嗜熱鏈球菌：最重要的乳品發(fā)酵劑

       嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)是一類(lèi)被廣泛應(yīng)用于乳制品發(fā)酵生產(chǎn)的工業(yè)微生物，它既可以與德式乳桿菌保加利亞亞種一起用作酸奶發(fā)酵劑，也可以單獨(dú)或與嗜酸乳桿菌共同生產(chǎn)"意大利白乳酪"，它能夠賦予產(chǎn)品特殊的質(zhì)地、風(fēng)味和保質(zhì)期。每年嗜熱鏈球菌參與發(fā)酵的產(chǎn)品能夠帶來(lái)400億美元的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，被認(rèn)為是繼乳酸乳球菌之后最重要的工業(yè)乳品發(fā)酵劑。

       乳酸菌中的嗜熱鏈球菌

       嗜熱鏈球菌是一個(gè)重要的乳酸菌，其屬于一種異常球菌科鏈球菌屬的革蘭氏陽(yáng)性。

       高溫厭氧細(xì)菌，在伯杰細(xì)菌鑒定手冊(cè)中被分成六類(lèi)，其自然棲息地不明確，但是在熱或低溫殺菌的乳制品中可以發(fā)現(xiàn)該菌的存在。

       嗜熱鏈球菌單菌形態(tài)為橢圓形或者圓形，直徑0.7-0.9μm，呈對(duì)狀或者鏈狀排列，革蘭氏陽(yáng)性兼性厭氧菌，周身沒(méi)有鞭毛，無(wú)芽孢不運(yùn)動(dòng)，細(xì)胞呈球形或卵圓形，成對(duì)或鏈狀排列?；?6SrDNA序列的系統(tǒng)發(fā)生分析表明，嗜熱鏈球菌屬于厚壁菌門(mén)(Firmicutes)、芽孢菌綱(Bacilli)、乳桿菌目(Lactobacillales)、鏈球菌科(Streptococcaceae)、鏈球菌屬(Streptococcus)。嗜熱鏈球菌屬于同型乳酸發(fā)酵菌，無(wú)致病力，最主要利用乳糖、蔗糖，產(chǎn)物為乳酸，可水解精氨酸發(fā)酵牛奶，在牛乳中可以有0.7%~1.0%L-乳酸產(chǎn)生。同時(shí)也能發(fā)酵葡萄糖、果糖及甘露糖使其產(chǎn)酸，不能利用果糖、纖維二糖、棉籽糖、麥芽糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露醇以及甘露糖。

       嗜熱鏈球菌：常被誤會(huì)，卻很安全

       盡管嗜熱鏈球菌在進(jìn)化關(guān)系上與鏈球菌屬類(lèi)的人類(lèi)病原菌親緣關(guān)系更近，例如引起急性肺炎的Streptococcuspneumoniae，引起齲齒的病原菌Streptococcusmutants，引起新生兒敗血癥和腦膜炎的Streptococcusagalactiae等，但是嗜熱鏈球菌長(zhǎng)期生存于牛乳環(huán)境，形成獨(dú)特的生理和代謝系統(tǒng)，其毒性基因退化，而成為公認(rèn)的安全菌株（GRAS)。

       嗜熱鏈球菌生物學(xué)特性

       嗜熱鏈球菌耐高溫，可以在60°C下高溫存活，在37°C生長(zhǎng)較好，在45°C乳中生長(zhǎng)**，根據(jù)這一特點(diǎn)可以與其他嗜熱鏈球菌作區(qū)分。

       研究發(fā)現(xiàn)，嗜熱鏈球菌在不同的生長(zhǎng)環(huán)境中的形態(tài)特征也是不一樣的，例如在原乳中15℃時(shí)不能生長(zhǎng)；在原乳中30℃時(shí)大多數(shù)菌株可以形成雙球菌；在原乳中45℃時(shí)形成鏈狀；而當(dāng)在高酸度乳中生長(zhǎng)時(shí)則變成長(zhǎng)鏈。該菌在固體MRS培養(yǎng)基中的菌落形態(tài)為表面大多為乳白色，底部稍顯淡黃色，表面較光滑、較濕潤(rùn)，中間凸起，邊緣不整齊，菌落大小適中。在牛乳中發(fā)酵還能產(chǎn)生少量乙酸、丙酸、甲酸、乙醇、3-羥基丁酮、乙醛、二氧化碳和己酸等。一些嗜熱鏈球菌能產(chǎn)生莢膜類(lèi)黏性物質(zhì)，這大大提高了酸乳的特殊口感。在人體內(nèi)該菌能夠耐受膽鹽和胃酸，并可抑制致病菌，同時(shí)又能產(chǎn)生細(xì)菌素、維生素和胞外多糖等活性物質(zhì)，被人們認(rèn)為是一種多功能益生菌，更常用于制造乳制品。

       嗜熱鏈球菌的三大代謝產(chǎn)物

       熱鏈球菌的第一代謝產(chǎn)物SOD：嗜熱鏈球菌屬于一種嗜熱的能同型發(fā)酵的鏈球菌屬，并且因含有NADH氧化酶而被熟悉，該菌只有一種超氧化物歧化酶，即含錳的過(guò)氧化物歧化酶。研究發(fā)現(xiàn)，嗜熱鏈球菌在不同溫度下發(fā)酵，所產(chǎn)生的SOD差異極顯著，當(dāng)培養(yǎng)溫度41°C、培養(yǎng)時(shí)間24h、植物提取液添加量8%時(shí)，SOD平均產(chǎn)量可以達(dá)到最高。而當(dāng)菌體處于生理活動(dòng)旺盛和生命代謝強(qiáng)烈的階段時(shí)，所產(chǎn)生的SOD活性也高。

       嗜熱鏈球菌的第二代謝產(chǎn)物酸性物質(zhì)：在牛乳發(fā)酵過(guò)程中，嗜熱鏈球菌的主要作用是快速的產(chǎn)酸，在發(fā)酵初期主要是該菌的生長(zhǎng)。將嗜熱鏈球菌活化后，以5x106cfu/ml的接種量投入到11%的脫脂乳中，42℃下發(fā)酵，結(jié)束后于4℃冰箱中貯藏。結(jié)果在貯藏前期，酸奶的酸度也有較快的增加，可能是和發(fā)酵菌種還擁有相對(duì)較高活力，代謝速度相對(duì)比較快有關(guān)。并且，研究發(fā)現(xiàn)，不同菌株產(chǎn)酸能力不同，貯藏期間發(fā)生的后酸化現(xiàn)象程度不同。

       嗜熱鏈球菌的第三代謝產(chǎn)物芳香物質(zhì)：揮發(fā)性或者非揮發(fā)性的酸和羰基化合物是酸奶風(fēng)味的主要來(lái)源，酸奶中有相對(duì)較高濃度的羰基化合物，因此被認(rèn)為是酸奶中關(guān)鍵的香味物質(zhì)。芳香化合物中最重要的是丙酮、乙醛、雙乙酰和乙偶姻，此外還有甲酸、丁酸、乙酸和丙酸，其中乙醛和雙乙酰是酸奶中的主要風(fēng)味物質(zhì)。而嗜熱鏈球菌除能有乳酸產(chǎn)生之外，還有少量的乙酸和甲酸產(chǎn)生，另外還有雙乙醛、乙偶姻和乙醛等其他風(fēng)味物質(zhì)。

       嗜熱鏈球菌生理功能

       調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)環(huán)境：降低腸道pH值，促進(jìn)腸蠕動(dòng)防止病原菌定植，分泌細(xì)菌素抑制病原菌的生長(zhǎng)。

       調(diào)節(jié)血壓：抑制膽固醇合成酶活性，降低血清中膽固醇含量，其菌發(fā)酵產(chǎn)物可以調(diào)節(jié)控制血壓

       抗癌作用：生成的多糖、細(xì)菌素、乳酸等具有抗腫瘤活性的作用，通過(guò)激活機(jī)體免疫系統(tǒng)，抑制細(xì)胞的突變來(lái)抵抗腫瘤的發(fā)生。

       延緩衰老：產(chǎn)生超氧化物歧化酶(SOD)可以清除體內(nèi)代謝過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)量超氧陰離子自由基，延緩衰老。

       改善乳糖不耐受：乳糖的降解需要一種特殊的酶，叫β-半乳糖苷酶。乳糖不耐癥的人身體內(nèi)就是缺乏了這一種酶。嗜熱鏈球菌是一種能產(chǎn)生β-半乳糖苷酶的細(xì)菌，所以可以幫助乳糖的消化。

       與酸奶共舞的嗜熱鏈球菌

       嗜熱鏈球菌在酸奶等發(fā)酵食品中的應(yīng)用十分廣泛，尤其是在酸奶發(fā)酵中具有關(guān)鍵性的作用。其中最主要的一方面是由于嗜熱鏈球菌具有快速產(chǎn)酸的能力，能分解利用糖類(lèi)物質(zhì)產(chǎn)生乳酸。乳酸導(dǎo)致牛乳的pH迅速下降，引起乳中酪蛋白變性，進(jìn)而發(fā)生凝乳這一現(xiàn)象。嗜熱鏈球菌還被用來(lái)生產(chǎn)多種干酪制品，如瑞士干酪、Asiago干酪、Mozzarella干酪、Provolone干酪及Parmesan干酪等。近年來(lái)嗜熱鏈球菌還與中溫菌一起被用來(lái)生產(chǎn)Cheddar干酪。

       作者：Martin Yu

       Martin Yu，食品科技工作者、營(yíng)養(yǎng)師，長(zhǎng)期負(fù)責(zé)特殊食品研發(fā)工作，主要方向?yàn)椋篎SMP、益生菌、特膳食品。