功能性乳制品及其功能性原料研究進展

揭 良，蘇米亞

（乳業(yè)生物技術國家重點實驗室，上海乳業(yè)生物工程技術研究中心，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海 200436）

牛乳是一種營養(yǎng)豐富的重要食品，含有嬰兒生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)素。牛乳中含有的優(yōu)質蛋白和脂肪使其更容易被消化。牛乳還含有乳糖、礦物質、維生素等其他重要成分，各組分存在形式如下：脂肪以乳脂肪球微粒的形式分散在牛乳中，蛋白質以膠態(tài)分散成膠束，大部分礦物質和全部乳糖均勻溶解在真溶液中。在世界各地，人們攝入牛乳或由牛乳制成的其他乳制品。如發(fā)酵乳制品，是由乳嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌等乳酸菌發(fā)酵而成的乳制品。發(fā)酵過程延長了產品的貨架壽命，也改善了口感，使其更容易被消化。許多學者提出，發(fā)酵乳制品能為消費者提供多種營養(yǎng)和多種相關健康益處[1]。乳制品的流行主要與其帶來的營養(yǎng)和感官愉悅相關。越來越多消費者也意識到飲食在改善健康方面的重要作用。乳制品是功能食品的主要組成部分，在乳制品中設計和開發(fā)功能性乳制品意味著豐富或強化其帶來的健康方面的功能屬性[2]。心血管疾病、肥胖和糖尿病等飲食相關疾病的增加，使消費者對食品成分更加重視[3]。功能性食品在市場上占有突出地位，大量產品被開發(fā)出來，特別是乳制品行業(yè)中功能性乳品的開發(fā)。食品中添加可能改善消費者健康的成分或減少不利健康的成分被廣泛接受。例如，減少飲食中的脂肪含量和糖含量可以減少能量的攝入，從而有助于預防肥胖。本文介紹乳制品的功能性，包括對改善血脂、腸道、骨骼及血糖的健康益處，并綜述應用于乳制品中降血糖的功能原料，包括植物提取物、肽類、益生菌等在降血糖方面的研究進展。

1 乳制品的功能性

功能性乳制品是以乳為基礎，對營養(yǎng)成分進行必要合理調整，使營養(yǎng)豐富、易吸收，針對特定人群，且含有某些特殊營養(yǎng)物質或功能性成分，兼具一種或多種特定生理功能的乳制品[4]。功能性乳制品的開發(fā)途徑中，除少數(shù)是天然的功能性乳制品外，如含有豐富的免疫球蛋白、乳鐵蛋白等免疫因子和多種促生長因子的牛初乳，大多數(shù)功能性乳制品是添加功能性成分（添加劑、配料）制作的乳制品，如添加二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸使乳制品具有改善大腦功能、保護視力、促進中樞神經系統(tǒng)和視網膜發(fā)育等功能[5]。在乳制品中添加功能性成分并取得成功的典范是嬰幼兒配方乳粉，該類乳粉是通過添加或提取牛乳中的某些成分，使其營養(yǎng)物質在含量、結構及生理功能上都無限接近于母乳。隨著生活水平提高、人口老齡化和工作壓力不斷增大等原因，成年人及中老年人群也需要健康、安全且有針對性的功能性乳制品。

1.1 乳制品與血脂健康

代謝綜合征，如血脂異常，嚴重影響人類健康。血脂異常臨床特征主要包括總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇水平升高及高密度脂蛋白膽固醇水平降低。隨著血脂異常人群的增多，越來越多的人開始關注飲食對于血脂異常的緩解及治療作用。而乳制品作為一種營養(yǎng)全面、方便食用的產品以及功能性原料的較好載體，也逐漸受到研究者的關注。尤其是功能性乳制品，是幫助維持血脂健康的重要因素。研究表明，乳制品的攝入有利于血脂的控制[6]。這與乳制品中的磷脂、鞘磷脂、共軛亞油酸以及發(fā)酵類乳制品中的乳酸菌及其代謝產物有關[7]。陳冠翰等[8]將原料乳經由乳糖酶處理后制得富含寡糖的乳制品，并經臨床證實此富含寡糖的乳制品有助于降低血中總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇含量，提高血中高密度脂蛋白膽固醇含量及提升免疫力。研究表明，嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌具有很好的降膽固醇功能，這些益生菌發(fā)酵產物（含菌體）具有調節(jié)血脂含量、降低血清中膽固醇水平及產生多種對人體健康有益的生理活性小肽的能力[9]。同時研究顯示，植物甾醇和植物甾醇酯的添加可以降低飲食中膽固醇的吸收[10-12]。Chen Maobin等[10]研究表明，植物甾醇酯可顯著降低高脂血癥模型小鼠血甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平，降低動脈硬化指數(shù)，對預防高脂血癥和動脈硬化癥狀有良好作用。服用含植物甾醇酯的乳粉2 個月，可以有效降低受試者血清中甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平，并提高高密度脂蛋白膽固醇水平[11]。Tikkanen等[12]連續(xù)15 周每天給予高脂血癥患者1.25～5.00 g植物甾醇乳制品，發(fā)現(xiàn)能顯著降低患者血清甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平。因此，結合強化改善血脂功能性物質，如植物甾醇、益生菌等來減緩血脂異常是功能性乳制品開發(fā)的重要方向，其機理是調節(jié)體內膽固醇及脂肪含量。

1.2 乳制品與腸道健康

腸道被譽為人體的生命通道，腸道菌群對于人的健康非常重要。腸道菌群能夠連接宿主的免疫系統(tǒng)、激素系統(tǒng)、大腦（腸-腦軸）及其他代謝通路，以不同方式影響人體的健康[13]。調節(jié)腸道功能的物質主要有益生菌、益生元和膳食纖維等，而乳制品是益生菌、益生元和膳食纖維的良好載體[14]。改善腸道健康一直是乳制品的一項重要功能。腸道菌群平衡有利于機體抵御各種病原菌的入侵，維持機體健康。但在某些情況下可能出現(xiàn)腸內菌群失調，使得腸道抵抗力降低。因此國內消費者更加關注能促進腸道蠕動、增強代謝以及幫助消化吸收的乳制品。有無活菌成為衡量功能性乳制品的一個重要標準。雙歧桿菌作為益生菌被添加到發(fā)酵乳制品中已有長達20 年的歷史。多數(shù)情況下，雙歧桿菌對牛乳及乳粉的酸化和質構風味的形成并沒有顯著作用，然而，雙歧桿菌卻在促進消費者腸道健康方面具有重要作用。通過飲用含有雙歧桿菌的乳制品能補充人體腸道內一定數(shù)量的活菌，調整微生態(tài)平衡，從而預防腸道疾病。許多臨床研究的結果表明，含雙歧桿菌的乳制品可以改善細菌性腸道紊亂。牛乳配方中含有兩歧雙歧桿菌和嗜熱鏈球菌可以降低輪狀病毒感染的發(fā)生率[15]。將促進健康的益生元，如低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖和菊粉等應用到乳制品中，除使產品的質地更加飽滿外，更重要是能夠調節(jié)腸道的生理功能[16]。尤其是在嬰幼兒配方乳粉中應用最為廣泛。研究表明，低聚半乳糖/低聚果糖配方乳喂養(yǎng)嬰幼兒腸道菌群建立和定植的模式類似于母乳喂養(yǎng)，都能夠促進雙歧桿菌和乳桿菌屬等菌群生長[17]。

1.3 乳制品與骨骼健康

中老年人群通過膳食攝入牛乳及其功能性制品，能夠預防多種慢性病的發(fā)生。特別突出的慢性病——骨質疏松癥是一種與增齡相關的骨骼疾病，目前該疾病已成為全球性的公共衛(wèi)生問題[18]。牛乳中富含的蛋白質、鈣、VA等有助于提高老年人的骨鹽含量和骨密度[19]。常見的骨骼健康乳制品主要是添加鈣、VA、VD等制成富含功能因子的乳制品。例如，強化結合鈣+VD乳制品具有明顯抑制骨量流失、提高血清中25-羥基維生素D水平的作用[20]。隨著科學研究的深入，一些能改善骨骼健康的功能性原料物質，如牛初乳堿性蛋白（colostrum basic protein，CBP）、膠原蛋白肽、VK2和乳礦物鹽等相繼被應用于乳制品[21]。研究發(fā)現(xiàn)，采用VK2補充劑針對骨骼健康促進作用的長期干預實驗發(fā)現(xiàn)，受試婦女在3 年實驗期內大多維持了她們的骨骼密度和強度，而安慰劑組的受試者平均骨骼損失2%～5%，1 年之后的差異顯著，具有統(tǒng)計學意義，第2、3年則更加顯著[22]。馮瑋等[23]研究發(fā)現(xiàn)，同時強化CBP和鈣的飲食能提高人體對鈣的吸收能力，使骨密度增加，骨質疏松癥可以得到預防和改善，獲得了真實良好的補鈣效果。周建烈[24]研究表明，膠原蛋白肽有防治老年骨質疏松癥和骨關節(jié)炎的功能。因此，結合強化改善骨骼功能性物質，如VD、膠原蛋白肽、CBP等來減緩中老年人骨質流失及骨質疏松癥是功能性乳制品的一個開發(fā)趨勢。

1.4 乳制品與血糖健康

牛乳及其制品被證明有助于預防2型糖尿病。研究表明，乳制品攝入量與居民血糖水平、身體質量指數(shù)、腰圍等指標均呈顯著負相關，每日攝入1 份以上乳制品的居民糖尿病相對風險降低35%[25]。另外，研究還顯示，不同乳制品降低糖尿病風險的有效劑量不盡相同，如低脂牛乳每天需攝入200 g才能顯著降低糖尿病風險，而干酪每天僅需攝入30 g，酸乳每天僅需攝入50 g就可以顯著降低糖尿病風險[26]。牛乳及其制品預防2型糖尿病的機制尚不清楚，還需要更多的臨床研究來證實。

2 應用于乳制品中降血糖的功能性原料

糖尿病是一種以血糖水平升高以及碳水化合物、脂肪和蛋白質代謝紊亂為特征的慢性疾病，糖尿病患者有多種血管并發(fā)癥，如動脈粥樣硬化、糖尿病腎病、視網膜病變和神經病變等。糖尿病是當前威脅全球人類健康的最重要的慢性非傳染性疾病之一，已經成為繼心血管疾病和癌癥之后威脅人類的“第三號殺手”。據(jù)統(tǒng)計，2011年全球糖尿病患者人數(shù)已達3.7 億，其中80%在發(fā)展中國家，預計到2030年全球將有近5.5 億糖尿病患者[27]。越來越多人選擇通過攝入功能性食品來預防和緩慢改善糖尿病。隨著分析方法和藥理臨床技術的不斷發(fā)展，學者們逐漸從傳統(tǒng)的控血糖物質，如膳食纖維的研究轉向更好的降血糖功能性食品因子的研究。

2.1 植物提取物

由于人們對合成藥物、化學產品產生了擔憂，因此推動了植物草藥市場的繁榮。多年來，學者們對降糖植物藥有效成分的提取、篩選及作用機制的研究都很重視，發(fā)現(xiàn)了多種具有顯著療效的活性成分。有學者在尼日利亞西南部的一些地區(qū)進行了一項用于治療糖尿病的植物學調查，發(fā)現(xiàn)約有132 種不同的草本植物，隸屬于56 科，可用于糖尿病的治療[28]。眾所周知，植物產品富含酚類化合物、類黃酮、萜類化合物、香豆素和其他能夠降低血糖水平的成分[29]。因此，含植物提取物的功能性食品已經越來越成為預防或治療高血糖的有吸引力的方式，特別是對于輕度高血糖患者。植物提取物中研究較多的具有降血糖作用的物質主要有余甘子、葫蘆巴、綠茶、苦瓜和肉桂。大量臨床研究表明，余甘子具有降糖作用，可用于治療高血糖[30-31]。最近的臨床研究發(fā)現(xiàn)，同時補充余甘子和綠茶提取物可顯著降低空腹血糖水平，這表明余甘子和綠茶提取物聯(lián)合治療尿毒癥合并糖尿病患者是一種安全、有效的治療方法[32]。同時，一項隨機、雙盲、安慰劑對照的臨床實驗表明，添加葫蘆巴提取物可以明顯降低受試者的血糖指數(shù)[33]。越來越多對傳統(tǒng)植物成分功效的研究使得植物提取物得到廣泛應用。楊希等[34]以乳粉為原料，通過添加菊花提取液和枸杞提取液研制出一種具有保健功能的酸乳，通過體外抗氧化和降血糖活性研究證實該酸乳具有較為顯著的抗氧化活性和一定的降血糖功能。

2.2 活性多肽

活性多肽是一類對生物機體的生命活動有益或具有生理作用的肽類化合物，其對人體健康起著非常重要的作用，能夠提高人體免疫力、促進術后康復和傷口愈合，輔助降低“三高”、抗運動疲勞、增強體質等。補充活性多肽已經成為全球的健康共識。活性多肽具有易吸收、加工性能好、低致敏性、低滲透壓等特點。隨著活性多肽技術的廣泛應用，促使其在有效治療糖尿病方面得到深入研究。如植物來源的苦瓜多肽、人參多肽、核桃多肽等。苦瓜多肽是研究較多的具有降血糖生物活性的肽。Nag等[35]從苦瓜中提取得到一種水溶性多肽，臨床發(fā)現(xiàn)其具有降血糖活性。盛清凱[36]從苦瓜中分離出3 種具有降血糖活性的肽類成分。杜侃瑩[37]水解核桃獲得核桃水解蛋白肽，通過細胞和小鼠模型發(fā)現(xiàn)，核桃多肽對Ⅱ型糖尿病模型小鼠具有降糖效果，并對該多肽進行了分離純化。而人參多肽具有改善免疫力、大腦神經及降血糖等功能。動物來源的活性多肽有膠原蛋白肽、乳肽等。王軍波等[38]采用大鼠模型驗證了以深海鮭魚為原料得到的膠原蛋白肽對血糖和葡萄糖耐量有明顯的改善作用。牛乳中含有大量蛋白質，也是生物活性肽的重要來源。宗亞峰[39]發(fā)現(xiàn)，牛乳來源的β-酪啡肽能抑制小腸對葡萄糖的吸收，從而起到降低血糖的作用。活性多肽類作為功能性食品原料已經在乳制品行業(yè)中得到廣泛應用[40]。

2.3 益生菌

益生菌術語的定義已經使用了幾十年，由世界衛(wèi)生組織提出，并得到國際科學協(xié)會認可。益生菌定植于人體腸道、生殖系統(tǒng)內，能產生確切的健康功效，從而改善宿主微生態(tài)平衡、發(fā)揮有益作用。目前，應用于人體的益生菌種類主要有乳酸桿菌、雙歧桿菌、植物乳桿菌、乳球菌和嗜熱鏈球菌等。益生菌對機體有多種生理調節(jié)作用，主要功效有[41-42]：1）調節(jié)人體腸道菌群平衡，促進胃腸蠕動，防止便秘，幫助消化；2）改善人體免疫功能和抗過敏；3）改善乳糖不耐癥；4）合成氨基酸及維生素B群；5）抑制致癌物質及其他有害微生物；6）促進體內有益菌的生長；7）降低血脂、血壓；8）延緩老化。優(yōu)勢菌株選育及產業(yè)化應用方面的技術創(chuàng)新促進了益生菌在乳制品、傳統(tǒng)食品及保健食品中的廣泛應用。傳統(tǒng)飲品食品市場主要關注腸道健康和免疫功能，如今益生菌逐步功效專業(yè)化和功能細分化。腸道微生物群的變化與代謝健康有關，最近的研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者的腸道菌群發(fā)生了改變[43]。研究表明，補充益生菌對糖尿病和糖尿病相關并發(fā)癥有顯著影響，如降低血糖水平、降低血紅蛋白水平和胰島素抵抗[44]。幾項臨床研究發(fā)現(xiàn)，益生菌在降糖控糖方面有臨床效果[45-46]。Ruan Yuting等[47]報道攝入益生菌可顯著降低空腹血糖、空腹血漿和胰島素水平。由于糖尿病是一種多因素的疾病，益生菌降血糖作用的確切機制尚未完全確定。眾所周知，葡萄糖穩(wěn)態(tài)的改變與腸道微生物衍生的脂多糖或內毒素促進的低度炎癥呈負相關[48]。因此，益生菌的使用可能在Ⅱ型糖尿病的治療中起到重要作用。桑躍等[49]讓糖尿病患者服用強化乳雙歧桿菌益生菌的駱駝乳，臨床實驗結果發(fā)現(xiàn)，相比于單獨服用乳雙歧桿菌或駱駝乳，服用強化益生菌的駱駝乳降糖效果最為明顯。

3 結 語

隨著全球老齡化進程的加快，老年病特別是糖尿病及相關疾病，受到人們越來越多的關注。隨著生活水平提高、人口老齡化和工作壓力不斷增大等原因，成年人及中老年人群也需要健康、安全且有針對性的功能性乳制品。在了解乳制品的功能性及功能性原料的基礎上，可以有針對性開發(fā)不同功能性和針對不同人群的乳制品。目前市場上食品特別是乳制品中的主要功能性降血糖食物因子有益生菌、肽、植物提取物及多糖等，這些食物功能因子的應用提高了居民的生活質量，特別是中老年居民。但是，這些功能性因子的組合應用、是否具有協(xié)同作用以及協(xié)同作用的機理信息還比較缺乏。降血糖食物因子協(xié)同作用的臨床研究及具體機理依然是未來相關研究工作的重點。