1、9.2.4 防腐剂-乳酸菌素乳酸菌是存在于人和禽畜肠道、许多食品、物料及少数临床样品中的一大类能发酵糖产生大量乳酸的兼性厌氧菌。广泛应用于医药、食品等工业，主要包括乳杆菌（Lactobacillus）、乳球菌（Lactococcus）、明串珠菌（Leuconostoc ）、片球菌（Pediococcus）、链球菌（Strepto-coccus）、肠球菌（ Enterococcus）、双歧杆菌（Bifidobacteri-um）等属。许多乳酸菌除产生乳酸、乙酸和双乙酰外，又可具有抑菌或杀菌作用的细菌素（bacteriocin），它是由某些细菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的
2、多肽或前体多肽，抑菌范围不仅仅局限于同源的细菌，产生菌对其细菌素有自身免疫性。9.2.4.1 乳酸菌素的分类、作用及应用1、乳酸菌素的分类目前主要有种分类方法。一是基于分子量、热敏感性和是否含修饰性氨基酸， 将乳酸菌素大致分为类 ：小分子热稳定肽大分子热不稳定蛋白 羊毛硫抗生素 依赖个或个以上小肽分子协同作用的细菌素。二是根据乳酸菌的种属不同而将其所产的细菌素分为类： 乳球菌属细菌素， 包括双球菌属、乳球菌素、乳链菌素、乳链菌肽片球菌属细菌素明串珠菌属细菌素肉食杆菌属细菌素乳杆菌属细菌素其他乳酸菌细菌素。2、乳酸菌素的作用乳酸菌素可选择性抑制肠道致病菌，保护肠道有益菌群，从而保持人体肠道菌群生
3、态平衡，并能促进肠道蠕动。因此可预防和治疗肠炎、腹泻、便秘、消化不良等肠道疾病。其次，能增强机体免疫力，对某些疾病具有积极的预防作用。它们能提高人体巨噬细胞的吞噬能力，激发人体的干扰素，有抗癌作用，能使肠道内的致癌前体物质不能转化为致癌物质，同时也增强对肿瘤增长的抑制作用。其他还有降低血清胆固醇，预防和治疗高血压声脂血症等作用。、乳酸菌素的应用（）在食品方面的应用）在乳制品中的应用牛奶在生产、贮存、加工过程中很容易受到污染。乳酸链球菌素用于巴氏灭菌干酪、罐藏浓缩牛奶、巴氏灭菌奶、高温灭菌奶、酸奶等，可以有效抑制肉毒梭菌的生长和毒素产生，延长产品的保质期并可在常温下保存。）在肉制品中的应用乳酸链
4、球菌素可用于罐装火腿、熏猪肉、咸猪肉、香肠、真空包装的新鲜牛肉等肉制品。乳酸菌素除抑制杂菌生长此外，在加工肉制品中，将乳酸菌素加入肉制品中，可降低 pH 值，较低 pH 值能减少肉制品中残留的亚硝酸盐，避免对人体的危害，保证肉制品安全性。）在啤酒及果汁饮料中的应用乳酸链球菌素（Nisin）可有效控制由于 乳酸菌和片球菌引起的腐败，不影响啤酒的外观，风味，并且对生长和发酵阶段的啤酒酵母没有影响。其次乳酸菌素还可使啤酒避免巴氏杀菌造成的“ 杀菌味”、“老化味”，保持啤酒新鲜度。如在果汁中加入 Nisin 可抑制存活的芽孢杆菌生引起的果汁及果汁类饮品的腐败变质。（）乳酸菌素在医药方面的应用）抑菌作用
5、抑菌实验表明，乳酸菌素可用于治疗临床上因消化不良引起的腹胀、腹泻、胃肠炎。）改善肠道环境乳酸菌素是多肽物质，食用后，在消化道很快被蛋白水解酶吸收，不会影响肠道内的正常菌体存活。乳酸菌素能选择性杀死肠道致病菌，保护和促进有益菌的生长，调节肠粘膜电解质、水分平衡，调节胃肠道菌群平衡，改善肠道微环境。）提高免疫力乳酸菌素具有免疫调节作用，可增强机体的特异性与非特异性免疫物质，激活吞噬细胞酶的活性，选择性杀死肠道致病菌，促进有益菌的生长。刺激肠道产生 IgA，增强机体的细胞免疫和体液免疫，提高肠道免疫力。尤其是双歧杆菌，它是一种重要的生理性细菌，对人体有增强免疫力，抗感染，延缓衰老的功能，它能抑制肠道
6、有害微生物的生长，调节肠道菌群平衡，从而促进人体的健康。4）妇科阴道用药乳酸菌素在妇科用药方面也有新的用途。如含乳酸菌活菌的阴道用制剂（如定菌生栓剂），乳酸菌代谢产物乳酸等物质能保持阴道正常酸性环境，同时还可直接补充阴道内正常生理细菌，调节阴道内菌群平衡，抑制并消除阴道中的有害细菌的生长。可用于由菌群紊乱而引起的细菌性阴道病的治疗。9.2.4.2 乳酸菌素的生产方法1、离心喷雾干燥生产乳酸菌素的方法目前，国内外乳酸菌素研制和生产的方法有冷冻干燥法和喷雾干燥法。采用冷冻升华干燥法在实验室研制发酵酸奶粉已见报道，该方法能最大限度地保留乳酸菌素和活乳酸菌素。在乳酸菌素实际生产中，冷冻升华干燥设备昂贵
7、，费用高，耗能大，国内几个乳酸菌素生产厂家均采用离心喷雾干操法，生产的是死菌型乳酸菌素。下面以离心喷雾干燥法来讲述生产乳酸菌素的过程（仅供参考）。（1）生产工艺流程原料乳检验净乳冷却预热分离脱脂菌种复活，母发酵剂生产发酵剂乳杀菌真空浓缩冷却接种培养发酵凝乳搅拌离心喷雾干燥出粉检验包装（2）生产操作技术要点原料奶验收 选用健康牛所产新鲜乳汁，除按正常收乳必检项目程序进行外，必须进行有无抑菌物质和抗菌素的检查。净乳冷却 验收后的鲜乳进行净乳，如果不能立即进行加工，应先冷却至 4，在贮奶缸中低温贮存。预热分离 原料乳用板式热交换器预热至 32一 35，用分离机进行分离，得到稀奶油和脱脂乳（含脂率0.
8、3%）。稀奶油用于奶油生产，脱脂乳用于生产乳酸菌素。脱脂乳杀菌 采用 90，5min 巴氏高温短时间杀菌法。真空浓缩 浓缩至干物质 25%左右。冷却接种 浓缩后脱脂乳打入发酵缸中，保温 41-42，添加 3%-5%的发酵剂，搅匀，保温发酵 18-24h。喷雾干燥 发酵好的凝乳，先搅拌，然后均质，再进行离心喷雾干燥。此发酵奶粘度大，建议采用离心喷雾干燥设备。（3）产品质量标准本品为脱脂牛奶经乳酸菌发酵后再经过离心喷雾干燥而制成的粉剂。按干燥品计算，含蛋白质不得少于 27%，脂肪 5%以下，总酸度（按乳酸计算）不得少于 9%。（4）质量控制与工艺操作改进 尽量提高发酵奶发醉终点酸度。首先，适当提高
9、生产发酵剂的添加量和发酵剂本身的酸度。其次，适当延长原料乳保温发酵时间。发酵过程边发酵边搅拌发酵浓奶终止酸度提高，凝奶挺实，搅拌阻力增大，会出现搅拌机搅拌不动现象。 可采取发酵同时就开动搅拌器的方式，可使发酵乳不凝固，酸奶始终保持浓稠流体状态，同时搅拌有利于发酵，有利于乳酸度提高。控制干燥工艺条件尽量降低物料受热温度降低发酵奶在干燥过程中的受热温度.尽量使乳酸菌素粉保留一定活菌数。集粉间内装净化间减少外界污染机会，使出粉、晾粉更洁净。2、液体培养基厌氧培养生产乳酸菌素（仅供参考）工艺流程如下：目的菌种活化试管培养（厌氧）三角瓶厌氧培养发酵液后处理粗提（细菌素和菌体细胞）（1）目的菌种活化将冷冻
10、干燥的供试菌种，转接于MRS液体培养基或M17液体培养基中，37厌氧培养24 h，以便使菌株活力得到恢复。（2）培养基对细菌素产生量的影响碳源和氮源对菌株产生细菌素的影响通过按MRS培养基的碳源配比，分别用蔗糖、乳糖和果糖对原培养基中的葡萄糖作等量替换；同时，将原培养基中的氮源(鱼蛋白胨) 按原配比等量替换为大豆蛋白陈。然后，按一定时间间隔，监测和评价细菌素生产菌株在不同碳源(或氮源)培养基中的菌体生长状况和抑菌能力。经过试验研究，结果表明不同的菌株，利用碳源、氮源的能力及产细菌素的量是大大不同的。比如植物乳杆菌的最佳碳源和氮源分别为蔗糖、葡萄糖和鱼蛋白胨；嗜酸乳杆菌的最佳碳源和氮源分别为乳搪
11、和大豆蛋白胨；戊糖片球菌的最佳碳源和氮源分别为乳糖和鱼蛋白胨。培养基的初始pH值与细菌素的活性用 1.0 moL/L的NaOH溶液调整MRS培养基的初始pH到5.5，6 .5和7.5，然后将产细菌素菌株在pH值调整后的培养基中厌氧培养(37)，测定菌株所产细菌素的最高抑菌活性。菌株不同，发酵的初始pH也不一样，结果导致菌株代谢产生细菌素的最高活性变化很大。如在培养基初始pH为6.5的条件下，植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和戊糖片球菌会产生最高活性的细菌素。而Nisin的研究表明，培养基初始pH为6.6-6.8时，乳酸乳球菌能够产生活性最高的细菌素。当培养基初始pH为4.0-7.0时，乳酸片球菌都能释放
12、具有活性的细菌素，但初始pH为6.5时释放出的细菌素活性最高。（3）细菌素粗提物的制备产细菌素菌株37厌氧培养18h-24h，培养液经4冷冻离心(12，00 0rp m)，20min收集发酵液，然后将得到的无细胞发酵液用1moL/LnaOH调整pH值至中性，并加入与原液等体积的丙酮，置于冰箱(4-6)过夜。然后，12000 rpm离心20 min，弃掉上清液，加入1-2 mL无菌水（或pH6.0的磷酸盐缓冲液）使沉淀物溶解，可得到细菌素粗提物，4-6冰箱保存备用。（4）菌体细胞的制备将产细菌素的菌株在37厌氧培养24h ，经4，00 0rp m离心20min后，除去上清液，获得产细菌素菌株的菌
13、体细胞。菌体细胞用无菌水制备成悬浊液，在560 nm下确定吸光度并控制活细胞数在10 7-108cfu/mL。在牛乳保藏试验中，添加乳酸菌菌体细胞时，该活细胞浓度将可作为初始接种浓度。 采用液体培养基厌氧培养生产乳酸菌素，在实际发酵过程中，厌氧条件不容易控制，所以该方法比较适合实验室研究细菌素，不适合工业化大规模生产。在今后的液体培养基生产细菌素的研究中，开发新的耐氧菌株将是一个重要的任务，以期通过液体发酵生产细菌素也可以适合工业化大规模生产。参考文献1 杨博，刘菌，王永华等.乳链菌肚的最佳发酵条件.大连轻工业学院学报，1999，18（1）：65-69.2 李莹,周剑忠 ,董明盛. 乳酸菌高密
14、度培养技术研究进展.乳品加工，2008，10：4846.3 权春善,徐洪涛,王军华等.乳酸菌素安全、天然的食品防腐剂.2006,26(3):86-89.4 房春红,刘杰,许修宏.乳酸菌素的研究现状和发展趋势.中国乳品工业，2006，34（2）：53-55.5 王适安.乳酸菌素的研制与生产.中小企业科技，1997.6 吕淑霞,白泽朴,代义等.乳酸链球菌素(Nisin)抑菌作用及其抑菌机理的研究.中国酿造,2008,9:87-91.7 赵玲艳，邓放明，杨细平等.生物防腐剂乳酸菌素.中国食物与营养,2005,2:28-29.8 蒋永福,黎碧娜等.天然防腐剂乳酸链球菌素的研究进展.精细化工.2002，19（8）：453-456.9 李霞，牟光庆.天然食品防腐剂乳酸菌素的研究.食品工业科技,2009,3:340-344.10. 杨博，刘茵.乳链菌肽的最佳发酵条件.大连轻工业学院学报，1999，18（(1）：65-69.
