同型乳酸發酵

同型乳酸發酵指的是葡萄糖經過糖酵解途徑(EMP)發酵，只生成乳酸這一種代謝產物，從能量守恆上來看就是1 mol葡萄糖可以在理論轉化率（100%）下生成2 mol乳酸。但是在微生物發酵過程中勢必存在著其它生理活動，所以通常默認為乳酸的轉化率達到80%以上即可以算作同型乳酸發酵。

基本介紹

• 中文名：同型乳酸發酵
• 外文名：homolactic fermentation

概述

乳酸菌按發酵類型可以分為三大類，分別為同型乳酸發酵、異 型 乳 酸 發 酵和 兼 性 異 型 乳 酸 發 酵。同型乳酸發酵是微生物以葡萄糖為底物通過糖酵解途徑（Embden-Meyerhof-Parnas pathway，EMP 途徑）降解為丙酮酸，丙酮酸在乳酸脫氫酶的催化下還原為乳酸，在同型乳酸發酵過程中,微生物利用1 mol葡萄糖可以生成2 mol乳酸,理論轉化率為100%。但由於發酵過程中微生物有其他生理活動存在,實際轉化率不可能達100%,一般認為轉化率在80%以上者,即視為同型發酵。這類乳酸菌主要包括德氏乳桿菌、嗜酸乳桿菌和片球菌等。

過程

葡萄糖轉化成6-磷酸葡萄糖酸(6-phosphoglu-conate)後，在6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶(6-phosphogluconate dehydrogenase)作用轉化為5-磷酸核酮糖(ribulose-5-phosphate)，經5-磷酸核酮糖-3-差向異構酶(ribulose-5-phosphate-3-epimerase)的差向異構作用生成5-磷酸木酮糖(xylulose-5-phosphate)，5-磷酸木酮糖在磷酸酮解酶(phosphor01ysis ketonase)的催化作用下可分解為乙醯磷酸(acetyl phosphate) 和3-磷酸甘油醛。前者經磷酸轉乙醯酶(phosphotransacetylase)作用轉化為乙醯CoA，再經乙醛脫氫酶(acetaldehyde dehydrogenase)和乙醇脫氫酶(aclhoi dehydrogenase)作用最終生成乙醇；後者經EMP途徑生成丙酮酸，在乳酸脫氫酶的催化作用下轉化為乳酸。通過EMP途徑，1分子葡萄糖最終可轉化為2分子乳酸，從而得出乳酸對糖的理論轉化率為100%。

常用菌株

保加利亞乳桿菌

保加利亞乳桿菌(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)是德式乳桿菌的一個亞種，被廣泛的套用在優酪乳製作的過程當中。優酪乳甜酸適宜與其含有的有機酸和無機酸有關。高品質優酪乳的生產脫不了優良發酵劑的作用。作為優酪乳發酵劑的主要菌種之一,保加利亞乳桿菌產酸能力不容忽視。保加利亞乳桿菌能利用葡萄糖、果糖、乳糖進行同型乳酸發酵產生D-型乳酸,最高產酸量可達2%。

優酪乳味美適口與其特殊的風味密不可分,優酪乳的風味是由以下幾個部分構成：(1)原料奶本身所含有的風味物質；(2)原料乳中的某些物質經過微生物的分解代謝形成的風味物質；(3)發酵時產生的風味物質前體，中產生了新的風味物質。例如:發酵劑代謝碳水化合物生成乳酸、兩酮酸、丙酸、乙酸、甲酸;分解胺基酸產生乙酸、丙酸、丁酸和戊酸.等有機酸,這些有機無機酸不僅具有特殊的味道還可以賦予優酪乳爽口感,除此之外,還能和醇類物質反應生成具有香氣的酯類。按照優酪乳的香味可以將優酪乳分為:醛香型和酮香型。保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種發酵,代謝產物以乙酸為主屬酵香型發酵乳;單獨或結合使用丁二酮乳鏈球菌和梓檬明串珠菌作發酵劑的代謝風味物質主要為丁二酮,屬酮香型發酵乳。在我國酵香型優酪乳目前居多。

嗜酸乳桿菌

嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）屬於乳桿菌屬（Lactobacillus），革蘭氏陽性，不產芽抱，無鞭毛，不運動，同型發酵乳酸，不液化明膠，接觸酶陰性，最適生長溫度為35~38℃，最適pH值為5.5~6.0，G+C含量為36.0%~37.4%，是一類厭氧或兼性厭氧的微生物。嗜酸乳桿菌是宿主(人和動物)腸道內的主要微生物種之一,當存在一定數量時,能夠調整和改善腸道內的有益微生物和有害微生物之間的平衡，進而促進宿主的健康，起到增進健康的效果，是目前極為重視研究開發的益生菌。

長期以來,國外對嗜酸乳桿菌的健康促進作用作了較多的研究，而國內在這方面的研究報導非常有限。體外和宿主(人和動物)體內實驗以及長期的實踐觀察表明，服用含有嗜酸乳桿菌的製品具有眾多的生理作用。嗜酸乳桿菌具有抵禦高酸、高膽鹽的極端條件的能力，能夠促進乳糖的消化吸收，緩解乳糖不忍耐症，提高蛋白質、維生素等的吸收，具有降低血清膽固醇、提高機體免疫力和抑制腫瘤發生的能力。同時，嗜酸乳桿菌具有加工和貯藏中的穩定性，其生長繁殖沒有嚴格的限制。目前，含有嗜酸乳桿菌的產品種類很多，如嗜酸乳桿菌發酵乳、嗜酸乳桿菌與普通優酪乳發酵劑混合發酵的乳製品、甜性嗜酸乳桿菌乳、嗜酸乳桿菌膠囊、片劑等。因此,嗜酸乳桿菌受到眾多研究者們的廣泛關注,開發含有嗜酸乳桿菌的益生菌製品正成為當前研究的熱點之一。

乳酸片球菌

乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）屬於片球菌屬，其特點是：

片球菌屬的形態特徵：細胞呈球形，通常以雙球菌或四疊球菌形式出現，細胞不延長，不形成鏈狀，很少以單個細胞；革蘭氏染色陽性（+），不形成芽孢，不能運動，固體培養時該菌落直徑 1.0~2.5mm，不能合成細胞色素。片球菌屬的生理生化特點：營養類型是化能異養；兼性厭氧；最適的生長的 pH 值為 6.2，生長溫度範圍 25~40℃；生長繁殖需要多種生長因子如：煙酸，泛酸，生物素和胺基酸，對硫胺素、對-氨基苯甲酸、鈷胺素等無要求；大部分菌株可以發酵葡萄糖、核糖、木糖、果糖，進而產生 DL-乳酸，為同型乳酸發酵，一些菌株能發酵乳糖、蔗糖和麥芽糖；通常不能使牛奶酸化、也不能分泌凝乳酶，不產生蛋白酶，不能使硝酸鹽被還原，不能產生吲哚等；接觸酶反應呈陰性；常存活於蔬菜等食品中，對動植物無致病性。在釀造醬油時，該屬中嗜鹽片球菌和嗜鹽四聯球菌是重要的發酵菌種，耐 NaCl 濃度為18%~20%；乳酸片球菌、嗜鹽片球菌、啤酒片球菌等可用於泡菜發酵，在 NaCl濃度 6%~8%的環境中生長，耐 NaCl 濃度為 13%~20%。

片球菌屬的某些菌株可以產生具有抑菌活性的片球菌素，到 2011 年為止，共有 25 株產片球菌素的片球菌被報導出來。除了已知的戊糖片球菌和有害片球菌以外，主要是由乳酸片球菌產生片球菌素。片球菌素的本質是蛋白質，可以被多種蛋白酶水解。片球菌素的耐高溫性較好，121℃時仍然具有活性，且適應的 pH 值範圍較廣，在酸性和鹼性範圍內都能保持活性。片球菌素的抑菌機理是，它首先結合到細菌細胞的表面，然後在細胞表面形成孔洞，導致細胞內物質向外泄漏，進而導致細胞無法進行能量代謝，從而起到殺滅細菌的作用。尤其可以明顯抑制單核細胞增多症李氏桿菌的生長。