益生菌中的化学

杨宸　王延广　吴勇

摘要：益生菌与我们的生活息息相关。文章介绍了益生菌的内涵，常见的益生菌种类以及益生菌在食品、医药等相关领域的应用，并且阐述了益生菌代谢过程中的化学变化以及其功能。

关键词：益生菌；益生菌种类；益生菌应用；益生菌化学

文章编号：1008-0546（2017）08-0079-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.026

近年来，益生菌开始走进人们的生活，品种繁多的益生菌制品让人们目不暇接。当今社会，人人都在吃益生菌，那你知道益生菌到底是什么吗？让我们一起普及一下益生菌的概念，看看什么是益生菌，它又是怎么有益于人的健康的。

一、 什么是益生菌

益生菌（Probiotics），源自希腊语，其意思是“对生命有益”，它通常寄生在宿主肠道，可调节宿主（如动物或人类）肠道微生态，并产生正面效益的活性微生物，常称为友善细菌。从科学的角度看，益生菌是指通过调节宿主肠道微生态产生有益作用，保持宿主肠道健康的活菌制剂及其代谢产物。

二、益生菌的种类

益生菌的种类很多，我们常用于功能性食品的益生菌有两大类，一类是双歧杆菌，如长双歧杆菌；另一类是乳杆菌，如罗伊氏乳杆菌。其他益生菌还有大肠杆菌、地衣芽孢杆菌、酵母菌等[1]。

三、益生菌的有趣故事

大约在公元前4228年，就有人类开始使用益生菌了。从酿酒、制奶酪等传统食物，到后来的咸菜、泡菜和腐乳等。而真正开始研究益生菌，则是法国微生物学家巴斯德。他通过显微镜来观察鲜牛奶和酸牛奶后发现，牛奶变酸与一些极小的生物——乳酸菌有关。之后，人们学会了利用乳酸菌制造酸奶。

说到酸奶，大家都知道莫斯利安吧，莫斯利安位于保加利亚共和国南部，是世界五大长寿地区之一。俄国科学家、诺贝尔奖获得者伊力亚·梅契尼科夫为了了解莫斯利安长寿的秘诀，对保加利亚地区的食品以及饮食习惯进行研究，发现长寿人群与喝酸奶的习俗有一定的联系，并于1908年正式提出了“酸奶长寿”理论[2]。

“养乐多”中的益生菌则是来自于人体肠道的乳酸杆菌。日本京都帝国大学的田稔博士于1930年从人体中分离出来，并经过强化培养增强了其活性。这种益生菌后被称为养乐多菌。自“养乐多”被开发出来后，益生菌的生产开始产业化。

四、益生菌中的化学

在人们的观念里，益生菌对人体的健康有益。益生菌为什么会对人体有益呢？因为食品中加入益生菌后，益生菌中的蛋白质催化了食品中的一些物质发生了一系列的化学变化。一方面分解了对人体有害的物质，另一方面合成了对人体有益的物质。

1. 益生菌与胃肠道

喝酸奶能够帮助消化。酸奶中含有大量的益生菌，这些益生菌被喝进人体内后，有一定几率在肠道之中定植。这些定植在肠道中的益生菌能够将食物中的蛋白质大分子分解成多肽。与大分子蛋白质相比，多肽更加便于肠道吸收。从这个意义上来说，喝酸奶不仅能够助消化，还能够调节肠胃功能。正常的胃肠道中的各种肠道微生物种类和数目处于平衡状态，此时便于消化和排泄。不良的饮食习惯和作息不规律会打破这种平衡，有害细菌会大量繁殖产生有毒有害物质。这会引起人体肠道不适，如腹泻或便秘，这些症状被称为肠道综合征。肠道综合征的治疗是一个长期的事情，常用的一些止泻药物虽然可以迅速见效，但是某些病原菌和有毒物质仍然可能残留肠道内，因此无法根治且容易复发。而益生菌则可长期抑制病原菌的生长且有抗病毒的功能，特别是在治疗轮状病毒及抗生素治疗引起的腹泻时[3]。益生菌有以下特点：①作为一种微生物，益生菌会和病原微生物争夺生存空间以及物质资源，益生菌大量繁殖能抑制病原微生物的生长繁殖。②益生菌能将肠道中的葡萄糖分解为乳酸，乳酸能够降低肠道pH值，低pH将会杀死一些有害的细菌。同时，乳酸还会刺激肠道蠕动，使得堆积在肠道的有害物质能够更顺畅地排泄出去，帮助肠道的生理状态重新达到平衡状态。

2. 益生菌与乳糖不耐受者（牛奶过敏）

牛奶中含有大量的乳糖，乳糖是由一分子的半乳糖和一分子的葡萄糖化合而成的一种糖类物质。乳糖不耐受者一般分为两种，一种先天性缺乏乳糖酶，另一种是因为肠道感染、营养不良等使乳糖酶缺少。乳糖不耐受者无法利用乳糖，乳糖无法分解会引起腹胀、腹泻等问题。而酸奶中几乎没有乳糖，在生产酸奶时，加入的益生菌能将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖。半乳糖和葡萄糖都是人能够直接吸收利用的。如果酸奶中的益生菌能在乳糖不耐受者的肠胃中定植，则可帮助乳糖不耐受者分解牛奶中的乳糖，促进对牛奶中营养成分的吸收，缓解由乳糖引起的肠道不适。

3. 益生菌与心血管疾病

随着生活质量的提高，现代人高血压等心血管疾病频发。这类病是由于人体内胆固醇过多导致的。日常饮食中饱和脂肪酸含量过高会导致血液中胆固醇浓度升高，胆固醇会沉积在动脉壁上，使动脉变得狭窄，如果动脉狭窄到影响血液循环，就会使心脏病发作，如果血液在脑部发生梗阻，就会引起脑中风。所以说，过多摄入胆固醇会增加患心血管病的風险。酸奶中含有一种名为双歧杆菌的益生菌，这种益生菌能将体内的胆固醇分解为人体不能吸收的类固醇，从而降低血液中的胆固醇浓度。此外，某些益生菌还能分泌出丙酸，丙酸能降低肝脏胆固醇的合成，从而降低血液中的胆固醇水平[4]。由此可见，益生菌对高血压和动脉硬化有一定的防治作用。

4. 益生菌与维生素

维生素（Vitamin）是一系列有机化合物的统称。它们是人和动物所需要的微量营养成分，而人和动物一般又无法自己生产维生素。维生素不是细胞的直接组成部分，但是它们调节着生物体生长发育。维生素的缺乏会严重影响人的健康，人需要适量摄取维生素来保持自身健康，人和动物一般通过饮食等手段获得维生素。许多益生菌都能产生维生素。比如，嗜乳酸杆菌能利用消化道里的物质生产酵素、抗生素及维生素B等物质，双歧杆菌可以产生维生素B1、B2、B6、B12及丙氨酸、缬氨酸、天冬氨酸和苏氨酸等物质。

五、酸奶的生产实验

1. 实验步骤

①选取不含抗菌素，不添加防腐剂的，酸度小于0.16%，脂肪含量不低于3%，非脂干物质大于8.5%的新鲜牛奶。

②加入牛奶质量5%-10%的糖。

③混匀后煮沸杀菌3 min，过滤。

④将其迅速降温到38～42℃，后接入乳酸菌种。

⑤发酵。

接入乳酸菌种后的鲜奶装瓶后及时封口36～38℃恒温发酵4～6 h。发酵后期随时抽样检查半成品的酸度和凝固情况，酸度以0.58为佳。检测酸度和凝固程度，达到要求时即可结束发酵过程。取出后先在自然冷却，再移入冰箱中冷却。这样做是为了防止过度发酵，而且有助于酸奶凝固[5]。

2. 生物化学反应途径

3. 实验原理

选取优质的牛奶，接入益生菌。让它在合适的温度下发酵。发酵的过程中会产生大量的乳酸，这会导致牛奶发酵液的pH值迅速下降。大约在pH值等于4.6的时候，这时牛奶中会形成细腻的凝冻。这是由于pH发生变化导致酪蛋白沉淀。在发酵过程中，牛奶中还会含有其他的杂菌。但是由于初期接种了大量的乳酸菌，且在乳酸菌生长适宜的温度下发酵，杂菌在数目上无法与乳酸菌竞争，生长受到抑制。同时，在发酵过程中乳酸菌产生的乳酸及其他抗菌物质，也能抑制杂菌的生长，保证了酸奶的安全性。

参考文献

[1] 杜鹏，霍贵成. 国内外益生菌制品发展现状[J]. 食品科学，2004（5）：194-198

[2] 白卫东，赵文红，梁桂凤，罗百然，汪薇. 保加利亚乳杆菌的特性及其应用[J]. 中国酿造，2009（8）：10-14

[3] 彭虹旎. 短小芽孢杆菌的分离与分子鉴定，抑菌性及微生态制剂应用研究[D].青岛：中国海洋大学，2013

[4] 孙雯娟，张波，李大魁，梅丹. 益生菌制剂的发展现状与临床应用进展[J]. 中国医院药学杂志，2015（9）：850-857

[5] 范志红.自制酸奶的12个问题答疑[N].中国食品报，2014-07-29（001）