益生菌在發(fā)酵飲料中的研究進展

張 璇，遇世友，喬麗燕，杜欣宇

（哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院，黑龍江哈爾濱 150028）

0 引言

益生菌定義較為規(guī)范的表達是經(jīng)適量服用后，對宿主健康有益的活性微生物[1]。因其有著調(diào)節(jié)腸道菌群生態(tài)均衡、促進排便、防止腹瀉、抗抑郁等功能，在食品、養(yǎng)殖、醫(yī)藥等行業(yè)存在著廣泛的使用價值。目前，益生菌發(fā)酵技術(shù)已在飲料范疇中遍及應用，其將益生菌發(fā)酵技術(shù)同谷物、果蔬、富含蛋白質(zhì)原料結(jié)合，開拓了益生菌飲料發(fā)展思路，將益生菌及其活性代謝產(chǎn)物與益生元（膳食纖維等）有機結(jié)合起來，對改善腸道健康、預防和緩解慢性疾病具有重要作用[2]。在對益生菌進行了簡要介紹之后，重點對其在發(fā)酵飲料的應用研究進展進行了綜合論述。

1 益生菌

1.1 益生菌定義演變

俄羅斯諾貝爾獎獲得者Elie Metchnikoff是第一個提出益生菌概念的人，他指出人類攝入含有乳酸菌的發(fā)酵乳品后，因乳酸菌伴隨食物進入人體腸道，抑制了有害微生物，從而能夠促進健康和延長壽命。自此提出后，益生菌的概念始終在演變。

益生菌定義演變見表1。

表1 益生菌定義演變

1.2 益生菌的分類

益生菌廣泛分布于人類生活中，如腸道中有大量乳酸菌，可靈敏監(jiān)測、指示人類身體狀況的雙歧桿菌等。其種類繁多，常見的益生菌有雙歧桿菌類、乳酸桿菌類等，其中雙歧桿菌類包括長、短、卵形雙歧桿菌等，乳酸桿菌類包括嗜酸、保加利亞、干酪、發(fā)酵乳桿菌等[3-4]。

1.3 益生菌功能

益生菌具有降膽固醇、通過調(diào)節(jié)腸道菌群改善便秘、緩解腹瀉，增強免疫力等功效。

1.3.1 降低膽固醇

自1974年，乳酸菌具有降低血清膽固醇水平的作用被Mann G V[5]初次報道開始，已發(fā)現(xiàn)多種可減少膽固醇的益生菌，如乳桿、腸球、雙歧桿菌等。大量試驗表明，益生菌具有顯著降低膽固醇的作用。

孫昕等人[6]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵乳品中分離的4種酵母菌與10種乳酸菌在培養(yǎng)基中能夠有效降低膽固醇，且單株菌株效果低于復合益生菌。斯妲等人[7]在對一種植物乳桿菌體內(nèi)降低膽固醇的作用機制研究中，表明植物乳桿菌KLDS1.0386通過抑制小鼠肝臟HMGCR蛋白表達與通過下調(diào)小鼠肝臟FXR蛋白的表達激活CYP7A1的表達，調(diào)節(jié)體內(nèi)膽固醇水平。

1.3.2 調(diào)節(jié)腸道菌群

大量益生菌存在于人體腸道中，其可通過調(diào)節(jié)腸道菌群，降低腸道中有害菌的數(shù)量，擴大有益菌的分布率，維持腸道菌群均衡，從而緩解腹瀉、改善腸道便秘等。

臧凱麗等人[8]研究表明，益生菌劑可改變腸道微生物多樣性，通過改變關鍵菌群間的豐度比例，起到促進部分有益菌的繁殖、減少腸道有害微生物生長并維持腸道菌群結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)的作用，再次確定了應用益生菌劑調(diào)節(jié)和恢復便秘、腹瀉人群腸道健康具有科學價值。

1.3.3 增強免疫力

益生菌主要通過2個方面增強免疫力，一是益生菌可以黏附于人體腸道內(nèi)，調(diào)節(jié)胃腸道均衡，通過腸道黏膜的抵抗力和免疫功能構(gòu)成了一道屏障；另一方面宿主的免疫系統(tǒng)可直接被益生菌影響，而引發(fā)腸道免疫，并刺激脾臟、胸腺等免疫器官，增強巨噬細胞活性，經(jīng)過增強T、B淋巴細胞對于抗原刺激的反響，發(fā)揮其特異性免疫活性，進一步使體液、肝胰臟免疫力獲得改善，此外其還經(jīng)過腸屏障功效的變化使得腸道微生態(tài)發(fā)生變化，發(fā)揮代謝作用，從而提高機體的免疫力[9]。

2 益生菌在發(fā)酵飲料的應用狀況

發(fā)酵飲料就是指根據(jù)微發(fā)酵調(diào)配，酒精濃度在容積1%以下的飲料。伴隨著人們消費能力的飛速發(fā)展，對現(xiàn)在生活和飲食搭配的要求趨向營養(yǎng)成分和風味的優(yōu)良。這樣的行業(yè)背景為發(fā)酵飲料在飲料行業(yè)的發(fā)展提供了一個良好的發(fā)展環(huán)境。依據(jù)國際性飲料研究會的要求，微生物原料可以包含乳酸菌、酵母等其他應用批準菌苗。乳酸菌飲料能高效預防泌尿生殖系統(tǒng)感染，具有保護肝臟、排熱解毒、抗衰老、延年益壽、消除腹瀉、增加維生素等有益的作用，這樣的原料條件為發(fā)酵飲料的開發(fā)與研究提供了無限可能。在各種有益因素的促使下，發(fā)酵飲料在不斷的開發(fā)與研究中不斷進步與成熟，新技術(shù)與新口味的不斷碰撞，迎合消費者需求與口味的新產(chǎn)品不斷涌入市場，發(fā)酵飲料逐漸在飲料市場占據(jù)了不可忽視的地位。

2.1 益生菌谷物發(fā)酵飲料

谷物中富含B族維生素、不飽和脂肪酸和少量磷脂，是獲得B族維生素的重要途徑。將益生菌和谷類物質(zhì)結(jié)合，提高谷類物質(zhì)的附加值，具有很大的市場潛力。

近年來，谷物發(fā)酵飲料逐漸成為研究的熱門，魏然等人[10]以藜麥為原料，利用短乳桿菌、乳酸乳球菌進行乳酸發(fā)酵發(fā)酵，制成有水果風味的益生菌飲料。周爽等人[11]以黑糯米和燕麥原料，選用保加利亞乳酸桿菌發(fā)酵，研發(fā)出香氣獨特的全新發(fā)酵乳酸菌飲料。黃晰等人[12]以發(fā)芽及未發(fā)芽的大麥、青稞、大米經(jīng)處理后加入植物奶中混合均勻，再接種植物乳桿菌開發(fā)非乳益生菌發(fā)酵飲料。和樹平等人[13]以大麥、燕麥、薏仁為原料，加入雙歧桿菌、干酪乳酸桿菌和嗜熱乳酸桿菌進行發(fā)酵，制備出色澤均一、酸甜適度、風味較佳的發(fā)酵型谷物飲料。張桂芳[14]將雜糧原料中淀粉、蛋白和纖維等大分子物質(zhì)去除后，加入乳酸菌、酵母菌和雪蓮菌等益生菌發(fā)酵酶解制成雜糧漿，將其進行殺菌、調(diào)配、均質(zhì)等一系列工藝，制備出風味優(yōu)良的低酒精度澄清型雜糧發(fā)酵飲料。同時小米發(fā)酵飲料也是發(fā)酵飲料中重要組成部分，運用了多種現(xiàn)代生物技術(shù)，即現(xiàn)代酶工程技術(shù)、微生物技術(shù)和飲料加工技術(shù)等。發(fā)酵劑主要包含乳酸菌、酵母菌和少量真菌[15]。不僅留住了谷物本身的天然活性物質(zhì)，還通過現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)生的益生因子減少了谷物中的蛋白質(zhì)、淀粉和不溶性纖維等大分子物質(zhì)，解決了谷物飲料適口性差等問題，是目前谷物飲料開發(fā)的新方向。不僅將谷類原本的天然活性物質(zhì)保存，還降低了淀粉、蛋白質(zhì)、不溶性纖維等大分子物質(zhì)含量，是谷物飲料研發(fā)的新方向。

2.2 益生菌果蔬發(fā)酵飲料

益生菌果蔬發(fā)酵飲料的研究為果蔬汁飲料的發(fā)展提供了新思路，將會成為行業(yè)未來研究的熱點。

果蔬是膳食營養(yǎng)中不可或缺的重要組成，其中水果含大量維C、葉酸等物質(zhì)，具有降低血壓、減緩衰老、保護皮膚等功效；蔬菜含有多種化學物質(zhì)，可以有效預防慢性、退行性疾病。根莖類蔬菜含有大量淀粉，可為人的日常生活提供能量。果蔬汁可以作為良好的益生菌發(fā)酵基，將益生菌和果蔬結(jié)合可以保留果蔬的營養(yǎng)物質(zhì)[16]，還兼具益生菌的益生保健功能，制成的發(fā)酵飲料能夠改善果蔬汁的風味，延長保質(zhì)期，對充分利用果蔬資源、提升產(chǎn)品價值具有深遠的意義。

目前，施俊鳳等人[17]將黃肉甘薯為原料，以乳酸菌葡聚糖明串珠菌發(fā)酵菌株紅薯漿34.0℃的發(fā)酵條件下發(fā)酵36.0 h，口感香醇，有一定保健功能。杜靜婷等人[18]以密本南瓜為發(fā)酵原料加入山西代縣傳統(tǒng)發(fā)酵醬菜中的漢遜德巴利酵母制成南瓜汁發(fā)酵飲料。劉秉坤[19]初步研制出益生菌發(fā)酵百合植物基乳品，為研發(fā)新型百合發(fā)酵產(chǎn)品提供基礎和思路。黃天等人[20]以山藥粉為原料，益生菌Lactobacillus plantarum P-8和Ifidobacterium lactis V9為發(fā)酵劑制成益生菌山藥飲料。劉聰[21]以阿方索芒果為原料，接種直投式乳酸菌發(fā)酵劑，研發(fā)出一種色澤誘人、富含營養(yǎng)物質(zhì)的芒果乳酸菌發(fā)酵飲料。高玉榮等人[22]利用益生菌嗜酸乳桿菌L2-16菌株發(fā)酵巨峰葡萄汁，延長了葡萄產(chǎn)業(yè)鏈。趙處敏[23]將紅棗、竹筍同乳酸菌一起發(fā)酵，制得含有膳食纖維的減糖飲料。朱星[24]以沙果為原料，并添加保加利亞乳酸桿菌與植物乳酸桿菌，研制出一種口感絲滑且具有一定保健功能的乳酸菌沙果發(fā)酵飲料。張業(yè)芳[25]以貴長獼猴桃為原料，經(jīng)植物乳桿菌發(fā)酵使獼猴桃中還原型維C穩(wěn)定存在，提高獼猴桃飲料的抗氧化能力及總酚含量。王輝等人[26]用番茄木瓜為原料，添加雙歧桿菌與植物乳桿菌菌體優(yōu)化復合益生菌飲料工藝。黃杰等人[27]以植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌為發(fā)酵菌種加入至香蕉和胡蘿卜的原料中，進行工藝優(yōu)化，制備出一種口感風味良好的香蕉胡蘿卜復合型果蔬汁飲料。管章瑞等人[28]以柚子和菊芋為原料，經(jīng)藥酒、釀酒酵母、植物乳酸桿菌、醋酸菌混合發(fā)酵制備出果蔬發(fā)酵飲料，具有較強抗氧化活性。徐安書等人[29]用優(yōu)質(zhì)龍眼、胡蘿卜、番茄汁同德氏乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌發(fā)酵，制備龍眼混合果蔬汁乳酸菌飲料。董基[30]以楊桃和黃瓜為主要原料，將保加利亞乳酸桿菌和嗜熱型鏈球菌作為發(fā)酵劑，制得一種細膩爽口、酸甜適宜的乳酸菌楊桃黃瓜復合汁發(fā)酵飲料。益生菌果蔬發(fā)酵飲料的研究為果蔬汁飲料的發(fā)展提供了新思路，將會成為行業(yè)未來研究的熱點。

2.3 蛋白發(fā)酵飲料

蛋白發(fā)酵飲料依據(jù)蛋白的特性不一樣，可分成動物蛋白的發(fā)酵飲料和大豆蛋白發(fā)酵飲料。近年來試驗對于乳酸菌及乳酸桿菌作為發(fā)酵菌種的研究尤其細致。比如張玉雙等人[31]通過試驗發(fā)現(xiàn)益生菌的種類、牦牛乳與豆乳的比例，以及添加濃縮果汁的類型對發(fā)酵飲料感官品質(zhì)及益生菌活菌數(shù)有顯著影響。產(chǎn)品發(fā)酵過程的結(jié)果表明，以乳酸菌為益生菌，牦牛乳與豆乳比例為50∶50的處理組活菌數(shù)最高，感官品質(zhì)最優(yōu)。藺志穎等人[32]選用沙拉醬為原料研發(fā)制成綠色植物類蛋白質(zhì)發(fā)酵飲料，選用單因素及響應面試驗提升其發(fā)酵加工工藝標準，在沙拉醬使用率提高的同時，豐富了蛋白發(fā)酵飲料類型、增加了沙拉醬乳的營養(yǎng)成分。劉鳳錦等人[33]以甜玉米罐頭和分離出來乳清蛋白為原料，各自制取乳酸菌、鼠李乳酸桿菌、乳桿菌可溶蛋清、分散氨基氮；融合可滴定管酸值關鍵質(zhì)量標準的轉(zhuǎn)變，及其感官點評，綜合考核不同菌苗發(fā)酵甜玉米乳清蛋白粉飲料的特點，并為開發(fā)設計發(fā)酵乳種類給予理論創(chuàng)新。近10年來各個研究組織還通過研究將益生菌里面的其他菌種作為發(fā)酵菌種與各種蛋白發(fā)酵飲料相結(jié)合，結(jié)合上述方面的研究將益生菌在發(fā)酵飲料的應用研究與開拓推向了一個新的高峰。

2.4 其他發(fā)酵飲料

其他類發(fā)酵飲料是指除上述原料之外，如蜂蜜、中草藥等均可釀制出相應的風味各異的發(fā)酵飲料。近年來，我國其他類發(fā)酵飲料的研究也在不斷推進，比如王虹玲等人[34]的試驗將市面上完善且無機械設備損害的西瓜皮與蜂蜜一起發(fā)酵，在單因素試驗的基礎上，開展四因素三水平正交試驗，明確了西瓜皮汁乳酸發(fā)酵飲料的最佳釀制加工工藝，致力于“變寶”西瓜皮，法國發(fā)酵獲得的蜂蜜西瓜皮汁乳酸發(fā)酵飲料不但口味與眾不同、營養(yǎng)豐富，口味、顏色和結(jié)構(gòu)情況備受顧客熱烈歡迎，與此同時也是靈活運用資源開發(fā)商品的重要途徑。彭濤等人[35]以甘肅省產(chǎn)花菜蜂蜜為原料生產(chǎn)制造蜂蜜發(fā)酵飲料，通過繁殖塑造、平板電腦分離純化、初篩、再篩和蜂蜜發(fā)酵試驗，從花菜蜂蜜中得到2株發(fā)酵工作能力很強的酵母，基本運用評定為耐糖量蜂蜜酵母菌（Saccharomyces mellis）和克雷氏酵母（Kloeckera sp）的Kloeckera sp.4-18開展花菜蜂蜜研發(fā)試驗，發(fā)酵液原始甜度為22～24 °Bx。盛潔等人[36]將新疆阿克蘇紅棗和乳酸菌發(fā)酵制成紅棗益生菌飲料，酸甜可口、營養(yǎng)開胃。楊琳琳等人[37]提取重瓣玫瑰花液，接種植物乳桿菌發(fā)酵，得到一種富含益生菌和花色苷的益生菌產(chǎn)品。劉曉輝等人[38]在紅茶中添加乳酸菌、酵母菌進行固態(tài)發(fā)酵制成益生菌發(fā)酵紅茶，在茶香風味基礎上兼具發(fā)酵風味，酵母菌發(fā)酵茶葉酒釀香顯著，乳酸菌發(fā)酵茶酸感強烈，均具有很好的開發(fā)利用價值。

3 結(jié)語

綜上所述，益生菌是有益的活性微生物，對其開發(fā)和利用是一件有益于人類的事情。發(fā)酵飲料又是其應用形式之一，其具有營養(yǎng)價值高、保健療效好、風味大為改善的作用。益生菌果蔬發(fā)酵飲料中的黃酮、生物堿、多糖、皂苷、萜類和多酚等物質(zhì)含量增多，提高健康效益。益生菌谷物發(fā)酵飲料借助微生物發(fā)酵產(chǎn)生的益生因子可增加谷物的營養(yǎng)價值，益生菌發(fā)酵飲料的研究與開發(fā)將會取得一定的經(jīng)濟效益與社會效益。