益生菌的功能特性及其在乳制品中的應用

◎ 章志超，吳 鑫

（江西省食品檢驗檢測研究院，江西 南昌 330001）

益生菌是一類當攝入一定數量水平時，對宿主健康有益的活的微生物[1]。目前，益生菌主要可分成3大類：①乳桿菌類，如嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌等。②雙歧桿菌屬，如動物雙歧桿菌、長雙歧桿菌等。③革蘭陽性球菌，如乳酸鏈球菌等。此外，還有一些酵母菌因為在某些疾病上有一定治療效果，亦可歸入益生菌的范疇[2]。人體腸道中棲息的以乳酸菌為代表的益生菌數量超過百萬億個，通過生長代謝，抑制致病菌的繁殖等，促進人體的代謝，增加人體免疫力。健康個體腸道內益生菌的數量是病患者腸道內數量的50倍[3]。因此，人體腸道中的益生菌數量已經成為衡量人體健康長壽的重要指標。

近年來，隨著人們對食品營養與功能性的要求越來越高，益生菌的獨特發酵特性與益生功能得到大家的極大關注。我國國務院衛生行政部門允許食品添加的菌種來源于雙歧桿菌屬、乳桿菌屬和鏈球菌屬，共21種[4]。功能性益生菌制劑等已成為發展最快的健康食品之一[5]，全球益生菌市場規模預計到2018年能夠達到450億美元[6]。益生菌主要應用于益生菌制劑、益生菌飲品和膳食添加劑等，如乳制品、飲料和益生菌膠囊等。調查表明，益生菌在我國食品中得到廣泛應用，其中80%應用于發酵乳制品[5]。益生菌作為乳制品中的發酵劑或功能因子添加于乳品當中，市場上含有益生菌的乳制品，如活菌型酸奶、益生菌奶粉等受到廣大消費者的認可與歡迎。

本文主要結合近年來的研究進展，益生菌的功能特性及其在乳制品中的應用進行分析，并就我國在益生菌資源開發及應用方面的問題提出一些個人看法。

1 益生菌的主要功能特性

1.1 促消化

益生菌在人體腸道內生長繁殖，幫助宿主消化吸收食物中的營養物質。益生菌能夠產生多種消化酶，通過酶解作用使蛋白質、脂肪及糖分解，促進食物降解成人體必需的成分，如氨基酸、短鏈脂肪酸等。此外，研究表明，乳酸菌能夠提高酸奶、酪乳等葉酸的含量，并能提高奶酪中維生素B6和維生素B12的含量等[7]。

1.2 抑制病原菌

益生菌通過產生的抗菌物質以抑制相關的病原菌。報道較多的乳酸菌細菌素，對食品中常見的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌等具有不同程度的抑菌效果[8]，其中具有代表性的乳酸菌細菌素（Nisin）已用于食品生物防腐[9]。同時，益生菌產酸等作用也能夠抑制腸道腐敗菌的增殖，一些益生菌通過群體感應等代謝調節能夠抑制病原菌生長，促進相關益菌生長[10]。

1.3 改善腸道功能

健康人體腸道中的乳酸桿菌和雙歧桿菌數量占比都較高[3]。益生菌能夠刺激腸道蠕動，延長糞便在腸道的通過時間，從而有利于清除胃腸道中的毒素，維持腸道的正常功能。穩定的益生菌飲食可以在幾周內緩解頑固性便秘。系列研究表明，益生菌在治療多種類型的腹瀉，如成人因抗生素引起的腹瀉、嬰兒感染性腹瀉等均有良好的療效。這可能是由于攝入益生菌后，刺激腸道免疫系統產生了抗體，增強了腸道的屏障功能[11]。

1.4 降低血壓、膽固醇等

一些食源性益生菌具有降血壓的功能。對于患有高血壓的大鼠研究表明，從牛奶基質中培養的瑞士乳桿菌等益生菌中分離得到兩種三肽物質，Val-Pro-Pro和Ile-Pro-Pro作為血管緊縮素抑制劑，是降血壓的有效成分[12]。此外，一些嗜酸乳桿菌和植物乳桿菌等能夠降解膽鹽，促進膽固醇的分解代謝[13]。

1.5 調節免疫

體外試驗、動物模型和臨床試驗等表明益生菌能夠促進宿主體內特異性與非特異性免疫。這可能與益生菌能夠激活宿主體內的巨噬細胞，提高白細胞活素類的及免疫球蛋白的水平有關[14]。干酪乳桿菌與嗜酸乳桿菌刺激發生的早期固有免疫應答反應，促使嗜中性粒細胞發生定向集結，進而發揮吞噬作用[15]。

1.6 其他功能特性

除了上述功能特性外，益生菌在糖尿病、齲齒、過敏、乳糖不耐受癥等預防或治療方面也能夠起到積極作用。例如，保加利亞乳桿菌等在緩解乳糖不耐受癥方面具有顯著效果[2]，L. rhamnosus GG則在緩解牛乳蛋白引起的食品過敏方面具有一定的功效[16]，Lactobacillus casei Zhang在防治肥胖與糖尿病中也表現出良好的效果[17]。

2 益生菌在乳制品中的應用

商業用途選用的益生菌評價主要從菌的功能性、安全性、技術性和菌株的脅迫反應等方面考慮。目前，各國研究者采用的評價指標和評價方法沒有統一的評價標準。一般理想的人用益生菌菌株應滿足以下6個條件：①通過安全性評價，公認安全的微生物。②對能夠在人體胃腸道內存活、定殖。③按一定數量服用時具有臨床有效性。④對宿主健康有一定的促進作用。⑤相關產品制備及貯藏技術能夠保持其活性及穩定性。⑥適合大規模工業化生產[18]。主要乳用商業益生菌菌，見表1[2]。

表1 主要乳用商業益生菌菌株表

2.1 發酵乳

活菌型發酵乳是市場上非常受歡迎的益生菌食品，傳統發酵乳一般以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌為基礎發酵劑。隨著人們對益生菌的發酵特性和營養保健功能的認知，發酵乳中添加的益生菌也隨之多樣化，主要包括雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌和鼠李糖乳桿菌等。不同的益生菌除了給產品帶來不同的發酵風味特點，還能夠發揮相關功能特性，促進人體健康。為了保證活菌發酵乳的品質，一般要求生產企業在標簽上明確標注所含益生菌名稱和數目，我國食品安全標準中就對非熱處理的發酵乳中的乳酸菌數明確要求應≥1×106CFU/g[19]。

2.2 益生菌乳粉

益生菌添加常見于嬰幼兒配方奶粉和中老年奶粉當中。目前，嬰幼兒配方奶粉中的允許添加的益生菌為B. animalis Bb-12、B. lactis Bi-07、B. lactis HN019、L.rhamnosus GG、L. rhamnosus HN001和 L. acidophilus NCFM等菌株[20]，主要用于調節人體腸道健康和增強人體免疫力。目前，關于益生菌在乳粉中的應用研究較多。乳粉調配、干燥處理后，常溫保存，且保質期較長，因此益生菌的穩定性是研究的重點之一，具體包括益生菌添加工藝、干燥工藝、保護劑的添加以及微膠囊化等。

2.3 益生菌干酪

隨著Dinakar等[21]首次將雙歧桿菌應用于切達干酪的研究，益生菌逐步被應用于各個類型的干酪當中。具有相對高的pH、較高的脂肪含量以及質地致密的干酪是益生菌的良好載體。該類食品能夠為益生菌通過惡劣的人體胃腸道強酸環境提供良好的保護作用，便于發揮相應的功能特性。目前，干酪中應用最多的益生菌菌株主要是乳桿菌屬和雙歧桿菌屬。同時，益生菌干酪食品的研制也存在諸多問題，如干酪中高的含鹽量、過氧化氫的積累以及較低的含糖量等又成為抑制益生菌生長的因素，一些益生菌的添加也可能對干酪感官特性帶來負面影響[22]。為了解決上述問題，益生元的添加和菌株微膠囊化的研究也較為常見[22]。

2.4 冷凍乳制品

冷凍乳制品中最常見的益生菌冰淇淋具有廣闊的市場前景，它不僅有冰爽的口感，而且具有相應的保健功能。該類食品的冷凍儲存環境、適宜的pH和各種營養物質，有助于應用的益生菌存活和保持穩定。目前，為了使益生菌與冷凍乳制品完美結合，也展開了相關研究。研究認為：羊乳、駝乳和馬乳均優于牛乳。這和羊乳中含有較多的氨基酸、多胺和低聚糖類物質，駝乳和馬乳中富含氧清除能力的鐵傳遞蛋白和溶解酵素等有關[23-24]。為了兼顧益生菌的穩定性，益生菌冷凍乳制品中脂肪/糖、總固體/水兩個平衡參數常被考慮[25]。

3 展望

益生菌在提升人類營養健康水平中發揮著十分重要的作用，現有對益生菌功能特性的研究還只是冰山一角，關于益生菌對腸道菌群平衡和人類疾病防治方面的作用機制還有待深入挖掘。文中提到的各類乳制品是益生菌進入人體最好的介質之一，實際應用中益生菌資源的篩選、菌株高效保護技術、益生元的添加、加工工藝的改進以及益生菌菌株組合使用等研究均是為了使乳制品和益生菌能夠更加完美地結合。目前，國內外在益生菌使用安全性和有效性評價方面尚無統一標準；我國具有自主知識產權的功能性商業化益生菌發酵劑極為缺乏，絕大部分乳品等生產企業依賴于國外的菌種資源。因此，加快我國優秀益生菌資源的發掘和產業標準化研究意義深遠。

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