乳酸杆菌

乳杆菌科乳杆菌属细菌

乳酸杆菌（Lactobacillus）是可使葡萄糖等糖类分解为乳酸的各种细菌的总称。截至2020年3月，乳杆菌属共包含了261个种。但在随后的一个月，即2020年4月，通过全基因组序列分析，乳杆菌属被重新归类为25个独立的属。其中，该属的代表种是德氏乳杆菌。乳酸菌是一种无芽孢的杆菌，属革兰氏阳性菌。单个、成双或短链排列；厌氧性呼吸。乳酸杆菌有较强的代谢碳水化合物产酸能力，可以合成葡聚糖和杂多糖。能使糖类发酵产生乳酸或其他酸类物质。产生的乳酸具有调味和防腐的作用。乳酸杆菌形态多样，从细长弯曲的杆状到短而类似棍棒的球杆状均可见。它们通常静止不动，一旦运动起来，周身便会长出鞭毛。

形态特征

革兰氏阳性杆菌，长杆、短杆、有时棒状，细长形，但无分枝。无芽孢。菌落圆形、白色（有时黄色）、半透明、光滑形凸起，边缘整齐，粗糙型表面无光泽，边缘不齐。

理化性质

发酵葡萄糖产酸，有两种发酵类型：同质发酵（产生乳酸）及异质发酵（产生乳酸、乙酸、甲酸、琥珀酸。耐酸，一般在厌氧条件下繁殖。适宜温度为5℃左右。

乳酸杆菌的代谢产物乙酰是奶油和干酪等乳制品特有的风味物质，对很多腐败菌和致病菌都有抑制作用。据报道，双乙酰可通过革兰阴性菌精氨酸的结合蛋白反应，从而干扰精氨酸的利用，抑制革兰阴性菌的生长。

培养特性

最适生长pH值为4-6。耐酸生长在pH3.8的环境仍能生长。该菌株不产气，在20℃下能生长。

从不同的标本中分离乳酸杆菌时，根据乳酸杆菌所在生境的不同以及是否为优势菌可选择不同组分的培养基。比较常用的培养基有MRS（ Man Rogosa Sharpe）培养基、RSMA（ Ruthenium Skim Milk Agar）培养基、番茄汁琼脂培养基（Tomato Juice Agar）等。常见乳酸杆菌在MRS培养基上的茵落形态：卷曲乳酸杆菌：中间饱满，周围弥散，不规则；詹氏乳酸杆菌：饱满，边缘规则；格氏乳酸杆菌：扁平，周围弥散，边缘规则。

分布区域

乳酸杆菌广泛分布于周围的环境中，特别是动物的消化道、阴道。

为革兰氏阳性杆菌，常呈链状排列，无动力，不形成芽胞，微需氧或厌氧，营养要求严格，较难培养。常见于牛乳、乳制品，肉制品、啤酒、葡萄酒、水果及果汁，泡菜及麦芽汁中。也寄生于人和动物的口腔、肠道、阴道中。极少有致病性。

代表菌种

在口腔内能分离的菌有15种，包括：干酪乳杆菌（L.caei）：亚种有干酪亚种（L.casei subst）、副干酪亚种（L. paracasei subs）、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）。亚种有：嗜酸亚种（L.acidophilus subsp）、卷曲亚种（L.crispatus），其他菌种有发酵乳杆菌（L.ferments）、唾液乳杆菌（L.salivarius）、植物乳杆菌（L.plantarum）、短乳杆菌（L.brevis）、布氏乳杆菌（L.buchneri）、戈氏乳杆菌（L.gassert）、口乳杆菌（L.orzs）、鼠李糖乳杆菌（L.rhamnosus）、齿龈乳杆菌（L.uli）、玉米乳杆菌（L.zeae）在人的排泄物中发现了3种乳杆菌：嗜酸乳杆菌、发酵乳杆菌和唾液乳杆菌。

干酪乳酸杆菌（L.casei）、保加利亚乳酸杆菌（L.bulgaricus），嗜酸乳酸杆菌（L.acidophilus）、嗜热乳酸杆菌（L.thermophilus）等。这些菌常用来作为乳酸，干酪、酸乳等乳制品生产的发酵菌种。

保加利亚乳酸杆菌

保加利亚乳酸杆菌为大杆菌，大小约为0.8-1× 2-20μm，单个或呈链状排列，革兰氏染色阳性，美兰染色菌体内可见异染颗粒，无运动性，不产生芽胞。

本菌微需氧或厌氧，在厌氧的环境下生长最佳。最适生长温度为44-45℃，在25-35℃下生长缓慢且弱，15℃停止生长。

本菌营养要求严格，在多数培养基上生长不良，营养琼脂上不能生长，所以此菌培养较困难。一般在乳清琼脂平板上培养，菌落呈现不规则圆形、灰白色，大小为1-3个mm，菌落具有卷发样构造，显微镜下观察呈现假根状。在乳内生长良好。产生乳酸。

本菌发酵乳糖，半乳糖及葡萄糖产酸，产生乳酸的能力极强。在形态及许多特征上与乳酸乳杆菌极为相似，但发酵糖类比乳酸乳桐：菌少，因此有人认为保加利亚乳杆菌可能是乳酸乳杆菌的突变型或变种。

保加利亚乳杆菌是制造酸奶首选和最常用的菌种之一。

乳酸乳杆菌

本菌为长杆菌，宽度不大于2μm，长度不定，通常呈细丝状卷曲交织在一起，幼龄时单在或成对。革兰氏染色阳性，无运动性，不产生芽胞，美兰染色可见菌体内有异染颗粒。

微需氧或厌氧，在微氧和含5%CO2的条件下生长良好。在含有蛋白胨、葡萄糖、酵母浸汁、吐温80的西红柿汁培养基上生长良好，菌落通常粗糙，直径1-3mm，白色至浅灰色致密或绒毛状。最适宜生长温度为37-40℃，最高生长温度为48℃，15℃停止生长。适宜pH值为6，牛乳凝固，最终产酸约达1.6%乳酸，同型发酵产D-乳酸。

乳酸杆菌可从牛奶和干酪中分离得到，是干酪制造中常用的菌种。

嗜酸乳杆菌

本菌呈杆状，菌端钝圆，革兰氏染色阳性，老龄培养物的菌体着色不匀，呈两极着色。菌体大小约为0.6-0.9X1.5-6.0μm，单在，成双或呈短链排列，无运动性，不产生芽胞。

本菌为微需氧菌，在一般情况下可以生长。最适宜培养温度为35-38℃，15-22℃不能生长或生长极弱，48-55℃可能生长或生长。最适pH为5.5-6.0，生长初期要求pH为5-7。在2%NaCl和2%胆盐中能生长。

营养要求较复杂，包括氨基酸、泛酸，核黄素、烟酸、叶酸，不需要硫胺素。在培养丛中添加葡萄糖、酵母浸汁和乳清可促其生长。在乳及乳清中生长良好。在琼脂平板培养基上菌落为粗糙的、小的不规则圆形，微隆起，灰白色、半透明，显微镜下观察，呈凹凸不平玻璃霜花状，边缘丝状或卷发状。

某些菌株可发酵糖原，一些菌株可发酵蜜二糖、棉子糖、或对二者都能发酵，同型发酵产生DL-乳酸。对牛奶的凝固和产酸不定，可产0.3-1.9%乳酸。

主要价值

乳酸杆菌在维护人和高等动物机体健康方面具有重要的作用。在营养生理方面，乳酸杆菌可提高蛋白质、乳糖和钙等营养物质的消化吸收，可产生多种维生素为机体消化吸收所利用；可抑制肠道内腐败菌、致病菌的繁殖，降低血氨和血中胆固醇的含量，并具有维持肠道内菌群平衡的整肠作用。乳酸杆菌具有免疫调节作用，如能明显促进细胞分裂、促进抗体产生、活化巨噬细胞，诱导产生干扰素等，提高机体的抗病能力。乳酸杆菌对巨噬细胞具有活化作用，使巨噬细胞的细胞毒性增强。而且乳酸杆菌还能诱导人外周血单个核细胞（PBMC）产生IL-12，IL-18和γ-干扰素，从而诱导产生Th1型细胞免疫反应。此外，乳酸菌能抑制羟甲基戊二酸辅酶A还原酶，减少肠道胆固醇的吸收，从而降低体内的胆固醇含量。很多研究也已证明乳酸菌具有降低血清胆固醇和甘油三酯的作用。乳酸杆菌对胃上皮细胞有高度的亲和力，可通过与病原菌竞争黏附位点，产生乳酸、乙酸、乙酸醋酸等有机酸，大量分布在消化道黏膜，对病原菌的黏附起屏障作用等机制拮抗病原菌，并产生有机酸细胞素样蛋白等物质和影响细菌毒物产生的相关代谢，对胃肠道起保护作用。值得指出的是，乳酸杆菌的作用具有株的特异性，即使是传统认为安全的乳酸杆菌菌种也不能保证种内所有菌株均安全，因此对乳酸杆菌进行鉴定和检测非常重要。

乳酸杆菌还是动物消化道、阴道的正常共生菌之一，对有害微生物的生长、繁殖具有一定的抑制作用。

乳杆菌携带许多隐形的质粒，利用这一点可在乳杆菌中进行基因操作。

主要危害

当然，它也有对生物不利的一面，如它能与口腔中的链球菌一样使糖类发酵，产生酸，溶解牙齿的釉质，形成龋齿。在龋病发生过程起到重要的促进作用。与龋发生较密切的菌种主要是干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、发酵乳杆菌。但在消化道及阴道内属有益菌，促进消化的营养吸收，刺激免疫活性及防止阴道感染。

应用

乳酸杆菌在食品、饮料、饲料和医药等多个领域获得广泛的应用。

主要用于乳酸饮料、发酵乳、乙醇等。也用于某些维生素、氨基酸的微量测定。乳酸菌株还可用于真空包装的肉类。由消化乳杆菌菌株制成的高浓度冷冻干粉，能有效防腐。在肉制品中加入106-107个/克，即可抑制适冷菌丝，在9周内可保持不变，但不耐热。欧盟各国已准予使用。

乳酸杆菌功能食品主要包括活性菌微生态制剂和发酵食品。乳酸杆菌经扩后浓缩分离得到菌体，经添加保护剂，冷冻干燥制成，可制成胶囊或片剂。但的产品形式是与双歧杆菌活性粉剂混合制成多菌型微生态制剂。乳酸杆菌发酵括含活菌的发酵食品及发酵后经灭菌处理得以长期保存的食品。乳酸杆菌很少采用单菌发酵，常与乳酸链球菌、嗜热链球菌、嗜酸酵母菌及双歧杆菌混合发酵。

历史渊源

乳酸菌的历史源远流长，早在19世纪前，旧约创世纪中就提到：阿拉伯人饮用酸奶而长寿。公元1857年，Louis Pasteur开始以科学的方法描述酸乳中存在着微小的生物体。1873 年，Joserh L ister从酸乳中分离鉴定出该微生物为Bacteriumlactis。

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