一、乳酸菌
乳酸菌是一类能利用可发酵性碳水化合物（主要为葡萄糖）产生大量乳酸的细菌的通称，在自然界广泛存在，从人和动物的消化道到多种食物、果、蔬类植物表面以及土壤、污水中都可分离得到。其中绝大多数乳酸菌对人、畜健康有益。近年来对它的应用与研究及新资源的开发，已成为我国工、农、医、食品、饲料、化工等领域中重要的课题，其丰富的资源对国民经济发挥着重要作用。
乳酸菌的特征：细胞呈球状、杆状和不固定的多形态（不规则）状，一般无芽孢，仅少数种生芽孢；生理上有需氧、微需氧、耐氧和严格厌氧四种类型；对糖的分解代谢有有氧途径和厌氧途径（包括同型发酵、异型发酵和双歧菌型等）。在代谢产物上，与其他细菌不同的是有独特的凝乳酶和双歧杆菌所产的糖苷酶；此外还有各种有机酸、多糖、寡糖，产生乳制品的风味物（双乙酰、3—羟基丁酮、乙醛等）、生物表面活性剂、细菌素、肽类物等。目前对该类菌的分类不断有变化且更加细致，已知它有10多个属100多个种。目前，用于发酵工业生产乳酸和乳品的乳酸菌有5个属共50多种。现就生产上常见常用的重要属、种简介如下。
（一）链球菌属（Streptococcus）
链球菌属会发酵碳水化合物产生乳酸，属同型乳酸发酵，多形成D—乳酸。重要的有下列几种。
1.乳链球菌（Str. Lactis）
乳链球菌的细胞呈球形或卵圆形，直径0.5～1.0μm，成对或短链状排列。能发酵葡萄糖、麦芽糖和乳糖。该菌需要复合营养素。在合成培养基上，要求含4～5种维生素、10～13种氨基酸才能生长。在含4%的NaCl培养基中可生长，而在含6.5%的NaCl培养基中不生长；在pH9.2时才可生长，而在pH9.6时不生长；在0.1%美蓝乳和40%胆汁中可生长。生长最适温度30℃，45℃时不生长。从生乳中检出率可达33%，是牛奶细菌检出率最高的菌。有的菌株可产生抗生素——乳酸链球菌素（Nisin），能抑制多种革兰氏阳性菌生长，为一种高效、无毒的天然食品防腐剂，目前已被世界50多个国家和地区广泛用于乳制品、罐头食品、高蛋白食品和乙醇饮料的防腐保鲜。我国中科院微生物研究所也选育到一株Nisin的高产突变株，已中试成功，这一新型食品添加剂的生产应用，将为我国食品工业的发展带来更好的效益。
在生产上，该菌可用于制造干酪、奶油和酸乳。
2.乳脂链球菌（Str. cremoris）
乳脂链球菌的细胞呈圆形，双球或短链排列，直径0.6～1.0μm，革兰氏阳性菌，不运动，不产芽孢。发酵葡萄糖和乳糖产生乳酸。产酸适温比乳链球菌低，在18～20℃生长良好，在40℃以上不生长。在含4%NaCl肉汤中不生长，在pH9.2的肉汤中及含0.1%美蓝的培养基中均不生长。这些特性可与乳链球菌相鉴别。其中的某些菌株可产生芳香风味物。有些菌株可产生抗菌物质——双球菌素（Diplococcin）
该菌可用作乳酸菌饮料和酸乳的生产菌。
3.嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）
嗜热链球菌的细胞呈卵圆形，直径0.7～0.9μm，成对或形成长链。细胞形态与培养条件有关。在30℃乳中培养时，细胞成对，而在45℃时呈短链，在高酸度乳中细胞呈长链。液体培养时，细胞呈链状；平板培养时细胞膨胀变粗，有时会呈杆菌状，形成针尖状菌落。嗜热链球菌的某些菌株在平板移接时，如中间不经过牛奶培养，往往得不到菌落，这些菌株是典型的牛奶菌。嗜热链球菌是革兰氏阳性菌，微需氧，最适生长温度为40～45℃，低于20℃、高于53℃则不能生长；耐热性强，在85℃条件下能耐受20～30min。能发酵葡萄糖、果糖，不能发酵麦芽糖，易发酵蔗糖和乳糖。蛋白质分解能力微弱，对抗生素极敏感。在合成培养基上常需多种B族维生素。
嗜热链球菌具有分解乳链球菌产生的乳链球菌素（Nisin）的酶系，为同型乳酸发酵菌，在代谢过程中产生L（+）—乳酸和风味物质双乙酰，是生产瑞士干酪、砖形干酪和酸乳的优良菌种。
4.粪链球菌（Str. faecalis）
粪链球菌的细胞呈球形、成对或链状，发酵葡萄糖产酸不产气，在10～45℃时都能生长，6.5%NaCl、pH9.6和0.1%美蓝牛奶中均能生长。能使酪氨酸脱羧，能利用精氨酸生成NH3。该菌寄生于动物肠道内，在乳和乳制品中也常出现。应用它能促使干酪成熟。
5.丁二酮乳链球菌（Str. Diacetilactis）
这种菌属乳链球菌的亚种。其特点是能发酵柠檬酸产生CO2、羟丁酮和丁二酮，后者是乳制品芳香风味的来源。形成丁二酮需在pH4.3～4.8的环境中，可用柠檬酸调节pH，同时需通入O2。该菌用于制作干酪、酸乳和乳酸菌饮料。
（二）片球菌属（Pediococcus）
片球菌属的细胞呈球形，四联或成对，兼性厌氧菌，利用葡萄糖产酸不产气，属同型乳酸发酵。生长温度范围25～40℃。生长含有复合生长因子和氨基酸丰富的培养基、烟酸、泛酸和生物素。
生产上重要的种有啤酒片球菌（Ped. cerevisiae）和乳酸片球菌（Ped. acidilactici）等。前者可产双乙酰。
（三）明串珠菌属（Leuconostoc）
明串珠菌属的细胞球形呈豆状，成对和链状排列，革兰氏阳性菌，不运动，无芽孢。属微好气性的异型发酵类型。菌落常小于1.0mm，光滑、圆形、灰白色。培养液常混浊，可在5～30℃生长，适温20～30℃，生长需复合生长因子。需在含有烟酸、硫氨素、生物素和氨基酸的培养基中生长。发酵葡萄糖产生D（—）—乳酸、乙醇、CO2。该属的重要种如下。
1.肠膜明串珠菌（Leuc. mesenteroides）
此菌以发酵蔗糖生成黏性的葡聚糖为特征，生成力强，也可发酵戊糖。从糖厂可分离出该菌，是汽水等饮料厂的污染菌。
2.葡聚糖明串珠菌（Leuc. dextranicum）
此菌又名副噬柠檬酸链球菌（Paracitrovorus），该菌的葡聚糖生成力稍弱于肠膜明串珠菌。不发酵戊糖，对石蕊乳稍凝固，还原力较弱。糖厂及许多食品、牛乳中常可检出。该菌具有生成芳香风味物质的能力。
3.乳脂明串珠菌（Cremoris）
此菌旧称噬柠檬酸明串珠菌（Leuc citrovorum），牛奶中常出现，可利用柠檬酸产生双乙酰和3—羟基丁酮，常用于干酪及发酵奶油的发酵剂中，能产生芳香风味物质。与乳脂链球菌共生力很强，生产上常将二者制成混合发酵剂使用。
（四）乳杆菌属（Lactobacillus）
此菌细胞杆状、形态多样，从长的、细长状到弯曲形及短杆形等，多形成链。大小在（0.5～1.2）μm×（1.0～10.0）μm。多数不运动，无芽孢，革兰氏阳性菌。兼性厌氧，有时微好氧，降低氧压和在充有5%CO2的空气中可促进生长。在营养琼脂上菌落凸起、全缘和无色，直径2～5mm。化能异养菌，需营养丰富的培养基。发酵分解糖的代谢终产物中50%以上是乳酸。不还原硝酸盐，不液化明胶，接触酶和氧化酶皆阴性。最适生长温度30～40℃。耐酸，最适pH为5.5～6.2。广泛分布于环境中，特别是动物、蔬菜和食品上，罕见致病。目前将乳杆菌属分为三个亚属即专性同型发酵种、专性异型发酵种、兼性异型发酵种。与生产有关的重要代表种如下。
1.乳杆菌属专性同型发酵菌种
在乳酸发酵过程中，发酵产物中只有乳酸的称为同型发酵。
（1）德氏乳杆菌（L. delbrueckii）细胞杆状，单生或呈短链。不发酵乳糖，能利用麦芽糖、蔗糖、果糖、葡萄糖、半乳糖、糊精等碳源，发酵产生D—乳酸，少数菌株产生DL—乳酸。在不加中和剂的情况下最高生成乳酸浓度为16g/L。适温45℃，在50℃ 时仍能旺盛生长并产生乳酸，最高耐受温度为55℃。在琼脂平板上菌落小、扁平，边缘锯齿状。在明胶平板上菌落灰色、环状。在琼脂斜面上呈半透明灰色条纹菌苔。该菌是发酵法生产乳酸最常用的菌种。
（2）嗜酸乳杆菌（Lactobacillus aciditicphilus）为革兰氏阳性、微厌氧菌。细胞两端钝圆，呈杆状，单个、成双或成短链。菌落粗糙，无色素，深层菌落形状不规则，周围有分枝状的放射物。最适培养温度为35～38℃，15℃下不生长，最适生长pH为5.5～6.0。能发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖，除此之外，还能利用麦芽糖、纤维二糖、甘露糖、半乳糖和水杨苷等作为生长的碳源；对热的耐受性差，蛋白质分解力弱，对抗生素比嗜热链球菌更敏感。对培养基营养成分要求较高。用牛奶培养时，一般都添加酵母膏、肽或其他生长促进物质，在合成培养基中需补充乙酸、甲羟戊酸、核黄素、泛酸钙、烟酸和叶酸。使用合成培养基时需添加番茄汁或乳清；能耐胃酸和胆汁，在肠道中可存活。属同型乳酸发酵，产D，L—乳酸。
（3）瑞士乳杆菌（L. helveticus）细胞杆状，单生或链状，用美蓝染色无异染粒，利用此特征可与德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌、赖氏乳杆菌相区别。在葡萄糖肉汁琼脂平皿上，菌落大小为2～3mm，不透明、白色至淡灰色，粗糙。在厌氧和含5%的CO2环境中，菌落生长良好。在含吐温和油酸钠的培养基中，菌落大而光滑。发酵产生D，L—乳酸。不发酵精氨酸产氨。需复合培养基培养。在乳中生长良好，产生2%以上的乳酸。在含有乳清、马铃薯、胡萝卜浸汁、酪蛋白消化液及酵母浸膏的培养基上生长良好。在合成培养基中培养时，需加入泛酸钙、烟酸、核黄素等维生素类物质。最适生长温度40～42℃，在15℃以下不生长，最高生长温度50～53℃。该菌可用于制造干酪。
（4）保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）为革兰氏阳性菌，微厌氧。最适生长温度为40～43℃，最高生长温度53℃，最低生长温度20℃。对热的耐受性差，超过60℃可致死，个别菌株在75℃条件下能耐受20min。能发酵葡萄糖、果糖、半乳糖和乳糖，但不能利用蔗糖和麦芽糖。蛋白质分解能力弱。对抗生素不如嗜热链球菌敏感。细胞杆状，两端钝圆，单个或成链，大小为（0.8～1.0）μm×（2.0～20）μm，频繁传代会变形，用美蓝染色可见到胞内的异染颗粒。培养基和培养温度对细胞形态影响很大。在20℃乳中培养，细胞可成为长的纤维状菌；在50℃下培养，细胞停止生长，如在此温度下继续培养，细胞形状变得不规则。在冷的酸乳中，由于温度和高酸度的影响，会有异常杆菌出现，可能是由于氧的阻碍作用或者是氮源不合适。在琼脂平板上培养时，细胞形状不规则。将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌混合培养，两者的生长情况都比各自单独培养时好。这是因为保加利亚乳杆菌分解酪蛋白，游离出的氨基酸为嗜热链球菌的生长提供营养物质，而嗜热链球菌产生的甲酸能促进保加利亚乳杆菌的生长。对牛乳进行杀菌处理时，采用90℃加热5min或85℃加热20～30min。牛乳中甲酸的含量比较多，用这样的牛乳来培养保加利亚乳杆菌可得到满意的结果。保加利亚乳杆菌属同型乳酸发酵菌，产生D（—）—乳酸；对牛乳形成强的酸凝固，在乳中37℃培养6～8h，酸度约达0.7%，24h后可达2%，经3～4d后则可达3%。在发酵过程中可产生香味物质乙醛。该菌是制作酸奶及发酵法生产乳酸最常应用的菌种之一。
（5）嗜热乳杆菌（L. thermophilus）细胞杆状，大小为0.5μm×3.0μm，不产生芽孢。为厌氧菌，耐热性很强，最适生长温度50～62.8℃，能耐71℃，30min和82℃，25min的加热条件，30℃以下不生长。在琼脂培养基上形成微小菌落。该菌适于制作酸奶、马奶酒和干酪等制品。
2.乳杆菌属专性异型发酵菌种
异型发酵菌种即发酵葡萄糖除生成乳酸外，还生成CO2、乙醇、乙酸等多种副产物的发酵菌种。其中包括有适温28～32℃，能发酵阿拉伯糖的巴氏乳杆菌（L. pastorianus）、布氏乳杆菌（L. buchneri）及短乳杆菌（L. brevis）和适温在35～40℃或更高，不发酵阿拉伯糖的发酵乳杆菌（L. fermenti）。在乳及乳制品及青贮饲料中常出现的是短乳杆菌和发酵乳杆菌。
此外尚有赖氏乳杆菌（L. leichmannii）。该菌能利用葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和海藻糖产酸。在不加中和剂的条件下，可产生13g/L的D（—）—乳酸。最适生长温度为32～36℃。是制作泡菜、乳酸菌饮料的优良菌种。
3.乳杆菌属兼性异型发酵菌种
（1）干酪乳杆菌（L. casei）细胞杆状，两端平直多呈链状，大小为0.8μm×（2～4.0）μm。在营养琼脂深层中菌落光滑，呈凸镜形或菱形，白色或淡黄色。发酵糖可形成D（—）—乳酸及L（+）—乳酸。最适温度30℃。在合成培养基上需加入核黄素、叶酸、泛酸钙和烟酸，也需要吡哆醛或吡哆胺。
该菌存在于乳、乳制品、干酪、青贮饲料及人的口腔、肠道中，可用于制造干酪和生产乳酸。
（2）植物乳杆菌（L. plantarum）细胞杆状，单个或呈短链，端头圆形。在己糖发酵中产D，L—乳酸及少量乙醇和CO2。发酵戊糖产生醋酸和乳酸，不中和时产酸量可达12g/L（以乳酸计）。生长最适温度30℃，最高可耐40℃。
该菌可用于腌制蔬菜及制作青贮饲料的发酵剂。
（五）双歧杆菌属（Bifidobacterium）
该菌属的细胞形态多样。不同菌种、不同培养条件，细胞的形态很不一样，有棍棒状、勺状、V字状、弯曲状、球杆状和Y字形等；单生、成对或链状、V字形或细胞平行成栅栏状排列。大小为（0.5～1.3）μm×（1.5～8）μm。革兰氏阳性菌，专性厌氧，少数种可在含10% CO2的空气中生长。但目前应用于生产的菌株是耐氧的。甚至可以在有氧环境下培养，经多次传代后，革兰氏染色反应转为阴性。不抗酸，不运动，无芽孢。最适生长温度37～41℃，对热耐受性差。初始生长最适pH为6.5～7.0，pH低于4.5和高于8.5时不生长。能发酵葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖，除两歧双歧杆菌（B. bifidum）仅缓慢利用蔗糖外，短双歧杆菌（E-.breve）、长双歧杆菌（B. longom）和婴儿双歧杆菌（B. infantis）等均能发酵蔗糖。蛋白质分解力微弱，对抗生素敏感。对营养要求复杂，通常要求多种维生素，在培养基中添加还原剂维生素C和半胱氨酸有利于双歧杆菌生长。属异养型发酵菌。发酵产物主要是乙酸和L（+）—乳酸，二者摩尔比是3∶2；不产生CO2；不产生丁酸和丙酸，接触酶阴性。在人和动物（牛、羊、兔、鼠、猪、鸡和蜜蜂等）的肠道、婴儿粪便、牛瘤胃及污水中可分离得到。
该属有30余种，其模式种为两歧双歧杆菌。常在婴幼儿肠道中生存，有益于婴幼儿发育，对人体免疫功能的加强作用已有许多报道。用两歧双歧杆菌或经驯化选育的耐氧菌株进行发酵可制作饮料、保健药品等，如婴儿乳粉、雪糕和酸奶等。
（六）乳酸菌在食品工业中的应用
在发酵食品行业中应用最广泛的是乳酸菌。经过乳酸菌发酵作用制成的食品称为乳酸发酵食品。随着科学研究的不断深入，逐步揭示了乳酸菌对人体健康有益作用的机理，因而，乳酸发酵食品更加受到人们的重视，在食品工业中占有越来越重要的地位。
1.发酵乳制品
（1）酸乳（Yoghurt） 经乳酸发酵的乳类称为酸乳。各种动物乳都可用于酸乳的制造，目前以酸牛乳应用最普遍。传统的酸乳通常分为凝固型和搅拌型两种。每类酸乳又可添加各种果汁、蔬菜、蜂蜜等制成不同风味的酸乳。搅拌型还可加工成冷冻酸乳、浓缩或干燥酸乳等品种。
①凝固型酸乳的生产：凝固型酸牛乳的生产是以新鲜牛乳为主要原料，经过净化、标准化、均质、杀菌、接种发酵剂、分装后，通过乳酸菌的发酵作用，使乳糖分解为乳酸，导致乳的pH下降、酪蛋白凝固，同时产生醇、醛、酮等风味物质，再经冷藏和后熟制成乳凝状的酸牛乳。工艺流程如下。
原料乳→净乳→标准化→配料→预热（60℃）→脱气→均质（15～25MPa）→杀菌→冷却→接种→分装→发酵→冷藏（0～5℃）→检验→发送
发酵时，培养温度为42～45℃，时间为2～3h。在发酵过程中，对发酵乳要认真观察，必要时要取样检查，当pH达到4.5～4.7时，即可终止发酵。
②搅拌型酸乳（纯酸乳）的生产：搅拌型酸乳即纯酸乳，与凝固型酸乳生产工艺基本相似，所不同的是：搅拌型酸乳为先发酵，再搅拌，后分装；凝固型酸乳为先分装，后发酵，不搅拌。搅拌型酸乳的生产工艺流程为：
原料鲜乳→净化→标准化调制→均质→杀菌→冷却→接种发酵剂→发酵→搅拌破乳→冷却→分装→冷藏后熟→成品
发酵操作为：首先在发酵罐中42℃发酵3～5h。当发酵乳pH达4.5～5.0时，终止发酵。发酵结束后，将品温降至38℃，进行搅拌。
③饮料型酸乳（活性乳）的生产：饮料型酸乳的生产是酸凝乳与适量无菌水、稳定剂和香精混合，再经均质处理、分装、冷却后制成的凝乳粒子直径在0.01mm以下、液体状的酸牛乳。工艺流程如下。
原料鲜乳→净化→标准化调制→均质→杀菌→冷却→接种发酵剂→发酵→混合（无菌水、稳定剂、香精）→均质→分装→冷却→成品→入库冷藏。
用脱脂乳按传统酸奶制作工艺进行，然后进行混合和调配。
（2）干酪（Cheese）干酪是在乳中加入适量的乳酸菌发酵剂和凝乳酶，使蛋白质（主要是酪蛋白）凝固后，排除乳清，将凝块压成块状而制成的产品。制成后未经发酵的产品称新鲜干酪，经长时间发酵而制成的产品称为成熟干酪，这两种干酪称为天然干酪。
①干酪生产工艺：不同品种的干酪，其风味、质地、颜色等特性不同，生产工艺也不尽相同，但都有共同之处。用杀菌的脱脂乳或全脂乳加入乳酸菌或凝乳酶凝固乳的酪蛋白而制得凝乳，然后进一步经加热、加压、加盐和存放老熟（通常用专门的微生物）处理而成。以天然干酪为例介绍其生产工艺如下。
原料乳→标准化→杀菌→冷却→添加发酵剂→调整酸度→加入添加剂→加色素→加凝乳酶→凝块切割→搅拌→加温→排出乳清→成型压榨→盐渍→上色挂蜡→包装→贮存。
②干酪发酵的菌种：用于干酪发酵的菌种大多数为乳酸菌，但有些干酪使用丙酸菌和霉菌。乳酸菌发酵剂大多是多种菌的混合发酵剂，根据最适生长温度不同，可将干酪生产的乳酸菌发酵剂菌种分为两大类：一类是适温型乳酸菌，包括乳酸链球菌、乳脂链球菌、乳脂明串珠菌等，主要作用是将乳糖转化为乳酸和将柠檬酸转化为双乙酰；另一类是具有脂肪分解酶和蛋白质分解酶的嗜热型乳酸菌，包括嗜热链球菌、乳酸乳杆菌、干酪乳杆菌、短杆菌、嗜酸乳杆菌等。
干酪微生物次生菌群：有大量微生物繁殖生长在成熟干酪的表面和干酪基质的内部，它们的生长、代谢活性及蛋白质水解酶与酯类水解酶的分泌可以改变干酪的结构和风味。其随干酪种类和制作工艺的不同而异。目前已分离到的一些重要的干酪次生菌群有：
霉菌：霉菌是成熟干酪的主要菌种，如白地霉、沙门柏干酪青霉。在实际生产过程中，一般将这两种菌混合使用，使干酪表面形成灰白色的外皮。
酵母：是许多表面成熟干酪的微生物群的重要组成部分，特别是青纹干酪、软霉菌成熟干酪。克鲁维酵母、假丝酵母、德巴利氏酵母和糖酵母是所知的最常见酵母。它们在一开始便可在干酪的表面形成菌落，可在4%盐浓度下生长。由于具有代谢乳酸的能力，故有较强的中和活力。这些酵母既可水解蛋白质，又可水解脂类，产生多种挥发性的风味物质以及肽/氨基酸风味物质。
细菌：在干酪次生菌群中特别重要的细菌有微球菌、乳杆菌、片球菌、棒状杆菌和丙酸杆菌。微球菌是好氧的耐盐细菌，生长温度为10～20℃。它们是表面涂抹菌种的重要组成部分，在干酪的成熟过程中发挥着重要作用。许多硬干酪、半硬干酪（如切达、瑞士和意大利干酪等）的次生菌群中主导菌是嗜温的乳杆菌。乳杆菌是革兰氏阳性，过氧化氢酶阴性，无孢子，不能运动，杆状，兼性厌氧，在奶中能够缓慢生长，但在干酪中生长迅速。片球菌很少能够从切达干酪上分离到。与乳品工业有关的棒状杆菌群中重要的是扩展短杆菌，因为它与表面涂抹和去皮干酪的橘红色以及源于含硫氨基酸的特征香味有关。
（3）酸性奶油 酸性奶油是杀菌稀奶油（Cream）经乳酸菌发酵后加工制成。
发酵剂菌种：目前都采用混合乳酸菌发酵剂生产酸性奶油。菌种要求产香能力强，产酸能力相对较弱，因此，可将发酵剂菌种分为两大类：一类是产酸菌种，主要是：乳酸链球菌（St. lactis）、乳脂链球菌（St. cremoris），可将乳糖转化为乳酸；另一类是产香菌种，包括：嗜柠檬酸链球菌（St. citrovorus）、丁二酮链球菌（St. diacetilactis），可将柠檬酸转化为丁二酮，赋予酸性奶油特有的香味。
酸性奶油生产工艺流程如下。
原料乳→离心分离→稀奶油→加碱中和→杀菌→冷却→接种发酵剂→发酵→物理成熟→添加色素→搅拌→排出酪乳→洗涤→加盐压炼→包装→成品
发酵时，接种混合发酵剂3%～6%，20℃发酵2～6h，使乳酸度达0.3%，即中止发酵。
2.果蔬汁乳酸菌发酵饮料(www.xing528.com)
乳酸菌发酵果蔬汁是一种新型饮料，它综合了乳酸菌和果蔬汁两方面的营养保健功能，而且产品的原料风味和发酵风味浑然一体，所以深受消费者喜爱。下面以番茄汁乳酸菌发酵饮料的生产为例进行讨论。工艺流程如下。
番茄→清洗→热烫→榨汁→均质→调节pH→杀菌→冷却→接种发酵剂→发酵→加糖调配→包装→成品
用于番茄汁乳酸菌发酵饮料生产的发酵剂系采用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌以1∶1比例制成的混合发酵剂。42℃发酵30h，pH降至4.0～4.5，发酵结束。
3.益生菌制剂
益生菌（Probiotic bacteria or probiotic organism）又称正常菌群或生理性菌群，系指与人或动物保持共生关系的一类有益微生物菌群，对宿主具有改善微生态平衡、提供营养、提高免疫力、促进健康等重要生理功能。常见的此类微生物有双歧杆菌、嗜酸乳杆菌等。益生菌制剂是一类新型生物制剂，国外称益生素（Probi-otics），国内则称微生态制剂（Microecologics）。
就双歧杆菌制品来看，目前生产规模和产量逐年增加，品种已达70多种，产品形式分为液态型和固态型两种。液态产品有双歧杆菌发酵乳饮料、双歧杆菌口服液、双歧杆菌果蔬复合汁饮料。固态产品有双歧杆菌乳粉和干酪、双歧杆菌干制糖果和糕点、双歧杆菌粉剂和胶囊。
二、醋酸菌
醋酸菌不是细菌分类学上的名词，是一类具有氧化酒精生成醋酸能力的细菌。按照其生理生化特性，可将醋酸菌分为醋酸杆菌属和葡萄糖氧化杆菌属两大类。酿醋用醋酸菌株，大多属醋酸杆菌属，仅在传统酿醋醋醅中发现有葡萄糖氧化杆菌属的菌株。
（一）醋酸菌的特性
醋酸菌是两端钝圆的杆状菌，单个或呈链状排列，有鞭毛，无芽孢，属革兰氏阴性菌。在高温或高盐浓度或营养不足等不良培养条件下，菌体会伸长，变成线形、棒形或管状膨大等。
醋酸菌为好氧菌，必须供给充足的氧气才能进行正常发酵。在实施液态静置培养时，会在液面形成菌膜，但葡萄糖氧化杆菌除外。在含有较高浓度乙醇和醋酸的环境中，醋酸杆菌对缺氧非常敏感，中断供氧会造成菌体死亡。
醋酸菌生长繁殖的适宜温度为28～33℃，不耐热，在60℃下经10min即死亡。醋酸菌生长的最适pH为3.5～6.5，一般的醋酸杆菌菌株在醋酸含量达1.5%～2.5%的环境中，生长繁殖就会停止，但有些菌株能耐受7%～9%的醋酸。醋酸杆菌对酒精的耐受力颇高，通常可达5%～12%（体积分数），但对盐的耐受力很差，食盐浓度超过1.0%～1.5%时就停止生长。在生产中当醋酸发酵完毕就添加食盐，其目的除调节食醋的滋味外，也是防止醋酸菌继续将醋酸氧化为二氧化碳的有效措施。
醋酸菌最适的碳源是葡萄糖、果糖等六碳糖，其次是蔗糖和麦芽糖等。醋酸菌不能直接利用淀粉等多糖类。酒精也是很适宜的碳源，有些醋酸菌还能以甘油、甘露醇等多元醇为碳源。蛋白质水解产物、尿素、硫酸铵等都适宜于作为醋酸菌的氮源。生长繁殖必须有磷、钾、镁等元素。
（二）常用和常见的醋酸菌
1.奥尔兰醋酸杆菌（A. orleanense）
它是法国奥尔兰地区用葡萄酒生产醋的主要菌株。生长最适温度为30℃。该菌能产生少量的酶，产醋酸的能力弱，能由葡萄糖产5.3%葡萄糖酸，耐酸能力较强。
2.许氏醋酸杆菌（A. schutzenbachii）
它是国外有名的速酿醋菌株，也是目前制醋工业重要的菌种之一。在液体中生长的最适温度为28～30℃，最高生长温度为37℃。该菌产酸高达11.5%。对醋酸没有进一步的氧化作用。
3.恶臭醋酸杆菌（A. rancens）
它是我国醋厂使用的菌种之一。该菌在液面形成菌膜，并沿容器壁上升，菌膜下液体不浑浊。一般能产酸6%～8%，有的菌株副产2%的葡萄糖酸，能把醋酸进一步氧化为二氧化碳和水。
4.攀膜醋酸杆菌（A. scendens）
它是葡萄酒、葡萄醋酿造过程中的有害菌，在醋醅中常能分离出来。最适生长温度为31℃，最高生长温度44℃。在液面形成易破碎的膜，菌膜沿容器壁上升得很高，菌膜下液体很浑浊。
5.胶膜醋酸杆菌（A. xylinus）
它是一种特殊的醋酸菌，若在酿酒醪液中繁殖，会引起酒酸败、变黏。该菌生成醋酸的能力弱，又会氧化分解醋酸，因此是酿醋的有害菌。在液面上，胶膜醋酸杆菌会形成一层皮革状类似纤维样的厚膜。
6.AS 1.41醋酸菌
它属于恶臭醋酸杆菌，是我国酿醋常用的菌株之一。该菌细胞呈杆状，常呈链状排列，单个细胞大小为（0.3～0.4）μm×（1～2）μm，无运动性，无芽孢。在不良条件下，细胞会伸长，变成线形或棒形，管状膨大。平板培养时菌落隆起，表面平滑，菌落呈灰白色，液体培养时则形成菌膜。该菌生长适宜温度为28～30℃，生成醋酸的最适温度为28～33℃，最适pH为3.5～6.0，耐受酒精浓度为8%（体积分数），最高产醋酸7%～9%，产葡萄糖酸能力弱，能氧化分解醋酸为二氧化碳和水。
7.沪酿1.01醋酸菌
它是从丹东速酿醋中分离得到的，是我国食醋工厂常用菌种之一。此菌细胞呈杆形，常呈链状排列，菌体无运动性，不形成芽孢。在含酒精的培养液中，常在表面生长，形成淡青灰色薄层菌膜。在不良条件下，细胞会伸长，变成线形或棒状，有的呈膨大，有的分枝。该菌由酒精产醋酸的转化率平均达到93%～95%。
由于酿制食醋的原料一般是粮食，即使是使用代用原料，其淀粉、蛋白质、矿物质的含量也很丰富，营养成分能满足醋酸菌的需要。除少数酿醋工艺外，一般不再需要另外添加氮源、矿物质等营养物质。
醋酸菌有相当强的醇脱氢酶、醛脱氢酶等氧化酶系活性，因此，除氧化酒精生成醋酸外，也有氧化其他醇类和糖类的能力，生成相应的酸、酮等物质。例如，丁酸、葡萄糖酸、葡萄糖酮酸、木糖酸、阿拉伯糖酸、丙酮酸、琥珀酸、乳酸等有机酸，以及氧化甘油生成二酮、氧化甘露醇生成果糖等。醋酸菌也有生成酯的能力，接入产生芳香酯多的菌种发酵，可以使食醋的香味倍增。上述物质的存在对形成食醋的风味有重要作用。
三、谷氨酸菌
（一）谷氨酸产生菌的分属及其特征
目前经鉴定和命名的谷氨酸产生菌很多，主要分布于四个属中：棒状杆菌属（Corynebacterium）、短杆菌属（Brevibacterium）、小杆菌属（Microbacterium）、节杆菌属（Arthrobacter）。
1.棒状杆菌属（Corynebacterium）
本属菌是细胞为直或微弯的杆菌，常呈一端膨大的杆状，折断分裂形成“八”字形排列；不运动，少数植物致病菌能运动；革兰氏染色阳性，但常有阴性反应者。好氧或厌氧。棒状杆菌属中的谷氨酸生产菌有北京棒杆菌AS1.299、钝齿棒杆菌AS1.542、谷氨酸棒杆菌（C. glutamicus）等。
2.短杆菌属（Brevibacterium）
本属菌是细胞为短的不分枝的杆菌，革兰氏染色阳性，大多数不运动，运动的种具有周生鞭毛或端生鞭毛。在普通肉汁培养基中生长良好。有时产非水溶性色素，色素呈红、橙红、黄、褐色。可以从乳制品、水、土壤、昆虫、鱼及植物体等样品中分离得到。该属中的谷氨酸生产菌有扩展短杆菌（B. divarcutum）、乳糖发酵短杆菌（B. lactofermentum）、黄色短杆菌（B. flavum）、天津短杆菌T6—13。
3.小杆菌属（Microbacterium）
本属细菌是杆状菌，性状和排列都和棒状杆菌相似，有时呈球杆菌状，美兰染色呈现颗粒，革兰氏染色阳性，不抗酸、无芽孢，在普通肉汁蛋白胨培养基上生长，发酵糖产酸弱，主要产乳酸不产气。该属中的谷氨酸发酵菌有水杨苷小杆菌（M. salicnovorum）、嗜氨小杆菌（M. ammoniaphilum）、产碱小杆菌（M. alkaliscrens）等。
4.节杆菌属（Arthrobacter）
本属细菌的突出特点是在培养过程中出现细胞形态由球菌变杆菌，由杆菌变球菌，革兰氏染色由阳性变阴性，又由阴性变阳性的变化过程。一般不运动。固体培养基上菌苔软或黏，液体培养生长旺盛。大部分的种液化明胶，利用碳水化合物产酸极少或不产酸。好氧。大部分的菌种在37℃不生长或微弱生长，最适生长温度为20～25℃。节杆菌属中的谷氨酸发酵菌有氨基酸节杆菌新种（A. aminofurmis）、裂烃谷氨酸节杆菌（A. hydrocarboglutamicus）、石蜡节杆菌（A. paraffineus）。
（二）我国常用的生产菌株
我国谷氨酸发酵生产中使用的菌株主要有北京棒杆菌AS1.299及其诱变种、钝齿棒杆菌AS1.542、Hu7251、B9、B9—17—36等菌株。下面分别作一介绍。
1.北京棒杆菌AS1.299（Corynebacterium pekinense AS1.299）
（1）形态特征 细胞短杆状或棒状，两端钝圆，不分枝，有时微呈弯曲状。细胞单个、成对或呈V字形排列。大小为（0.7～0.9）μm×（1.0～2.5）μm。革兰氏染色呈阳性反应。无运动能力。细胞内有明显的横隔，在次极端有异染颗粒。不形成芽孢。
（2）生理特征 好气，兼厌气性，在20℃时生长缓慢，30～32℃生长旺盛，41℃时生长微弱；生长最适pH为6～7.5，pH在5～11范围内均能生长，低于pH4不能生长；有脲酶活力；不能利用淀粉和纤维素；生物素是必需生长因子；在含2.6%尿素的普通肉汁琼脂平板上生长良好，当尿素提高至3%时，生长受影响；在含7.5%氯化钠的普通肉汁培养基中生长良好，当氯化钠提高至10%时，生长受影响。
（3）培养特征在肉汁琼脂斜面上划线培养，菌落呈淡黄色，表面湿润光滑，不产生水溶性色素；在肉汁琼脂平板上培养，24h时菌落呈白色，直径约为1mm，继续培养至48h，菌落直径扩大至2.5mm，培养7d，菌落增大至6.0mm左右，此时菌落呈淡黄色且中间隆起，表面湿润光滑，边缘整齐，不产生水溶性色素；在柱状肉汁琼脂中穿刺培养，穿刺口的菌体生长良好，沿穿刺线的菌体生长情况较差。
2.北京棒杆菌7338
7338菌株是以北京棒杆菌AS1.299为出发菌株，经亚硝基胍（NTG）多次诱变处理后选育的。该菌体适合于淀粉质原料的谷氨酸发酵。
3.北京棒杆菌D110
D110菌株是以北京棒杆菌AS1.299为出发菌株，经硫酸二乙酯（DES）多次诱变处理后选育的。该菌体适合于甜菜糖蜜为原料的谷氨酸发酵。
4.棒杆菌S—914
S—914菌株是从土壤中分离得到的棒状杆菌。
（1）形态特征 细胞为两端钝圆的杆菌，伴随生活环境的变化或培养时间的推移，形态会有所变化，如椭圆形、短杆形和棍棒形等；细胞排列为单个、成对或V字形；细胞大小为（1～4）μm×（0～0.5）μm；不形成芽孢。
（2）生理特征 在pH5～9范围内生长良好；生物素和维生素B1是必需生长因子；有脲酶活力。
（3）培养特征 在肉汁琼脂斜面上培养，菌落呈淡黄色；在含0.1%酵母膏的加糖肉汁琼脂平板上培养，菌落呈淡黄色，直径为1.5～2.0mm。
5.钝齿棒杆菌AS1.542（Corynebacterium crenatum AS1.542）
（1）形态特征 细胞两端钝圆，不分枝，在肉汁琼脂斜面上培养，细胞呈短杆状或棒状；单个、成对或V字形排列，大小为（0.7～0.9）μm×（1.0～3.4）μm；革兰氏染色呈阳性反应；在细胞内次极端有异染颗粒；细胞内有数个横隔；不形成芽孢；无运动能力。
（2）生理特征 好气并兼厌气性；在20～37℃范围内生长良好，30℃为最适生长温度，39℃时生长微弱；在pH6～9范围内生长良好；有脲酶活力；生物素为必需生长因子；在含2.5%尿素的普通肉汁琼脂培养基上生长良好，当尿素含量提高时，菌体生长受影响；在含7.5%氯化钠的肉汁琼脂培养基上生长良好，当将氯化钠浓度提高至10%时，菌体生长受影响；不受北京棒杆菌AS1.299的噬菌体感染。
（3）培养特征 在肉汁琼脂斜面上培养，菌落呈草黄色，表面湿润、无光泽，边缘较薄显钝齿状，不产生水溶性色素；在肉汁琼脂平板上培养48h，菌落呈草黄色，直径3～4mm，表面湿润、无光泽，边缘呈钝齿状，产生水溶性色素；在柱形肉汁琼脂中穿刺培养，沿穿刺线均能生长，但不扩展。
6.钝齿棒杆菌Hu7251
（1）形态特征 细胞两端钝圆，不分枝，在肉汁琼脂斜面上培养，细胞呈短杆状或棒状，有的还略微弯曲不挺直；细胞排列为单个、成对或V字形；大小为（0.7～0.9）μm×（1.0～3.4）μm；革兰氏染色呈阳性反应；不形成芽孢；无运动能力。
（2）生理特征 好气并兼厌气性，在20～37℃范围内都能生长，30℃为最适生长温度；在pH6～9范围内生长良好；生物素为必需生长因子；有脲酶活力；在含7.5%氯化钠的普通肉汁琼脂培养基上生长良好，当氯化钠浓度提高到10%时，菌体生长受影响；在含2.5%尿素的普通肉汁琼脂培养基上生长良好，当尿素浓度提高到3%时，菌体生长受影响；受钝齿棒杆菌AS1.542的噬菌体感染，但不受北京棒杆菌AS1.299的噬菌体感染。
（3）培养特征 在肉汁琼脂斜面上划线培养，菌落呈草黄色，表面湿润、无光泽，边缘较薄显钝齿状，不产生水溶性色素；在肉汁琼脂平板上培养48h，菌落呈草黄色，直径3～5mm，表面湿润、无光泽，边缘较薄显钝齿状，不产生水溶性色素。
7.钝齿棒杆菌B9
B9菌株是以钝齿棒杆菌Hu7251菌为出发菌株，用氯化锂作为诱变剂，经诱变处理后选育得到。该菌株适合于淀粉质原料的谷氨酸发酵。
8.钝齿棒杆菌B9—17—36
B9—17—36是以钝齿棒杆菌B9为出发菌株，先后分别用亚硝基胍（NTG）和硫酸二乙酯（DES）诱变处理后选育得到的。该菌株适合于淀粉质原料的谷氨酸发酵。
9.黄色短杆菌T6—13（Brevibacterium flavum T6—13）
（1）形态特征 细胞两端钝圆，不分枝，呈短杆状，以单个、成对或V字形排列；大小为（0.7～1.0）μm×（1.2～3）μm；革兰氏染色呈阳性反应；无运动能力；不产生孢子，细胞内次极端有异染颗粒。
（2）生理特征 好气并兼厌气性；在26～37℃范围内生长良好；在pH6～10范围内生长良好；有脲酶活力；在含10%氯化钠的肉汁琼脂平板上生长良好，当氯化钠提高至12.5%时，生长受影响；生物素是必需生长因子，如果与生物素同时加入维生素B1或1种氨基酸（如天冬氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸）时，菌体的生长受到明显促进；在含0.5%～3.5%尿素的普通肉汁琼脂培养基上生长良好，当尿素含量提高至5%时，菌体生长受影响；受钝齿棒杆菌AS1.542、B9和Hu7251的噬菌体感染，但不受北京棒杆菌AS1.299的噬菌体感染。
（3）培养特征 在肉汁琼脂斜面上划线培养24h，菌落呈淡黄色，表面湿润光滑，不产生水溶性色素；在肉汁琼脂平板上培养24h，菌落呈淡黄色，直径约1mm，表面湿润光滑，不产生水溶性色素；在柱形肉汁琼脂中穿刺培养，穿刺口的菌体生长良好，沿穿刺线的菌体生长情况较差。
10.黄色短杆菌FM84—415
FM84—415是以黄色短杆菌T6—13为出发菌株，分别经过60Co和亚硝基胍的诱变处理选育得到的。该菌株具有耐高糖的特性，当培养基中初糖浓度在19%以上时菌体生长不受影响。
从总体来说，我国谷氨酸发酵所用菌种的产酸能力尚低于日本，因此，高产优良菌株的选育仍是我国当前谷氨酸生产面临的重要任务。
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