乳酸菌是一類能發(fā)酵利用糖類物質(zhì)而產(chǎn)生大量乳酸的細菌，它是一類對人體有益的菌群。乳酸菌發(fā)酵能產(chǎn)生大量的有機酸、醇類及各種氨基酸等代謝物，具有抑制*菌、提高消化率、防癌等生理功效。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。如今，人們已經(jīng)認識到乳酸菌的生理功能，乳酸菌發(fā)酵在食品加工中得到了廣泛的應用。
1 乳酸菌的種類
　　乳酸菌從形態(tài)上分類主要有球狀和桿狀兩大類。按照生化分類法，乳酸菌可分為乳稈菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬、雙歧桿菌屬和汁球菌屬5個屬，每個屬又有很多菌種，某些菌種還包括數(shù)個亞種。
　　乳桿菌屬的乳酸菌一般呈細長的稈狀，大多為鏈狀排列。它們都是革蘭氏陽性無芽孢菌，微需氧。在發(fā)酵工業(yè)中應用的主要有:同型發(fā)酵乳稈菌，如德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、瑞士乳稈菌、嗜酸乳稈菌和干酪乳桿菌;異型發(fā)酵乳桿菌，如短乳稈菌和發(fā)酵乳桿菌。
　　鏈球菌屬乳酸菌一般呈短鏈或長鏈狀排列，為無芽孢的革蘭氏陽性菌，兼性厭氧。生產(chǎn)中常用的主要有:乳酸鏈球菌、丁二酮乳酸鏈球菌、乳酪鏈球菌和嗜熱乳鏈球菌等。
　　明串珠菌屬大多呈圓形或卵圓形的鏈狀排列，常存在于水果和蔬菜中，能在高濃度的含糖食品中生長。該菌屬的乳酸菌均是異型發(fā)酵菌。常見的有:腸膜明串珠菌及其乳脂亞種和葡萄糖亞種、嗜橙明串珠菌、乳酸明串珠菌和酒明串珠菌，尤以腸膜明串珠菌的乳脂亞種zui為常見，它可發(fā)酵檸檬酸而產(chǎn)生特征風味物質(zhì)，又稱風味菌、香氣菌和產(chǎn)香菌。
　　雙歧桿菌屬的細菌因其菌體呈分支狀而得名，它們是無芽孢革蘭氏陽性菌，專性厭氧。目前已知的雙歧稈菌有24種，應用于發(fā)酵乳制品生產(chǎn)的僅有5種，即兩歧雙歧稈菌、長雙歧桿菌、短雙歧稈菌、嬰兒雙歧稈菌和青春雙歧桿菌，它們都存在于人的腸道內(nèi)。 片球菌屬的乳酸菌呈四聯(lián)狀排列。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營養(yǎng)作用
　　食品原料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，能使蛋白質(zhì)、脂肪和糖類分解為人體更易吸收的預消化狀態(tài)，同時還能增加可溶性鈣、磷、鐵和某些B族維生素的含量，提高它的消化吸收性能和營養(yǎng)價值。
　　2.2抗菌和整腸作用
　　乳酸菌進入人體后，就會在腸道內(nèi)繁殖，產(chǎn)生乳酸、乙酸和一些抗菌物質(zhì)，使腸道的pH值和氧化還原電位降低，從而能抑制致病菌和有害于人體健康菌的生長繁殖，可起到抗菌防病的作用。同時，乳酸菌的大量生長繁殖也維持了腸道菌群的平衡，起到了整腸作用。
　　2.3防癌和抗癌作用
　　乳酸菌在腸道內(nèi)的繁殖可改善腸道菌群的組成，促進腸道的蠕動，從而減少了致癌物在腸道內(nèi)的停留時間:乳稈菌和雙歧仟菌還能發(fā)酵分解致癌物N一亞硝基胺，起到了抗癌的作用;乳酸菌及其代謝產(chǎn)物能誘導干擾素和促細胞分裂劑的產(chǎn)生，活化自然殺傷細胞（NK）并產(chǎn)生免疫球蛋白抗體，從而活化巨噬細胞的功能，增強人體的免疫能力，提高對癌癥的抵抗力。
　　乳酸菌的抗癌作用已得到了試驗證實。1962年，保加利亞的Bodanov用保加利亞稈菌的抽出物注入移殖有癌細胞的試驗鼠的腹腔后，有58%的治療效果;1973年，美國的Reddy和Farmer等將移殖有腹水癌的試驗鼠喂以酸奶，證明可以抑制28%-35%的癌細胞的增殖。
　　2.4對其他疾病的療效
　　乳酸菌可促進胃腸道的蠕動，消除胃腸中的氣體，增加腸胃的舒暢感，因此，對胃病有一一定的療效。澳大利亞Halden提出，對胃酸缺乏癥患者，如果每天飲用500mL酸奶，可以恢復健康。乳酸菌還可降 低血清膽固醇的水平，對預防由動脈硬化引起的心腦血管疾病，有一定的作用。除此之外，乳酸菌對慢性便秘、糖尿病、肝病等，都有一定的預防和治療作用。
　　2.5抗衰老作用
　　現(xiàn)代醫(yī)學認為，人體衰老是因為體內(nèi)自由基積累而引起的。如果能夠降低機體內(nèi)的自由基水平，就可以延緩衰老過程。乳酸菌能夠清除體內(nèi)產(chǎn)生的自由基，從而具有延緩細胞衰老延年益壽的作用。
　　乳酸菌具有這么多的生理功能，因此，乳酸菌發(fā)酵食品被*為功能性食品。
3 乳酸發(fā)酵在食品加工中的應用
　　3.1在乳制品加工中的應用
　　乳制品是乳酸菌發(fā)酵應用zui多，也是zui為成熟的領(lǐng)域。主要產(chǎn)品有酸奶、奶油和干酪。
　　3.1.1酸奶的生產(chǎn)
　　酸奶是以鮮牛奶或奶粉為主要原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而制得的產(chǎn)品。原料乳經(jīng)加熱殺菌（一般采用9O℃3Omin）和均質(zhì)后，降低到適宜的溫度，添加糖和穩(wěn)定劑攪拌均勻，接種乳酸菌發(fā)酵劑在適宜的溫度下發(fā)酵。發(fā)酵完畢后，置于4℃左右的冷庫內(nèi)冷卻成熟，即得成品酸乳。
　　應用于酸乳生產(chǎn)的乳酸菌主要屬于乳稈菌屬、鏈球菌屬，此外還有雙歧桿菌屬。生產(chǎn)中常用的有保加利亞乳稈菌、嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳鏈球菌。兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌等?？蓡尉N發(fā)酵，但一般兩種或兩種以上菌種混合使用。保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的混合菌種純培養(yǎng)發(fā)酵劑在生產(chǎn)中很常用。
　　3.1.2奶油的生產(chǎn)
　　奶油，又稱黃油，是以乳經(jīng)離心分離后所得的稀奶油為主要原料，經(jīng)殺菌、冷卻、成熟、乳酸菌發(fā)酵、攪拌、壓煉而制成的乳制品。奶油按發(fā)酵方法不同，分為天然發(fā)酵奶油和人工發(fā)酵奶油兩類。天然發(fā)酵奶油以乳中原有的微生物為發(fā)酵劑，讓其自然發(fā)酵而成。人工發(fā)酵奶油，系將稀奶油殺菌后，再添加純培養(yǎng)的發(fā)酵劑，使其發(fā)酵而制成。
　　應用于奶油生產(chǎn)的乳酸菌有以下兒種:乳酸鏈球菌、乳油鏈球菌、噬檸檬酸鏈球菌、副噬檸檬酸鏈球菌、丁二酮乳鏈球菌等。
　　3.1.3干酪的生產(chǎn)
　　干酪是指原料乳經(jīng)殺菌、冷卻后，加入適量的乳酸菌發(fā)酵劑發(fā)酵，使蛋白質(zhì)（主要是酪蛋白）凝固后，排除乳清，將凝塊壓成塊狀而制成的產(chǎn)品。
　　用于生產(chǎn)干酪的乳酸發(fā)酵劑，隨干酪種類而異。常用的菌種有乳酸鏈球菌、乳油鏈球菌、干酪桿菌，丁二酮鏈球菌，嗜酸乳桿菌、保加利亞乳稈菌以及噬檸檬酸明串珠菌等。生產(chǎn)中通常選取其中兩種以上的乳酸菌混合使用。
　　3.2在植物蛋白飲料加工中的應用主要用于生產(chǎn)酸豆奶和花生乳酸發(fā)酵酸奶。由于牛奶資源有限，酸奶的成本較高，而酸豆奶和花生乳酸發(fā)酵酸奶可以作為酸奶的替代品為人們提供大量的蛋白，因此，開發(fā)酸豆奶和花生乳酸發(fā)酵酸奶具有巨大的經(jīng)濟效益和杜會效益。
　　3.2.1酸豆奶的生產(chǎn)
　　大豆經(jīng)熱燙、浸泡、磨漿等前處理，制得豆?jié){。豆?jié){中加入奶粉、蔗糖或乳糖等輔料，經(jīng)均質(zhì)、殺菌后，冷卻到適宜溫度，接種乳酸菌進行發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后放人4℃的冷庫中冷卻并進行后發(fā)酵，即得酸豆奶。
　　用于酸豆乳生產(chǎn)的乳酸菌主要屬于乳桿菌屬、鏈球菌屬，此外還有明串珠菌屬。生產(chǎn)中常用德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌，嗜熱鏈球菌、豆乳鏈球菌、腸膜明串珠菌等，常用兩種或兩種以上菌株混菌發(fā)酵。
　　乳酸菌在豆乳發(fā)酵過程中，不僅可以分解蛋白質(zhì)為小分子物質(zhì)，而且可以脫除豆腥味，分解棉子糖、水蘇糖等脹氣因子，使產(chǎn)品具有良好的風味和營養(yǎng)價值。
　　3.2.2花生乳酸發(fā)酵酸奶的生產(chǎn)
　　花生經(jīng)烘炒、去皮、浸泡后磨漿，過濾除渣得花生奶。花生奶中加入牛奶、蔗糖等輔料，攪抖均勻，均質(zhì)殺菌后降溫，接種乳酸菌灌裝發(fā)酵，然后進行低溫后熟，即得產(chǎn)品。用于花生乳酸發(fā)酵酸奶生產(chǎn)的乳酸菌與發(fā)酵酸豆乳相同。
　　3.3 在蔬菜深加工中的應用
　　乳酸發(fā)酵在蔬菜深加工中的應用原來于生產(chǎn)泡酸菜，近年來，隨著食品科學的發(fā)展，乳酸發(fā)酵也被用于蔬菜乳酸發(fā)酵飲料的生產(chǎn)。
　　3.3.1泡酸菜的加工
　　泡酸菜是世界1400三大名醬腌菜之一，在我國有悠久的歷史。早在14OO年前，后魏賈思勰撰著的《齊民要求》一書就記載有泡酸菜的制作方法。其加工過程大致如下，蔬菜清洗干凈后晾去表面水分，放入泡菜壇中加入6%一8%的食鹽水，使食鹽水*淹沒蔬菜，蓋上壇蓋，腌制一段時間即可。泡酸菜的制作過程屬于自然發(fā)酵，不需接種乳酸菌。在高鹽缺氧的環(huán)境下，乳酸菌的生長占優(yōu)勢，產(chǎn)生大量的乳酸，抑制了其它菌的生長。乳酸不僅使成品具有酸味，同時可與發(fā)酵過程中產(chǎn)生的醇類物質(zhì)發(fā)生酯化反應，產(chǎn)生乳酸乙酯等，使成品具有香味;同時，發(fā)酵過程中部分蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨基酸，使成品具有鮮味。泡酸菜不僅是佐餐佳品，而且是保健食品，深受人們的喜愛。
　　在泡酸菜中常見的乳酸菌主要有植物乳桿菌、黃瓜乳桿菌、短乳桿菌、腸膜明串珠菌及雙歧桿菌等。
　　3.3.2蔬菜乳酸發(fā)酵飲料的生產(chǎn)
　　蔬菜乳酸發(fā)酵飲料是近幾年來開發(fā)的新型保健飲料。用于乳酸發(fā)酵的蔬菜主要有:馬鈴薯、南瓜、山芋等。其基本生產(chǎn)工藝是這樣的:蔬菜經(jīng)清洗去皮后，進行預煮軟化，然后榨汁過濾得蔬菜汁。蔬菜計中加入牛奶、蔗糖等輔料，攪拌均勻后進行殺菌和均質(zhì)，迅速冷卻到40℃左右，接種乳酸菌進行發(fā)酵，然后再灌裝、殺菌、冷卻即得成品。蔬菜乳酸發(fā)酵飲料生產(chǎn)中所用的菌種與酸奶相同，大多采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合發(fā)酵。
　　利用蔬菜生產(chǎn)乳酸發(fā)酵飲料，提高了蔬菜的營養(yǎng)價值，又改善了產(chǎn)品的風味，大大地增加了經(jīng)濟效益，是蔬菜深加工和開發(fā)的一個很有前途的領(lǐng)域。
　　3.4在肉制品生產(chǎn)中的應用
　　主要用于生產(chǎn)發(fā)酵香腸。發(fā)酵香腸有二千多年的歷史，傳統(tǒng)發(fā)酵香腸的生產(chǎn)不添加任何發(fā)酵劑，*由肉、香辛料及環(huán)境中的微生物完成發(fā)酵和成熟。在生產(chǎn)過程中由于原料肉中加入了食鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽及香辛料，使不耐鹽及對亞硝酸鹽敏感的*菌不能生長，加上加工過程中的溫度一般較低，嗜冷性好氧菌開始時緩慢生長，但隨之因腸餡內(nèi)的氧氣被逐漸消耗掉而受到抑制。而上述條件正好適合 乳酸菌及球菌的生長，因而逐漸成為優(yōu)勢菌。乳酸菌能將原料中的碳水化合物分解為酸，導致產(chǎn)品的pH值下降。這一方面對病原菌及有害菌的生長起到抑制作用，另一方面賦予產(chǎn)品*風味和堅實的質(zhì)地;另外，乳酸的產(chǎn)生加速了亞硝酸鹽向一氧化氮肌紅蛋白的轉(zhuǎn)化，減少了產(chǎn)品中亞硝酸鹽的殘留量。另據(jù)報道，乳酸菌在代謝過程中還會產(chǎn)生H2O2，、細菌素等，又進一步抑制了*和有害微生物的生長繁殖。傳統(tǒng)發(fā)酵香腸生產(chǎn)的關(guān)鍵是使乳酸菌成為優(yōu)勢菌，如果在某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)意外，而使其它菌成為優(yōu)勢菌，則必然會導致產(chǎn)品質(zhì)量的下降或**。
　　發(fā)酵香腸的現(xiàn)代生產(chǎn)工藝是在原料中添加微生物純培養(yǎng)的乳酸菌發(fā)酵劑，從而保證乳酸菌在整個發(fā)酵和成熟過程中占有優(yōu)勢，再加上合理的工藝條件，使產(chǎn)品的安全和質(zhì)量得到保證。目前使用的微生物有乳酸桿菌（植物乳桿菌、彎曲乳桿菌、乳酸乳桿菌、干酪乳桿菌），片球菌（戊糖片球菌、乳酸片球菌、啤酒片球菌）、微球菌（變異微球菌）、霉菌（產(chǎn)黃青霉）和酵母（德巴利漢遜氏酵母）。一般認為，乳酸菌對產(chǎn)品的貯藏穩(wěn)定性起決定作用，而微球菌、霉菌、酵母對產(chǎn)品的色澤、風味起決定作用。因此，制作發(fā)酵腸時，采用乳酸菌與微球菌或霉菌或酵母混合型發(fā)酵劑。