酸奶翻译全文.doc

活得更长、更好自然地！肠内微生物菌群的作用我们的肠内微生物菌群是一个复杂的生态系统，寄居着上百种不同种属的微生物群体。微生物菌群在重要而特定的代谢、营养和保护功能上起着关键作用。肠内微生物菌群平衡的重要性消化道中“有益”和潜在有害的菌群之间的平衡很关键，在人的一生中，因为衰老、差的饮食或饮食习惯、压力、服用抗生素、消化紊乱等原因，这一平衡会被打乱。当平衡被破坏时，“有益”菌群就会减少，人就容易生病。菌群平衡的复原含有益生元、益生菌或合生元的功能性食品和膳食补充剂，因为具有许多生物性和系统性功能，能帮助复原这一重要生态系统的平衡。定义益生元：不能消化的食物成分（例如燕麦或大麦纤维），能选择性促进和（或）调节大肠中某些菌种的代谢活动，对健康有益。益生菌：含有活菌（例如乳杆菌或双歧杆菌）的食物成分，当摄入足够量，能增强胃肠道菌群的平衡，对健康有益。合生元：益生菌和益生元同时并存的制剂。益生菌公司的关键致胜因素 微生物和酶制剂研究和生产方面的公认专家级领导 采用传统和先进分子生物技术的艺术级研发实验室 本专业和医药、技术等有关领域之间的协同合作 新型高产能、世界级的生产企业，致力于益生菌的生产 自动质量保障机构，能确认、确保生产过程和产品的质量标准浓缩的益生菌菌株益生菌公司提供一系列预包装的标准浓缩的益生菌菌株供您使用。这些安全及生物纯的菌株经过挑选具有特殊的益生菌特性，其生产采用独特的工厂加工，能保证稳定的生物量及高活性的细胞数量，并能增强终产品商业周期的稳定性。下面列出了可获得的部分益生菌微生物菌株：乳杆菌菌种：嗜酸乳杆菌（L. acidophilus）干酪乳杆菌（L. casei）干酪乳杆菌鼠李糖亚种突变株（L. casei subsp. rhamnosus）干酪乳杆菌酪乳亚种突变株（L. casei subsp. paracasei）发酵乳杆菌（L. fermentum）植物乳杆菌（L. fermentum）双歧杆菌菌种：双岐乳杆菌（B. bifidum）短双歧杆菌（B. breve）乳酸双歧杆菌（B. lactis）龙根B菌（B. longum）用户化的益生菌和合生元混合制剂另外，我们的高级专家能根据您的需要构建独特的益生菌或合生元混合制剂，用于您的功能性食品、膳食补充剂或药剂产品中。我们期待能与您合作，来开发、生产最适宜的益生菌，以强化您的市场和生活质量。活得更长、更好自然地！酸奶-（VITTORIO BOTTAZZI）微生物方面2酸奶乳酸菌群的介绍和概述10酸奶乳酸菌群的细胞生物结构22保加利亚乳杆菌(L.bulgaricus,LB)和嗜热乳链球菌(S.thermophilus,ST)的总体特征和技术特性28酸奶制造者的第一次发言生物化学方面38酸奶的生物化学作用及特性38- 乳糖水解，生成乳酸，释放半乳糖46- 甲酸和二氧化碳的增加影响球菌/杆菌的比率50- 生成乙醛、乙偶姻、乙二醛、丙酮和芳香物质54- 多糖积聚及触变和增稠特性60- 缺脲酶突变异种的作用，包括成酸性提高，氨量减少62- 生成生物代谢物，对健康有益66- 分泌-半乳糖苷酶（乳糖分解酵素），减少乳糖的不良吸收70- 维生素的合成和利用74- 生成羟甲基戊酸（类似物），作为低胆甾醇血的因素76- 生成多肽和氨基酸，提高营养价值82- 苯甲酸和细菌素的积累84- 抗肿瘤作用和免疫系统的激活84- 酸奶以外：酸奶和益生菌发酵乳86- 科技、健康、营养和商业方面92- 酸奶制造者的第二次发言技术和生产方面100- 奶的选择，酸奶用奶的制备，生产设计106- 脂肪球均质108- 干物质含量的标准化112- 奶的热处理116- 奶的酶法处理116- 加工技术发酵奶和益生菌（LORENZO MORELLI）126- 不同于酸奶的益生菌发酵奶132- 发酵奶的发展134- 益生菌发酵奶的特点136- 来源于人类142- 胃消化中的存活144- 耐受胆汁盐150- 对肠细胞系的亲和164- 指南168- 结论172- 发酵奶的法典标准益生菌发酵奶项目（PAOLO STROZZI-R&D PROBIOTICAL）181- 一类独特的、具有生物价值的合生元产品发酵奶-过去和现在186- 历史回顾酸奶乳酸菌群的介绍和概述酸奶是一类大众消费的工业产品，其构成中值得一提的是由乳酸菌组成的微生物菌群。“乳酸菌”这种表达不适合应用在酸奶中。“乳酸菌”的表达长期与同显型的一组微生物相关，这组微生物从种属的角度缺乏足够的分类价值。“乳酸菌”组包括乳酸杆菌属（含产芽孢微生物-芽孢乳杆菌）、链球菌、Leuconostoc、Propionibacterium和双歧杆菌，从而构成不同种类的整体，很难理解和应用。因此，需要有一种正确的分类方法及对乳酸菌群的合适定义，该乳酸菌群指“乳酸菌”，也就是能生成乳酸，能正常用于酸奶生产的微生物（杆菌和球菌）。标准的乳酸菌为无芽孢、过氧化氢酶呈阴性、革兰氏阳性的微生物，没有细胞色素。它们微需氧，有复杂的营养需求，耐酸，具有严格的发酵代谢，糖发酵的主要产物是乳酸。但这只是宽泛的定义，寄居环境显著不同的乳酸菌都包括在内，如奶及其衍生物、肉、蔬菜、口腔、一些哺乳动物的肠道和阴道。此外，一些以分类学为基础的特性，如过氧化氢酶和细菌素，会随生长的环境条件尤其是实验室条件的不同而变化。例如，在生长基质中加入血红素或血色素，细菌就会形成过氧化氢酶和细菌素，从而倾向于呼吸体系，恰好与发酵相反。乳酸菌很难被定义；同样地，很难辨认真的乳酸菌。从而可能得出不同属的杆菌、球菌和球杆菌属于同一乳酸菌组的结论，但它们G+C（鸟嘌呤和胞嘧啶）脱氧核糖核酸（DNA）的含量都低于55 摩尔/%。图1为根据Schleifer和Ludwig得出的带有菌属标示的主要乳酸菌组的系统分类。菌属集合体按如下分类：- 杆菌形态：CarnobacteriumLactobacillus- 球菌形态：Aerococcus OenococcusEnterococcus PediococcusLactococcus StreptococcusVagococcus TetragenococcusLeuconostoc- 球菌-杆菌形态：Weissella杆菌形态有两大类：Carnobacterium可认为对酸敏感的非典型乳杆菌，而乳酸杆菌（Lactobacillus）是许多寄居环境不同的菌种的组合。球菌型的细菌还可以继续分类，之前有详细描述的有Lactococcus、Leuconostoc、Enterococcus、Pediococcus、Streptococcus，增加的、最近指定的有Vagococcus、Tetragenococcus、Oenococcus。表1显示了参与食品生产发酵过程的乳酸菌的主要特性。该文档不包括菌属水平上乳酸菌的分类，因为这种分类不能体现出版的目的。但文中会提供一些用于工业酸奶生产的特殊发酵剂乳酸菌群的分类。表1（略）酸奶菌群由下列两类乳酸菌菌属构成。 德氏乳杆菌保加利亚亚种（Lactobacillus delbruekii subsp. bulgaricus） 嗜热乳酸链球菌（Stroptococcus thermophilus）两类菌属的特性是都具有嗜热和单纯乳酸发酵的能力。分类学上，杆菌形态是德氏乳杆菌（Lactobacillus delbruekii），也就是嗜热乳酸菌的重要集合，之前包括德氏乳杆菌（Lactobacillus delbruekii）、Lactobacillus leichmanii和刚重新归类的Lactobacillus subsp. Delbruekii、Lactobacillus delbruekii subsp. lactic和Lactobacillus leichmanii，及Lactobacillus delbruekii subsp. lactic。下面是德氏乳杆菌保加利亚亚种（Lactobacillus delbruekii subsp. bulgaricus）的一些一般特性：戊糖发酵 阴性来自葡萄糖的二氧化碳 阴性来自葡萄糖酸盐的二氧化碳 阴性醛缩酶 阴性磷酸酮酶 阴性嗜热乳酸链球菌（Stroptococcus thermophilus）是用于食品制备的链球菌菌属的唯一菌种，但对其分类学定位仍存在争议。嗜热乳酸链球菌（Stroptococcus thermophilus）刚开始属于Viridans组（1937年），1987年归到“其他链球菌”组，1995年又归到“口腔链球菌”组。最后的提议认为其是Stroptococcus salivarius的亚种，因为DNA-DNA同组值显示其存在Stroptococcus salivarius的一个基团。这也是为什么一段时期接受Stroptococcus salivarius subsp. thermophilus定义的原因。现在，考虑到较大的显型差异，两类菌种的区别已被广泛接受。因为具有高的耐热性，能在52条件下生长，发酵的碳水化合物较少，所以与其他菌属相比，嗜热乳酸链球菌（Stroptococcus thermophilus）被认为具有额外特性的能自我调节的菌种。德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热乳酸链球菌的混合物显示出共同生长，其最佳生长温度为40，也就是酸奶大量生产的标准技术条件。酸奶乳酸菌群的细胞生物结构酸奶是最高级的发酵奶，在高温发酵结束时，酸奶的口味独具特色，这种口味来源于乳酸和蛋白质水解物结合后的立体异构体，微量挥发性发酵产物及乳酸微生物（杆菌和球菌）的生物结构赋予了酸奶独特的风味。所有的因素成就了一个生物学上的奇迹酸奶。利用扫描电子显微镜获得了一系列微缩图片，来说明微生物个体的形状、结构，来确定酸奶的典型性状。本章节包括许多图片及简短的评语，目的是“观看”而不是“阅读”。下列几个主要方面需重点强调： 生长在实验室培养基中的德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌单菌株的细胞结构； 酸奶中菌株和菌群生长的细胞结构及位置； 从实验室及产多糖酸奶中得到的细胞结构。文中给出的扫描电子显微镜（SME）图片，其扩大比例不一致，在阅读中需考虑这一因素。将嗜热链球菌（从市场购得的酸奶中分离）接种到琼脂乳清培养基，在45条件下培养30小时，对其菌株的分析显示了不同长度球菌链的形成（图2）。图2展示的形态表明：链细胞排列、放松其细胞球形，虽然在链末端不是很明显。图3，4，5显示的是45条件下培养了48小时后MRS琼脂培养基上生长的德氏乳杆菌保加利亚亚种的菌落。当细胞集中成非常长且紧密的螺旋时，就逐渐形成该菌种的典型螺旋形状。图3的位置A处有明显的细胞分裂段，细胞连接形成多细胞的螺旋，标志着螺旋的起始。图3的位置B显示了大环的螺旋。图4的位置C和D清楚地显示了压缩过程，直到终端（位置D）。图5显示了45条件下MRS琼脂培养基上培养了48小时的菌株，其不同长度螺旋的全貌。最后，图6显示了德氏乳杆菌保加利亚亚种，该菌株能生成连接多螺旋的多糖，从而形成复杂的生物结构，在酸奶生产中发挥重要的技术作用。采用SEM方法对凝固型酸奶样品的直接分析第一次展示了酸奶乳酸菌群的细胞生物结构。下面对杆菌和球菌单一菌群的生长、结合及产多糖杆菌（粘液菌株）的生长进行了描述。凝固型酸奶中生长的菌落，其形态类型依赖于受作用的微生物。杆菌（德氏乳杆菌保加利亚亚种）的菌落形态像一长束细胞，由一些伸展的串构成，含有均一、清晰、延长的细胞（螺旋不再明显）。菌落在酪蛋白块中有自己的孔穴，产生乳酸，将酪蛋白变成凝块。球菌（嗜热链球菌）的菌落形态像一球块细胞，占据圆形的空穴。图7，8，9的不同放大倍数展示了杆菌的菌落形态，而图10，11展示了球菌的菌落结构。图12，13显示了凝固型酸奶中杆菌和球菌的生长及其在凝块酪蛋白中的空间位置。在此例中，德氏乳杆菌保加利亚亚种趋于形成束型的微生物菌落，而嗜热链球菌趋于形成球型的微生物菌落。当德氏乳杆菌保加利亚亚种是粘性菌株，也就是说能产生多糖时，凝固型酸奶中的微生物菌落形态如图14所示，即胞外多糖将杆状细胞粘连在一起，有时如图15所示聚集在酪蛋白凝块中。乳酸菌群在凝固型酸奶的制备过程中生长，展示其形态特征的SEM微缩图片说明了下面几个主要问题：- 生长在酸奶生产用乳中的德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌，其形成的微生物菌落在凝固型酸奶中很清晰。杆菌的菌落为丝状，而球菌的菌落为球状。- 微生物菌落分布在酪蛋白凝块的微小孔穴中，分别来自杆菌和球菌菌株。- 微生物菌落的孔穴表明，在发酵过程中杆菌和球菌同步生长。- 德氏乳杆菌保加利亚亚种粘性菌株，其菌落特征是存在能连接粘性细胞的胞外多糖细丝。- 多糖细丝还能将杆状细胞和酪蛋白凝块粘连在一起，形成微生物菌落连接。总之，图7到图17（共15个图片）的SEM图片显示了一个自然的环境，即酸奶乳酸菌群的细胞生物结构，从而展示了凝固型酸奶强大的生物作用。德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热乳酸链球菌的总体特征及特殊工艺特性德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热乳酸链球菌是用于工业化酸奶生产的两个乳酸菌菌种。它们的独特性质见表2和表3。因为两个菌种的特殊工艺特性，所以混合培养两菌种对产酸奶的发酵过程具有协同作用。研究结果表明，两菌种的协同作用不同于单一菌种作用，其效果更好，对酸奶生产具有明显的实际作用。表2 德氏乳杆菌保加利亚亚种的总体特性细胞形状杆状三肽L-Lys-Asp牛奶中乳酸的生成阳性乳酸类型D（-）最适生长温度45代谢同型发酵DNA中G+C的含量（%）49-51来自精氨酸的氨阴性来自尿素的氨和二氧化碳阴性乳糖水解-半乳糖苷糖乳糖转移途径透性酶血清组E维生素生成叶酸噬菌体敏感性低牛奶中乳酸的生成1.5% 表3 嗜热乳酸链球菌的总特性细胞形状球状三肽L-Lys-Ala牛奶中乳酸的生成阳性乳酸类型L（+）最适生长温度42代谢同型发酵DNA中G+C的含量（%）37-4060*15分的存活率阳性乳糖水解-半乳糖苷糖乳糖转移途径透性酶来自精氨酸的氨阴性来自尿素的氨和二氧化碳阳性2.5%氯化钠中的生长阳性4.0%氯化钠中的生长阴性噬菌体敏感性中等牛奶中乳酸的生成1% 下面为同型发酵嗜热菌株的主要工艺特性：- 嗜热乳酸链球菌只利用水解后的葡萄糖，在牛奶中生长明显，能进行乳糖发酵。- 两菌种的菌株，特别是德氏乳杆菌保加利亚亚种，非常耐热，因此，很容易控制乳酸发酵。- “成熟”的牛奶中，因为存在蛋白质降解物，即使很少量，也能使菌株的生长变快。- 稳定的球菌和杆菌比例具有明显的协同作用，发酵结果具有很好的重复性。传统结果显示，合适的球菌和杆菌的比例为21。但31，即嗜热乳酸链球菌的量增多时，是有效的比例。表4 3050、培养4小时后，每毫升酸奶中的细胞数培养温度，每毫升细胞*106嗜热乳酸链球菌德氏乳杆菌保加利亚亚种3083466351042974011052214213366044590653650221275表4显示了培养温度的影响，42条件下培养4小时后，球菌和杆菌的比例为31，而45条件下培养4小时后得到21的比例。如表4所示，42培养的球菌和杆菌的比例为31，总乳酸菌的细胞数约为200*106每毫升，此时，对酸奶感官特性的作用很明显。图16显示，酸奶乳酸菌群的能力对乳酸的生成非常重要。图16（略）经过4小时的培养，混合菌株（Lb+St）生成的乳酸量远远高于单一菌株（Lb、St）生成的乳酸总量，其发酵速度也更快。酸奶制造者的第一次发言“自从人类将我们微生物信息化并加以说明后，我们现在愿意发表一个“直接”的观点。我们是非常小的生物活体，只需很小的空间：肉眼看不到我们。换句话说，我们是微生物，是美丽、高雅、优秀、活跃且温顺的。人类通常是我们最好的朋友，如果他能准确理解我们的需求，我们就能干成大事。因为具有耐热的特性，所以我们能创造生物奇迹。通过精确的代谢途径，我们能制造发酵产品，即酸奶。酸奶具有生理、营养、生物及益生菌特性，能保障人类长寿、健康的生活。我们俩能制造酸奶。我们喜欢呆在一起，协同工作，很容易就能达到每克十亿或几十亿的活细胞。如果人类食用125克酸奶，他就相当于摄入了10002000亿个单细胞微生物，从而建立了一种友好而非微物恐惧症的关系。我们希望人类能了解我们，以证明我们是有用的微生物，即乳酸菌没有致病性、毒性或腐败作用。我们是同型发酵的原核细胞。通过发酵葡萄糖（乳糖的一种成分），我们能快速生成大量乳酸，即，德氏乳杆菌保加利亚亚种产L（+）型，嗜热乳酸链球菌产D（-）型。我们还有别的特性。不同于革兰氏阴性菌，我们是革兰氏阳性菌，因为我们能用同样的颜色通过不同的途径来染我们的皮肤。我们没有种族歧视，但会利用我们不同的代谢产物来努力阻止革兰氏阴性菌侵入我们的工作环境，虽然他们和我们一样是原核单细胞。一些妄想的微生物企图与我们竞争，认为我们需要精确的食物才能生长。我们承认这是事实，但我们是高度熟练的员工，能完成别人不能做的事情。我们从不进入“饮食店”，也不去野餐或去三明治吧。我们通常寻找精致而著名的饭店，那儿的厨师懂得典型、复杂菜单的秘密。因为我们是贵族美食家，像所有著名的微生物一样，经常穿着夹克、系着领带或穿着优雅的迷你裙。当我们去某地生产酸奶时，首先我们会检查发酵温度。我们能耐热，喜欢温暖的环境；40不够热，我们喜欢42或45。我们会要求厨师准备一份其他微生物因温度过高而无法忍受的菜肴。我们还需要检查菜单，我们希望它明确，且不急不忙得写下来。我们开始分析“开胃菜”。它们必须简单而重要。我们生长所需的底物必须含有维生素、嘌呤基质和盐。如果没有铁，也不成问题，因为我们够强壮，不需其他额外的摄入。我们喜欢“第一道菜”，即汤。因为牛奶微妙气味能让我们愉悦，我们喜欢这种味道。很难解释这道菜对我们有何用：我们需要潜入其中，在这“白色的海洋”里开始我们的生物循环。接着，我们检查“第二道菜”，即肉菜。这道菜最能表达我们的营养需要。牛奶中含有丰富的蛋白质，在我们酶的作用下，蛋白质很容易水解。从而，我们能获得充足的、长度不同的多肽及游离氨基酸，以此奠定我们快速生长繁殖的基础。我们还爱好“甜点”。我们喜欢糖，能发酵乳糖，它是牛奶中富含的糖。乳糖由两个己糖组成，我们喜欢其中的葡萄糖，因为它容易被吸收和消化。我们不知道如何使用半乳糖，因此会设法除掉它。我们从葡萄糖中获得能量，完成许多生物化学步骤，直至产生乳酸，乳酸有两种旋光异构体，L（+）型和D（-）型。对于甜点，我们还有另一个优势：当牛奶用于生产酸奶时，在加热过程中会释放乳糖。我们懂得如何节制而有效地利用乳糖。在这次坦白的交谈中，我们认为应对我们的来源及适宜生长环境予以特别关注。我们起源很早，自地球上有生命开始，我们就存在了，曾被认为是“生物化学专家”。在同型发酵过程中，我们通常完成乳酸发酵，这点老被人类忽视。经过漫长的几个世纪，我们开始协助人类创造了一类食品，即酸奶，它非常有益，且完全符合人类功能、营养和健康的需要。刚开始，我们经常和一些“丑陋”的微生物一起工作。虽然这需要加倍努力，但会发生有害的、不期望的代谢过程。他们的名字同样让人反感（如粪肠球菌、尿肠球菌）。我们经常翘首以待，存在于世界的每个角落。哪儿有需要，我们就出现在哪儿。如果人类想把我们分离，带到别的地方，他只需要让我们存活。我们就会立刻起作用，毫不犹豫。当人类懂得食物包括牛奶在酸性介质中能较好保存时，我们就已经在那了，因为我们能把糖转化为乳酸。长期以来，我们的身份未能被识别。我们很微小，但随时会自豪地展示自己的能力。同时，我们的沟通能力不是很强。这也是为什么直到1860年人类才意识到我们一直在帮助他们。我们介绍自己是想让更多的人认识我们。我们不能再匿名下去了。很高兴，在19世纪初，我们遇到了Pasteur（巴士德）和Elia Metchnikoff。后者让世界知道了我们是酸奶制造者。我们总是尽力让人类知道：我们即将被分离，从许多单菌株的一个细胞开始生长。这是如何制备培养基，用于科学和生产的目的。通过特性化，人类想了解我们的一切，从而出现了精确的研究方法。有些时候，我们有点不愿意暴露自己的秘密，但会随时配合，因为我们希望尽可能做好自己的工作。人类已经知道了我们的很多表型、生物化学的、分子的、基因的及工艺的特性，也给了我们满意、舒适的，我们能接受的住处。我们将带着身份证、无欲无求地住在那，但经过脱水、冷冻干燥或置于液氮之后，我们将保持生理学上的静止状态。我们将置于非常低的温度下保存，等待用于研究或生产目的时被激活。这是我们的任务，也是我们想展示的。上述提到的住处是一些用来研究乳酸菌的菌种保藏中心。一些企业的实验室也有这样的菌种保藏，将其扩培后用作酸奶发酵剂。我们俩经常同时存在，因为我们在一起工作。真记不得这种状况源于何时，但自从酸奶生产要求我们参与后，我们就成为世上最美丽的夫妇了，我们决定结婚。这是令人难忘而幸福的时刻：我，“保加利亚”，是家庭的主，具有强大的生物特性；她，美丽而温柔的“嗜热”，让我们的关系更稳定和有效。我们找到了我们的结婚照片，可以自豪地声明我们的关系将永远不变。同时，我们也非常乐意每个人欣赏我们持久的忠诚。这是第一部分的结尾。下面的章节将说明我们的生物化学特性。通过参考技术和科学文献，其叙述会非常准确。之后，我们会重新回来介绍自己。”参考文献（略）酸奶的生物化学作用及特性关于德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热乳酸链球菌生物化学作用的研究有很多。科学文献为此提供了有用的科学和生产方面的支持。本文不是对酸奶发酵过程中发生的生物化学作用的罗列，而是对这些作用的说明并强调产品的特性。文章重点描述生物化学反应及其对底物的作用和对终产品质量和销售的影响。下面章节讨论了酸奶的生物化学作用、特性及质量。1 乳糖水解，生成乳酸，并释放半乳糖（碳水化合物代谢）；2 甲酸和二氧化碳增加，影响球菌和杆菌的比例；3 产品芳香族化，生成乙醛、双乙酰和丙酮；4 多糖、粘性物质和增稠作用的积聚；5 脲酶阴性突变异种的参与，提高了酸化作用，减少了氨的积累；6 形成生物代谢，获得健康效益；7 羟甲基戊二酸的生成，作为降胆固醇因子；8 抗肿瘤物质的释放及抗癌作用；9 -半乳糖苷酶的释放，减轻乳糖的不良消化；10 短肽和氨基酸的释放，提高营养价值；11维生素生成，提高营养价值；12 苯甲酸和细菌素的积累，发酵后的自我保存。乳糖水解，生成乳酸，并释放半乳糖酸奶乳酸菌获得所需的能量后，按照某一代谢途径来维持生命循环。德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热乳酸链球菌不能通过细胞色素途径来转移电子，也没有三羧酸的酶。他们只能转向碳水化合物发酵，属于嗜热同型发酵。当在牛奶中生长时，他们能代谢乳糖，即唯一能利用的糖。图19显示了德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热乳酸链球菌的乳糖发酵代谢途径。图19（略）。透性酶是一种能将糖从细胞外运送到细胞内的酶体系，在细胞壁水平上作用，不会改变乳糖的化学结构。乳糖到达细胞质后，在-半乳糖苷酶作用下，水解成葡萄糖和半乳糖。葡萄糖随后被磷酸化，变成葡萄糖-6磷酸，在特异性酶系的作用下，又转变为果糖-1，6磷酸。而半乳糖不能被酸奶中的乳酸菌代谢，就离开EMP糖酵解循环，积累在细菌胞外。嗜热乳酸链球菌好像更偏向于二糖作为能源，相比于葡萄糖，乳糖更能使其生长旺盛。葡萄糖-6磷酸转为果糖-1，6磷酸后，后者在醛缩酶作用下，能释放两个丙糖，即二羟基丙酮-磷酸和甘油醛脱氢-3磷酸。在甘油醛脱氢磷酸脱氢酶、piruvate激酶、乳酸脱氢酶的作用下，经过piruvic，生成乳酸。乳酸的同分异构体，嗜热乳酸链球菌产L（+）型，德氏乳杆菌保加利亚亚种产D（-）型。在生产酸奶的发酵过程中，L（+）型乳酸的积累要快于D（-）型乳酸，这是因为球状菌比杆状菌的生长要快。酸奶中两种乳酸的含量分别是L（+）型4565%、D（-）型4055%。酸奶在冰箱温度下的贮存时间越长，D（-）型乳酸的含量越高，因为德氏乳杆菌保加利亚亚种的酶活性比嗜热乳酸链球菌更能耐受低温。随着牛奶基质中乳酸的生成及pH值的降低，酪蛋白胶束变得不稳定，并逐渐凝固，在等电点（pH 4.6）时，就形成胶冻的酸奶，具体如下：酪蛋白钙磷酸混合物+乳酸酪蛋白混合物+乳酸钙+磷酸钙生成的嫩凝块具有微酸味，给产品新鲜的感觉，即典型酸香味的纯天然酸奶。这一代谢过程包括了发酵过程非常重要的阶段。表5列出了牛奶变为酸奶过程中发生的重要变化。表5（略）。释放半乳糖能降低酸奶中乳糖的含量，这对乳糖不耐受的菌是有益的。在一些酸奶的制备中，使用了半乳糖阳性的德氏乳杆菌保加利亚亚种。他们在发酵后期能缓慢地发酵半乳糖。表6为酸奶乳酸菌群利用碳水化合物的情况。表6（略）。发酵后的pH值对酸奶的商业特性非常重要。在pH 4.44.2范围得到的搅拌型酸奶比在pH 4.84.7范围得到的酸奶更粘稠、更营养。pH值对WHC（保水性）有显著影响。高pH值的凝乳，其WHC较低。不同pH值条件下获得的粘弹性，其差异也较大。pH值从4.4到4.25，粘性值从18.4Pa.s降到37.9Pa.s。这些数据证明，当pH值从4.7降到4.1时，搅拌型酸奶的稠度增加60%。当酸奶在低温下贮存时，产品结构会发生变化。一般，凝固型酸奶要比搅拌型酸奶稳定。搅拌型酸奶结构的增强受后期酸化趋势和增加的酪蛋白水合作用的影响。甲酸和二氧化碳的增加影响球菌和杆菌的比例给定球菌和杆菌的比例，其成功发酵对酸奶的感官特性非常重要。这个比例可以在1：0.5和1：1.5之间变化。最终结果依赖于菌种间的相互合作。在酸奶同培养中，单一菌种的生长视其需求而定，但培养温度、发酵时间、能否获得多肽和游离氨基酸都很关键。在嗜热乳酸链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种同培养时，后者被激活，在牛奶中生长直至获得最佳条件，此时，甲酸和二氧化碳的释放使嗜热乳酸链球菌得以完成生长。甲酸是嗜热乳酸链球菌代谢作用的产物；当牛奶中的甲酸浓度为2030g/mL时，牛奶对德氏乳杆菌保加利亚亚种而言是较好的激活剂。1980年，一些作者曾建议往牛奶介质中添加甲酸盐。表7中的数据阐述了甲酸对球菌-杆菌比例的影响。表7（略）。用于酸奶生产的牛奶，因为热处理，含有少量的甲酸，但含量太少，不能促进牛奶中德氏乳杆菌保加利亚亚种的最佳生长。缺少的甲酸含量可以通过嗜热乳酸链球菌的生长得到保障。在普通的生产条件下，生产过程中的晃动会使牛奶中的含氧量增加，从而抑制甲酸的生成。还有一个因素能强化酸奶细菌的协同作用、激活德氏乳杆菌保加利亚亚种，即二氧化碳的释放。二氧化碳是嗜热乳酸链球菌作用的结果，是牛奶中存在的尿素在脲酶作用下产生的。甲酸和二氧化碳这两个生长因素的代谢路径有差异：甲酸参与腺嘌呤的合成，而二氧化碳参与 天(门)冬氨酸的合成。图20显示了两因素激活菌种间协同作用的途径。图20（略）。如图所示，德氏乳杆菌保加利亚亚种能使牛奶水解释放多肽和游离氨基酸，从而激活嗜热乳酸链球菌。下面的章节对此有描述。尿素水解生成二氧化碳，同时释放氨，氨不参与酸奶的细菌作用。表8显示了嗜热乳酸链球菌产二氧化碳的情况。从表可见，随着发酵的进行，二氧化碳量不断积累。产品的二氧化碳含量为250300mg/kg，而德氏乳杆菌保加利亚亚种的生长需要二氧化碳量为4050 mg/kg，因此，最后还有很大一部分二氧化碳留在了酸奶中。乙醛、乙偶姻、双乙酰、丙酮及芳香物质的生成酸奶的芳香族化是复杂酶系作用的结果，是最重要的生物化学反应之一。一个保存的评价显示了乙醛对风味形成的重要作用。实际上，其他成分也参与了混合风味的形成，例如丙酮和乙偶姻。两菌种生成乙醛、丙酮、乙偶姻和双乙酰的情况很相似，主要差异是酸奶发酵剂中这些物质的量有所变化，具体如表9所示。表9（略）。在牛奶发酵过程中，最佳风味在乙醛高水平，即2025ppm、丙酮的平均水平约4ppm和乙偶姻的低水平时获得。（见表10）表10 从市场购买的酸奶中乙醛的含量从市场购买的酸奶pH总酸度乙醛，ppm4.032.0420关于参与乙醛合成的酶，一些阿根廷科学家发现发酵剂培养物中的两菌种存在差异。表11 产乙醛特异性酶的分布酶德氏乳杆菌保加利亚亚种嗜热乳酸链球菌醋酸激酶+磷酸乙酰转移酶-CoA+ CoA+苏氨酸醛缩酶+乙醛脱氢酶+乙醇脱氢酶羧化酶脱氧核糖醛缩酶（摘自 Manca de Nadra & coll.） 从表11可见，虽然醋酸激酶很普通，但在德氏乳杆菌保加利亚亚种中比在嗜热乳酸链球菌中更活跃；对于辅酶A-依赖型磷酸乙酰转移酶，情况也是如此。苏氨酸醛缩酶只存在于德氏乳杆菌保加利亚亚种中，而乙醛脱氢酶只在嗜热乳酸链球菌中发现。发酵剂组分中不含乙醇脱氢酶，能稳定酸奶产品中的乙醛含量。对德氏乳杆菌保加利亚亚种菌株的研究显示，苏氨酸醛缩酶的存在能使苏氨酸成为乙醛的主要前体物质。而对于嗜热乳酸链球菌，有人认为通过醣酵解，其途径包括了乳糖、piruvic acid及乙酰辅酶A。下面是由德氏乳杆菌保加利亚亚种催化的反应。苏氨酸在苏氨酸醛缩酶作用下，生成氨基乙酸和乙醛。苏氨酸醛缩酶的估计分子量为190，000，活性峰在40，pH为6.5。二价铁离子和5mM胱氨酸的存在会抑制酶活性。多糖的积累及其触变、增稠特性众所周知，乳酸菌群能生成多种类型的多糖，主要可以分为两大类，第一类为胞外分泌的多糖，即所谓的胞外多糖，第二类为和细胞壁粘连的多糖，即所谓的荚膜多糖。在自然环境条件下，多糖对细胞干燥、噬菌作用、噬菌体侵袭、抗生素、有毒成分、金属离子、乳酸链球菌素和溶解酵素有抵抗作用。通过促进菌落生长、形成被膜，多糖具有调节渗透压和表面黏着力的作用。如图21所示，多糖还具有重要的工艺特性和健康功能。图21（略）。在酸奶生产中，多糖影响产品的物理结构，能控制脱水缩合作用，提高产品粘性。如今，利用德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热乳酸链球菌生成的生物高聚物（图22和23）已成为工业化酸奶生产的标准流程。图22和23（略）。为了获得有效的实用工艺效果而进行的菌种选择非常关键，因为菌种间存在结构差异，对于嗜热乳酸链球菌，胞外多糖生成量范围为503000mg/L，对于德氏乳杆菌保加利亚亚种，胞外多糖量生成量范围为602000mg/L。搅拌型酸奶的粘稠性是由于多糖的持水能力和黏连蛋白质的特性，在不同的生产阶段，多糖能避免乳清和酪蛋白的凝集，使产品呈均匀一致的粘性，柔软、光滑、有弹性、有光泽。加入水果后，125克容量装的搅拌型酸奶在贮存过程中，其底部没有任何沉淀，这一事实也证明了产品的均匀一致性得到了增强。产多糖菌株被称为“增稠菌”或“粘性菌”；他们的区别列于表12中。表12 由德氏乳杆菌保加利亚亚种生成的多糖、牛奶培养物的粘度及积累的多糖量德氏乳杆菌保加利亚亚种粘度m Pa.s多糖mg/L非粘性菌株714粘性菌株：A6155B164285C218524如图21所示，通过扫描电子显微镜（SEM）可以观察到多糖细丝；图15所示，多糖细丝将细菌细胞和凝结蛋白质基质粘连在一起，决定了凝固型酸奶的稳定性。查询科技文献后发现，同菌属的菌株生成的多糖其结构亚单元并不一致：在乳酸菌中，已鉴别出约20个具有不同功能的结构亚单元。表13的例子显示了每一菌种用于酸奶生产的两个结构亚单元。脲酶缺乏突变株的作用，能提高酸化作用，降低氨的积聚嗜热乳酸链球菌含有脲酶，能催化水解尿素生成氨和二氧化碳。释放的氨会影响牛奶的pH值，牛奶中尿素含量的自然变化对微生物的酸化调节具有有害作用。从而，对终产品的一些感官特性具有负影响。为了克服这个缺点，我们考虑使用含有脲酶缺乏突变株的发酵剂，来提高酸化作用，得到一个较正常的牛奶酸化速率，降低氨的生成。分离脲酶缺乏突变株比较容范易，脲酶+培养物本身含有一定量的脲酶缺乏突变株，其菌落数根据菌株不同在0.0060.026%围内变化。在实际操作中，需要对嗜热乳酸链球菌的脲酶缺乏突变株的应用优势进行评价，因为所谓的优势和二氧化碳量生成量的缺乏或不足有关，这会反过来刺激德氏乳杆菌保加利亚亚种的生长。生成生物代谢物，获得健康效益乳酸菌在牛奶中生长，能水解蛋白质，释放氨基酸和小肽。上世纪开展的大量研究，其研究结果表明某些多肽对发酵食品消费者具有健康效益。这些物质的作用虽然没有像用于治病的药物一样有效，但它们作为代谢调节物能调节特殊的代谢过程，被认为是生物代谢物或生物活性肽，因此，每天摄入酸奶对身体有益。一般，通过牛奶蛋白质发酵可得到不同的生物代谢物（生物活性肽）；表14根据活性级别列出了几组重要的代谢物。在酸奶中，已发现至少有五类生物活性肽具有降血压的作用。表14 从牛奶蛋白质获得的生物性多肽（简）活性多肽和矿物质营养类吗啡活性多肽免疫调节活性多肽抗高血压活性多肽抗血栓活性多肽关于德氏乳杆菌保加利亚亚种SS1，表15列出了酪蛋白前体物的氨基酸序列，这一前体物会使多肽产生高血压作用。表15 采用德氏乳杆菌保加利亚亚种SS1发酵的牛奶中具有高血压作用的生物多肽的生成（略）具有高血压作用的生物多肽会抑制ACE酶（血管紧张素-转换酶）的作用，从而使肾素-血管紧张素-醛固酮系统内血压增高。酸奶含有50010，000Da的多肽，通过改变肿瘤细胞的增殖速度，在体内能降低大肠癌的风险。此外，科学文献报道酸奶的丙酮萃取物能抑制诱变化合物的作用，诱变化合物会破坏DNA，引起潜在的致癌性。这些抗诱变化合物为疏水性，能溶于丙酮，随发酵过程的进行而增加，但目前能证明其形成和组成机理的证据甚少。鉴于由20个氨基酸组成的酪蛋白能产生约800个三肽和六肽，而且除上述提到的生物代谢物外，其他的也能提供健康作用，所以这类化合物的家族将极度扩大。下面的例子是有益于消费者健康的、具有免疫调节特性的多肽：Gly-Phe-LeuLeu-Leu-TyrPro-Gly-Pro-Ile-Pro-AsnVal-Glu-Pro-Ile-Pro-Tyr酸奶含有的生物代谢物很多、很重要，因为在科学证明的支持下，能强化酸奶的健康形象。释放-半乳糖苷酶，减轻乳糖的不良消化世界上的大多数成人已经丧失了吸收乳糖的能力，变得对牛奶不耐受。当牛奶被消化后，乳糖成分到达小肠，由于小肠粘膜已丧失了分泌乳糖酶的能力或只分泌极少的乳糖酶，所以乳糖不被吸收。这样会局部地出现水流，加快消化输送，偶尔还会伴有疼痛。未被水解、吸收的乳糖到达大肠后，被原生细菌发酵，产生氢气，随呼吸被排掉。乳糖的不良吸收会导致一些临床症状，如肠胃气胀、肠胀、恶心、腹泻或腹痛。调研发现，某些群体中，对乳糖不良吸收者占到35%，在其他一些群体中，可达到100%。表16显示了不同人群中乳糖不良吸收的分布。表16 不同人群中乳糖不良吸收的世界分布（略）此外，表17提供了根据年龄得到的乳糖不良吸收的分布数据。表 17 根据年龄得到的乳糖不良吸收的分布（略）但是，针对这一严重问题，普遍表明不能食用牛奶的人群可以代替食用酸奶，而不会出现任何问题，虽然酸奶含有和牛奶等量或近似等量的乳糖。这是因为酸奶生产中使用的发酵剂细菌分泌的半乳糖苷酶作用的结果。食用酸奶可以摄入大量的乳酸菌，乳酸菌是内酶的载体，当细胞与胆汁盐接触时，释放内酶，从而增加了细菌细胞的渗透性。 酸奶在生成和销售的实际条件下，在45的贮存过程中，就已经开始释放内酶-半乳糖苷酶。尽管如此，食用酸奶的效果仍非常显著。试验结果表明，乳糖不耐受的人食用450克酸奶，相当于摄入22克乳糖后，未出现任何因乳糖不良吸收而导致的典型症状。最后，表18显示了德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热乳酸链球菌单菌体在牛奶生长过程中，产生半乳糖苷酶的相对值。表18 德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热乳酸链球菌在牛奶培养中生成的半乳糖苷酶（略）为理解酸奶对乳糖酶活性出现的作用，还需要深入研究。但酸奶使乳糖不耐受者能以酸奶的形式摄入牛奶是毋庸置疑的。在此章结束之际，还需强调指出半乳糖苷酶活性的短暂缺失会发生在腹泻的儿童身上。牛奶因为含有乳糖，所以能加重腹泻过程，从而导致更严重的乳糖不耐受。食用酸奶可避免这种事情，有效减轻腹泻过程。维生素的合成和利用用于酸奶生产的牛奶富含维生素，通过发酵得到的酸奶其维生素含量不同于原料牛奶中存在的维生素，尤其是因为叶酸含量增加，有少量烟酸生成，维生素B12和维生素B13量减少，其次是维生素B1、维生素B2、维生素B6、泛酸和生物素的含量的变化。酸奶生产中，发现某些因素如温度、发酵时间、低温贮存时间都能影响产品中维生素的含量。表19和表20提供了温度和培养时间对维生素含量影响的数据信息。表19 培养温度对酸奶中叶酸和烟酸合成的影响（培养过程）：（3小时）维生素牛奶+2%低脂奶粉培养温度，37404245叶酸，g/100g0.3713.7364.0424.3173.928烟酸，g/100g120126130142136（注：来自Reddy & coll.）表20 42条件下培养时间对酸奶中维生素合成的影响维生素牛奶+2%低脂奶粉培养时间（小时）3456叶酸，g/100g0.3713.8054.0695.4805.320烟酸，g/100g130140-135-泛酸，g/100g482481-352-生物素，g/100g4.0873.981-3.569-B12，g/100g0.4260.354-0.272-（注：来自Reddy & coll.）5 下贮存8天后，叶酸和维生素B12含量明显下降，而其他维生素却相对较稳定，原因未知。图24显示了用于酸奶生产的牛奶中维生素含量的变化。图24 相比于原料奶的酸奶中维生素含量的百分比变化（略）关于维生素的合成和利用，嗜热乳酸链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种之间有差别。嗜热乳酸链球菌的叶酸合成较高，而德氏乳杆菌保加利亚亚种利用生物素、维生素B12、叶酸和烟酸的情况见表21。表21 嗜热乳酸链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种菌株合成和利用B族维生素的平均含量微生物含量（%）生物素维生素B12叶酸烟酸嗜热乳酸链球菌4.633.094.59.33德氏乳杆菌保加利亚亚种49.178.375.336.5对于维生素B13的分布，原料牛奶中的含量为6575mg/1t，发酵后变为2535mg/1t。关于这点会在下一章节深入研究。降胆固醇因子羟基甲基戊二酸（类似物）的生成1974年，美国科学家注意到经常食用发酵乳的Masai人群，其血胆固醇水平很低。科学家认为这要归功于能降低胆固醇水平的“牛奶因子”。后来发现，母乳中存在的尿酸具有抑制胆固醇合成的特性，牛奶中的乳清酸和尿嘧啶能抑制胆固醇合成。另外，3-羟基-3-甲基戊二酸（类似物）也是可能的“牛奶因子”。因此，可以认为酸奶作为胆固醇合成抑制剂是由于这三种物质的组合。从牛奶到酸奶的发酵过程，上述三种化合物的含量发生了变化。这些变化依赖于使用的乳酸菌发酵剂，可归纳如下：a) 发酵后，乳清酸从15%降低到5.3%。b) 尿酸保持不变。c) 3-羟基-3-甲基戊二酸（类似物）随发酵剂培养物中存在的菌株而增加。乳清酸、尿酸和3-羟基-3-甲基戊二酸（类似物）的浓度在牛奶中以ppm计，酸奶中的量见表22。表22 原料牛奶及酸奶中乳清酸、尿酸和3-羟基-3-甲基戊二酸（类似物）的浓度发酵剂乳清酸尿酸HMG酸（3-羟基-3-甲基戊二酸）球菌和杆菌比为11牛奶酸奶牛奶酸奶牛奶酸奶A40.522.217.216.8139.0180.0B36.517.314.015.294.0156.0肽和氨基酸的生成及营养价值的提高首先，应强调用于酸奶生产的发酵剂由嗜热乳酸微生物组成，具有水解牛奶蛋白的特性，因此，与牛奶相比，提高了酸奶的营养价值。关于这个问题，下面有概述。在这之前，先对酸奶（原料牛奶经过发酵后获得）的高消化性做一简短评论。表23显示了采用Savoie和Gauthier分析方法、通过胃蛋白酶和胰液素获得的体内消化性的百分比值。从此表可见，以小时计的酸奶消化率非常好。表23 通过体内胃蛋白酶和胰液素的消化得到的牛奶和酸奶的消化性（Savoie和Gauthier分析方法）时间（小时）消化性（%）消化牛奶酸奶0217.621.42433.939.84645.552.1% 消化性=透析的