第五章 微生物與人類健康
乳酸菌與人類健康
乳酸菌是指一群可以利用發酵性糖類如（葡萄糖、乳糖等），並使之轉變成乳酸的細菌。乳酸菌的種類繁多，到目前為止，這類細菌共發現了59種，分別歸屬於乳鏈球菌及乳杆菌兩大家族。
從食品製造的觀點而言，乳酸菌可以說是眾多有益的微生物中最有價值的一群。它們在食品及飲料方麵的應用相當廣泛，例如，泡菜的製造，醬、醬油與葡萄酒的成熟過程，以及牛奶發酵製成的奶酪、酸奶等，都有乳酸菌的參與。
可供乳酸菌發酵的物質很多，但發酵後產品不一定都適於食用，其色、香、味及營養成分必須達到一定的價值水準，才值得開發推廣成為乳酸菌發酵食品。牛奶，就是一種非常適於乳酸菌發酵的天然培養基，其糖分含量充足，蛋白質的質與量俱佳。因此，自古以來，在世界各地的許多國家都不約而同地出現了由牛奶、羊奶、馬奶，甚至駱駝奶製成的乳酸菌發酵食品，其名稱各異，但形態及製造原理大致相同。
乳酸菌具有把奶類中的乳糖，分解成乳酸的功能，稱為乳酸發酵。在形成乳酸的同時也產生其他一些酸類物質，從而導致了PH值的下降，當達到乳類蛋白質的等電點時（如牛奶蛋白質的等電點約在PH4.5左右），引起蛋白質的沉澱，使原來流動性較大的乳類，因凝固作用而變成類似果凍的膠狀物，稱之為“凝乳”。凝乳可直接食用，如北京人喜愛喝的酸奶。也可以進一步加工形成其他形態的產品，如西方人及遊牧民族喜愛吃的奶油、奶酪等。
如今，隨著現代微生物學的發展，利用乳酸發酵乳製品的產品的種類很多，產品的質量也得到了很大的提高，已經成為現代生活中不可缺少的食品。如現在市場上常見的“喜樂”“樂百氏”“雙岐王”等均屬乳酸飲料。
乳酸菌發酵食品除了具有一般發酵食品的優點如改善風味，促進消化，增加營養價值之外，還具有特殊的醫療效果，乳酸菌對保持健康具有重要作用。攝取它與長壽有關係。最早發現這種作用的是俄國的生物學家梅奇尼科夫。它調查研究了保加利亞一些地區人們長壽的秘密，發表了長壽的原因是當地獨特的飲料“保加利亞乳酸酪”，並且推論由於乳酸菌在腸道內生長，導致PH值下降，從而抑製了其他會產生不良物質的腸道細菌，因此具有整腸作用。
原來，人的腸內，特別是結腸裏生存在各種細菌。這些菌具有幫助腸道進行消化吸收、防止雜菌侵入和繁殖等機能。對保持身體健康大有裨益。有時讓剛剛出生的早產兒處於完全無菌的狀態。但是，在這樣的環境下，腸內的有益細菌也不能繁殖。因此，即使他們養育於保育器裏，對雜菌的抵抗力也非常弱。
如果這種無菌狀態長期繼續下去，會有一輩子也走不出無菌室的危險。所以，腸內細菌具有不容輕視的作用。
腸內細菌類裏有優勢菌群（雙岐乳酸杆菌等）和劣勢菌群二種，為了保證人的健康，兩個菌群保持一定的平衡，但是，每當患了病或是因年歲大而體力一時衰弱時，就會失去這種平衡，使劣勢菌得以抬頭，引起腸內腐敗，出現有毒物質。長此下去，就會加重肝髒、心髒、腎髒等器官的負擔，加速老化。腸內細菌裏優勢菌群所占的比例，是衡量健康和老化程度的尺度。從體外不斷地攝取乳酸菌，可以使腸內經常保持健康狀態。
乳糖缺乏症的患者因為體內缺乏乳糖分解酶，無法消化乳糖，故食用含有乳糖的食物（如牛奶）後常造成腹瀉，這種病例常見於美國黑人及東方民族。
乳酸菌飲料含有大量的有益於身體的乳酸菌，因此會使經過發酵的牛奶裏的蛋白質變得易於消化吸收。因此，喝牛奶腹瀉的人，可以放心地使用這種健身食品。
除此之外，科學家還發現發酵乳中含有抑製膽固醇合成的物質，食用後可以減少血液中膽固醇的含量。
由於乳酸菌在人體內具有如此多的好處，醫學應用乳酸菌製劑（乳酶生）來治療消化不良、腸道內菌群紊亂症。
乳酶生係乳酸菌的活菌製劑，其中含有一定量的活菌，如若是合格的乳酸菌製劑每克內含活乳酸菌為2億個以上。這些乳酸菌對人體的作用機製，主要是利用乳酸菌在腸道內生長發育，產生大量乳酸，抑製腸道內細菌叢的均衡繁殖。
目前生產的乳酶生，常含有二種或二種以上的不同的乳酸菌。最常用的有嗜酸乳杆菌、保加利乳杆菌、乳鏈球菌等。乳酶生就是將乳酸菌培養在合適的條件下，待生長繁殖後，抽濾、取菌體加澱粉，經壓片，低溫儲藏等過程而製成的菌體製劑。
神奇的紅茶菌
看到這個題目，你也許有點“丈二和尚——摸不著頭腦”，因為作為一種養生健身飲料，紅茶菌對你來說並不十分陌生，可是它卻有著不同尋常的身世。
19世紀前後，中國渤海灣周圍地區曾是一派阡陌交通，雞犬相聞，男耕女織，安樂祥和的景象。自古就崇尚養生之道的當地居民在飲茶的基礎上發明了一種被稱為“海寶”的飲料，它對人們的健康長壽大有益處。後來，帝國主義列強一次次地將戰火引向這一地區，曆經戰亂的當地人民經常處於流離失所、饑寒交迫的境地，哪還顧得上養生之道呢？“海寶”在當地失傳了，但是像許許多多中國的奇珍異品一樣，它卻成為帝國主義列強的“戰利品”，被八國聯軍掠往國外漸漸地流傳到俄國的高加索地區，成為那裏家家戶戶常備的飲料，被稱為“茶格瓦斯”。我們知道高加索地區是世界聞名的長壽地區，許多百歲老人不僅身體健壯，還能從事勞動。究其原因，除了其他因素外，朝夕飲用“茶格瓦斯”這一生活習慣越來越引起世人的注目。1971年，一位日本女教師從那裏將這種神奇的飲料帶回國，日本人把它命名為“紅茶菌”，並使其不僅風靡日本，而且迅速傳到台灣、香港等地，隨後又傳到了新加坡、美國、加拿大等幾十個國家和地區。70年代初期，紅茶菌的菌種又從日本重新傳回中國，並很快風行一時。你看，紅茶菌的這段身世和麋鹿是多麼地相象！
那麼紅茶菌到底是一種什麼東西，它對人體究竟有哪些好處呢？微生物學的研究揭開了這些秘密。
紅茶菌培養物中，含有大量醋酸菌、酵母菌和乳酸菌。其中又以醋酸菌和酵母菌為主。
紅茶菌中的酵母菌，主要是啤酒酵母，醋酸菌則主要是膠膜醋酸杆菌，乳酸菌主要是乳酸杆菌。以下簡單介紹一下這三種微生物的形態、生理特征。
1.啤酒酵母：啤酒酵母大量存在於紅茶菌培養液中，有人報道，每毫升培養液含酵母菌992萬個。啤酒酵母在分類上屬於真菌子囊菌綱酵母屬，是釀酒、發麵中主要的菌種。其細胞圓形、橢圓形或臘腸形，大小不一，寬度1～5微米，長約5～20微米，芽殖後的細胞可連接成樹枝狀的假菌絲。
啤酒酵母與其他酵母一樣，喜好酸性環境，最適生長溫度28～30℃，但啤酒酵母具有發酵快、產氣多，營養成份多的特點。
啤酒酵母在糖茶水中繁殖後，產生大量代謝產物，包括各種維生素、氨基酸以及蛋白酶、肝糖酶、輔酶Ⅰ、輔酶Ⅱ、輔酶A等多種消化酶類。
2.膠膜醋酸杆菌：又名膜醋酸菌，木醋酸菌，是紅茶菌中厚膜的主要成份。
膜醋酸菌是革蘭氏陽性杆菌，菌體大小約0.6×2～3微米，能形成鏈並互相連結成膜，其細胞壁的主要成份是纖維素，故形成的膜具有一定的韌性。我國民間釀醋用的“醋蛾子”，主要是這種醋酸菌。
膜醋酸菌是需氧菌，在有氧條件下，將葡萄糠氧化成葡萄糖酸，再進一步氧化成酮葡萄糖酸，酮葡萄糖酸是維生素C的前體，因此，紅茶菌液中含有大量的維生素C，據分析，每100毫升紅茶菌液雖，可含維生素C10～30毫克。此外，膜醋酸菌還可將乙醇轉化成醋酸、乳酸，增加培養液的酸度。
膜醋酸菌也適宜在酸性環境生長，最適生長溫度25－30℃，生長溫度範圍7～40℃，在55℃溫度下，10分鍾就能致死，故培養紅茶菌時，必須待茶水涼後才能倒入培養缸中。
膜醋酸菌單獨培養時，雖也形成菌膜，但隻在與酵母菌共同培養時，才能形成紅茶菌中的肥厚菌膜。因此說，紅茶菌主要是膜酸菌與酵母菌的共生體。膜醋酸菌生長，使環境變酸，有利於酵母菌的生長，同時，酵母菌的代謝產物維生素、氨基酸等，又能為醋酸細菌提供生長素；酵母菌的菌體自溶後，可為醋酸菌提供蛋白質，酵母菌產生的乙醇，也可供醋酸菌利用。總之，酵母菌的生長，為醋酸菌提供了豐富的營養物質。
3.乳酸杆菌：乳酸杆菌有多種，常見於酸牛奶，青貯飼料中，它們都是革蘭氏陽性、無芽孢的杆菌，菌體細長，單個或成鏈排列，有時可形成長絲狀。乳酸杆菌是微需氧菌，適宜在酸性環境中生長，最適生長溫度一般為28～30℃，發酵糖時可產生乳酸、醋酸、乙醇等。
以上三種微生物的生命活動，使培養液中含有大量葡萄糖酸、乳酸、乙酸、乙醇等有機酸和醇類，並含有多種維生素、氨基酸和消化酶類，這些物質大多具有促進新陳代射，調整胃腸功能，幫助消化的作用。此外，乳酸菌、醋酸菌在發酵中還可產生乙酸乙酯，使培養液具醇香味；酵母菌發酵中產生大量CO2，使培養液具有氣感。因此，除了富有營養價值外，紅茶菌培養液還兼有酸梅湯、桔汁和汽水的特點，酸甜適度，清涼爽口，紅茶菌培養液中含有大量有機酸，又含有茶水中的單寧物質，使一般腐敗細菌不能在其中生長，而“紅茶菌”中的三種微生物，卻能在這種條件下生長自如。因此，培養正常的“紅茶菌”中，一般不生長其他雜菌。
被稱作小型製藥廠的大腸杆菌
一談到大腸杆菌，總令人有“不幹淨”的感覺。這或許是因為大腸杆菌一向混雜在動物或人類的大便中的緣故。
如果從飲水或遊泳池檢查出大腸杆菌的話，則表示水質曾受到糞便的汙染，而且大腸杆菌的數量越多，表示受汙染的程度越嚴重。
不過，大腸杆菌絕非肮髒的細菌，雖然它們中有些特殊的種類會引起痢疾，但大多數都沒有毒性，不會引起疾病，而且還可以幫助人體合成多種維生素和氨基酸呢！
尤其是某些大腸杆菌，已證實具有極高的安全性，是生化技術中不可缺少的細菌，可用於遺傳工程中“遺傳因子”的重組技術，使大腸杆菌製造出人體生長的激素、胰島素、幹擾素、以及流感病毒疫苗和乙型肝炎疫苗等多種藥物。大腸杆菌，使藥物合成的生產進入了一個嶄新的時代。