德氏乳桿菌的益生功能及其在發酵食品中的應用

◎ 葉朋飛，劉 靜，李秋達，黃杰秋，馬 冉，范紫騰，龔五一，周 杰

（曲靖職業技術學院現代農業系，云南 曲靖 655000）

德氏乳桿菌（Lactobacillus delbrueckii）屬乳桿菌屬，革蘭氏陽性菌，D-乳酸發酵菌種。德氏乳桿菌在食品、養殖、醫療保健和化工等行業均有廣泛的應用前景，原衛生部《關于印發真菌類和益生菌類保健食品評審規定的通知》（衛法監發〔2001〕84號）批準德氏乳桿菌保加利亞種可用于保健食品。本文綜述了德氏乳桿菌的益生功能及其在發酵食品中的應用研究，以期從傳統發酵食品中分離篩選益生特性較好的德氏乳桿菌，進一步探究其對人體的益生功能及作用機制，研發更多功能性食品。

1 德氏乳桿菌的益生功能

1.1 降血壓

研究表明，乳酸菌可通過酶解乳蛋白釋放血管緊張素Ⅰ轉換酶（Angiotensin Ⅰ Converting Enzyme，ACE）抑制肽，該抑制肽可與ACE活性中心結合，從而阻礙血管緊張素Ⅱ的生成以及促進緩激肽的降解，達到降血壓的功效。葉弘基[1]研究發現德氏乳桿菌保加利亞亞種（Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus）DQHXNS8L6的12 h發酵乳經過消化后具有較多ACE抑制肽，24 h發酵乳具有較高的降壓二肽Tyr-Pro含量，且在消化前后都擁有較高的ACE抑制活性；Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusD11M188的24 h發酵乳在消化前具有較高的ACE抑制活性。采用自發性高血壓大鼠對保加利亞亞種和乳酸亞種發酵乳乳清進行血壓調節功能評價，單次灌胃實驗結果表明Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusDQHXNS8L6的24 h發酵乳乳清具有血壓調節效果；長期灌胃實驗結果顯示，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusDQHXNS8L6的24 h發酵乳乳清能在4周內有效緩解自發性高血壓大鼠的血壓升高，第5周開始具有降壓效果。于紫薇等[2]研究表明L. delbrueckiiQS306產的細胞壁蛋白酶活性在溶菌酶添加量為2 mg·mL-1、裂解溫度為53 ℃、裂解時長為4.5 h的條件下達到最高，為8.40 U·mL-1，用純化后的細胞壁蛋白酶水解牛乳蛋白，其血管緊張素轉換酶抑制率達到31.50%。以上研究結果表明，德氏乳桿菌可分泌細胞壁蛋白酶水解牛乳產生血管緊張素抑制肽，具有調節血壓的功能。

1.2 免疫調節

乳酸菌可產生免疫活性物質，如胞聚糖、肽聚糖和脂多糖等，這些具有免疫調節功能的物質可有效促進免疫器官的生長發育。陸巧玲[3]研究結果表明，L.delbrueckii活菌和滅活菌體均能抑制脂多糖（LPS）引起的白介素-6和白介素-8水平升高，從而緩解LPS引起的炎癥反應，且適當劑量的活菌和滅活菌體可將白介素-6和白介素-8恢復至正常水平。朱杰瑞[4]研究發現，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusCICC 6103與大豆蛋白致敏的小鼠脾細胞共培養能夠顯著提高脾細胞體外分泌γ干擾素/白介素-4的水平；Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusCICC 6103能夠顯著降低大豆蛋白致敏Balb/c小鼠的過敏癥狀評分，顯著降低過敏小鼠血清中特異性抗體的水平，抑制輔助性T細胞的分化，促進細胞毒性T細胞的分化，促進小鼠脾細胞中調節性T細胞的分化，顯著提高調節性T細胞型細胞因子白介素-10的分泌，顯著抑制輔助性T細胞17型細胞因子白介素-17A和Th2型細胞因子白介素-4及白介素-6的分泌，顯著促進Th1型細胞因子γ干擾素和白介素-2的分泌，一定程度上促進小鼠腸道黏膜和集合淋巴結中CD103+樹突狀細胞的分化，促進Th1細胞的分化，而抑制Th2細胞的分化，顯著抑制小鼠腸道黏膜中輔助性T細胞的分化，顯著促進調節性T細胞的分化。MAKINO等[5]研究了Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusOLL1073R-1的胞外多糖（Exopolysaccharides，EPS）免疫調節作用，結果顯示，EPS顯著增加了小鼠脾細胞γ-干擾素的產生，口服高分子量酸性EPS增強了自然殺傷細胞的活性。NISHIMURA-UEMURA等[6]將小鼠巨噬細胞J774.1培養于由Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusOLL1073R-1產生的中性多糖或磷酸多糖中，結果顯示，用200 μg·mL-1的磷酸多糖刺激細胞12 h，檢測到強烈的白介素-1α基因表達，同時也增加了白介素-6、白介素-10、白介素-12p40和腫瘤壞死因子-α在小鼠巨噬細胞上的表達。上述研究表明，德氏乳桿菌可通過分泌胞外多糖在體內發揮抗腫瘤作用，且能夠在一定程度上提高機體的免疫力。

1.3 抑菌活性

乳酸菌通過代謝釋放的酸類、肽類、生物素類和過氧化氫類，對常見致病菌有一定抑制作用。劉冬梅等[7]研究表明，從內蒙古家庭自制酸奶中篩選出的德氏乳桿菌DMLD-H1發酵產物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有抑制效果。陳華等[8]通過細菌共培養法及牛津杯藥物敏感試驗發現，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus發酵產物對于臨床常見的多種革蘭陽性、革蘭陰性病原菌均具有較強的抑菌活性。MITEVA等[9]研究分析，從保加利亞黃奶酪中分離的德氏乳桿菌1043產生的細菌素對單核細胞增生李斯特菌、金黃色葡萄球菌、糞腸球菌、大腸桿菌、小腸結腸炎耶爾森菌和假結核桿菌具有抑制活性。朱婕旭[10]研究發現，從青藏高原傳統發酵牦牛酸奶中分離的產Ⅱa類細菌素德氏乳桿菌F17所產細菌素能明顯抑制微生物生長，降低葡萄的失重率、褐變率及腐敗率，能延緩葡萄有機酸含量到達高峰的時間，且通過測定總酚含量發現其對葡萄起到了抗氧化的作用。以上研究表明，德氏乳桿菌可通過代謝產生胞外多糖、細菌素、抗菌肽等抑菌活性物質，抑制常見致病菌的生長。

1.4 促進營養物質吸收

L. delbrueckii在調節腸道微生態平衡和豬營養物質消化吸收中發揮著重要作用。袁勇[11]通過飼喂德氏乳桿菌對生長豬腸道養分消化吸收的影響研究發現，L. delbrueckii能夠通過改善腸道黏膜形態、提高消化酶活性和回腸黏膜養分轉運載體基因表達水平，進而提高生長豬對養分的消化吸收。侯改鳳[12]研究發現，L. delbrueckii改變了生長育肥豬回腸食糜微生物組成，增強回腸段膽汁酸去結合，減少回腸膽汁酸重吸收，促進糞膽汁酸排泄，干擾膽汁酸腸肝循環，抑制FXR-FGF19軸，增強肝膽汁酸合成。L. delbrueckii通過增加結腸食糜中Akkermansia、Megasphaera和Butyrivibrio的豐度，增加乙酸、丙酸和丁酸的含量，促進肝臟、肌肉和脂肪組織中的脂肪分解和能量消耗，進而降低生長育肥豬血清甘油三酯水平。李瑞等[13]研究發現，L. delbrueckii可通過干擾育肥豬回腸對膽汁酸的吸收來調控肝臟膽固醇和脂肪代謝。

1.5 改善腸道健康

研究表明，L. delbrueckii可通過減少腸道炎癥、增強腸道屏障功能和調節腸道菌群來改善腸道健康。李順[14]以SD大鼠為動物模型，旨在研究L.delbrueckii對高能日糧下SD大鼠腸道炎癥的緩解作用，結果表明在日糧中添加L. delbrueckii對高能飲食環境下SD大鼠的血糖血脂水平、腸道炎癥水平具有降低作用。BARROSO等[15]在腸黏膜炎癥小鼠模型中進行試驗后，發現攝入L. delbrueckii發酵的牛奶能夠顯著降低白細胞介素-1β、腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-6和白細胞介素-17A等炎癥相關基因的表達，從而減輕結腸炎的癥狀，降低炎癥水平。文偉[16]研究發現，在飼糧中添加L. delbrueckii可緩解腹腔注射LPS誘導斷奶仔豬腸上皮細胞內質網應激及細胞凋亡，且減輕因LPS誘導的腸道炎癥損傷。BATISTA等[17]研究發現，L. delbrueckii或無菌上清液，減少小鼠腸黏膜內的中性粒細胞浸潤，改善了由5-氟尿嘧啶破壞的腸上皮結構，顯著減輕小鼠結腸炎的嚴重程度，降低炎癥程度、促炎因子的表達以及腸道屏障的受損程度。上述結果表明，德氏乳桿菌或其EPS能夠促進腸道黏液分泌、增強腸道屏障功能、抑制有害菌群的生長和降低內毒素水平，從而減少炎癥反應的發生和發展。

2 德氏乳桿菌在發酵食品中的應用

2.1 發酵乳制品

乳酸菌是傳統發酵乳制品的主要微生物，在乳制品發酵過程中乳酸菌可分解乳糖產生乳酸，還可分解代謝乳制品中的蛋白質形成具有特殊風味的物質，對提升乳制品營養價值、特殊風味的形成都具有重要作用。任為一[18]利用SPME-GC-MS技術對從蒙古國和我國西藏、新疆等少數民族地區傳統乳制品中篩選出的17株Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus發酵終點時發酵乳中的揮發性風味物質進行檢測分析，結合發酵特性篩選具有優良風味的菌株，并分析其揮發性風味物質之間的差異。結果發現，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusIMAU20312(B14)和Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusIMAU62081(B16)具有較好的發酵性能和良好的發酵風味，可作為酸奶發酵劑應用于乳制品加工中。定向篩選市售酸奶產品和菌劑中高風味物質含量菌株顯示，產乙醛能力呈現出L. delbrueckii＞S. thermophilus＞L. lactis＞L. acidophilus＞L.rhamnosus。丹彤等[19]研究結果顯示，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusMGA17-6在牛乳發酵和貯藏期間產生的主要風味化合物包括酸類、醛類、酮類、酯類和醇類等，其中乙酸、乙醛、庚醛、乙偶姻和1-庚醇等對發酵乳的風味產生重要的影響。以上結果表明，德氏乳桿菌可發酵乳制品產生乙醛等風味化合物，提高發酵乳制品風味物質含量。

2.2 發酵肉制品

乳酸菌作為發酵肉制品中常用的發酵劑，對低鹽肉制品減少水分損失、降低硬度以及顏色形成具有一定的積極作用。研究表明，L. delbrueckii和S. carnosus之間不存在明顯的拮抗作用，可混合在一起，作為微生物發酵劑使用。劉海燕[20]對L. delbrueckii凍干發酵劑制備的關鍵技術和S. carnosus凍干發酵劑的關鍵技術進行了研究。結果表明，L. delbrueckii在麥芽復合汁培養基中增殖培養的最適工藝條件為培養溫度37 ℃，靜置培養，接種量5%。通過研究離心力、離心時間對L. delbrueckii離心損失率、離心存活率及離心收得率的影響，確定了L. delbrueckii細胞濃縮分離的最適離心條件，即7 500 r·min-1離心10 min和9 000 r·min-1離心5 min。通過L8(27)正交實驗篩選出L. delbrueckii抗凍干、耐貯藏的復合保護劑，其配方為10%的脫脂乳+甘油20 mL·L-1+蔗糖30 g·L-1+吐溫10 mL·L-1+麥芽糊精10 g·L-1+谷氨酸鈉20 g·L-1+酵母浸提膏20 g·L-1。其凍干發酵劑于-4 ℃、常壓保存。上述結果表明，德氏乳桿菌可與肉糖葡萄球菌復合制成肉制品發酵劑、凍干發酵劑，用于發酵肉制品，對提高發酵肉制品質量具有重要作用。

2.3 發酵果蔬汁

發酵果蔬汁是將果蔬汁以單一或復配形式作為原料，經滅菌后接種單一乳酸菌或與醋酸菌、酵母菌等混菌發酵，制成的一類飲料產品，不僅解決了發酵乳制品存在的膽固醇含量高、乳蛋白過敏、乳糖不耐受等問題，且滿足了素食主義消費者的需要。鄭佐興等[21]研究了L. delbrueckiiZL-513以玉米粉為原料發酵生產乳酸的條件。一次性添加5%碳酸鈣，可使發酵液pH值維持在產酸的最適范圍4.8～5.0；玉米粉中添加0.5%麩皮、0.5%米糠，可提高乳酸產量；以12%～18%的高濃度玉米粉為底物發酵72 h，乳酸鈣產量為16.5%～20%；底物濃度在16%以下時殘糖均低于0.1%。杜袁瑩[22]用Lactobacillus delbrueckiisubsp.lactis發酵阿克蘇、秦冠、澳洲3個品種青蘋果復配蘋果清汁，結果顯示，經Lactobacillus delbrueckiisubsp.lactis發酵的蘋果汁總酚含量達8.64 mg·L-1；發酵后30 h pH值為3.60；發酵代表物鞣花酸在發酵16 h檢測到最大含量；Lactobacillus delbrueckiisubsp.lactis菌株發酵的蘋果汁能有效降低小鼠血清中總膽固醇、低密度脂蛋白含量，同時顯著提升高密度脂蛋白含量（P＜0.05）。李晴晴[23]選取Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus和L. delbrueckii對山楂果膠寡糖進行了體外發酵，結果表明，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus和L. delbrueckii在聚合度3.2的山楂果膠寡糖組中的生長狀態最佳；Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus代謝山楂果膠寡糖的產酸能力較強；在24 h的發酵周期中，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus和L. delbrueckii發酵山楂果膠寡糖生產的短鏈脂肪酸總量分別為60.5 mmol·L-1和46.2 mmol·L-1；Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus和L. delbrueckii代謝山楂果膠寡糖產生的乳酸比例相對較高。曹凝等[24]以普通玉米渣為原料，篩選出最佳發酵乳酸菌為L. delbrueckii和L.plantarum。依據感官評價確定L. delbrueckii接種1.5%、L.plantarum接種2%時發酵效果較好，為理想發酵劑。以上研究表明，德氏乳桿菌可單獨或與其他益生菌復配發酵果蔬汁，發酵具有一定保健功能的飲料制品。

2.4 發酵酒

L. delbrueckii被廣泛應用于生產酸啤酒中，它能夠在釀造過程中產生乳酸并降低pH值，從而賦予啤酒酸味，改善啤酒口感和穩定性，增加啤酒的口感豐富度和復雜度。且與釀酒酵母共同作用，能改善啤酒的風味和口感，提高啤酒的穩定性。DJAMEH等[25]研究發現，與傳統自然發酵法相比，添加L. delbrueckii進行發酵的啤酒在顏色和渾濁度方面存在差異，添加L. delbrueckii發酵法得到了更高水平的總揮發性化合物（353 mg·L-1），乙醛含量相對較高，且添加L. delbrueckii發酵的啤酒具有更加明顯的香氣，保質期延長了2 d，受試者對添加L. delbrueckii發酵啤酒的香氣有偏好。

3 結語

德氏乳桿菌是乳酸桿菌的一個重要菌種，因其在調節畜禽腸道微生態平衡、機體腸道免疫力、促進營養物質消化吸收等方面具有重要作用，可作為飼用添加劑，故多年來對德氏乳桿菌的研究主要集中在提高動物生產性能、預防和治療疾病、調節脂代謝和改善畜產品品質等方面。目前，德氏乳桿菌在食品生產中的研究主要有發酵乳制品、發酵豆制品、發酵肉制品和發酵果蔬汁等，且益生作用機理尚不完全明確。因此，從傳統發酵食品中分離篩選益生特性較好的德氏乳桿菌，進一步探究其對人體的益生功能及作用機制，對于研發更多功能性食品具有重要意義。