活性多糖在发酵乳中的应用研究进展

许英瑞，朱妍丽，马瑞娟，赵 军，薛元泰，张卫兵，张 炎，文鹏程,*

（1.甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃 兰州 730070；2.青海雪峰牦牛乳业有限责任公司，青海 共和 813000）

活性多糖作为一种天然高分子化合物，广泛存在于动植物、真菌和微生物中[1]。分子生物学技术已证实活性多糖不仅具有高渗透压、高黏度和吸水性等独特的物理化学性质，而且在抗氧化、抗衰老、调节机体免疫、降血压等方面同样具有良好作用[2-3]。在食品加工过程中，活性多糖多作为添加性成分，被用以改善食品的理化、质构与流变特性，并起到提高食品营养价值的作用[4]。

随着人们对健康生活的追求，消费者越来越注重饮食健康，功能性食品受到了全世界食品研究者与消费者的极大关注[5]。发酵乳作为世界范围内最受欢迎的乳制品之一，不仅可以改善人体肠道微生物菌群，还可以作为传递功能性成分的良好载体[6-7]，这为功能性多糖发酵乳的研发提供了理论支撑。因此，很有必要将活性多糖应用于发酵乳，探索活性多糖对发酵乳制品的基础理化表现、凝胶特性及益生功能的影响。

本文重点介绍不同种类的活性多糖在发酵乳中的应用及研究进展，综述活性多糖对发酵乳的理化性质、凝胶特性和益生性能方面的影响及作用机理，并对活性多糖在发酵乳中的应用与发展前景进行探讨，以期为活性多糖更多功能的挖掘及发酵乳的品质提升提供参考。

1 活性多糖对发酵乳微生物及理化性质的影响

1.1 活性多糖对发酵乳中微生物的影响

活性多糖含有丰富的碳源，可促进发酵乳制品中乳酸菌的生长与增殖。研究发现，将杏鲍菇多糖[8]、山榆果胶多糖[9]、滑菇多糖[10]加入发酵乳体系，可以显著提高发酵乳贮藏期间的乳酸菌活菌数，并且活菌数随着活性多糖含量的增加而逐渐增大。活性多糖促进乳酸菌增殖的原因有很多，Ramchandran等[11]研究表明，发酵乳中的乳酸菌可以利用活性多糖代谢生成能够水解长链果聚糖的胞外酶，胞外酶水解大分子多糖产生果糖，为乳酸菌提供营养物质，从而促进乳酸菌的增殖；部分活性多糖对乳酸的刺激具有缓和作用，能够缓解乳酸菌的生长压力，间接促进乳酸菌的生长；另一个可能的原因是活性多糖本身含有如鼠李糖球蛋白等特异性蛋白，能够对乳酸菌的生长起到促进作用。活性多糖添加量对于发酵乳中乳酸菌的生长会产生明显影响，只有浓度适宜的活性多糖才会对乳酸菌产生促生长作用。张岩等[12]发现，添加适宜浓度的松茸多糖可促进发酵乳中乳酸菌的生长，而添加量过高时对乳酸菌的增殖具有抑制作用，这是因为松茸多糖与牛乳生成了凝胶体，影响了发酵乳的整体水分活度，导致发酵乳结构致密，影响乳酸菌利用营养物质进行代谢，抑制了乳酸菌的生长繁殖。

1.2 活性多糖对发酵乳持水性的影响

持水力可以较大程度地影响发酵乳的口感和组织状态。活性多糖结构中含有大量羟基，能以共价键的形式与蛋白质分子相互作用，有效截留水分，防止乳清析出，增强发酵乳体系的凝胶结构，提高发酵乳的持水力[13]。将秋葵多糖、苹果果胶、海藻酸钠、魔芋葡甘露聚糖4 种植物源糖分别应用于发酵乳中，发现秋葵多糖、苹果果胶、魔芋葡甘露聚糖均能提高发酵乳中蛋白质凝胶网络的刚性，使发酵乳的持水能力增强，且秋葵多糖和苹果果胶对发酵乳持水力提升效果显著，这可能与活性多糖分子的强亲水性密切相关[14-15]。Shori等[16]发现，发酵乳中添加肉桂多糖，在后熟完成后，其持水力显著高于未添加肉桂多糖的发酵乳，表明活性多糖对贮藏末期的发酵乳持水力提升效果更为显著。此外，由于肉桂多糖对乳酸菌的生长起促进作用，大量的乳酸菌发酵代谢产生胞外多糖，而胞外多糖与其他活性多糖具有相同的功能，强亲水性有助于防止发酵乳中的乳清分离[17]。也有证据显示，红枣多糖[18]、黄精多糖[19]和黑木耳多糖[20]也具有提升发酵乳持水性的功能。

1.3 活性多糖对发酵乳酸度的影响

由于乳酸菌独特的产酸能力，发酵乳在发酵过程中会不断产生乳酸，降低体系的pH值[21]，当pH值下降到4.6时，酪蛋白开始聚集凝固，直至发酵乳达到凝乳状态。活性多糖可为乳酸菌的生长提供碳源并支持其发酵代谢，增加发酵乳的乳酸产量，从而加速体系pH值下降。Miao Yuzhi[22]、Guggisberg[23]、梁海艳[24]等分别将松露多糖、人参多糖和菊糖作为研究对象，发现添加活性多糖的发酵乳滴定酸度明显升高，且发酵完成所需时间随着活性多糖添加量的增加趋于更短，pH值变化和滴定酸度变化大致类似，表明活性多糖可以促进乳酸菌利用糖类转化为有机酸的反应，加快乳酸的产生速率。发酵乳的酸度能够显著影响感官特性，酸度过快上升和较高的酸度值都会导致发酵乳口感不佳。何余堂等[25]发现，添加花粉多糖的发酵乳制品贮藏过程中的pH值下降速率相比于不添加花粉多糖的发酵乳较为缓慢，这是由于花粉多糖在适宜的pH值环境下具有一定的抑菌作用[26]，通过抑制发酵进程缓解了发酵乳后酸化严重的问题。

1.4 活性多糖对发酵乳感官特性的影响

发酵乳由于其独特的风味在世界范围内受到消费者的喜爱，感官分析是评价发酵乳品质常用的方法。目前上市的发酵乳种类多为原味和果味，开发新型风味发酵乳势在必行，来源于植物的活性多糖可以作为一种新型添加剂用于改善发酵乳的口感。Sheraji等[27]发现，添加芒果皮多糖的脱脂发酵乳风味、微观结构、酸度和颜色比普通脱脂发酵乳更加出色，表明芒果皮多糖能够用于提升脱脂发酵乳的感官特性。Kip等[28]使用偏最小二乘法及感官评价研究菊粉对低脂发酵乳口感的改善作用，发现菊糖显著改善了发酵乳的稠度和黏度，并对发酵乳的口感具有积极影响。聂卫东等[29]将桑叶多糖加入未发酵的牛乳中，通过对桑叶多糖发酵乳组织形态、色泽、口感、风味4 个方面进行感官综合评定，结果显示，添加桑叶多糖的发酵乳感官综合评分明显高于普通发酵乳。

1.5 活性多糖对发酵乳色度的影响

色泽作为发酵乳外观的重要指标之一，能够较大程度地影响消费者的接受程度。植物或真菌本身含有的色素会导致活性多糖也带有一定量的色素，将带有色素的活性多糖应用于发酵乳不仅可以改善发酵乳的品质，还可以增加色泽多样性。Dai等[30]研究魔芋葡甘露聚糖对发酵乳色度的影响，发现魔芋葡甘露聚糖不仅可以提高发酵乳的亮度，还能与牛乳发生美拉德反应，使发酵乳带有焦黄色。此外，色素含量丰富的沙棘多糖[31]与蛹虫草多糖[32]也可以作为改善发酵乳色泽的成分应用于发酵乳中，以达到丰富发酵乳色泽的目的。

2 活性多糖对发酵乳凝胶特性的影响

2.1 活性多糖对发酵乳质构特性的影响

黏度、硬度、内聚性等作为评价发酵乳组织状态和口感的重要指标，在评测其品质的过程中扮演着重要的角色[33]，影响发酵乳制品质构的因素有很多，其中包括外源添加物[34]。李海平等[10]通过测定滑菇多糖发酵乳的质构特性，发现随着滑菇多糖添加量的增加，发酵乳的硬度、弹性、黏性、凝聚性及黏聚性均显著增大，这主要是由于滑菇多糖分子质量很大，主链长且支链丰富，络合水的能力特别强，在发酵过程中会增强蛋白质网状结构并促进蛋白质交联，增加乳蛋白的聚集程度。周勇等[31]发现，添加适量的沙棘多糖会导致发酵乳硬度、黏性、胶着性、内聚性升高，这可能是由于沙棘多糖促使乳酸菌产生了大量的胞外多糖，胞外多糖与发酵乳中的酪蛋白相互作用，提升了蛋白间的聚集度，从而提高了发酵乳的黏性和胶着性[35]，也可能由于伴随着发酵乳发酵的进行，活性多糖自身与蛋白质相互作用形成紧密的结构，进而改善了发酵乳的质构特性[27]。李宁宁等[36]发现，随着牛蒡多糖质量浓度的增加，发酵乳的硬度、咀嚼性和黏性呈先增大后减小的变化趋势，而凝聚性随活性多糖质量浓度的增加而增加。这表明适量的牛蒡多糖与酪蛋白相互作用会提升发酵过程中形成的凝胶网状结构强度[37]，但过量的牛蒡多糖可能会阻碍酪蛋白之间的相互作用，使凝胶网状结构不够牢固，对发酵乳的质构产生负面影响。

2.2 活性多糖对发酵乳流变特性的影响

流变学作为力学的新分支，能够体现研究材料与时间因素有关的形变和流动规律，将流变学特性研究应用于发酵乳有助于掌握其内部结构和形态，为改善发酵乳的加工特性提供依据[38]。Cui Bo等[39]将交联乙酰化淀粉应用于凝固型发酵乳中，发现交联乙酰化淀粉会因本身的溶胀特性使凝固型发酵乳黏弹性显著提高，且随着交联乙酰化淀粉添加量的增加，发酵乳的弹性模量、黏性模量均有增大趋势。造成这一现象的主要原因为：一方面较高添加量的交联乙酰化淀粉分子在力的相互作用下会形成较强的分子网络，对流变特性产生积极影响；另一方面，随着交联乙酰化淀粉添加量的增加，蛋白质与淀粉之间的氢键作用增强，并形成稳定的互穿网络，达到提升凝胶网络强度的目的。Heydari等[40]发现，添加6 种不同益生因子的发酵乳流变特性发生显著变化，其中添加1.5%抗性淀粉和1.5%β-葡聚糖的发酵乳流变特性最好。β-葡聚糖能够影响发酵乳黏弹特性的原因是其本身的纤维三糖单元产生振荡效果，使蛋白质与糖分子聚集形成凝胶，发挥增强发酵乳黏弹性的作用[41]。Fu Renjie等[42]研究索拉胶发酵乳的流变特性和微观结构，发现加入0.5%索拉胶后发酵乳的抗剪切能力大大增强，这是由于索拉胶分子可以通过锚定胶束形成额外的串状结构，强化发酵乳中酪蛋白胶束网络所致，使发酵乳具有更好的凝乳稳定性。

3 活性多糖对发酵乳益生性能的影响

3.1 活性多糖对发酵乳抗衰老特性的影响

近年来，真菌多糖因其良好的抗氧化性被广泛应用于食品领域。李广富团队分别研究茶树菇多糖发酵乳[43]、茶新菇多糖发酵乳、真姬菇多糖发酵乳[44]与灵芝多糖发酵乳[45]的抗衰老特性，发现添加真菌多糖的发酵乳抗衰老性明显提高，并且随着活性多糖添加量的增大，真菌多糖发酵乳的抗衰老性提升明显。一方面，真菌多糖主要通过调节机体免疫系统和提升抗氧化损伤能力发挥延缓衰老作用，而发酵乳的抗氧化性则表现为能够清除自由基、抵抗脂质过氧化等能力[46]，活性多糖和发酵乳相结合产生协同作用，进一步增强机体的抗衰老能力；另一方面，乳酸菌代谢产生的胞外多糖与真菌多糖具有相同的功能，均可以清除体内过量自由基，增强抗氧化系统，真菌多糖为乳酸菌代谢提供营养物质，使其分泌大量胞外多糖，胞外多糖与真菌多糖共同作用，达到提升机体抗衰老性的效果[44]。

3.2 活性多糖对发酵乳降血脂、降血糖特性的影响

高脂血症和高血糖严重影响人类身体健康。目前，高血脂、高血糖症状除利用药物手段进行调节治疗，摄入含有活性多糖的发酵乳也是一种潜在的治疗手段。Ramchandran等[11]研究乳酸菌胞外多糖与菊糖对发酵乳α-葡萄糖苷酶抑制活性的影响，发现与含胞外多糖但不含菊糖的发酵乳相比，含有胞外多糖和菊糖的发酵乳具有更好的α-葡萄糖苷酶抑制活性，这可能是由于菊糖本身有一定的α-葡萄糖苷酶抑制活性，与发酵乳结合后增强了发酵乳的降血糖能力。朱建平等[47]研究黄精发酵乳的降脂作用，发现与单纯食用普通发酵乳或黄精药液相比，黄精发酵乳的降脂作用更加明显，推测可能是由于黄精药液中存在的活性多糖发挥了作用，能够干扰体内脂质合成、代谢和清除，进而影响胆固醇和胆酸吸收。

3.3 活性多糖对发酵乳其他益生性能的影响

饮食在调节炎症方面起着至关重要的作用[48]，炎症是机体对刺激产生的一种防御反应，研发可以增强免疫系统功能和减少慢性炎症的活性多糖发酵乳具有非常广阔的应用前景。Lee等[49]将柑橘果皮多糖作为潜在的益生因子应用于发酵乳，并研究活性多糖发酵乳对人体免疫刺激和抗炎作用的影响，发现柑橘果皮多糖发酵乳可以增强机体自然杀伤细胞的免疫能力，并降低促炎细胞因子水平，对健康受试者产生有益的免疫刺激和抗炎作用。熊政委等[50]发现，菊糖发酵乳能有效提高小鼠免疫器官指数和血清中免疫球蛋白的含量，起到增强小鼠免疫功能的作用。发酵乳的免疫刺激功能与乳酸菌密切相关，乳酸菌受菊糖促生长作用的影响而加速繁殖，大量的乳酸菌代谢产生对人体有益的活性成分，进而达到增强机体免疫力的效果。

4 结 语

国内外研究已证实，将活性多糖应用于发酵乳不仅可以丰富发酵乳的产品多样性，还可以获得更佳的理化、凝胶特性及益生能力。活性多糖作为一种分布广泛的自然资源，其种类繁多、结构各不相同，不同活性多糖对发酵乳的影响效果不一，具体差异与活性多糖本身的物理化学性质与生理活性密切相关。目前国内外对于活性多糖的研究大多集中于本身结构组成与生理活性方面，鲜有研究将活性多糖直接应用于功能性食品的开发。

身处大健康时代，活性多糖乳制品作为新型功能性食品具有极大的发展潜力。开发功能性多糖发酵乳制品不仅可以加大活性多糖的利用力度，并且能够为发酵乳产业注入更多的发展活力。总体来说，功能性多糖乳制品的研发还处于初步阶段，未来市场应将更多的活性多糖应用于乳制品，尤其是发酵乳制品。