益生菌的功能特性及其在乳制品中的应用

◎ 章志超，吴 鑫

（江西省食品检验检测研究院，江西 南昌 330001）

益生菌是一类当摄入一定数量水平时，对宿主健康有益的活的微生物[1]。目前，益生菌主要可分成3大类：①乳杆菌类，如嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌等。②双歧杆菌属，如动物双歧杆菌、长双歧杆菌等。③革兰阳性球菌，如乳酸链球菌等。此外，还有一些酵母菌因为在某些疾病上有一定治疗效果，亦可归入益生菌的范畴[2]。人体肠道中栖息的以乳酸菌为代表的益生菌数量超过百万亿个，通过生长代谢，抑制致病菌的繁殖等，促进人体的代谢，增加人体免疫力。健康个体肠道内益生菌的数量是病患者肠道内数量的50倍[3]。因此，人体肠道中的益生菌数量已经成为衡量人体健康长寿的重要指标。

近年来，随着人们对食品营养与功能性的要求越来越高，益生菌的独特发酵特性与益生功能得到大家的极大关注。我国国务院卫生行政部门允许食品添加的菌种来源于双歧杆菌属、乳杆菌属和链球菌属，共21种[4]。功能性益生菌制剂等已成为发展最快的健康食品之一[5]，全球益生菌市场规模预计到2018年能够达到450亿美元[6]。益生菌主要应用于益生菌制剂、益生菌饮品和膳食添加剂等，如乳制品、饮料和益生菌胶囊等。调查表明，益生菌在我国食品中得到广泛应用，其中80%应用于发酵乳制品[5]。益生菌作为乳制品中的发酵剂或功能因子添加于乳品当中，市场上含有益生菌的乳制品，如活菌型酸奶、益生菌奶粉等受到广大消费者的认可与欢迎。

本文主要结合近年来的研究进展，益生菌的功能特性及其在乳制品中的应用进行分析，并就我国在益生菌资源开发及应用方面的问题提出一些个人看法。

1 益生菌的主要功能特性

1.1 促消化

益生菌在人体肠道内生长繁殖，帮助宿主消化吸收食物中的营养物质。益生菌能够产生多种消化酶，通过酶解作用使蛋白质、脂肪及糖分解，促进食物降解成人体必需的成分，如氨基酸、短链脂肪酸等。此外，研究表明，乳酸菌能够提高酸奶、酪乳等叶酸的含量，并能提高奶酪中维生素B6和维生素B12的含量等[7]。

1.2 抑制病原菌

益生菌通过产生的抗菌物质以抑制相关的病原菌。报道较多的乳酸菌细菌素，对食品中常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽孢杆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细菌素（Nisin）已用于食品生物防腐[9]。同时，益生菌产酸等作用也能够抑制肠道腐败菌的增殖，一些益生菌通过群体感应等代谢调节能够抑制病原菌生长，促进相关益菌生长[10]。

1.3 改善肠道功能

健康人体肠道中的乳酸杆菌和双歧杆菌数量占比都较高[3]。益生菌能够刺激肠道蠕动，延长粪便在肠道的通过时间，从而有利于清除胃肠道中的毒素，维持肠道的正常功能。稳定的益生菌饮食可以在几周内缓解顽固性便秘。系列研究表明，益生菌在治疗多种类型的腹泻，如成人因抗生素引起的腹泻、婴儿感染性腹泻等均有良好的疗效。这可能是由于摄入益生菌后，刺激肠道免疫系统产生了抗体，增强了肠道的屏障功能[11]。

1.4 降低血压、胆固醇等

一些食源性益生菌具有降血压的功能。对于患有高血压的大鼠研究表明，从牛奶基质中培养的瑞士乳杆菌等益生菌中分离得到两种三肽物质，Val-Pro-Pro和Ile-Pro-Pro作为血管紧缩素抑制剂，是降血压的有效成分[12]。此外，一些嗜酸乳杆菌和植物乳杆菌等能够降解胆盐，促进胆固醇的分解代谢[13]。

1.5 调节免疫

体外试验、动物模型和临床试验等表明益生菌能够促进宿主体内特异性与非特异性免疫。这可能与益生菌能够激活宿主体内的巨噬细胞，提高白细胞活素类的及免疫球蛋白的水平有关[14]。干酪乳杆菌与嗜酸乳杆菌刺激发生的早期固有免疫应答反应，促使嗜中性粒细胞发生定向集结，进而发挥吞噬作用[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、龋齿、过敏、乳糖不耐受症等预防或治疗方面也能够起到积极作用。例如，保加利亚乳杆菌等在缓解乳糖不耐受症方面具有显著效果[2]，L. rhamnosus GG则在缓解牛乳蛋白引起的食品过敏方面具有一定的功效[16]，Lactobacillus casei Zhang在防治肥胖与糖尿病中也表现出良好的效果[17]。

2 益生菌在乳制品中的应用

商业用途选用的益生菌评价主要从菌的功能性、安全性、技术性和菌株的胁迫反应等方面考虑。目前，各国研究者采用的评价指标和评价方法没有统一的评价标准。一般理想的人用益生菌菌株应满足以下6个条件：①通过安全性评价，公认安全的微生物。②对能够在人体胃肠道内存活、定殖。③按一定数量服用时具有临床有效性。④对宿主健康有一定的促进作用。⑤相关产品制备及贮藏技术能够保持其活性及稳定性。⑥适合大规模工业化生产[18]。主要乳用商业益生菌菌，见表1[2]。

表1 主要乳用商业益生菌菌株表

2.1 发酵乳

活菌型发酵乳是市场上非常受欢迎的益生菌食品，传统发酵乳一般以保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌为基础发酵剂。随着人们对益生菌的发酵特性和营养保健功能的认知，发酵乳中添加的益生菌也随之多样化，主要包括双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌和鼠李糖乳杆菌等。不同的益生菌除了给产品带来不同的发酵风味特点，还能够发挥相关功能特性，促进人体健康。为了保证活菌发酵乳的品质，一般要求生产企业在标签上明确标注所含益生菌名称和数目，我国食品安全标准中就对非热处理的发酵乳中的乳酸菌数明确要求应≥1×106CFU/g[19]。

2.2 益生菌乳粉

益生菌添加常见于婴幼儿配方奶粉和中老年奶粉当中。目前，婴幼儿配方奶粉中的允许添加的益生菌为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]，主要用于调节人体肠道健康和增强人体免疫力。目前，关于益生菌在乳粉中的应用研究较多。乳粉调配、干燥处理后，常温保存，且保质期较长，因此益生菌的稳定性是研究的重点之一，具体包括益生菌添加工艺、干燥工艺、保护剂的添加以及微胶囊化等。

2.3 益生菌干酪

随着Dinakar等[21]首次将双歧杆菌应用于切达干酪的研究，益生菌逐步被应用于各个类型的干酪当中。具有相对高的pH、较高的脂肪含量以及质地致密的干酪是益生菌的良好载体。该类食品能够为益生菌通过恶劣的人体胃肠道强酸环境提供良好的保护作用，便于发挥相应的功能特性。目前，干酪中应用最多的益生菌菌株主要是乳杆菌属和双歧杆菌属。同时，益生菌干酪食品的研制也存在诸多问题，如干酪中高的含盐量、过氧化氢的积累以及较低的含糖量等又成为抑制益生菌生长的因素，一些益生菌的添加也可能对干酪感官特性带来负面影响[22]。为了解决上述问题，益生元的添加和菌株微胶囊化的研究也较为常见[22]。

2.4 冷冻乳制品

冷冻乳制品中最常见的益生菌冰淇淋具有广阔的市场前景，它不仅有冰爽的口感，而且具有相应的保健功能。该类食品的冷冻储存环境、适宜的pH和各种营养物质，有助于应用的益生菌存活和保持稳定。目前，为了使益生菌与冷冻乳制品完美结合，也展开了相关研究。研究认为：羊乳、驼乳和马乳均优于牛乳。这和羊乳中含有较多的氨基酸、多胺和低聚糖类物质，驼乳和马乳中富含氧清除能力的铁传递蛋白和溶解酵素等有关[23-24]。为了兼顾益生菌的稳定性，益生菌冷冻乳制品中脂肪/糖、总固体/水两个平衡参数常被考虑[25]。

3 展望

益生菌在提升人类营养健康水平中发挥着十分重要的作用，现有对益生菌功能特性的研究还只是冰山一角，关于益生菌对肠道菌群平衡和人类疾病防治方面的作用机制还有待深入挖掘。文中提到的各类乳制品是益生菌进入人体最好的介质之一，实际应用中益生菌资源的筛选、菌株高效保护技术、益生元的添加、加工工艺的改进以及益生菌菌株组合使用等研究均是为了使乳制品和益生菌能够更加完美地结合。目前，国内外在益生菌使用安全性和有效性评价方面尚无统一标准；我国具有自主知识产权的功能性商业化益生菌发酵剂极为缺乏，绝大部分乳品等生产企业依赖于国外的菌种资源。因此，加快我国优秀益生菌资源的发掘和产业标准化研究意义深远。

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