食品関連代表的グラム陽性菌 乳酸菌

本記事では、食中毒細菌以外で、食品に関連する代表的なグラム陽性細菌の代表格として、乳酸菌について説明する。

 チルド流通包装食品の普及に伴い、変敗乳酸菌による変敗事故やクレームが増加している。一般的に微生物の教科書では、野菜や肉の代表的な腐敗の原因となる微生物としてはグラム陰性菌のシュードモナスが主に記載されている。シュードモナスは、好気性細菌で、酸素があるところでは速いスピードで増殖する。従って地球上生態系で生物の死骸が腐敗する際に最初に活躍する細菌として代表的な細菌である。食品の世界でもまた、野菜や肉の腐敗では シュードモナスが中心的な役割を果たしている。
 しかし近代の食品流通では、野菜や肉以外に、様々な加工包装食品が流通している。例えば、加熱加工が行われ、保存料や日持ち向上剤が添加され、真空包装され、そして低温流通される。このように近代の食品は微生物の増殖を防ぐために様々な方策が施されている。このような加工食品で腐敗を起こす細菌は シュードモナスではなく、多くの場合は乳酸菌となる。 一般の理解としては、乳酸菌はヨーグルトやチーズを作る良い細菌のイメージが強い。しかし、乳酸菌は人間にとって有用菌ばかりとは限らない。

そもそも『乳酸菌』という総称は慣用的な呼び名であって分類学的な位置を示すものではない。ブドウ糖から一定の割合で乳酸を発酵生産する細菌の総称である。人間にたとえると、名前というよりは職業に相当する。とはいえ、乳酸菌はグラム陽性菌にしか存在しない。球菌の代表的なものはラクトコッカス属である。また桿菌の代表的なものはラクトバチルス属である。正確には、乳酸菌の定義として、グラム陽性の桿菌または球菌で、カタラーゼ陰性、内生胞子を形成せず、消費したグルコースの50%以上を乳酸に変換しうる細菌とされている。
乳酸菌は乳酸発酵の様式から、2通りに分けられる。ホモ型乳酸菌とヘテロ型乳酸菌である。ホモ型乳酸菌とは、グルコースからできる発酵産物が100%乳酸であるタイプである。このようなタイプの乳酸菌は、生成物が乳酸だけなので、チーズやヨーグルトなどの発酵食品に使いやすい。また、乳酸発酵は乳製品に限らない。たとえば、野菜の表面には塩に対して抵抗性を示す乳酸菌も生息しいる。従って塩漬け野菜では乳酸菌だけが増殖することが可能となり、乳酸発酵を行う。このように乳酸菌によって漬物の pH が下がり、酸っぱい漬物ができる。
 もうひとつの乳酸菌はヘテロ型乳酸菌である。このグループは、グルコースから発酵生成物として乳酸だけではなく二酸化炭素や酢酸もつくる。発酵生成物として乳酸 だけではなく、二酸化炭素や酢酸なども作るので、食品中でこのような乳酸菌が増殖すると、ガスによる膨張や、酢酸による酸味などが生じてしまう。このようなヘテロ型乳酸菌が食品中で増殖することによって食品の変敗が起きる。

なぜ乳酸菌が様々な微生物制御の工夫を施されている多くの食品の変敗原因になるのであろうか?

まず、第一に乳酸菌はグラム陽性菌であることである。グラム陰性菌は工場のようなドライな環境には比較的弱いが、グラム陽性菌の場合は、元々、乾燥した陸上環境に強い性質を持っている。このため、乳酸菌による工場内の汚染が起きた場合に長期間生き残ることになる。つまりドライに整備されたような工場環境でもしぶとく生き残りに2次汚染をしやすいという事が一つのポイントである。
 さらに、グラム陽性菌は、乾燥や凍結だけではなく、塩蔵や糖蔵に代表されるような低水分活性の食品の中でも、グラム陰性菌に比べれば、しぶとく生残し増殖をすることが可能である。
 次に食品工場で生き残ったグラム陽性菌が包装 ラインで ソーセージやハムに2次汚染してしまったと仮定しよう。そもそも、乳酸菌は乳酸を作ることによって周囲の環境を酸性にする。周りの環境が酸性になりすぎると、乳酸菌の細胞は自身が生き残ることができない。そこで乳酸菌は自分で作り出した酸性環境から自身を防御するシステムを持っている。保存料や日持ち向上剤などでは、ソルビン酸や酢酸ナトリウムなど、有機酸のナトリウムやカリウム塩を用いる場合が多い。これらの制御剤は pH を低くすることによって、非解離状態、すなわち疎水性になり、微生物の細胞の中に侵入しやすくなる。細胞内に侵入したこれらの化合物は再び解離し、水素イオンを細胞内に放出する。乳酸菌は、上に述べたように過剰な細胞内水素イオンを排除する強力な仕組みを持っている。したがって、酢酸ナトリウムや乳酸ナトリウムなどの日持ち向上剤はもちろんのこと、ソルビン酸やプロピオン酸などの有機酸の保存料などによっても、乳酸菌の増殖は抑制しにくい。

また、 ソーセージハムを真空包装した場合、好気性細菌は増殖することができない。増殖が可能なのは通性嫌気性のグラム陽性菌に限定される。乳酸菌はこのなかのひとつに含まれる。さらに欧米ではソーセージやハムなどを二酸化炭素を封入したガス置換包装で 包装するケースが多いが、乳酸菌は高濃度の二酸化炭素にも耐性であることが知られている。
 次に流通過程を考えてみよう。 真空包装やガス置換包装したソーセージやハムは普通は低温流通される。低温流通で増殖できる細菌は低温細菌と呼ばれる低温増殖菌に限定される。黄色ブドウ球菌などは低温流通食品で増殖することはできない。ここでも乳酸菌は、低温で増殖能力があるものが多いので勝ち残る。
 以上の理由から、乳酸菌が多くのチルド流通加工食品の変敗の原因になりやすいといえる。そもそも、 乳酸菌が多くの発酵食品のスターターとして用いられたり、 プロバイオティクスに用いられる理由は、乳酸菌が環境に対する様々なストレスに強いということもにもある。このように、乳酸菌が味方の場合は良いが、敵に回した場合、これらの乳酸菌の強みが、食品の腐敗制御という観点からは、手ごわい相手になってしまうということである。