ヨーグルト、チーズ、漬物、キムチ、発酵ソーセージなど、多くの発酵食品では乳酸菌が利用されています。乳酸菌は単に食品を酸っぱくする微生物ではありません。糖を乳酸へ変えることで食品のpHを下げ、腐敗しにくい環境を作るほか、香りや味、食感にも影響します。
発酵に乳酸菌が使われるのは、糖を利用して乳酸を作り、食品を酸性化することで保存性を高めやすくすると同時に、菌株によって風味や食感を作るさまざまな代謝物を生産できるからです。ただし、すべての乳酸菌が同じ働きをするわけではなく、食品の種類や目的に合わせて菌種や菌株が選ばれます。
乳酸菌とはどのような微生物なのか
乳酸菌とは、糖を発酵して主に乳酸を作る細菌の総称です。乳酸菌にはLactobacillusの旧分類群を含む多くの属や、Lactococcus、Leuconostoc、Streptococcusなどがあり、自然界や食品、動物の消化管など幅広い場所に存在します。
食品製造では、乳酸菌の中から、その食品の環境でよく増殖し、望ましい酸味、香り、食感を作り、安全に利用できる菌株を選んで使います。ヨーグルト用、チーズ用、漬物用などで使われる乳酸菌が異なるのは、菌ごとに利用できる糖、増殖しやすい温度、耐塩性、酸への強さ、作る香気成分などが違うためです。
乳酸菌研究の解説でも、発酵乳製品では自然界から分離した優良な乳酸菌をスターターとして利用し、安定した品質を作ることが重要だとされています。
乳酸菌は糖を乳酸へ変える
乳酸菌は、食品中の糖を細胞内へ取り込み、解糖系などの代謝経路で分解してエネルギーを得ます。その過程で生じたピルビン酸が乳酸へ変換されます。
乳酸を主な最終生成物として作る発酵は、乳酸発酵と呼ばれます。乳酸菌の中には、糖から主に乳酸を作るタイプと、乳酸に加えて二酸化炭素、エタノール、酢酸なども作るタイプがあります。この違いによって、食品の酸味だけでなく香りや気泡、味の複雑さも変わります。
たとえばヨーグルトでは、乳糖を利用して乳酸が増えるとpHが下がり、乳タンパク質が凝集して独特のなめらかなゲルが形成されます。つまり、乳酸菌による酸生成は、味だけでなく食品の構造そのものを変えることがあります。
酸性化すると保存性が高まりやすいのはなぜか
多くの腐敗微生物や食中毒原因菌には、強い酸性環境では増殖しにくいものがあります。乳酸菌が乳酸を作って食品のpHを下げると、こうした微生物が増えにくい環境になります。
乳酸発酵を利用したおからの研究では、乳酸菌を利用して酸性化することで保存性を改善できることが示されています。発酵が食品保存に長く利用されてきた理由の一つが、この酸性化です。
ただし、「乳酸菌がいれば食品は必ず安全になる」という意味ではありません。原料の衛生状態、塩分、温度、酸性化の速さ、保存方法なども重要です。乳酸発酵は安全性を支える一つの仕組みであり、適切な製造・保存管理と組み合わせて利用されます。
乳酸以外の抗菌物質を作る菌もいる
乳酸菌の中には、乳酸だけでなく、他の微生物の増殖を抑える物質を生産する菌株があります。代表例がバクテリオシンと呼ばれる抗菌性ペプチドです。
日本の研究では、Lactobacillus gasseriなど一部の乳酸菌がバクテリオシンやバクテリオシン様抗菌物質を生産することが確認されています。こうした物質は食品保存への応用が研究されており、乳酸菌が「自分で酸を作る」だけでなく「競合する微生物を抑える物質を作る」場合があることを示しています。
ただし、すべての乳酸菌が同じ抗菌物質を作るわけではありません。どの菌株を使うかによって抗菌作用の範囲や強さは大きく異なります。
発酵食品の風味を作るのにも乳酸菌が役立つ
乳酸菌は糖を乳酸へ変えるだけでなく、タンパク質やアミノ酸、脂質などの代謝にも関わります。その結果、さまざまな香気成分や味に関係する物質が生まれます。
食品発酵における乳酸菌の機能をまとめた近年のレビューでは、乳酸菌は炭水化物代謝、タンパク質分解とアミノ酸代謝、脂質代謝などを通じて、発酵食品の香りや味の形成に貢献すると整理されています。
チーズでは熟成中の香り、漬物では酸味と複雑な風味、発酵肉製品では酸味や熟成香などに乳酸菌の代謝が関係します。ただし、望ましい香りを作る菌株もあれば、条件によって好ましくない香りを作る菌株もあるため、スターター選びが重要です。
乳酸菌は食感も変える
発酵食品では、味や香りだけでなく食感も重要です。乳酸菌による酸生成でタンパク質が凝集すれば、ヨーグルトのようなゲル状の食感が生まれます。
また、一部の乳酸菌は菌体外多糖と呼ばれる多糖類を作ります。これらは食品中の水分やタンパク質と相互作用し、とろみ、粘り、なめらかさなどを変えることがあります。
近年のレビューでも、乳酸菌は発酵食品の風味だけでなく、テクスチャーや機能性にも関わることが整理されています。乳酸菌を選ぶときは「酸をどれだけ作るか」だけでなく、「どのような食感を作るか」も重要な評価項目です。
なぜスターターとして乳酸菌を加えるのか
昔からの発酵食品では、原料や道具、製造環境に存在する微生物を利用する自然発酵が行われてきました。しかし、自然発酵では毎回同じ乳酸菌が優勢になるとは限りません。
そこで現在の食品製造では、性質をよく調べた乳酸菌をスターターとして加える方法が広く使われています。目的の乳酸菌を最初から十分な量で加えると、発酵を早く立ち上げやすく、pH低下のタイミング、味、香り、食感をそろえやすくなります。
食品発酵と保存に関するレビューでも、現代の大規模生産では、品質の一貫性を高めるために定義されたスターター菌株を利用することが一般的になっていると説明されています。
乳酸菌ならどの食品にも使えるわけではない
乳酸菌には多様な種類があり、それぞれ利用できる糖や生育条件が異なります。牛乳の乳糖を利用しやすい乳酸菌が、野菜や豆乳でも同じように発酵できるとは限りません。
また、発酵食品によって塩分、pH、酸素量、温度、水分量が異なります。漬物では塩に強いこと、発酵乳では乳糖や乳タンパク質を利用できること、発酵肉では肉中の環境で増殖できることなど、求められる性質が異なります。
そのため、食品製造では目的に合った菌株を選び、発酵温度や時間、原料組成を調整します。「乳酸菌」という名前だけで同じ働きを期待することはできません。
発酵温度が乳酸菌の働きを左右する
乳酸菌も生き物なので、増殖や代謝の速さは温度に影響されます。温度が低すぎれば増殖や乳酸生成が遅くなり、高すぎれば増殖が抑えられたり死滅したりします。
適温は菌種によって異なります。ヨーグルトで使われる好熱性の乳酸菌と、漬物などで働く中温性の乳酸菌では、よく働く温度帯が同じではありません。
温度は発酵速度だけでなく、作られる香気成分や酸の量にも影響するため、発酵食品の品質を安定させるうえで重要な管理項目です。
乳酸菌の発酵は他の微生物と組み合わさることもある
発酵食品によっては、乳酸菌だけでなく酵母や麹菌などが同時に働きます。ある微生物が作った物質を別の微生物が利用したり、互いに環境を変えたりすることで、単独では作れない味や香りが生まれます。
たとえばサワードウでは、乳酸菌と酵母が共存し、乳酸や酢酸、二酸化炭素、香気成分などの生成にそれぞれ関わります。発酵食品の複雑な風味は、一種類の微生物だけではなく、微生物同士の関係によって生まれることがあります。
このため、乳酸菌を理解するときも「乳酸菌だけで食品を作る」と考えるのではなく、食品によっては複数の微生物が役割分担していることを意識する必要があります。
乳酸菌を使えば健康効果が必ず得られるのか
乳酸菌という言葉から、すべての乳酸菌に同じ健康効果があるように受け取られることがあります。しかし、健康機能は菌種だけでなく菌株ごとに異なります。
2025年の発酵乳に関する総説でも、乳酸菌には多様な機能性が報告されている一方、その機能は菌株ごとに異なるため個別の評価が必要だとされています。
したがって、食品発酵に乳酸菌が使われる主な理由と、特定菌株の健康機能は分けて考える必要があります。発酵食品としての役割は、まず酸生成、風味形成、食感形成、保存性などにあります。
まとめ
発酵に乳酸菌が使われるのは、糖を代謝して乳酸を作り、食品を酸性化することで保存性を高めやすくするとともに、味、香り、食感を変えるさまざまな代謝物を生産できるからです。
乳酸菌の中には、バクテリオシンなどの抗菌物質や、食感に関わる多糖類を作る菌株もあります。また、スターターとして選抜した乳酸菌を使うことで、自然発酵より発酵速度や品質をそろえやすくなります。
一方で、乳酸菌は種類や菌株によって性質が大きく異なります。食品の糖、塩分、温度、pHなどに合う菌株を選び、適切な条件で発酵させることが、乳酸菌を食品づくりに利用するうえで重要です。
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参考資料
- 山本直之「乳酸菌発酵と食品」化学と教育
- 加藤丈雄ほか「乳酸発酵を利用したおからの保存性の改善」日本食品工業学会誌
- Functional roles and engineering strategies to improve the industrial functionalities of lactic acid bacteria during food fermentation. Food Research International, 2024.
- Ross RP, Morgan S, Hill C. Preservation and fermentation: past, present and future. International Journal of Food Microbiology, 2002.
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