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乳酸菌是一类能通过发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌统称,在自然界分布极广,具有丰富的物种多样性,不仅是人体肠道不可或缺的有益菌群,更在食品发酵、医药、农牧业等领域都有着极高应用价值。目前国际公认的伯杰氏系统分类中,已经发现乳酸菌涵盖43个属,分属细菌界的5个门,不同类群的特性差异显著,按照不同分类标准可以将乳酸菌划分为不同类群。
一、生物学分类:从界门纲目到属种划分
按照现代微生物学的分类体系,绝大多数常见乳酸菌的分类层级明确清晰:
界:细菌界
门:厚壁菌门 Firmicutes
纲:芽孢杆菌纲 Bacilli
目:乳杆菌目 Lactobacillales
科:乳杆菌科 Lactobacillaceae等多个科
常见属:乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、片球菌属、双歧杆菌属、乳球菌属等
根据2018年更新的分类数据,乳酸菌共有43个属,分属热孢菌门、厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门以及梭杆菌门共5个门,其中厚壁菌门是乳酸菌最主要的类群来源,我们日常接触到的可食用乳酸菌绝大多数都来自这个门。
我国已将多个安全的乳酸菌菌种列入《可用于食品的菌种名单》,包括大家熟悉的植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种、双歧杆菌属多个种等,这些都是经过安全性评估的可安全食用类群。
二、形态分类:球菌与杆菌两大类别
从形态学上划分,乳酸菌可以简单分为球菌和杆菌两大类,特征区分非常清晰:
球形乳酸菌:菌体呈球形,常见类群包括链球菌属、明串珠菌属、片球菌属。比如制作酸奶常用的嗜热链球菌就是典型的球形乳酸菌,菌体通常成对或成链排列,片球菌则多以四联排列为主,很少形成长链。
杆形乳酸菌:菌体呈长短不一的杆状,常见类群包括乳杆菌属、乳球菌属、双歧杆菌属。其中乳杆菌的形态最多样,从短粗杆状到细长弯曲状都有,双歧杆菌还会出现特有的分支状形态,而制作酸奶常用的保加利亚乳杆菌就是典型的长杆状乳酸菌。
三、按发酵类型划分:同型发酵与异型发酵
根据碳水化合物发酵的终产物差异,乳酸菌可以分为同型发酵乳酸菌和异型发酵乳酸菌两大类,这也是工业发酵生产中最常用的分类方式:
同型发酵乳酸菌:这类乳酸菌发酵碳水化合物只产生乳酸一种主要产物,理论上1mol葡萄糖可以生成2mol乳酸,转化率超过90%,极少产生其他副产物。代表类群包括乳杆菌属的德氏乳杆菌、植物乳杆菌、链球菌属的嗜热链球菌、片球菌属等,这类乳酸菌是酸奶、酸菜、腌菜等发酵食品生产中常用的菌种,可以获得较高的乳酸产量。
异型发酵乳酸菌:这类乳酸菌发酵除了产生乳酸之外,还会生成醋酸、丙酸、二氧化碳等副产物。副产物的存在能给食品带来特殊风味,比如明串珠菌发酵产生的二氧化碳可以让发酵香肠形成独特的孔隙,产生的双乙酰能赋予黄油清香风味,常见的代表类群包括明串珠菌属、短乳杆菌、发酵乳杆菌等。部分异型发酵乳酸菌还可以代谢柠檬酸生成丁二酮,是风味发酵食品生产中重要的菌种。
四、按生长温度划分:中温型与高温型
根据最适生长温度的不同,乳酸菌也可以划分为中温型和高温型,这在发酵乳制品、奶酪制作中应用非常普遍:
中温型乳酸菌:最适生长温度在30℃左右,生长范围为20-40℃,适合常温发酵,代表菌株包括乳酸乳球菌、植物乳杆菌等,常用于农家干酪等中温发酵奶酪的生产。
高温型乳酸菌:最适生长温度在40-46℃,最高可以耐受60℃的生长环境,代表菌株包括德氏乳杆菌保加利亚亚种、嗜热链球菌,是酸奶生产中最常用的组合菌种,在40-42℃的发酵温度下可以快速增殖产酸。
五、按来源划分:动物源与植物源乳酸菌
根据分离来源的不同,可以将乳酸菌划分为动物源和植物源两大类,两类的特性和应用场景各有侧重:
动物源乳酸菌:大多来自动物肠道、乳汁,比如双歧杆菌、嗜酸乳杆菌多数分离自动物肠道,这类菌株对肠道环境适应性更好,常被用于益生菌制剂开发,调节肠道菌群。
植物源乳酸菌:多分离自植物、蔬菜、发酵植物食品,比如植物乳杆菌很多分离自泡菜、发酵果汁,这类菌株对植物性基质的适应性更强,耐酸性和耐受性通常优于动物源菌株,更适合用于植物发酵食品生产,而且不少研究发现植物源乳酸菌的肠道粘附能力也并不逊于动物源菌株,应用范围越来越广。
结语
乳酸菌的分类体系丰富多样,从生物学分类到生产应用中的实用划分,不同分类方式帮助我们更好地认识和利用这类和人类生活息息相关的有益微生物。随着研究技术的发展,不断有新的乳酸菌属种被发现,也会进一步完善现有的分类体系,帮助我们开发出更多乳酸菌的应用价值,为食品工业和人类健康服务。
注:本文属海博生物原创,未经允许不得转载。
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