乳酸菌

乳酸菌（LAB）是革兰氏阳性、低GC、耐酸，通常不产芽，不呼吸的细菌，呈杆状（bacilli）或球形（cocci）细菌，具有共同的代谢和生理特征。这些细菌通常在分解植物和奶制品中发现，它们产生乳酸作为碳水化合物 发酵的主要代谢终产物。在整个历史过程中，此特性将LAB与食品发酵联系在一起，因为酸化会抑制腐败物质的生长。蛋白质细菌素由几种乳酸菌菌株产生，为腐败和致病微生物提供了额外的障碍。此外，乳酸和其他代谢产物有助于食品的感官和质地特征。

乳酸菌（LAB）呈棒状（杆菌）或球形（cocci），其特点是对酸度的耐受性增强（低pH范围）。这方面有助于LAB在自然发酵中与其他细菌竞争，因为它们可以承受有机酸生产（例如乳酸）中产生的增加的酸度。用于LAB的实验室介质通常包括碳水化合物源，因为大多数物种无法呼吸。LAB是过氧化氢酶阴性的。LAB是食品工业中最重要的微生物组之一。它们相对简单的新陈代谢也促使它们用作微生物细胞工厂，用于生产食品和非食品部门的几种商品。

两种主要的己糖发酵途径用于对LAB属进行分类。下过量的条件下葡萄糖和有限氧气，葡萄糖的的纯乳酸LAB分解代谢一摩尔Embden-迈耶霍夫-尔格途径产生两个摩尔的丙酮酸。细胞内氧化还原平衡通过NADH的氧化来维持，同时丙酮酸还原成乳酸。该过程每消耗一摩尔葡萄糖产生两摩尔ATP。代表性的纯乳酸菌属包括乳球菌、肠球菌、链球菌、球菌和第I组乳酸菌。

异发性LAB使用磷酸戊糖途径，或者称为戊糖磷酸酮醇酶途径。首先将1摩尔葡萄糖的6-磷酸葡萄糖脱氢为6-磷酸葡萄糖酸酯，然后再脱羧生成1摩尔的CO ₂。将所得的5-磷酸戊糖裂解为1摩尔磷酸甘油醛（GAP）和1摩尔乙酰基磷酸。与均发酵一样，GAP进一步代谢为乳酸，而乙酰磷酸通过乙酰辅酶A和乙醛中间体还原为乙醇。从理论上讲，分解代谢产生的等摩尔量的最终产物（包括ATP）一摩尔的葡萄糖。专性异源发酵LAB包括Leuconostoc、Oenococcus、Weissella和III组乳杆菌。

LAB能够从蔗糖合成左旋糖，从葡萄糖合成右旋糖。葡聚糖，例如葡聚糖，可使细菌粘附在牙齿表面，继而可通过形成牙菌斑和产生乳酸而导致牙齿腐烂。虽然造成蛀牙的主要细菌是变形链球菌，但LAB是引起牙洞的最常见口腔细菌之一。

乳酸菌由于多种原因而在食品工业中使用，例如生产奶酪和酸奶产品。人类祖先已经将这一过程进行了数千年。但是，我们今天享用的某些饮料是使用乳酸菌生产的。一旦制成饮料，流行的饮料，如康普茶就已发现有乳酸菌和小球菌的痕迹。甚至啤酒和葡萄酒酿造过程也利用某些乳酸菌，大多数是乳杆菌。在酿酒过程中，可以观察到乳酸菌与酵母之间的有趣关系。LAB通过启动苹果酸乳酸发酵来启动酿酒过程。苹果酸乳酸发酵后，酵母细胞被用来开始葡萄中的酒精发酵过程。苹果乳酸发酵机理主要是L-苹果酸（二羧酸）向乳酸（一羧酸）的转化。这种变化是由于苹果酸和苹果酸酶的存在而发生的。所有苹果酸都会降解，这会增加pH值，从而改变葡萄酒的味道。它们不仅启动了该过程，而且还负责营养物质的存在和葡萄的品质，从而在葡萄酒中产生不同的香气。同样，不同菌株的存在可以改变香气存在的合意性。导致葡萄酒中各种香气的酶的不同可用性与糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、酯酶、酚酸脱羧酶和柠檬酸裂合酶有关。通过使用分子生物学，研究人员可以帮助挑选出不同的理想菌株，从而有助于提高葡萄酒的质量并帮助去除不良菌株。酿造啤酒也是如此，在某些使用乳酸菌的啤酒厂中使用酵母来改变啤酒的口味。