嗜檸檬酸明串珠菌

明串珠菌（Leuconostoc）是一類不產生孢子，G+C含量低於50%的革蘭氏陽性細菌，可以在厭氧或有氧條件下生長，通常表現為過氧化氫酶陰性，不水解精氨酸，其細胞大小為0.5～0.7×0.7～1.2μm。

L.citreum（嗜檸檬酸明串珠菌）是新的明串珠菌屬，最適生長溫度在22～30°C之間，異型乳酸發酵，可以進行檸檬酸代謝。代謝生成CO2和多種風味化合物，並且具有潛在的益生效果，常被用於發酵乳、黃油以及乾酪的發酵生產。

基本介紹

• 中文名：嗜檸檬酸明串珠菌
• 外文名：L.citreum
• 屬於：明串珠菌屬
• 最適生長溫度：22～30°C
• 發酵類型：異型乳酸發酵
• 套用：乳、黃油以及乾酪的發酵生產

明串珠菌

明串珠菌（Leuconostoc）是一類不產生孢子，G+C含量低於50%的革蘭氏陽性細菌，可以在厭氧或有氧條件下生長，通常表現為過氧化氫酶陰性，不水解精氨酸，其細胞大小為0.5～0.7×0.7～1.2μm。在自然生長環境中，明串珠菌細胞呈對或短鏈狀排列；在某些競爭性生長的環境中，細胞排列成較長的鏈。明串珠菌大多數菌株的最適生長溫度在20～30°C之間，異型乳酸發酵，可以進行檸檬酸代謝。

新的明串珠菌屬由腸膜明串珠菌和其它7個種組成，包括L.gelidum（冷明串珠菌）、L.carnosum（肉明串珠菌）、L.fallax（欺詐明串珠菌）、L.citreum（嗜檸檬酸明串珠菌）、L.argentinum（阿根廷明串珠菌）、L.pseudomesenteroides（假腸膜明串珠菌）和L.lactis（乳酸明串珠菌）。其中腸膜明串珠菌又包括三個亞種：腸膜明串珠菌腸膜亞種（L.mesenteroidessubsp.mesenteroides）、腸膜明串珠菌右旋葡聚糖亞種（L.mesenteroidessubsp.dextranicum）和腸膜明串珠菌乳脂亞種（L.mesenteroidessubsp.cremoris）。明串珠菌能夠代謝產生適量的CO2氣體及多種風味化合物，在乳品技術方面占有非常重要的地位。儘管它們在乳製品當中出現的頻率較高，而且具有相對穩定的種群數量，但人們對其在各類產品中所具有的功能及作用尚不完全清楚。此外，明串珠菌還可以抑制不渴望微生物的生長，從而延長產品的貨架期，或者用作特殊的活性成分來製備功能性食品等。

明串珠菌在乳品技術中的套用

在乳品加工中，明串珠菌是占有重要地位的發酵劑菌種之一。它能夠代謝生成CO2和多種風味化合物，並且具有潛在的益生效果，常被用於發酵乳、黃油以及乾酪的發酵生產。將明串珠菌其作為發酵劑菌種或非發酵劑乳酸菌（NSLAB）套用到發酵乳製品當中，將會在很大程度上提高產品的感觀質量或功能性效果。然而國內尚沒有明串珠菌參與發酵的乳製品問世，因此選育具有優良性狀的明串珠菌菌種，將會在很大程度上促進國內發酵乳製品種類的多樣化，同時提高產品的感觀質量和功能效果。

形成乾酪孔眼（網眼）

對於藍紋乾酪（blue-vinedcheese）以及由洛克菲特青黴菌（Penicilliumroqueforti）參與發酵生產的洛克菲特乾酪（Roquefortcheese）而言，乾酪組織內部孔眼的大小及形狀等特點都是檢測其質量的重要指標。對於軟質熟化乾酪而言，凝乳結構具有較高的韌性，不易塌陷，所以加工過程當中除採用機械打孔的方式之外，還可以利用明串珠菌代謝生成的CO2氣體在乾酪凝塊內部產生孔眼。對於壓榨熟化的荷蘭乾酪（Dutchcheese）而言，如Edam乾酪、Gouda乾酪或其它鹽水浸漬乾酪品種，微小細密的孔眼主要是由於明串珠菌產生的CO2氣體所引起。對於此類乾酪產品而言，應儘量選擇CO2生成量適中的菌株，以避免產氣過多造成網眼過多的現象。

生成風味物質

套用於乳品加工的明串珠菌，代謝產物主要為雙乙醯、醋酸和乙醇，這些化合物都將有助於產品風味的形成。由於雙乙醯的風味閾值相對較低，因此可以在濃度較低（1.5～5μg/mL）的情況下賦予產品濃郁的風味。為了得到最佳的檸檬酸代謝速度和風味物質的產量，首先應該保證較高的細胞數量，另外還需要保持特定的理化條件。在法律允許的條件下，可以向乳或清洗凝塊所用的水中添加適量的檸檬酸，如美國法定的檸檬酸添加量為0.15%，以提高風味物質的生成量。明串珠菌進一步將雙乙醯轉化成無味的乙偶姻和2，3-丁二醇。實踐中，一旦產品風味物質形成後，可以通過冷藏處理產品（如發酵乳）來減少這些不利的生物轉化方式。熟化之後的乾酪產品常置於較高的溫度（10～13°C）條件貯藏，主要因為此溫度範圍能夠較大程度的抑制雙乙醯的降解。此外，氧氣含量的增加將有助於產品當中風味化合物的形成。

在黃油及發酵乳產品當中，由發酵劑微生物代謝產生的過量的乙醛，通常會使產品表現出“青澀”的風味缺陷。在低溫條件下，明串珠菌可以將乙醛轉化為乙醇，從而提高產品的風味質量，此種轉化活性在腸膜明串珠菌乳脂亞種達到最高。乾酪生產當中，降低pH、降低水分活度以及提高鹽化水平都會影響腸膜明串珠菌乳脂亞種代謝乙醛的活性。

作為非發酵劑的乳酸菌

按實際情況而言，鮮乳的自然微生物菌群中並不存在某些參與發酵的“所謂非發酵性乳酸菌”菌株，因此，人們已經多次嘗試將明串珠菌與其它非發酵劑乳酸菌（如，乳桿菌的某些種）相互復配之後套用於不同類型的乾酪產品。腸膜明串珠菌乳脂亞種通常用於黃油、奶油或新鮮乾酪的發酵生產；但在其它乾酪產品當中，幾乎很難檢測到它們的存在，即使偶爾存在少量活細胞，其對乾酪品質的影響可能也是微乎其微的，這便為腸膜明串珠菌腸膜亞種或腸膜明串珠菌右旋葡聚糖亞種提供了發揮作用的空間。隨著研究的深入，越來越多的腸膜明串珠菌腸膜亞種或右旋葡聚糖亞種被作為首選菌種而套用與多種乾酪產品的發酵和生產。

明串珠菌在其中發揮作用的細胞含量應高於10^7cfu/mL。但大多數菌株在乳或乾酪凝塊當中表現出相對較低的繁殖速度或根本不生長。此種狀況可以通過添加乳酸球菌共同發酵的方法來加以改善。另外，可以直接添加10^6cfu/mL的活細胞到原料乳中，並在13°C培養15h，也可以使細胞數量達到10^7cfu/mL的水平。

最適生長溫度

就生長溫度而言，Goel和Marth指出，嗜檸檬酸明串珠菌的最適生長溫度是在22-30℃之間。Cooper和Collins通過對腸膜明串珠菌乳脂亞種的生長溫度進行系統的研究，指出腸膜明串珠菌乳脂亞種的生長溫度變化在14-36℃間，最適生長溫度為24-27℃，且溫度對生長的刺激存在菌株差異。Benkerroum等則採用的培養溫度來進行明串珠菌的篩選和分離工作；Libudzisz則選擇了25℃的培養溫度來研究了明串珠菌的生理活動的異質性。這些研究結果表明，因採用的明串珠菌種、或亞種以及菌株的類型差異，顯然影響明串珠菌生長和代謝活性的溫度條件是會發生變化的。從我們日前的試驗結果來看，明串珠菌表現出了較寬泛的生長溫度範圍，可以在21-32℃的溫度區間維持較好的生長和細胞代謝活性同時，明串珠菌對溫度的生長反應存在種或菌株方面的差異性。顯然，我們目前的研究結果與Cooper和Collins的報導相符合。