乳酸菌的益生特性及应用研究进展

王立芳

（河北鉴明检测技术服务有限公司，河北廊坊 065000）

乳酸菌是指发酵糖类主要产物为乳酸的无芽孢革兰氏阳性细菌的总称。由于乳酸菌具有改善食品的风味、调节胃肠道菌群平衡、促进机体对营养物质的吸收、防治腹泻、降低胆固醇、改善血脂水平、增强机体免疫力等多种功能。所以最近几年来，对乳酸菌的研究越来越受到不同领域科学家的关注和重视。同时，乳酸菌也被广泛应用于食品、医药、保健品和饲料工业等领域的生产中，人们的生活也越来越多地受到乳酸菌所带来好处的影响。

1 基本特性和种类

乳酸菌的基本特性[1]是革兰氏染色阳性、兼性厌氧、不形成芽孢、无运动性或极少运动、不生成色素、过氧化氢酶阴性、不能还原硝酸盐、分解蛋白质但不产腐败物质，脂肪分解能力较弱，消耗的葡萄糖50%以上生成乳酸。不能耐受较高的温度，但是能耐受较低的酸度，对胃酸有一定的耐受性。乳酸菌对培养基要求比较严格，除了需要供给水、碳源、氮源和无机盐外，还需要维生素、多种氨基酸和肽等生长因子，不能利用复杂的糖类，但它具备大部分微生物所没有的乳糖分解能力[2]。

乳酸菌目前至少可分为18个属，共有200多种。其中，链球菌属和乳杆菌属是最主要的2个属类[3]。

2 乳酸菌的益生特性

2.1 调节肠道菌群微生态平衡

调节宿主微生态是乳酸菌最早发现的功能之一。乳酸菌能够黏附在肠道中，通过代谢产生乳酸、乙酸等有机酸，抑制致病菌的生长繁殖，从而达到维持肠道微生态菌群平衡的作用。

人体在正常情况下，肠道有数百种菌生存，各菌群种类和数量都保持稳定，且各类菌之间相互牵制，成为均衡的微生态系统。当机体抵抗力较弱时，致病菌大量繁殖，就会打乱菌群平衡，使机体发病。当机体食用乳酸菌，就会在肠道内定植，通过产生酸性代谢产物来调节肠道pH值，还会产生H2O2、双乙酰和细菌素等抑菌物质[4-5]，细菌素除了作用细胞膜外，还能抑制细胞壁的生物合成，导致细胞液流失，加速致病菌的死亡。何冬梅等人[6]研究了活性乳酸菌饮料对人体肠道菌群的影响，结果表明，试食组自身前后对比，双歧杆菌、乳杆菌数量明显增加，产气荚膜梭菌数量明显减少，说明乳酸菌具有调节人体肠道菌群、改善肠道环境的作用。

2.2 促进营养物质吸收

乳酸菌可以将食物中大分子物质经发酵分解成氨基酸、维生素等小分子物质，显著提高了机体对营养物质的吸收。此外，益生菌还可产生淀粉酶、蛋白酶和葡萄糖苷酶等多种消化酶，促进了营养物质的消化吸收[7]。

乳糖不耐症就是一种常见的营养吸收障碍，普遍存在于哺乳动物中，乳糖不耐症是由于小肠黏膜上乳糖酶分泌少或活力较低、不能完全水解乳糖成葡萄糖和半乳糖，以致剩余的乳糖被送到了消化功能较差的大肠和结肠，这里聚集着各种肠道细菌，乳糖被细菌分解产生短链脂肪酸及氢气、甲烷等，出现腹泻、腹胀或腹绞痛等症状[8]。通过在乳品中加入嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等乳酸菌，使其中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，从而治疗乳糖不耐症症状[9]。

2.3 降低胆固醇作用

酸奶中的乳酸菌及相关制品具有降低人体血清胆固醇含量的作用，已得到大量体内和体外试验证实。目前乳酸菌降低胆固醇的机制主要如下：①共沉淀理论。体外试验证明，乳酸菌中的胆盐水解酶水解结合胆盐为游离胆盐，可以与胆固醇形成共沉淀。②乳酸菌吸收理论。体外试验证实，乳酸菌可以通过细胞壁、细胞膜或细胞质吸附胆固醇。国外研究者进行体内试验，让患有高胆固醇人群等量服用半年的乳杆菌制剂，半年后检测血清发现，总胆固醇含量均有所下降，且试验前胆固醇越高的人群，下降越明显[11]。

2.4 其他益生作用

人体长期服用乳酸菌制品，还具有防癌抗癌、增强机体免疫力、改善血脂水平、预防龋齿、抗高血压、改善肝功能、延缓衰老等功效[10]。

3 乳酸菌的应用现状

3.1 在食品工业中的应用

3.1.1 在发酵乳制品中的应用

牛乳、羊乳等动物乳品通过乳酸菌发酵制成发酵乳制品或进一步调配制成乳酸菌饮料。经发酵后的乳品无论从口感、风味还是组织结构上都得到了很好的改善[12]。酸奶生产常用的菌种是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，还可以同时加入嗜酸乳杆菌或双歧杆菌等菌株，进一步提高酸奶的保健作用。其中活性乳酸菌饮品受到越来越多消费者的喜爱，不仅由于它酸甜的口感，更因为它含有大量乳酸菌活菌，乳酸菌在肠道内繁殖，能有效调节肠道菌群平衡。

传统的酸奶发酵剂是接种液体发酵剂，这种发酵剂发酵工序繁琐，需要经过扩培工艺过程，且技术要求严格，操作不当就会出现质量问题。而且存放过程极易污染杂菌、保存时间较短、运输成本较高等问题。所以，这种液体发酵剂已经被酸奶厂家所淘汰。目前，大多数企业采用的是直投式酸奶发酵剂——冻干菌粉，这种发酵剂不需要经过活化、扩培等预处理工作，可以直接投入到热处理后的原料乳中发酵酸奶，简化了生产工艺、提高了工作效率，而且降低了污染的可能性。另外，这种发酵剂运输成本和贮藏成本都很低，大大降低了生产成本，提高了产品的稳定性和产品品质。

3.1.2 在酿造工业中的应用

在葡萄酒的生产过程中，加入特定的乳酸菌，使其发生苹果酸-乳酸发酵，会显著降低葡萄酒的酸度，提高果香和酒香，使酒的滋味会更柔和[13]。同样在白酒、啤酒、米酒的酿造过程中，利用乳酸菌发酵产生的乳酸和双乙酰等，可以提升酒的风味和口感。

在酿造酱油食醋的过程中，乳酸菌代谢产物会增加酱油和食醋的酯香风味，可以酿造出更加香气浓郁的酱油和食醋。

3.1.3 在肉制品加工中的应用

乳酸菌在肉制品中发酵产酸，pH值降低，NO2-还原成NO，NO与肉中肌红蛋白结合形成亚硝基肌红蛋白（NO-Hb），使肉制品呈亮红色；乳酸菌产酸还能抑制杂菌的生长繁殖，防止了肉质的腐败[14]。利用乳酸菌发酵肉制品，还可以延长发酵肉制品的保质期，降低亚硝酸盐含量，提高肉制品的食用安全性。

3.1.4 其他应用

由于乳酸菌具有改善食品的风味，且能够提高食品的保藏性能，所以近年来研究人员经过大量的试验，将乳酸菌的发酵延伸至食品生产的各个领域，如发酵果蔬汁、发酵植物蛋白饮料、干酪的生产、面包的发酵等。

3.2 在医药工业中的应用

3.2.1 防治腹泻

目前，乳酸菌在医疗上应用最普遍的就是治疗小儿腹泻。引起小儿腹泻的主要原因有细菌感染、脾胃虚弱。细菌感染会使肠道菌群失调，引发急性小儿腹泻；另外，滥用抗生素也会杀死有益菌，有害菌趁虚而入，导致腹泻。针对肠道菌群失衡引发的小儿腹泻，临床上多采用微生态制剂治疗，乳酸菌定植在肠道内，抑制肠道内其他致病菌和腐败菌的生长繁殖，从而调节菌群平衡，达到治疗腹泻的目的。近年来出现了很多益生菌制剂产品，如“合生元”“丽珠肠乐”“妈咪爱”等。另外，利用乳酸菌的代谢产物开发的乳酸菌素片，也可抑制肠道内病原菌的生长繁殖，乳酸菌素片在肠道形成保护层，阻止病原菌、病毒的侵袭，选择性杀死肠道致病菌，保护有益菌的生长，从而恢复肠道菌群平衡。

3.2.2 在医学上的其他应用

近年来，国内外科学家对乳酸菌具有降低胆固醇、抗肿瘤、增强机体的免疫力等作用正在深入研究，并不断地选育优良菌株。但乳酸菌及其代谢产物在医学上还没有大量应用，这些研究都会有助于其在医疗和保健方面的应用和推广。

3.3 在饲料工业中的应用

近年来，微生物学家开发出新型微生态制剂，将其添加到饲料中，应用于养殖领域取得了良好的效果。目前，应用的乳酸菌主要有嗜酸乳杆菌、双歧杆菌和粪链球菌。在微需氧或厌氧条件下产生乳酸，能有效抑制大肠杆菌、沙门氏菌的生长。李慧芬等人[15]总结了乳酸菌发酵饲料的优势，动物食用乳酸菌发酵固态饲料后，不仅能够提高生产性能，还能提高动物的免疫性能，减少发病率。因此，乳酸菌类微生态制剂为养殖业提供了一条高效、无害、无污染的新选择，为绿色养殖业、有机畜牧业的发展指明了方向。

4 乳酸菌发展现状与前景

随着人们消费水平的不断提高和对健康的关注，近年来，乳酸菌在发酵乳制品方面的研发和应用已经取得了很大进展。而国外的乳酸菌已经广泛应用于食品、膳食补充剂、药品、化妆品、饲料等领域，已经形成了产业规模。而由于我国乳酸菌行业起步较晚，更多地应用于乳制品中，其他领域的应用还比较薄弱，行业发展面临技术瓶颈。所以乳酸菌未来的发展空间是巨大的，期待微生物学家去深入研究并应用到实际生产中。