乳酸菌发酵液在食品贮藏保鲜中的应用研究进展

从各种食品安全事件可知，微生物是食物变质的主要原因。为了防止食物变质，生产企业会在食品中广泛使用化学防腐剂和杀菌剂。化学防腐剂既方便又有效，但它同时会带来药物残留、环境污染、食品安全等问题，因此使用受到限制。天然防腐剂具有抗菌作用强、安全无毒、热稳定性高、可生物降解、用途广泛等优点，正在逐渐取代化学防腐剂。其中，乳酸菌发酵液是乳酸菌代谢过程中形成的一类物质的总称，含多种抗菌成分，可避免或消除食品表面的致病菌，延长食品保质期，保证食品的质量安全。因此，乳酸菌发酵液可替代化学防腐剂起到食品保鲜的效果，在食品工业中具有广泛的应用前景。本文总结了乳酸菌发酵液在食品贮藏保鲜中的应用实例，为乳酸菌发酵液在食品保鲜方面的应用提供参考。

一、乳酸菌发酵液概述

乳酸菌是革兰氏阳性细菌的统称，常见于小动物、绿色植物和人类中，包含乳酸杆菌、明串珠菌和革兰氏阴性杆菌等200多种。人们使用乳酸菌已有5000多年的历史，一般用于酸菜、生抽等传统发酵食品中。乳酸菌是近年来的热门研究对象，在肠道内酶的产生和抑制病原菌方面都有相应的研究。

关于乳酸菌抗菌方面的研究特别多，大都集中在抗真菌、真菌毒素吸收等方面，也有生物学家研究了其对单增李斯特菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用。抗菌实验中使用的乳酸菌大部分是从酸奶、泡菜和马奶酒等传统发酵产品中分离出来的。乳酸菌在生长过程中会分泌各种物质，包括乳酸、甲酸、丙酸、过氧化氢、多肽类等物质。这些物质不仅有助于改善发酵食品的风味，而且对致病菌有很强的抑制作用。

在安全性方面，乳酸菌和传统的发酵菌一样，都是公认的安全菌株。而乳酸菌发酵液可以减少食品中的原始带菌量，抑制食品中微生物的生长，可用于食品的储藏和保鲜。

二、乳酸菌发酵液的抑菌原理

现阶段关于杀菌剂抑菌机理的报道较多，但大多集中在膜变异水平、质子梯度干扰、酶抑制等方面。虽然对一些单一化学物质的抑菌机理进行了详细的研究，但对不同成分间的协同作用机制仍缺乏科学研究。

有机酸和多肽类物质占了乳酸菌发酵产物的很大一部分，其中有机酸在单一和未融合的情况之间存在稳定的平衡。有机酸通过自由扩散进入体细胞，抑菌作用主要是由分散的酸自由基或非分散的自由基在体细胞中解离引起的。根据自然环境的pH和渗透浓度的变化，细胞质的选择性渗透和离子的不断积累会损害酶的活性，限制生物大分子的产生，增加ATP的消耗。在细胞外，有机酸分子可与细胞膜中的脂多糖相互作用，破坏细胞膜的稳定性，從而抑制菌体的生长或使其死亡。

有直接证据表明，在某些条件下，有机酸对大多数革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有广谱抗菌作用。在水或食品原料中加入少量有机酸，可以减少沙门氏菌、大肠杆菌等病原菌的传播。

在多肽类物质中，对于乳酸链球菌（Nisin）的研究和应用较为广泛。据报道，目前有六种类型：NisinA、NisinZ、NisinQ、NisinF、NisinU和NisinU2。Nisin对几乎所有革兰氏阳性菌都有抗菌活性，对芽孢杆菌的孢子有很强的抑制作用，但对霉菌、酵母的生长无抑制作用。一些科学家发现，少量的乳酸菌就能大规模地产生细菌素。

业内普遍认为，Nisin通过与肽聚糖的前体LipidII结合，从而限制细胞壁中肽聚糖的产生，影响细胞壁质膜和磷脂化的合成，造成体细胞成分外泄。一些革兰氏阴性杆菌细胞表面存在脂多糖，很有可能会抵消乳酸链球菌的抑制作用。但Nisin可同时作用于细胞膜上，破坏细胞膜的完整性，从而引起细胞坏死。

三、乳酸菌发酵液在食品保鲜中的研究应用

1.肉制品保鲜。肉制品是消费者餐桌上的常备食品，是人们获取蛋白质、脂肪、矿物质和维生素的重要来源。由于肉类的蛋白质、脂质等成分含量高，营养价值丰富，因此容易在屠宰过程中受到微生物的污染，导致发霉、变质，影响肉的品质。肉制品中的微生物主要包括大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌、单核细胞增生李斯特菌、链球菌、结核分枝杆菌等。传统的肉类抑菌方式主要是采用低温冷藏、真空包装等物理方法，添加硝酸盐、苯甲酸钠或两者组合的化学方法，但是滥用化学防腐剂对人体是有害的，因此，寻找一种安全有效的保鲜剂对保障肉制品的安全非常重要。

乳酸菌发酵液作为一种安全的天然防腐剂，近年来得到了众多科学家的青睐，并不断应用于肉制品的保鲜中。结果表明，以苯乙酸为保鲜剂的发酵液在鲜牛肉中的抑菌效果优于传统化学杀菌剂。为了更好地延长鲜生猪肉的保质期，相关人员对乳酸菌发酵液与其他天然物质混合制成的复合保鲜剂的保鲜效果进行了研究，结果表明，乳酸菌发酵液与大蒜、生姜按一定比例混合，能有效抑制假单胞菌和嗜冷菌，可以保持肉的红色。还有学者采用喷雾法研究了不同浓度值的乳酸菌发酵液对冷藏鸡的保鲜效果，结果显示，不同浓度的乳酸菌发酵液均可以减缓感官质量下降，浓度达到一定水平后，保鲜效果与对照组相比更好，鸡肉可以保持6天，而对照组为4天。

2.水产品保鲜。水产品含有优质蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素等多种营养成分，是人们喜爱的一种食物。但是水产品有一个缺点，就是易腐败变质，为了保证水产品的安全，寻找一种安全的保鲜剂迫在眉睫。而乳酸菌作为一种安全的菌株，其发酵液在水产品保鲜方面有一定的利用价值。有学者研究发现，银鳕鱼用乳酸菌培养物处理后，可以在2℃下储存14天。而且，用了乳酸菌培养物的处理组的鳕鱼中菌落总数要少于对照组，可有效抑制单核细胞增生李斯特菌。还有学者发现，使用乳酸菌培养物处理罗非鱼后，可以减缓贮藏初期k值和APC值的上升，使原料的保质期从24小时延长到48小时。

3.果蔬保鲜。果蔬由于水分和糖分含量高的特点，在采摘后极易受到微生物的污染，造成果蔬腐败变质，给种植户造成巨大的经济损失。造成果实腐败变质的主要微生物是霉菌和酵母菌，传统的抑菌方法是使用复杂的化学杀菌剂进行杀菌，但会产生农药残留、提高致病菌的抗药性，并破坏土壤环境。为了提高安全性，乳酸菌发酵液可以作为一种安全的杀菌剂来替代传统化学药剂。

目前已经有许多关于把乳酸菌发酵液应用于水果保鲜方面的研究。有学者以樱桃番茄为样品，把乳酸菌发酵液作为涂抹保鲜剂用于番茄的保鲜，结果发现可有效延长贮藏期，并保持优良品质。还有学者通过从荔枝发酵液中分离乳酸菌，发现荔枝发酵液对多种致病菌均有抑制作用，可作为荔枝的生物保鲜剂。还有学者以库尔勒香梨为试验对象，发现用了乳酸菌发酵液的实验组的果实失重率较对照组显著降低，而且在缓解果皮硬度和VC下降方面效果显著。

在鲜切果蔬的保鲜方面，乳酸菌发酵液的应用效果也十分明显。有学者对鲜切莲藕进行储藏保鲜实验，发现用过乳酸菌发酵液的莲藕能够有效抑制褐变，使产品保持较好的品质。

4.豆制品保鲜。豆类含有丰富的蛋白质、B族维生素和其他营养成分，是人类和牲畜的重要蛋白质来源。豆浆容易被人体消化吸收，受到很多人的喜爱，但同时它也容易被细菌污染，导致变质，不经过杀菌的豆浆通常只能存放一天。有学者研究了乳酸菌发酵液对豆浆品质的影响，发现乳酸菌发酵液的抗菌作用与常规食品防腐剂相比效果较好，可以在不影响感官的情况下减少细菌并延长豆浆的保质期。

5.面制品保鲜。面制品是人们日常生活中最常见的食品，也是人们一日三餐中吃得最多的食品。面制品富含碳水化合物和蛋白质，因此极易发生霉变，引起霉变的诱因主要有细菌、霉菌、酵母菌等。以面制品中的湿面条为例，由于其水分含量高，在夏季高温下极易滋生微生物，传统的方法是添加保鲜剂来延长其保质期。有学者研究了把乳酸菌发酵液作为新的保鲜剂用于湿面条的保鲜，结果发现，将乳酸菌发酵液喷洒在湿面条表面可有效抑制细菌的生长，在冷藏条件下湿面条的保质期可长达18天。

另外，面包也是人们日常生活中常见的面制品，它也很容易被霉菌污染。有学者进行了把三种乳酸菌发酵液用于延长面包保存期的实验，发现涂有发酵液面包的保存期较对照组有所延长。

6.乳制品保鲜。巴氏杀菌奶是乳制品中一种营养价值极高的食品，是经由巴氏消毒法处理过的鲜奶，营养和口感几乎保持不变，但缺点是保质期较短，容易被大肠杆菌、溶血性链球菌、假单孢菌等多种细菌污染，从而发生腐败变质。一般情况下，生产企业通过冷藏、超速离心灭菌、微滤、添加蜂胶半仿生提取物和二氧化碳等物理及化学方法延长保存时间，后来有学者将乳酸菌发酵液作为安全防腐剂添加到巴氏杀菌奶中，观察其杀菌效果。当把不同比例的发酵上清液添加到巴氏奶中时，实验发现，在28℃的存储条件下，与对照相比，添加了乳酸菌发酵液的巴氏奶能够有效抑制细菌的生长。当添加量为4%时，巴氏奶具有良好的特性，存储时间可长达48-60小时。

7.鲜蛋保鲜。蛋类含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质等营养成分，是优质蛋白质的良好来源。新鲜的蛋壳表面通常有一层蛋壳膜，可以阻止微生物通过气孔进入蛋内，同时减缓蛋内水分的蒸发，但是蛋壳膜通常在1周左右就会脱落，这时各种细菌便会趁机进入蛋内，从而使鸡蛋变质。保持生鸡蛋新鲜的方法通常是涂膜，或冷藏、气调等。传统的涂膜材料有多糖、蛋白和脂質等，现在乳酸菌发酵液作为一种新型的抑菌保鲜剂，也成为了涂膜材料。有学者研究发现，用乳酸菌发酵液对市售的生鸡蛋进行涂膜处理，在4℃下进行保存，鸡蛋在减重率、蛋黄指数、蛋壳总菌数方面效果均较好，可起到良好的保鲜效果。

综上，乳酸菌发酵液是一种相对安全有效的防腐保鲜剂，在食品生产加工中单独或与其他保鲜剂合用均能起到良好的保鲜效果，值得在食品生产加工中大力推广。目前，业内对于发酵液中的某些单一成分的抑菌机理已经研究得很透彻，但关于各物质之间的相互作用关系以及对微生物的作用机制研究得还比较少，并且对于乳酸菌发酵液是否会对食品产生其他负面影响也还不太清楚，因此未来需要加大这方面的研究。

作者简介：杨鹏（1984-），男，讲师，大学本科，研究方向为食品加工。