面,一是用酶技术处理发酵原料,有利于发酵过程的进行。如啤酒酿制过程,主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白质降解不足,从而减慢发酵速度,影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷,提高麦汁的可发酵度和麦汁糖化的组分,缩短糖化时间,减少麦皮中色素、单宁等不良杂质在糖化过程中浸出,从而降低麦汁色泽。二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物,缩短发酵过程,促进发酵风味的形成。啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素,是判断啤酒成熟的主要指标。当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时,就会产生一种不愉快的馊酸味。双乙酰是由酵母繁殖时生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的,一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约5～10d 的时间。崔进梅等报道,发酵罐中加入α-乙酰乳酸脱羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可缩短发酵周期,减少双乙酰含量。
四、小结
在食品发酵生产中应用生物技术可以提高发酵剂的性能,缩短发酵周期,丰富发酵制品的种类。不仅提高了产品档次和附加值,生产出符合不同消费者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工业的发展。随着生化技术的日益发展,相信会开发出更多物美价廉的发酵制品,使生物加工技术在食品发酵工业中的应用更加广泛。
参考文献
[1]赵志华,岳田利等.现代生物技术在乳品工业中的应用研究[J].生物技术通报.2006,04:78-80.
[2]王春荣,王兴国等.现代生物技术与食品工业[J].山东食品科技.2004,07:31.
关键词：生物防腐剂，乳酸链球菌肽，曲酸，应用，发展趋势
前言：
在食品工业中，各种食品的防腐保鲜是一个非常重要的问题。据估计，全世界每年约10％～20%的食品由于腐败而废弃，造成巨大的资源浪费和经济损失。过去人们常常利用加入化学防腐剂的方法来延长食品的保藏期，但化学防腐剂添加过量可能会致癌，对人体健康和生态环境都会产生不利的影响。随着人们生活水平的提高，健康食品、绿色食品越来越受到欢迎。利用安全的、高效的生物防腐剂代替化学防腐剂已成为一种趋势。
1.目前常用的生物防腐剂及其应用
1.1 溶菌酶类（lytic enzymes）
溶菌酶又称胞壁质酶或N-乙酰胞质聚糖水解酶，广泛存在于哺乳动物乳汁、体液、禽类的蛋白及部分植物、微生物体内。溶菌酶是一种碱性球蛋白，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚，作用的最适温度为45~50℃。溶菌酶可分为以下几类：（1）葡聚糖型：可降解酵母、霉菌细胞壁组成物质葡聚糖，常用于澄清啤酒、酵母、白酒；（2）壳多糖型：分解霉菌细胞壁成分；（3）甘露聚糖型：分解酵母细胞壁。溶菌酶具有较广的抗菌谱，对革兰氏阳性菌、真菌具有较好的抑制效果，对革兰氏阴性菌的抑制作用相对较差。溶菌酶具有分解细菌细胞壁中肽聚糖的特殊作用，溶菌酶水解球菌细胞壁的作用点是N-乙配胞壁酸(NAM)与N-乙酰葡萄糖胺(NAG)之间的糖键，重新构成一种多糖。这种多糖是细菌细胞壁的主要成分，它经过溶菌酶的作用后，使细胞因渗透压不平衡引起破裂，从而导致菌体细胞溶解，起到杀灭作用[2]。溶菌酶是一种无毒蛋白质，能选择性地分解微生物的细胞壁，抑制微生物的繁殖，作为天然防腐剂用于低度酒、香肠、奶油、糕点、干酪等食品中。有研究表明，添加20mg/kg于低度酒中，可防止产酸菌的生长。
1.2 乳酸链球菌肽(Nisin)
Nisin对许多革兰氏阳性菌，特别是对产孢子的革兰氏阳性菌有很强的抑制作用，且对人体安全无毒，因此在食品工业中的应用前景看好
Nisin分子的物理化学性质及它的毒理代谢和生理功能不仅使它适合用作食品防腐剂，而且在口腔保健、兽医和药用领域具有潜力。以Nisin为主要成分的口腔漱口液能有效的抑制引起口腔疾病的乳酸菌，可以预防牙齿炎。Nisin在医药方面可用来治疗胃溃疡，其病原菌为幽门螺杆菌，这种细菌对Nisin的敏感，因此可用来有效地治疗胃溃疡，而且可被消化道中的酶降解，避免对肠道微生物带来有害的作用和获得抗药性的危险。
Nisin在乳品业、酿造业、制药业等工业中的应用已充分展示了其作为生物防腐剂的作用。我国是乳酸菌资源丰富的国家，但对Nisin的研究还是处于初级阶段，这也正是给予生产研发工作者的机遇和挑战，大力进行乳酸菌素的基础研究和开发应用，利用当今先进的生物技术（如蛋白质工程、基因工程、细胞工程等）开发新的优良工程菌株。通过对Nisin的性质以及作用机理的进一步研究，加之与食品高新技术的结合，使其作为天然生物防腐剂的应用更加广泛。
1.3 酸（Kojid acid）
曲酸的发酵和生理生化研究从20世纪30年代开始，但对其研究进展一直比较缓慢。 90年代以来，曲酸的应用研究取得越来越多的成绩，特别是发现曲酸能有效抑制多酚氧化酶的活力，可用于化妆品增白因子和果蔬食品防腐保鲜等，因此曲酸产品重新引起人们的兴趣。
在应用方面，日本的三省公司已将曲酸大量用于消炎与止痛剂的生产中，国内有厂家利用日本进口曲酸生产头孢类抗生素。现在国外体系大型的生物技术公司已将曲酸曲霉的应用瞄向有较大使用量的食品添加剂方面，例如防止虾蟹等外壳变黑，切花保鲜，肉食制品护色等。据报道，日本政府已经批准曲酸与其它有机酸如柠檬酸、抗坏血酸混合用于控制多酚氧化酶所引起的食品酶促褐变，国内一些学者也正在进行曲酸在果蔬保鲜方面的研究。
1.4 纳它霉素（Natamycin）
纳它霉素（Natamycin）也称游链霉素（Pimaricin），是一种重要的多烯类抗菌素，该抗菌素是一种很强的抗真菌试剂，能有效地抑制酵母菌和霉菌的生长，阻止丝状真菌中黄曲霉毒素的形成。由于它溶解度低，只能停留在食品表面，因而特别适合用于表面处理，纳它霉素不会干扰其它食品组分，也不会带来异味，可应用于干酪皮、肉制品及焙烤食品表面及饮料、水果、调味酱等。而且，由于纳它霉素对细菌没有作用，因而不会影响干酪和干酪制品的熟化。
1.5 红曲
红曲是以大米为主要原料，经红曲霉(Monascus)发酵而制成的一种紫红色米曲。红曲在我国食品及药物上的应用已有近千年，它是祖国宝贵的科学遗产。红曲色素对肉毒梭状芽孢杆菌的营养体细胞壁产生裂痕，使细胞破裂。1600g/Kg的红曲色素在抑制肉毒梭状芽孢杆菌上生长能代替110g/kg亚硝酸钠，用于火腿肠生产的发色工艺中，不仅能达到用亚硝酸钠制作的颜色，对肉毒梭状芽孢杆菌还有抑制作用。还有学者就红曲色素对微生物的抑菌作用进行研究，结果发现红曲色素对枯草芽胞杆菌、金黄色葡萄球菌具有较强的抑制作用。以上试验证明红曲霉在其生长代谢过程中能产生具有广谱杀菌和抑菌作用的生理活性物质。
1.6 其它
目前已有相关报道的生物防腐剂还有枯草菌素（Subtilin）、泰乐菌素（Tylosin）等，枯草菌素由枯草芽孢杆菌的一些菌株在合适的条件下产生，对革兰氏阳性菌有较高的抑菌效果，对酸稳定耐热性强，可耐121℃，30～60min的加热条件，而且生产比Nisin容易，可以用淀粉作为营养源，有很强的抗不良环境的能力，因此在食品上具有较好的应用前景，但目前在国内尚无生产，也无使用及相关规定。泰乐菌素对革兰氏阳性菌有强烈的抗菌效果，但在安全性方面还有一定的问题，目前只有用于罐头食品的报道，但还需进一步的研究。
2.展望
[关键词]固态法；白酒生产；乳酸菌
中图分类号：Q93-3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0373-01
乳酸菌是我们日常生活中常见的菌群种类，多生长繁殖在厌氧或者是微好氧的微酸性环境中。在生产生活过程中常用的乳酸菌有乳酸杆菌、嗜酸乳杆菌等，并被广泛的应用在发酵行业中，如酸奶的制作、酿酒业等。
一、固态法白酒生产的概述
固态法白酒生产，主要是充分利用自然界中各种微生物进行发酵的过程，其中乳酸菌在白酒发酵的过程中占据首要的位置，其次是丁酸菌、乙酸菌等，而乳酸菌则是丁酸菌的主要生长碳源。
在白酒发酵的前期，由于温度较低，多由酵母、好养细菌等菌类产生乳酸，在此过程，乳酸菌得到了迅速生长，并最终繁殖成乳酸菌群，而好氧乳酸菌的数量较多；白酒发酵的中后期是微生物大量繁殖的阶段，由于其呼吸较为旺盛，导致白酒发酵过程中的热量迅速增加，发酵温度随之增高，而此时的白酒发酵窖内则处于缺氧的环境中，在这种高温、缺氧的环境中，大量厌氧式乳酸菌开始大量繁殖，在白酒发酵中占据着举足轻重的地位。
二、乳酸菌在固态法白酒发酵中应用的必要性
乳酸菌是固态法白酒生产过程中用于发酵的必要物质，其对于白酒发酵具有重要的意义，具体表现如下：
1、是为发酵微生物提供营养的必要物质基础
发酵是固态法白酒生产过程中重要的生产环节，发酵的好坏、发酵是否充分等都直接决定着白酒的生产质量。因此，在固态法白酒生产的过程中，要尤为重视白酒的发酵过程中。而将乳酸菌应用在固态法白酒发酵的过程中，其可以通过自身正常的新陈代谢活性为发酵过程中的其他微生物提供生产繁殖所必须的氨基酸以及各种维生素，如维生素B等；此外，其亦可以通过促进矿物元素的生物学活性，来为发酵过程中的各种微生物提供更多的营养物质，从而促进发酵过程的正常进行，为白酒生产的质量打下良好的物质性基础。
2、是形成白酒香味的必要物质基础
美拉德反应是固态法白酒发酵过程中香味形成的重要化学反应，而经相关试验证明，将乳酸菌应用在小麦、稻米等谷物的发酵过程中，不仅可以大大提高发酵后的营养价值，亦可以为美拉德反应提供充足的前提物质，促进该反应的发生，从而在发酵过程中形成相应的香味物质。
3、是维持酿酒生产微生态环境的必要物质基础
在固态法白酒发酵的中后期，由于温度的大幅度提升以及厌氧环境的形成，易繁殖出大量厌氧乳酸菌，促进发酵过程中的酒醅酸度的迅速攀升，这对于酿酒过程中部分杂菌的生陈代谢活动具有重要的抑制性作用；此外，在乳酸菌正常生陈代谢的过程中，会产生较多的有机酸、过氧化氢等具有抗微生物活性的物质；同时，发酵过程中的很多乳酸菌会产生一些乳链菌素、乳酸菌素等细菌素，对于维持和改善固态法白酒发酵过程中的微生态环境具有重要的调节作用，如促进微生态环境的稳定性等。
4、是提高酿酒微生物活性的必要物质基础
在固态法白酒发酵的过程中，一般都是多种微生物共同生存的，且各种微生物之间都有着较为密切的联系。因此，在固态法白酒发酵的过程中，通过应用各种乳酸菌，并对严格厌氧式的乳酸菌、非严格的厌氧式乳酸菌株进行共同培养，营造多种乳酸菌混合生长与繁殖的发酵环境，不仅可以大幅度提升发酵中后期过程中厌氧菌的产量，并提高存活率，亦可以延长固态法白酒发酵过程中各种所需微生物的存活时间，从而起到提高发酵微生物活性的作用，以保证发酵过程的顺利进行，为白酒的酿造质量提供坚实的保障。
三、乳酸菌在固态法白酒风味的重要作用
乳酸菌对于保持固态法白酒生产风味的纯正性具有重要的作用，具体表现如下：
1、有利于降低白酒的刺激感，提升白酒的醇厚感
乳酸是乳酸菌的重要代谢产物，其对于改善白酒的风味具有重要的作用。乳酸中含有羟基和羧基两种成分，可以和水分子、乙醇分子结合在一起发生化学反应，形成氢键，从而起到减轻白酒刺激感的作用；同时，乳酸通过氢键则可以与酒体中的挥发的小分子发生化学反应，并充当大、小分子之间的纽带和桥梁，从而促使酒体中的大小分子及微量元素形成胶体，并与乳酸微酸、微甜、微涩的口味结合在一起，大大增加了白酒的柔和度以及浓厚感，从而达到提升白酒醇厚感的目的。
2、有利于延长酒体的后味，改善白酒的口味
乳酸乙酯亦是乳酸菌的重要代谢产物，其对于延长酒体的后味具有重要的作用。乳酸乙酯与乙醇、脂类以及水具有较好的相溶性，属于不挥发的脂类。正是由于乳酸乙酯的不挥发性能使得其大部分留在酒醅或着是酒尾中，起到延长酒体后味的作用，成为白酒风味中延长后味的重要物质。此外，在白酒发酵的过程中，适当的乳酸是增加白酒回甜感的重要物质，亦可以消除白酒中的燥辣感，起到减轻水味、苦味等多种调节作用。
结语
综上所述可知，乳酸菌是固态法白酒生产中应用的重要物质，其对于营造良好的白酒发酵微生态环境，促进白酒发酵过程的顺利进行以及改善白酒的味道具有重要的作用。因此，在固态法白酒生产的过程中，要注重对乳酸菌的应用，并为乳酸菌的应用营造良好的酿造环境，从而促进乳酸菌在白酒发酵过程中的生长和繁殖，维持其正常的生产代谢，以便于其代谢物乳酸、乳酸乙酯等对白酒的口感起到更好的改善作用。
参考文献
关键词：乳酸菌；发酵乳饮料；风味
一、前言
发酵乳饮料作为一种口感独特的乳酸菌饮料，以乳、乳制品为原料，经乳酸菌发酵制得的奶液中加入白砂糖、甜味剂、酸味剂、果汁等一种或几种调配而成的饮料。由于其制作工艺的特殊性，使其既具有乳制品营养成分丰富、易消化吸收、对人体的胃肠功能有促进作用的优点，又具有良好的独特风味，同时满足了消费者对食品营养和口感的双重要求，顺理成章地成为了乳制品与饮料市场的宠儿，并且仍然具有广阔的发展前景。
二、食品风味形成的原理分析
食品中通常含有多种易挥发物质，当这些物质挥发时，便产生了我们通常所说的气味。[1]然而，我们至今仍然没能彻底搞清形成这类物质的具体反应与途径。众多途径共同作用从而决定了食品的风味，其中生物合成、高温分解、氧化分解与促酶作用是典型代表。
三、发酵乳饮品风味形成的原理分析
发酵乳饮品原料中含有的风味物质，发酵过程中原料中的某些物质经微生物代谢而生成的风味成分，以及加工流程各环节中发生反应所产生的物质共同作用，形成了我们所闻到的发酵乳饮料的气味。发酵作为生产发酵乳饮品中最为重要的一道工序，其对所用微生物的选取极为严格，除了乳酸菌之外，霉菌与酵母菌也是常用的微生物。对发酵乳饮品风味影响最为明显的微生物是乳酸菌。乳酸菌种类众多，主要有嗜热链球菌、乳酯链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌等，其中嗜热链球菌与保加利亚杆菌经常被一起作为混合发酵剂使用。
1.乳脂肪源风味物质的形成
对发酵乳饮品风味而言，乳脂肪就如同一把双刃剑，既是重要的风味物质前体，也能形成异味。通过水解作用，乳脂肪便可产生多种风味物质；而某些新生成的风味物质又能再次发生反应形成另外的风味物质。干酪对发酵乳饮品风味的影响十分重大，其主要的风味物质是甲基酮和内酯，前者通过?-氧化生成，后者则是在干酪成熟的过程中通过酯化、酯交等途径生成，重要的发酵剂保加利亚杆菌也是从干酪中分离出来的，且能与其它微生物继续酯化。[3]通过大量研究发现，尽管能够产生风味物质的途径与反应众多，但是绝大多数的反应都依赖于酶的催化，因此，发酵剂对发酵乳制品风味的影响是决定性的。
2.乳糖及柠檬酸源风味物质的形成
乳糖及柠檬酸由乳酸菌代谢而来，代谢作用又是形成乳糖和柠檬酸风味物质的主要途径；一定情况下，乳糖和柠檬酸还能够一起发生代谢，此时柠檬酸又刺激着乳糖的消耗。在大多数反应中柠檬酸起着催化反应发生的作用，但却不能作为反应能量的来源。在研究糖的代谢时，引入了核磁共振光谱的方法且取得了巨大成功，此技术已经成为研究乳酸菌糖类代谢的有效方法。
3.氨基酸源风味物质的形成
氨基酸是由乳酸乳球菌通过转氨作用和转氨酶催化作用而产生的。其中，精氨酸可被乳酸乳球菌亚种与发酵乳杆菌代谢，而丝氨酸能被同型的类干酪乳杆菌亚种代谢。氨基酸源风味物质的主要味道有麦芽味、水果味和黄油风味等。
四、乳酸菌调控和影响风味形成的途径
1.乳酸菌发酵条件的改善
（1）采用不同的乳酸菌，不同的乳酸菌组合，甚至是不同比例的同种乳酸菌组合进行发酵时，都会产生不同的代谢物。因此这些因素都会影响发酵的效果，进而影响发酵乳饮品风味的形成。为了更好地通过乳酸菌调控发酵乳饮品风味，甚至开发出更多风味的产品，就必须在发酵时，严格选择乳酸菌，精确控制所用菌种和菌体的量，从而达到调控发酵乳饮品风味的目的。
（2）对于不同菌种、菌体或是他们的不同组合而言，最适宜的发酵温度也不相同；同时，发酵时间的长短，发酵温度的高低，以及发酵环境的PH值和是否存在氧气等都会影响到发酵的程度，也会造成发酵乳饮品风味的变化。通过调节乳酸菌发酵环境的温度和酸碱度，制定合理的发酵时间均可使得发酵乳饮品的风味多种多样，从而适应不同消费者的需要。
（3）除了菌种、菌体和发酵环境的不同以外，发酵前对于乳酸菌的处理手段与净化流程同样影响着发酵乳饮品的风味。例如是否对乳酸菌进行净化脱气，加热杀菌并使其均匀混合等操作，都会严重影响后续的发酵过程，最终导致发酵乳饮品风味的千差万别。净化脱气与加热杀菌能够脱去乳酸菌中含有异味的气体，除去不利于乳酸菌发酵过程的各种微生物，从而达到改善风味和提高口感的目的；使乳酸菌均匀分布则有利于保证发酵过程的同步进行，避免出现局部发酵程度过高，局部发酵程度不够的现象，防止所生产的发酵乳饮品风味出现偏差。
（4）影响乳酸菌发酵效果与程度的条件众多，不同发酵效果或不同发酵程度则会造成发酵乳饮料口味的千差万别。为了更好地通过改善乳酸菌发酵条件来调控发酵乳饮料的口味，不仅仅需要了解控制乳酸菌发酵程度的途径，还需要掌握发酵程度对于发酵乳饮料口味的影响程度，以确保在生产发酵乳饮料口味过程中能够及时实施有效调控。
（5）由于通过改善乳酸菌发酵条件调控发酵乳饮料口味与食品质量安全息息相关，因此在实际用于大规模生产前务必进行足够的实验，确保所采用的新工艺技术对发酵乳饮料质量没有不良影响，更不会对人体健康不利。此外，通过改善乳酸菌发酵条件调控发酵乳饮料口味的技术比较复杂，不易掌握。为了有效避免在乳酸菌饮料的生产过程中发生没有预期到，甚至无法控制的突况，也需要增加实验次数，以取得较为可靠的全面的数据，使得对调控技术的掌握更加深入，更能保证对发酵乳饮料口味的调控效果。
2.推行基因工程
乳酸菌具有维持肠道菌群平衡，增加人体免疫力，促进人体对营养物质的吸收，延缓人体衰老以及抗癌等多方面的作用。目前常用于发酵乳饮品生产的乳酸菌主要有保加利亚杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌以及乳链球菌，这些都是在长期实际应用中得到好评的菌种，具有丰富的营养价值和极高的可靠性。近年来随着基因工程的火爆，业界萌发了利用基因技术培养新菌种，并以此研制具有新风味的发酵乳饮品的想法，目前此想法已经被投入了实际应用。业界对于双乙酰基因调控的研究已取得了突破性的进展，实验表明双乙酰基因可增强丙酮酸向α-乙酰乳酸代谢支路，失活α-乙酰乳酸脱羧酶以便切断α-乙酰乳酸至乙偶姻的代谢支路和抑制双乙酰还原酶的活性，以及这些策略的综合。[1]尽管基因工程对于调控和改善发酵乳饮品风味具有积极的作用，但是仍然要谨慎对待在发酵乳饮品制造过程中引入新菌种的问题，毕竟食品安全是关系着千家万户的大事，来不得半点马虎。只有通过大量实验证明对人体健康无害的新菌种，才能被用于发酵乳饮品的生产，从而改善产品风味。
五、结语
（1）所用乳酸菌菌种的不同，菌株的不同，配比的不同，发酵温度的不同，发酵时间长短不同等都会影响发酵乳饮料的风味。
（2）应该不断深入研究乳酸菌对发酵乳制品风味形成的影响，开发新产品以吸引消费者目光，大力开拓市场。
（3）尽可能做到对发酵乳制品风味和营养的兼顾，以全面满足消费者对食品的要求。
（4）可探索利用各种前沿科学和先进技术，例如基因工程等，来改善发酵乳饮品的风味，但切记保证产品质量安全。
（5）依靠乳酸菌发酵控制乳饮料的风味口感是一项技术性极强的工作，相关企业厂商需要配用、培养专业人员从事此项工作，才能保证产品风味的调控效果。
参考文献：
[1]李良，马莺.乳酸菌对发酵乳制品风味形成的影响[j].中国乳品工业.2012
关键词：假肠膜明串珠菌（Pseudomesenteroides leuconostoc）；生长特性；D-乳酸
中图分类号：Q935 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）05-1239-03
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.05.038
Analysis of Growth Characteristic of Pseudomesenteroides
leuconostoc Strain Producing D-lactic Acid
WANG Gang1，LIU Juan1，CHEN Guang1，GUO Ming-zhu2
（1.School of life Science，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China； 2.Changchun Vocational Institute of Technology，
Changchun 130118，China）
Abstract： The growth characteristic of Pseudomesenteroides leuconostoc strain was analysed under the different culture conditions. The results indicated that the optimum temperatue and pH were 35 ℃ and 6.5， respectively. The optimal fermentation conditions of D-lactic acid which produced by Pseudomesenteroides leuconostoc were 4% initial concentration of glucose，6% inoculation volume，35 ℃ cultural temperature.
Key words： Pseudomesenteroides leuconostoc； growth characteristic； D-lactic acid
乳酸菌是一类产乳酸的革兰氏阳性细菌的总称[1]，是对人体具有保健功能的微生态类益生菌。乳酸菌可改善食品风味，提高食品的营养价值、保藏性和附加值[2]。近年来，乳酸菌的生理活性和营养功能正日益引起人们的重视[3]，其中肠膜明串珠菌广泛存在于各种泡菜、牛奶、葡萄和蔬菜中的异型乳酸发酵细菌[4]。假肠膜明串珠菌又称风味菌、香气菌和产香菌[5]，具有改善人体肠道环境、抑制某些病原菌等功能[6-8]，但随着细菌的耐药性问题的不断凸显，食品中乳酸菌的耐药性问题也开始不断被报道[9-12]。
本试验所研究的假肠膜明串珠菌（Pseudomesenteroides leuconostoc）为革兰氏阳性菌，可高效发酵葡萄糖产D（-）乳酸，低浓度的乙醇不抑制其生长。由于其对生长环境、营养条件要求比较严格，不容易培养，给后续生产应用带来困难。因此，本试验研究了假肠膜明串珠菌在不同条件的生长情况，从而筛选出适合其生长的最佳环境，为后续产D（-）乳酸条件摸索、菌种保藏和生产应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
试验菌株：假肠膜明串珠菌，购自中国工业微生物菌种保藏中心。
MRS培养基：1%蛋白胨、1%牛肉膏、1%酵母膏、2%葡萄糖、0.2%磷酸氢二钾、0.5%乙酸钠、0.2%柠檬酸三铵、0.058%硫酸镁（MgSO4・7H2O）、0.025%硫酸锰（MnSO4・4H2O）、100 mL水，pH 6.2～6.4。
MRS液体-CaCO3培养基：MRS培养基中添加8%碳酸钙。
1.2 方法
1.2.1 不同温度下生长曲线的测定 以6%的接种量接种假肠膜明串珠菌于MRS液体培养基中，分别于15、25、35、45 ℃下摇瓶培养0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、40 h，于600 nm波长下测定其OD值。
1.2.2 pH对假肠膜明串珠菌生长的影响 以6%的接种量接种假肠膜明串珠菌于pH 4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的MRS液体-CaCO3培养基中，于600 nm波长下测其定OD值。
1.2.3 产酸量单因素试验
1）接种量对产酸量的影响。分别以2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%的接种量，将假肠膜明串珠菌接种至MRS液体-CaCO3培养基，采用EDTA定钙法测定不同接种量的产酸量。
2）初始葡萄糖浓度对产酸量的影响。初始葡萄糖浓度分别调整为2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%，采用EDTA定钙法测定不同初始葡萄糖浓度对假肠膜明串珠菌产酸量的影响。
3）温度对产酸量的影响。按6%的接种量接种于MRS液体-CaCO3培养基中，分别于15、25、35、45 ℃培养箱中静止培养，采用EDTA定钙法测定不同温度对假肠膜明串珠菌产酸的影响。
1.2.4 不同温度条件下培养基中还原糖的剩余量 配制不同浓度的葡萄糖标准溶液，于540 nm波长下测定其吸光度，绘制葡萄糖标准曲线，得到的方程为y=0.539 3x，R2=0.999 5。
取不同温度下的发酵液适量，5 000 r/min离心10 min，取上清液0.5 mL于50 mL容量瓶中定容。再取上述液体2 mL于25 mL刻度试管中，加入DNS试剂1.5 mL沸水浴5 min，冷水冷却后定容至25 mL并摇匀。以空白对照在540 nm波长下测定吸光度，从标准曲线上查得葡萄糖的值。
2 结果与分析
2.1 温度对假肠膜明串珠菌生长的影响
图1为假肠膜明串珠菌在不同温度下的生长情况。由图1可以看出，假肠膜明串珠菌在15、25、35 ℃条件下，活菌数增长趋势基本一致。但15、25 ℃下，该菌株生长周期较长，菌株进入对数期、稳定期的时间较晚，不适合工业发酵使用。45 ℃条件下，菌株繁殖速度减慢，因此假肠膜明串珠菌的最适生长温度为35 ℃。
2.2 pH对假肠膜明串珠菌生长的影响
图2为假肠膜明串珠菌在不同pH条件下的生长情况。由图2可以看出，pH 4.0、4.5、5.0条件下明显抑制了假肠膜明串珠菌的生长。pH 5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0条件下菌体的生长状况良好，其中pH 6.5条件下假肠膜明串珠菌到达稳定期的时间较短，而且稳定期时间持续较长，因此，假肠膜明串珠菌生长的最适pH为6.5。
2.3 产酸量单因素试验
2.3.1 接种量对产酸量的影响 图3是接种量对假肠膜明串珠菌产酸量的影响。由图3可以看出，当接种量为4%、6%、8%时假肠膜明串珠菌产酸量相对较高。接种量为2%时产酸量较低，可能的原因是菌种数量未达到产酸的要求。当接种量分别为10%、12%、14%时，产酸量没有随之增加，可能是培养基中消耗了大量的糖用于长菌，而不是产酸。综合考虑，6%的接种量为假肠膜明串珠菌产酸最适接种量。
2.3.2 初始葡萄糖浓度对产酸量的影响 图4是初始葡萄糖浓度对假肠膜明串珠菌产酸量的影响。由图4可以看出，4%的初始葡萄糖浓度为假肠膜明串珠菌最适产酸浓度。葡萄糖为菌体生长和产酸的碳源来源，当含量低时产酸量低，而葡萄糖浓度过高，会增加溶液的渗透压，对菌体的生长产生抑制作用，不利于菌体产酸。因此，选择4%的初始葡萄糖浓度，通过流加的办法，有助于产酸。
2.3.3 温度对假肠膜明串珠菌产酸量的影响 图5是温度对假肠膜明串珠菌产酸量的影响。由图5可以看出，温度过高或过低都不利于菌株产酸。25 ℃条件下较35 ℃条件下假肠膜明串珠菌提前产酸，可能因为适当温度有助于诱导菌株次级代谢产酸，然而却不利于菌株数量上的繁殖，所以产酸量较35 ℃低。结果表明，菌体生长期可以适当提高温度，发酵产酸期可以适当降低温度，有助于菌株发酵代谢产酸。
2.4 耗糖间的关系
根据糖标准曲线绘制出不同温度条件下假肠膜明串珠菌培养基中还原糖的剩余量，如图6所示。由图6可以看出，15～35 ℃之间，温度与假肠膜明串珠菌培养基中还原糖剩余量成正比，当温度升高至45 ℃，菌体生长利用的葡萄糖较少。25 ℃培养条件下，反应起始阶段对还原糖的利用较35 ℃培养条件下高，但25 ℃的培养条件不利于菌株的繁殖，35 ℃培养条件下菌株对还原糖的利用速率较快。
3 小结
对假肠膜明串珠菌在不同条件下的生长特性进行了研究，结果表明假肠膜明串珠菌最适生长温度为35 ℃，最适pH为6.5。4%初始葡萄糖浓度，6%的接种量，35 ℃有助于假肠膜明串珠菌发酵产酸，35 ℃耗糖速度最快。
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关键词：亚硝酸盐；亚硝酸盐替代物；亚硝胺；发色；抑菌
Abstract： In meat production， nitrite is often applied as a color fixative， antioxidant， unique flavor agent and preservative. When it accumulates to a certain level， nitrite can react with amines as protein degradation products under appropriate conditions to produce carcinogenic nitrosamines. Once they accumulate in the body， carcinogenic nitrosamines will cause serious harm to the human body. Researchers are always looking for nitrite substitutes for the purpose of reducing the use of nitrite in meat products. This article reviews the functions and harms of nitrite added in meat products， and the development of nitrite substitutes.
Key words： nitrite； nitrite substitutes； nitrosamine； color fixative； antibacterial
DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009
中图分类号：TS251.5 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2016）10-0045-04
引文格式：
张素燕， 高爱武. 肉制品中亚硝酸盐替代物应用研究进展[J]. 肉类研究， 2016， 30（10）： 45-48. DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009. http：//
ZHANG Suyan， GAO Aiwu. A review of the application of nitrite substitutes in meat products[J]. Meat Research， 2016， 30（10）： 45-48. DOI：10.15922/ki.rlyj.2016.10.009. http：//
亚硝酸盐的化学性质很不稳定，可以与各种胺类反应生成亚硝胺，亚硝胺是一种相对分子质量较小、生物半衰期为24 h的强氧化剂[1]。在肉制品的加工过程中，亚硝酸盐是一种非常重要的成分，可以起到使肉制品呈现稳定的红色、抑制脂质氧化、呈现腌肉特有风味、抑制肉毒梭菌和金黄色葡萄球菌生长的作用。然而，在亚硝酸盐的使用过程中，使用量以及残留量超标问题一直是世界各国食品安全关注的焦点之一。亚硝酸盐在肉制品中若添加过量，在热处理加工时，容易生成亚硝基二甲 胺和亚硝基吡咯烷等物质，它们会对人体产生致癌、致突变、致畸作用，危害人们的生命健康[2]。因此，在肉制品加工过程中，必须严格控制添加亚硝酸盐的剂量，并在实践中寻找亚硝酸盐的替代物，以期达到减少亚硝酸盐使用量的目的。
1 亚硝酸盐的作用与危害
1.1 亚硝酸盐的作用
肉制品加工过程中，加入的亚硝酸盐在弱酸条件下生成非常不稳定的亚硝酸，亚硝酸与还原性物质作用生成一氧化氮。生成的一氧化氮与还原状态的肌红蛋白发生反应，能生成使肉制品呈现出稳定红色的亚硝基肌红蛋白。
肉制品的脂质氧化是指肉和肉制品在加工和贮存过程中，脂类物质在光、氧气、温度、微生物等因素的作下，发生氧化反应，产生不良风味，降低肉制品食用品质，甚至会生成有毒、有害物质[3]。这种不良风味就是平时所说的“过煮味”，为防止这种现象的发生，可以在肉制品中添加亚硝酸钠。研究证明，在肉制品中添加亚硝酸盐能够抑制脂质的自动氧化，改善肉制品的品质[4]。
肉制品中添加亚硝酸钠后，可以有效地抑制羰基化合物的生成，从而大大减弱由于脂肪自动氧化生成的脂肪氧化味。另外，亚硝酸钠添加到肉制品中，会产生典型的腌肉风味。研究表明，肉制品的腌肉风味是由许多化合物累加效果所产生的复合感觉[5]。
在肉制品中添加亚硝酸盐具有抑菌作用，其抑菌作用的强弱与一定范围的使用量呈现正相关，且只有游离的亚硝酸盐具有抑菌效果[6]。肉毒梭状芽孢杆菌是在常温、低酸和厌氧条件下生长的一种的革兰氏阳性细菌，低温存放过程中，真空包装的肉制品也容易造成肉毒梭菌的生长繁殖，并产生肉毒毒素。肉毒毒素是一种毒性极强，对人的神经具有很强麻痹作用的毒素之一，硝酸盐和亚硝酸盐作为添加剂能够抑制肉毒梭菌的生长和繁殖，从而减少肉毒毒素的生成。有关研究指出[7]，亚硝酸盐抑制细菌的作用机理可能是：通过抑制细菌相关DNA以及基因的表达，达到抑制细菌细胞壁和细胞膜形成的目的；抑制蛋白质代谢与能量代谢。有研究[8]表明，饮食中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为一氧化氮后，对人们心血管疾病能够起到有益作用，有一定降低血压的效果。
1.2 亚硝酸盐的危害
亚硝酸盐中含有的亚硝酸根离子具有很强的氧化性，当人体摄入过量的亚硝酸盐时，人体内正常血红蛋白含有的Fe2+离子就会被氧化成Fe3+，使血液失去携带氧的能力，氧合血红蛋白变成高铁血红蛋白，由此可能会引发高铁血红蛋白症，使人体出现缺氧症状，严重时可能危及人们的生命安全[9]。
当人体内同时存在亚硝酸盐与胺类或酰胺类等物质时，它们很容易发生化合反应，生成亚硝基化合物，该物质对人体有强致癌作用[10]。在人体胃的酸性环境里，亚硝酸盐也可以转化为亚硝胺。在人们日常生活中，存在于人体内的绝大部分亚硝酸盐会随着尿液排出体外，只是在特定的温度、微生物和酸碱度条件下才会转化成亚硝胺。N-亚硝基吡咯烷和N-亚硝基二甲胺是对人体毒性较大的N-亚硝胺化合物[11-12]。亚硝胺引起动物多种组织和器官发生癌变的机理，一般认为是RNA和DNA的鸟嘌呤发生了甲基化、核酸发生烷基化而产生的[13]。一次多量或者长期摄入都会引起癌症，特别是胃癌。在酸性溶液或紫外线照射条件下，亚硝酸盐比较容易发生水解、氧化及转为亚甲基等反应，显现出致癌活性；中性或碱性条件下表现出比较稳定的性质[14]。N-亚硝基化合物可以在食道、气管、皮肤、肠、肾、脑、神经等引起肿瘤，目前为止，还没有发现对其致癌性有抵抗作用的动物[15]。弱酸性条件下，亚硝酸盐和二级胺发生亚硝化反应生成亚硝胺，因此要达到阻断亚硝胺合成的目的，可以通过减少亚硝酸盐或二级胺的含量[16]。
在肉制品的生产过程中，不能忽视亚硝酸盐的作用，同时，也要致力于减少亚硝酸盐的使用量，从而减少亚硝酸盐的危害。在生产腌腊肉制品过程中，如果不添加硝酸盐或亚硝酸盐，生产得到的肉制品就不具有腌腊肉制品特有的风味、色泽等品质，尤其是不能抑制肉毒梭状芽孢杆菌的生长繁殖，产生肉毒毒素，将会对人体造成更大的危害。现在越来越多的研究者都在朝着肉制品中减少亚硝酸盐添加量的方向而不断努力，以期望得到不直接添加或亚硝酸盐添加量最少的前提下，保持肉制品的原有特性[17]。
2 亚硝酸盐常用替代物
为保证人们的健康，使人们更加放心地食用肉制品，人们一直在不断寻找亚硝酸盐替代品，研究降低亚硝酸盐的使用量，减少其在肉制品中的残留量等问题。研究者们对亚硝酸盐替代物进行不断研究，生产上已经应用的亚硝酸盐替代物主要包括：发色剂（甜菜红、蛋黄粉、红曲色素、氨基酸、抗坏血酸等）；抗氧化剂（竹叶抗氧化物、茶多酚等）；抑菌剂（山梨酸钾、乳酸菌、乳酸链球菌素等）；亚硝胺生成阻断剂（烟酰胺、姜蒜汁、α-生育酚等）[18]。现在，还没有发现可以完全替代亚硝酸盐的物质，因此亚硝酸盐在肉制品生产过程中仍是广泛使用的腌制剂[19]。
2.1 红曲色素
红曲色素是由丝状真菌――红曲霉菌经过发酵产生的次级代谢产物，是一种天然色素。这种色素是一类具有相似分子结构以及化学性质类似的物质形成的混合物，主要在细胞结合的状态下产生[20]。动物性实验表明，在食用红曲色素及其制品的食物后，没有出现急、慢性中毒现象，也无致突变作用，另外还具有保鲜、防腐、抗突变、降低血脂等生理活性[21]。红曲色素的着色原理是直接将肉制品染成肉红色，而亚硝酸盐的着色原理是与肉制品中的肌红蛋白结合而染色[22]。这2 种方法都能抑制有害微生物的生长，延长食品的保质期，并赋予肉制品特有的“肉红色”以及风味，但从健康的角度出发，红曲色素的应用安全性更高[23]。Chi等[24]用正己烷提取红曲色素，实验发现红曲色素对1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-dphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2，2-diphenyl-1-（2，4，6-trinitrophenyl）hydrazyl，DPPH）自由基的清除能力较强。Akihisa等[25]发现色素Xanthomonasins A、B组分对一氧化氮自由基（NO・）具有较强的清除能力。
现在人们虽然对红曲色素的研究已经取得较大进展，但仍存在其相关产品的质量不均一、卫生指标和真菌毒素桔霉素含量超标、存在成分不明确等问题[26]。红曲色素作为着色剂用于肉制品中时，因肉制品的包装大部分不具有遮光效果，由于红曲色素对光的不稳定性，即使是在自然光照射的条件下，红曲色素的色阶也会显著下降[27]，导致肉制品出现褪色现象，这一特性使得红曲色素在肉制品中的使用受到了极大地限制。因此，在以后的工业生产过程中，应着重对以上在食品应用中出现的问题进行解决。
2.2 乳酸菌
乳酸菌是一类无芽孢、革兰氏阳性细菌的总称，可以利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸，在自然界中的分布极其广泛，具有丰富的物种多样性。近年来，乳酸菌在食品各方面的应用越来越广泛。许多研究学者发现，许多乳酸菌能将高铁肌红蛋白转化为亚硝基肌红蛋白。Arihara等[28]实验发现，将发酵乳杆菌JCM1173培养于MRS（de Mann-Rogosa-Sharp）液体培养基中，高铁肌红蛋白由棕色转化为亮红色，测得亮红色物质为肌红蛋白的衍生物。Morita等[29]通过同位素标记实验发现，用于实验的10 株发酵乳杆菌可以将高铁肌红蛋白转化为亚硝基肌红蛋白，并产生NO。Gündogdu等[30]经研究发现，从植物饲料中分离出的5 株植物乳杆菌都能够产生NO，并将MRS琼脂中含有的高铁肌红蛋白转化为红色的亚硝基肌红蛋白。
乳酸菌在发酵过程中会产生一些特殊酶系，如控制内毒素的酶系、分解脂肪酸的酶系、分解亚硝胺的酶系、分解有机酸的酶系[31]。在肉制品的加工过程中添加乳酸菌等微生物，可以有效地提高肉制品的色泽和风味，减少亚硝胺的生成，并且降低亚硝酸盐残留量。乳酸菌在发酵过程中产生的亚硝酸盐还原酶，能够将亚硝酸盐分解为NO，减少腌腊制品中亚硝酸盐的残留量，使食品更加安全[32]。焦兴弘等[33]实验发现，将0.3 g/kg乳酸菌加入香肠中，能够抑制肉制品中大多数革兰氏阳性细菌的生长，达到提高肉制品质量的目的，而且其色、香、味没有太大的影响。李春等[34]通过研究乳酸菌对亚硝酸盐降解的作用机理，发现亚硝酸盐在酸性条件下比较容易降解，尤其是在pH值小于6时，亚硝酸盐能够大量降解。乳杆菌可能成为肉制品生产中亚硝酸盐的替代品，但在实际生产中，将乳杆菌和少量亚硝酸盐的搭配一起使用，其复合效果可能更具有效力[35]。
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