嗜熱鏈球菌：最重要的乳品發(fā)酵劑

       嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)是一類被廣泛應用于乳制品發(fā)酵生產的工業(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，也可以單獨或與嗜酸乳桿菌共同生產"意大利白乳酪"，它能夠賦予產品特殊的質地、風味和保質期。每年嗜熱鏈球菌參與發(fā)酵的產品能夠帶來400億美元的經(jīng)濟利潤，被認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性。

       高溫厭氧細菌，在伯杰細菌鑒定手冊中被分成六類，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，呈對狀或者鏈狀排列，革蘭氏陽性兼性厭氧菌，周身沒有鞭毛，無芽孢不運動，細胞呈球形或卵圓形，成對或鏈狀排列?；?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(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，無致病力，最主要利用乳糖、蔗糖，產物為乳酸，可水解精氨酸發(fā)酵牛奶，在牛乳中可以有0.7%~1.0%L-乳酸產生。同時也能發(fā)酵葡萄糖、果糖及甘露糖使其產酸，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，卻很安全

       盡管嗜熱鏈球菌在進化關系上與鏈球菌屬類的人類病原菌親緣關系更近，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，但是嗜熱鏈球菌長期生存于牛乳環(huán)境，形成獨特的生理和代謝系統(tǒng)，其毒性基因退化，而成為公認的安全菌株（GRAS)。

       嗜熱鏈球菌生物學特性

       嗜熱鏈球菌耐高溫，可以在60°C下高溫存活，在37°C生長較好，在45°C乳中生長**，根據(jù)這一特點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環(huán)境中的形態(tài)特征也是不一樣的，例如在原乳中15℃時不能生長；在原乳中30℃時大多數(shù)菌株可以形成雙球菌；在原乳中45℃時形成鏈狀；而當在高酸度乳中生長時則變成長鏈。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，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生莢膜類黏性物質，這大大提高了酸乳的特殊口感。在人體內該菌能夠耐受膽鹽和胃酸，并可抑制致病菌，同時又能產生細菌素、維生素和胞外多糖等活性物質，被人們認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物

       熱鏈球菌的第一代謝產物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，所產生的SOD差異極顯著，當培養(yǎng)溫度41°C、培養(yǎng)時間24h、植物提取液添加量8%時，SOD平均產量可以達到最高。而當菌體處于生理活動旺盛和生命代謝強烈的階段時，所產生的SOD活性也高。

       嗜熱鏈球菌的第二代謝產物酸性物質：在牛乳發(fā)酵過程中，嗜熱鏈球菌的主要作用是快速的產酸，在發(fā)酵初期主要是該菌的生長。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，結束后于4℃冰箱中貯藏。結果在貯藏前期，酸奶的酸度也有較快的增加，可能是和發(fā)酵菌種還擁有相對較高活力，代謝速度相對比較快有關。并且，研究發(fā)現(xiàn)，不同菌株產酸能力不同，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物芳香物質：揮發(fā)性或者非揮發(fā)性的酸和羰基化合物是酸奶風味的主要來源，酸奶中有相對較高濃度的羰基化合物，因此被認為是酸奶中關鍵的香味物質。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味物質。而嗜熱鏈球菌除能有乳酸產生之外，還有少量的乙酸和甲酸產生，另外還有雙乙醛、乙偶姻和乙醛等其他風味物質。

       嗜熱鏈球菌生理功能

       調節(jié)腸道微生態(tài)環(huán)境：降低腸道pH值，促進腸蠕動防止病原菌定植，分泌細菌素抑制病原菌的生長。

       調節(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)酵產物可以調節(jié)控制血壓

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

       延緩衰老：產生超氧化物歧化酶(SOD)可以清除體內代謝過程中產生的過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就是缺乏了這一種酶。嗜熱鏈球菌是一種能產生β-半乳糖苷酶的細菌，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)酵食品中的應用十分廣泛，尤其是在酸奶發(fā)酵中具有關鍵性的作用。其中最主要的一方面是由于嗜熱鏈球菌具有快速產酸的能力，能分解利用糖類物質產生乳酸。乳酸導致牛乳的pH迅速下降，引起乳中酪蛋白變性，進而發(fā)生凝乳這一現(xiàn)象。嗜熱鏈球菌還被用來生產多種干酪制品，如瑞士干酪、Asiago干酪、Mozzarella干酪、Provolone干酪及Parmesan干酪等。近年來嗜熱鏈球菌還與中溫菌一起被用來生產Cheddar干酪。

       作者：Martin Yu

       Martin Yu，食品科技工作者、營養(yǎng)師，長期負責特殊食品研發(fā)工作，主要方向為：FSMP、益生菌、特膳食品。