乳酸菌

乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）是一类可以发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的总称，^[9]这只是一种历史习惯叫法，并不是分类学上的名称，但乳酸菌的习惯叫法已被广泛接受。^[5]乳酸菌为兼性厌氧菌或专性厌氧菌，^[2]为杆状或球状、革兰氏染色阳性、^[2][10]不产生过氧化氢酶、^[2]不形成内生孢子、^[11]无运动性或仅少数有运动性。^[2]乳酸菌以二分裂的方式增殖，^[3]生长繁殖需要碳源、氮源、无机盐、营养因子等营养物质，并且生长过程中需要不断与外界进行物质、能量交换，受到外界环境（温度、pH等）影响。^[12]

根据生化机制，乳酸菌的发酵类型可分为正型乳酸发酵和异型乳酸发酵。^[13]据2018年资料数据显示，国际公认的分类系统——伯杰氏系统，已发现的乳酸菌达到43个属，分属于细菌界中五个门：热孢菌门（Thermotogac）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bactero）、梭杆菌门（Fusoacteria），包含乳杆菌属（Lactobacillus）、乳球菌属（Lactococcus）、链球菌属（Streptococcus）、片球菌属（Pediococcus）等。^[5]

乳酸菌广泛分布于自然界中，^[14][12]是生物界中的重要一员，对植物、动物和人类的生存具有重要的作用。^[5]近年来乳酸菌的应用领域在不断扩大，^[11]如食品领域用于食物保鲜及发酵，^[15][16]其中已被中国列入《可用于食品的菌种名单》有：乳杆菌属（Lactobacillus）、乳球菌属（Lactococcus）、链球菌属（Streptococcus）、片球菌属（Pediococcus）、明串珠菌属（Leuconostoc）及双歧杆菌属（Bifidobacterium）等，^[17][18]代表类群有德氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳酸片球菌、长双歧杆菌等。^[6]畜牧、水产领域用于动物肠道健康保健、调节免疫、提高饲料转换率等^[19][20]；青贮领域用于促进牧草发酵；^[21]农业领域做为无污染的新型微生物肥料使用；^[22]医学领域可在许多方面为机体提供保护。^[23]

法国化学家与微生物学家巴斯德（Louis Pasteur）对乳酸菌发展做出了巨大贡献，其关于“活微生物进行乳酸发酵”的科学发现，标志着现代微生物科学的诞生和开始，成为了微生物学发展史上的一个里程碑。^[6]

公元前200多年，古印度、古埃及和古希腊人就已经掌握了发酵乳手工制作方法。1500多年前，我国南北朝时期杰出的农业科学家贾思勰在古代“四大农书”之一的《齐民要术》中，记载了制造酸奶的方法。1750年，瑞典化学家Scheele在酸奶中发现一种不纯净的棕色浆状物，把它称为乳酸（acid of milk）。^[5]1857年，法国化学家与微生物学家巴斯德（Louis Pasteur）在研究乳酸发酵过程中首次发现乳酸菌，从而阐明了乳酸发酵的原理，进而拉开了益生菌研究的帷幕。^[5][24]1878年，李斯特（Lister）首次从酸败的牛奶中分离出乳酸菌的纯培养菌株乳链球菌（Streptococcus lactis）。1884年，胡普（Hueppe）把使牛奶发酸的细菌以Bacterium acidi lactici命名，首次把“酸奶细菌”命名成“乳酸菌”。^[5]

1915年，美国Daviel Newmam首次利用乳酸菌治疗膀胱感染，为乳酸菌在临床方面的应用奠定了基础。1919年，Isaac Carasso在巴塞罗那工业化生产并销售酸奶，最初的目的是帮助治疗腹泻，因此主要在药房销售。1928年，美国首次报道了由乳酸乳杆菌L.lactics产生抗菌肽，即乳酸菌素。2000年以来，已经发布了乳杆菌的30个新种和双歧杆菌3个新种。^[5]

据2018年资料数据显示，根据国际公认的分类系统——伯杰氏系统，已发现的乳酸菌达到43个属，分属于细菌界中五个门：热孢菌门（Thermotogac），包括2个属；厚壁菌门（Firmicutes），包括30个属；放线菌门（Actinobacteria），包括7个属；拟杆菌门（Bactero），包括2个属；梭杆菌门（Fusoacteria），包括2个属。^[5]其中已被列入《可用于食品的菌种名单》有：乳杆菌属（Lactobacillus）、乳球菌属（Lactococcus）、链球菌属（Streptococcus）、片球菌属（Pediococcus）、明串珠菌属（Leuconostoc）及双歧杆菌属（Bifidobacterium）等。^[17][18]

同型发酵乳酸菌包括片球菌属（Pediococcus）、乳球菌属（Lactococcus）、肠球菌属（Enterococcus）、链球菌属（Streptococcus）和一些乳杆菌（如：德氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、弯曲乳杆菌等）。^[25]同型乳酸菌发酵只有一种发酵产物-乳酸，起始底物为葡萄糖，它经过磷酸化后形成二磷酸果糖（FDP或F-1,6-P），再经FDP醛缩酶分解成磷酸二羟丙酮（DHAP）和3-磷酸甘油醛（GAP或GA-3-P），然后这两种中间代谢物再经多步反应形成丙酮酸，丙酮tóng酸在乳酸脱氢酶的催化下，被NADH+H+还原为乳酸，其总反应为：C6H12O6+ADP+Pi→2CH3CHOHCOOH+ATP。^[5]

异型发酵乳酸菌包括魏斯氏菌属（Weissella）、明串珠菌属（Leuconostoc）、酒球菌属（Oenococcus） 和部分乳杆菌属（如: 短乳杆菌L. brevis、发酵乳杆菌L. fermentum等）。^[25]在异型乳酸菌发酵中，葡萄糖的分解产物除乳酸外，还有乙醇、乙酸和CO2等多种产物，产生的能量（ATP）也仅为同型乳酸发酵的一半。^[5]

乳杆菌属归属于厚壁菌门、芽孢杆菌纲、乳杆菌目、乳杆菌科，作为乳酸菌重要的组成部分，乳杆菌属含200多个物种，占乳酸菌总数的1/3以上。^[26]乳杆菌属不能产生芽孢，革兰氏染色呈现阳性，菌体中不存在过氧化氢酶和细胞色素，联苯胺反应呈现阴性。乳杆菌属于兼性厌氧菌、耐酸、对营养条件要求严苛。^[6]

德氏乳杆菌为乳杆菌属的模式种，其细胞为杆状，两端圆滑，大小为（0.5-0.8）微米x（2-9）微米单个或者成短链存在。无运动能力，细胞内部常有肉芽，可以通过亚甲基蓝染色观察。德氏乳杆菌为专性同型发酵，不能产生吲哚。德氏乳杆菌有4个亚种，分别为德氏乳杆菌保加利亚亚种、德氏乳杆菌德氏亚种、德氏乳杆菌蜻蜓亚种和德氏乳杆菌乳酸亚种。^[6]

嗜酸乳杆菌的细胞大小为（0.6-0.9）微米x（1.5-6）微米，圆头杆菌，成对或者以短链的形式存在。在胰蛋白胨-葡萄糖-琼脂培养基上菌落呈现粗糙、毛绒的边缘，专性同型发酵。嗜酸乳杆菌可以利用大多数糖，包括苦杏仁苷、纤维二糖、乳糖、麦芽糖等，不能利用甘露醇，少数菌株可以利用蜜二糖、水杨苷及海藻糖。^[6]

明串珠菌属归属于厚壁菌门、芽孢杆菌纲、乳杆菌目、明串珠菌科，细胞呈椭圆形至圆形，比较细长，多成对或者以短链、中长链的形式存在，为革兰氏阳性乳酸菌，无运动能力，并且不会产生芽孢。菌体细胞内没有细胞色素，不含过氧化氢酶。^[6]

肠膜明串珠菌为明串珠菌属的模式种，该种包括三个亚种，分别是乳脂亚种、葡聚糖亚种及肠膜亚种。乳脂亚种的细胞易形成长链，在液体培养基上生长时会有聚集，可以发酵葡萄糖和乳糖。葡聚糖亚种可以利用蔗糖并生成右旋糖苷，所有的菌株都可以发酵葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖和海藻糖，但不能发酵阿拉伯糖和熊果苷。肠膜亚种同葡聚糖亚种一样可以利用蔗糖生成右旋糖苷gān，可以发酵阿拉伯糖、果糖、半乳糖等，但对于苦杏仁苷、熊果苷、纤维二糖等，存在菌株差异。^[6]

片球菌属归属于厚壁菌门、芽孢杆菌纲、乳杆菌目、乳杆菌科，呈球形，偶尔呈现卵球形，分裂后一般成对出现，或者是在两个垂直方向形成四分体，不会以链状的形式存在。单个细胞的直径为0.5-1.0微米。片球菌细胞往往呈现完美的圆形，极少数的情况下呈现卵球形。这些细胞形态上的特点可以将它与明串珠菌、乳球菌及肠球菌区分开。片球菌属是革兰氏阳性菌，不产芽孢，没有生成氧化酶的能力，典型的片球菌细胞没有运动能力。^[6]

乳酸片球菌的细胞有一定的耐热性，但其在70°C加热10min后也会死亡。具有较高的耐盐特性，可以在NaCl浓度为9%-10%时生长。对于乳酸片球菌来说，其与戊糖片球菌不能以细胞形态、培养特征和生理特性来区分，但可以在基因水平加以区分。^[6]

戊糖片球菌可以在有氧环境中生长，戊糖片球菌具有较强的耐盐特性，在NaCl浓度为9%-10%时也可以生长，戊糖片球菌没有乳酸片球菌耐热，65°C处理8min后就会死亡，许多戊糖片球菌菌株可以产生细菌素。^[6]

链球菌属归属于厚壁菌门、芽孢杆菌纲、乳杆菌目、链球菌科，是革兰氏阳性菌，不产芽孢，兼性厌氧，链球菌的细胞一般呈球形或者卵球形，单个细胞往往直径小于2微米，无运动能力，在液体培养基中常常以链状或者成对出现。^[6]

嗜热链球菌细胞呈球形或者卵圆形，直径为0.7-1.0微米，成对或者以长链形式存在，具有较高的耐热性，大多数菌株65℃处理30min仍能存活。嗜热链球菌是一种同型发酵乳杆菌，发酵果糖、葡萄糖、乳糖等，不能发酵纤维二糖、麦芽糖、菊粉等，是一种重要的工业用乳酸菌。^[6]

乳球菌属归属于厚壁菌门、芽孢杆菌纲、乳杆菌目、链球菌科，细胞为圆球形或者卵形，单个、成对或者呈链状存在。乳球菌为革兰氏阳性菌，不产芽孢，无运动能力，兼性厌氧菌，多数为微需氧，过氧化氢酶试验呈阴性。^[6]

乳酸乳球菌乳酸亚种在血液琼脂或者营养琼脂上的菌落为圆形、光滑的，无色素产生，没有溶血性,所有菌株均可以发酵半乳糖、葡萄糖、果糖等生产酸，大多数菌株可以利用熊果苷、纤维二糖、β-龙胆和水杨苷产酸，可以水解七叶苷和马尿酸盐，精氨酸脱水酶和亮氨酸芳基酰胺酶阳性。碱性磷酸酶、α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶和β-葡糖苷酸酶阴性。^[6]

双歧杆菌属归属于放线菌门、放线菌纲、双歧杆菌目、双歧杆菌科，细胞呈杆状，形态多样，有短的、规则的、瘦长的，又或者是长细胞，带有弧度、凸起或者分叉，单生或者呈链状的形式出现，可能聚集成星状、“V”字形或者栅栏状的排列。双歧杆菌为革兰氏阳性菌，不产芽孢，无运动性，不耐酸。^[6]

长双歧杆菌是可以在微氧环境中生长的双歧杆菌，被认为是从婴儿肠道中最早分离出来的菌种之一。在厌氧培养基上生长时，长双歧杆菌的菌落呈现白色光滑凸起状。长双歧杆菌可以发酵葡萄糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、蜜二糖、棉子糖和蔗糖，不能发酵葡萄糖酸、甘露醇、水杨苷、山梨糖醇和海藻糖。^[6]

闪烁杆菌属归属于热袍菌门、热袍菌纲、热袍菌目、热袍菌科中，大多数细胞为直杆，单生、成对或短链。许多细胞在末端形成膨胀（椭圆体），也有含几个细胞质单体的圆体，不产生芽孢，发酵各种糖产生乙酸、乳酸、CO2、H2和乙醇。^[7]

纤毛菌属归属于梭杆菌门、梭杆菌纲、梭杆菌目、梭杆菌科，细胞呈直杆或微弯杆，幼龄的培养物可能革兰氏染色阳性，成熟菌体通常革兰氏阴性，但具有非典型的革兰氏阴性细胞壁结构。不产芽孢，不运动，发酵碳水化合物，发酵葡萄糖的主要终产物是乳酸。^[7]

拟杆菌属归属于拟杆菌门、拟杆菌纲、拟杆菌目、拟杆菌科，细胞为大小不同的杆菌。许多种具有多形性，末端或中间膨大、空泡或丝状。一般不运动。厌氧，代谢碳水化合物、蛋白胨或代谢中间物。对于糖降解能力强的种，其发酵产物包括乙酸、琥珀酸、乳酸、甲酸或丙酸。^[7]

乳酸菌广泛分布于自然界中，^[14][12]乳酸菌广布于植物的果实、根茎叶和腐烂植物体，堆肥、土壤、污水，发酵动植物食品和饮料，人体和动物的消化系统、呼吸系统、泌尿系统、口腔系统、皮肤系统和粪便，乳汁和乳制品等。它们是生物界中的重要一员，对植物、动物和人类的生存具有重要的作用。^[5]

乳酸菌在植物中广泛存在。乳酸菌在植物微生态系统中占有重要地位，具有保护植物生态平衡的作用。当植物受到机械损伤，或者在腌制过程中，就会产生许多乳酸菌。从新鲜枝叶上、植物根际都可以分离到乳酸菌。^[5]

乳酸菌主要分布于动物消化道中。从猪胃、大肠，鸡嗦囊、小肠、大肠中，检出乳杆菌109个/mL、链球菌104-107个/mL。从动物消化道中分离得到的乳杆菌有乳酸乳杆菌（L.lactis）.发酵乳杆菌（L.fementum）、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）、唾液乳杆菌（L.salivarium）、德氏乳杆菌（L.delbrueckii）等。生牛乳中的乳酸菌主要是链球菌属和乳杆菌属。^[5]

乳酸菌在人体消化道和生殖道中大量存在，婴幼儿出生后数小时，就在消化道系统中建立起正常益生菌群系统，其中乳酸菌占50%以上。口腔中的乳酸菌有唾液链球菌（S.salivarius）、缓症链球菌（S.mitts）、血液链球菌（S.sanguis）、变形链球菌（S.mutans）、肠球菌（Enterococcus）等。食道中乳酸菌较少，多为过路菌。胃中的乳酸菌也仅有103个/mL，多为耐酸的乳杆菌和链球菌。而肠道中的乳酸菌主要是乳杆菌和肠球菌，多达105个/g。粪便中也可分离得到乳酸菌，为104-109个/g。妇女阴道中也存在着乳酸菌，主要为乳杆菌属。^[5]

土壤是微生物存在的大本营，也是乳酸菌良好的生长环境。在营养丰富的土壤中乳酸菌含量高，但乳酸菌并不是土壤中原籍菌，它主要来自污水、肥料、植物及根际微生物区系。污水中的乳酸菌数量可达104-105个/mL，在人畜粪便和堆肥等有机肥料中，乳酸菌的种类和数量与污水中相近。^[5]

乳酸菌以分裂繁殖的方式增殖，即经过n次分裂增殖后细菌数为2n个。^[3]乳酸菌生长繁殖需要碳源、氮源、无机盐、营养因子等营养物质，并且生长过程中需要不断与外界进行物质、能量交换，受到外界环境（温度、pH等）影响。^[12]乳酸菌最常用的碳源是单糖中的己糖；由于乳酸菌蛋白质分解能力和氨基酸合成能力弱，故在人工培养时，需要添加含有多种肽类氨基酸的有机氮源，如牛肉膏、酵母膏、蛋白胨或番茄汁等；乳酸菌对生长因子尤其是维生素依赖性很强，此外许多乳酸菌还需要嘌呤、嘧啶或其相应的核苷或核背酸作为生长因子。^[5]乳酸菌的最适温度在37℃左右，耐热性较差，一般的发酵温度控制在35-42℃之间；^[27]生长发酵最适pH值介于5.5-6.5之间，^[28]乳酸菌发酵期间，乳酸的生成导致pH值的下降，在pH值降为4.0左右时，就抑制乳酸菌的再次分裂，这时的对数增长繁殖被破坏，如果pH值继续下降，则进入衰亡期，菌数减少，活力减弱，甚至会出现部分死亡的现象。^[29]

乳酸菌细菌形态上差异颇大，既有长杆状或短杆状的，又有圆形的；所有种类都是革兰阳性菌，不形成芽孢，大多不会运动，都属于专性发酵菌。乳酸菌能够在空气或氧气下生长，虽然它们是厌氧菌，但具有一定的耐氧能力。此外乳酸菌具有强抗酸能力，大部分乳酸菌具有很强的抗盐性，能够在5%以上NaCl浓度的环境中生存。常见的乳酸菌都不具有细胞色素氧化酶，所以不大会使硝酸盐还原为亚硝酸盐。^[13]

乳酸菌可以代谢产生乳酸、短链脂肪酸、γ-氨基丁酸、细菌素、有机酸、维生素、胞外多糖等多种效应分子，^[30]还能够产蛋白酶、转氨酶、脂肪酶、乳酸脱氢酶、酯zhǐ酶、谷氨酸脱羧酶等多种酶，参与糖、蛋白质和氨基酸等物质的分解代谢，^[31]促进消化，有利于营养物质的摄取。^[32]

乳酸菌是调节人体肠道平衡的重要微生物，^[33]发酵不断产生乳酸，导致pH值下降，为乳酸菌的生长提供了适宜的环境条件，抑制了杂菌生长，^[34]同时乳酸菌代谢过程能够产生细菌素、过氧化氢等抑菌活性物质，均能单独或共同抑制致病菌生长，对多种病原菌都具有抑制作用。^[35]乳酸菌还能够抑制大肠杆菌、伤寒沙门氏菌、肠炎沙门氏菌以及李氏杆菌等在肠道定植，动态调整肠道菌群平衡。^[36]

过高的胆固醇会导致高胆固醇血症，动脉粥样硬化、胆结石以及静脉血栓的形成均与高胆固醇血症有很大关系。^[37]乳酸菌菌体细胞可与胆固醇、胆盐通过共沉淀作用去除体外胆固醇的主要方式发挥降血脂功能，^[38]乳酸菌还能够降低胆固醇合成的关键限速酶（3-羟基-甲基戊二酰xiān-辅酶A）的活性，阻碍胆固醇合成，从而降低人体血脂含量。^[39]

乳酸菌在特异性免疫方面，能够促进机体免疫细胞的增殖和成熟，增强细胞免疫功能；可以提高血清中免疫球蛋白的含量，加强体液免疫；乳酸菌在非特异性免疫方面，能够有效提高单核巨噬细胞的吞噬活性，促进机体非特异性免疫。^[36]乳酸菌还能够刺激免疫因子的释放，影响神经-内分泌-免疫系统网络，加速有利基因的形成及表达，从而增强机体免疫调节作用。^[40]

乳酸菌通过清除自由基、螯áo合金属离子、抑制脂质过氧化、耐H2O2、提高抗氧化酶活力等多种机制发挥抗氧化作用，^[41]是安全的抗氧化制剂，^[42]同时乳酸菌还可以通过适应性机制来发挥抗氧化作用，如在一定的环境胁迫下，会产生大量的氧自由基诱导乳酸菌的抗氧化反应。^[43]

食品保鲜方法主要有辐照、冷藏、冷冻、超高压，但是这些方法通常会存在安全问题并且有些成本太高，乳酸菌通过生物保护功能及产抑菌物质，可应用于食品储存，是一种无毒无害、成本低的防腐方法。^[15]同时乳酸菌发酵能赋予食品柔和的酸味和香气，发酵过程中还能分解食物中的蛋白质､糖类､合成维生素等，已经在乳品工业、肉品发酵等行业中得到了很好的应用。^{[16][44][45][46]}

当乳酸菌在肠道中达到一定数量，能够拮抗病原微生物，调节消化道微生物区系平衡，增强牲畜免疫力。^[47]因此乳酸菌常用作畜禽养殖的饲料添加剂，起到促进动物肠道健康、调节免疫、提高饲料转换率等功效，畜牧业常用的乳酸菌有嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌等。^[19]

秸秆、青草是一种重要的粗饲料来源，但直接饲喂存在适口性差、消化吸收利用率低等问题；通过青贮加工后，可使硬秆软化，部分粗纤维降解，并且在青贮过程所产生的酸和醇具有香味可提高适口性，增加采食量。^[11][48]通常青饲草的附生乳酸菌并不能有效启动青贮发酵过程，因此外源乳酸菌发酵剂被广泛应用于青贮饲料的生产，以促进发酵过程。^[21]添加乳酸菌可以明显降低青贮pH，明显增加乳酸含量，抑制霉菌的生长。^[49]

乳酸菌被广泛用于水产病害的防治，它们能黏附并定殖于肠道，调节免疫，增强水产动物抗感染的能力。^[20]乳酸菌对罗非鱼、对虾的水产动物养殖具有很好的帮助，可以刺激宿主免疫、维护肠道健康，而且不会干扰肠道菌群结构。^[50][51]

乳酸菌复合制剂作为无污染的新型微生物肥料，已被广泛用于成为农业种植与土壤培肥、植物病害的生物防治等，有效促进蔬菜生长，减少化肥、农药的使用。^[22]乳酸菌复合制剂及其代谢产物对草莓、水稻、小麦等作物具有较好的促生长及防治疾病功效。^{[52][53][54][55]}

乳酸菌作为药品，可以提高和改善人的健康状况，^[5]如：将活肠链球菌制成乳酸菌阴道胶囊，可用于治疗由菌群紊乱而引起的阴道病；^[56]将肠球菌与酪酸梭菌制成三联活菌片，用于改善肠内菌群失调引起的各种症状；^[57]将人体固有正常生理菌株与灭菌粉混合而成乳酸菌素制剂，对肠蠕动具有双向调节作用，既能止泻，也有治疗便秘的作用等。^[58]但是要注意口服活菌制剂应该与抗生素隔2小时左右，以免被杀灭，影响疗效。^[59]

有报道食品中产生物胺的菌包括分离自奶酪的酪胺产生菌，归属于肠球菌属和乳球菌属。这些乳酸菌能够增加食品中生物胺的含量，从而威胁食品安全和消费者的健康。生物胺（biogenicamine,BA）是一类由氨基酸脱羧或醛、酮氨基化形成的具有生物活性的小分子含氮化合物的总称。它普遍存在于食品尤其是发酵食品中，人体中的生物胺通过机体不断地生物合成及代谢分解，在组织和细胞中维持在人体所需的正常浓度内，但当人体从外源摄入过量生物胺时会打破这种平衡，并造成人体心血管和神经系统的损伤，可导致血压升高、心跳加快、血糖含量增加、肾上腺素过量分泌和头痛等，有时主要是肠胃功能紊乱，如呕吐、腹泻和腹部痉挛等。^[6]

由于黏蛋白对防止细菌入侵肠道起着重要的作用，确认食品中使用的益生菌是否具有黏蛋白降解活性（也就是对黏蛋白层的损伤能力）是很重要的。当细菌的黏蛋白降解活性升高会导致其更易于浸透肠壁，从而进一步产生细菌易位效应。研究发现一些双歧杆菌如两歧双歧杆菌、短双歧杆菌的几个菌株和长双歧杆菌具有黏蛋白降解活性，也含有黏蛋白分解酶的基因编码。^[6]

在千百年来的悠久历史进程中，有关乳酸菌的食品安全问题很少，且涉及相关的人类疾病发病率极低，乳酸菌安全性评价也与人类科学进步和技术发展密切相关。近几年在肠球菌安全性评价方面取得了相当大的进展，Eaton等报道了从食物中分离出的肠球菌具有单个或多个毒力因子，虽然由益生肠球菌毒力因子引起的发病率要显著低于食品菌株（如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌和蜡样芽孢杆菌等），但这表明肠球菌会携带毒力因子（聚合物、细胞溶素、明胶酶、肠球菌表面蛋白、粪肠球菌或肠球菌胶原蛋白黏附素、透明质酸酶）存在于食物中，从而构成安全风险，尤其是对于患有基础疾病的人群。^[6]

乳酸菌作为安全性较高的益生菌，一般不会引起过敏反应和不良反应，但是部分乳酸菌含有抗生素耐药基因，这就需要得到重视。^[60]《食品益生菌评价指南》中提出：应用于食品中的益生菌菌株不应该含有任何可转移的抗生素抗性基因。^[61]科学家们已从部分乳酸菌中分离出携带四环素、红霉素、氯霉素、庆大霉素等抗性基因，这些抗生素耐药基因大多位于可移动遗传元件上，如质粒、转座子、结合转化子和整合子等，当乳酸菌随食物进入人体肠道后，位于可移动元件上的耐药基因可通过水平基因转移传递给肠道其它细菌，包括肺炎雷伯菌、肺炎链球菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌等肠道致病菌，威胁人体健康。^[60][62]

胞外多糖是由植物乳杆菌、乳酸杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌等乳酸菌分泌到细胞外的大分子，^[63]具有多种对健康有益的功效，如调节机体免疫功能、抗氧化效应等，且其独特的物理化学和生物活性使其成为许多工业应用的候选物，例如食品工业中的稳定剂、增黏剂、乳化剂或胶凝剂。^[64]乳酸菌产生胞外多糖的方式主要为天然菌种发酵，分离纯化过程繁琐，乳酸菌胞外多糖产量低，^[65]制约其工业化扩大生产和应用，因此筛选和诱变出高产菌株、优化发酵和提取工艺成为乳酸菌胞外多糖研究的关键问题。^[66]

乳酸菌作为一种食品安全级（GRAS）的微生物在食品工业中的应用非常广泛且历史悠久，国外方面，日本有专门的γ-氨基丁酸研究机构（GABA压力研究中心）。日本Pharma Foods International（PFI）以特殊乳酸菌株（Lactobacillus hilgardii K-3株），用谷氨酸发酵法制得高浓度的GABA，获得日本特许厅发给独家专利特许（番号：2003-70462A）。中国研究起步较晚，江南大学的江波等对生物发酵生产γ-氨基丁酸进行了研究，用乳酸菌或乳酸菌和酵母菌混用作为菌种，以谷氨酸钠为转化底物，添加碳源、氮源及无机盐组成发酵培养基，利用发酵法生物转化制备γ-氨基丁酸。^[67]

细菌素是乳酸菌产生的具有抑菌活性的主要物质，^[68]能够很好的抑制革兰氏阳性菌，对部分革兰氏阴性菌也有抑制作用。^[69]

目前应用最广泛的乳酸菌细菌素是乳酸链球菌产生的乳酸链球菌素(nisin)，由于其无毒、无害、无副作用且具有一定的防腐效果被广泛应用于各类食品和药品当中，^[70]但是产量低、分离纯化成本高是制约细菌素应用的重要因素。^[71]

对乳酸菌发展及微生物学发展做出巨大贡献的、近代微生物学的奠基人是法国化学家与微生物学家巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895）。对于乳酸菌，巴斯德的贡献在于首次将乳酸形成与微生物联系起来。1854-1856年，乙醇发酵与酿酒是巴斯德所居住的里尔地区的主要工业，巴斯德的一名学生的父亲M.Bigo就从事酿酒业，他发现，在用甜菜根制取酒精饮料时容易出现形成酸性液体而不是形成乙醇的酸败问题，巴斯德经实地取样并用显微镜观察技术对正常样品进行了分析和比较，发现了两种形态的微生物，一种是存在于正常发酵样品中的酵母菌，能使甜菜汁进行正常的乙醇发酵；另外一种是存在于酸性发酵样品中的杆状“乳酸酵母”（lactic yeast），正是“乳酸酵母”的存在和活动，才使得甜菜根中糖的发酵向生成乳酸的方向进行。正是巴斯德这一源于生产实践的问题研究，才使得形成乳酸的微生物首次进入了人类的视野。在基础理论方面，根据这一研究，巴斯德向里尔的科学学会提交了标题为《关于乳酸发酵的纪录》的论文，发表在了法国《化学进展》杂志上。“活微生物进行乳酸发酵”的科学发现，标志着现代微生物科学的诞生和开始，成为了微生物学发展史上的一个里程碑。^[6]