功能性乳制品及其功能性原料研究进展

揭 良，苏米亚

（乳业生物技术国家重点实验室，上海乳业生物工程技术研究中心，光明乳业股份有限公司乳业研究院，上海 200436）

牛乳是一种营养丰富的重要食品，含有婴儿生长发育所必需的营养素。牛乳中含有的优质蛋白和脂肪使其更容易被消化。牛乳还含有乳糖、矿物质、维生素等其他重要成分，各组分存在形式如下：脂肪以乳脂肪球微粒的形式分散在牛乳中，蛋白质以胶态分散成胶束，大部分矿物质和全部乳糖均匀溶解在真溶液中。在世界各地，人们摄入牛乳或由牛乳制成的其他乳制品。如发酵乳制品，是由乳嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等乳酸菌发酵而成的乳制品。发酵过程延长了产品的货架寿命，也改善了口感，使其更容易被消化。许多学者提出，发酵乳制品能为消费者提供多种营养和多种相关健康益处[1]。乳制品的流行主要与其带来的营养和感官愉悦相关。越来越多消费者也意识到饮食在改善健康方面的重要作用。乳制品是功能食品的主要组成部分，在乳制品中设计和开发功能性乳制品意味着丰富或强化其带来的健康方面的功能属性[2]。心血管疾病、肥胖和糖尿病等饮食相关疾病的增加，使消费者对食品成分更加重视[3]。功能性食品在市场上占有突出地位，大量产品被开发出来，特别是乳制品行业中功能性乳品的开发。食品中添加可能改善消费者健康的成分或减少不利健康的成分被广泛接受。例如，减少饮食中的脂肪含量和糖含量可以减少能量的摄入，从而有助于预防肥胖。本文介绍乳制品的功能性，包括对改善血脂、肠道、骨骼及血糖的健康益处，并综述应用于乳制品中降血糖的功能原料，包括植物提取物、肽类、益生菌等在降血糖方面的研究进展。

1 乳制品的功能性

功能性乳制品是以乳为基础，对营养成分进行必要合理调整，使营养丰富、易吸收，针对特定人群，且含有某些特殊营养物质或功能性成分，兼具一种或多种特定生理功能的乳制品[4]。功能性乳制品的开发途径中，除少数是天然的功能性乳制品外，如含有丰富的免疫球蛋白、乳铁蛋白等免疫因子和多种促生长因子的牛初乳，大多数功能性乳制品是添加功能性成分（添加剂、配料）制作的乳制品，如添加二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸使乳制品具有改善大脑功能、保护视力、促进中枢神经系统和视网膜发育等功能[5]。在乳制品中添加功能性成分并取得成功的典范是婴幼儿配方乳粉，该类乳粉是通过添加或提取牛乳中的某些成分，使其营养物质在含量、结构及生理功能上都无限接近于母乳。随着生活水平提高、人口老龄化和工作压力不断增大等原因，成年人及中老年人群也需要健康、安全且有针对性的功能性乳制品。

1.1 乳制品与血脂健康

代谢综合征，如血脂异常，严重影响人类健康。血脂异常临床特征主要包括总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇水平升高及高密度脂蛋白胆固醇水平降低。随着血脂异常人群的增多，越来越多的人开始关注饮食对于血脂异常的缓解及治疗作用。而乳制品作为一种营养全面、方便食用的产品以及功能性原料的较好载体，也逐渐受到研究者的关注。尤其是功能性乳制品，是帮助维持血脂健康的重要因素。研究表明，乳制品的摄入有利于血脂的控制[6]。这与乳制品中的磷脂、鞘磷脂、共轭亚油酸以及发酵类乳制品中的乳酸菌及其代谢产物有关[7]。陈冠翰等[8]将原料乳经由乳糖酶处理后制得富含寡糖的乳制品，并经临床证实此富含寡糖的乳制品有助于降低血中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量，提高血中高密度脂蛋白胆固醇含量及提升免疫力。研究表明，嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌具有很好的降胆固醇功能，这些益生菌发酵产物（含菌体）具有调节血脂含量、降低血清中胆固醇水平及产生多种对人体健康有益的生理活性小肽的能力[9]。同时研究显示，植物甾醇和植物甾醇酯的添加可以降低饮食中胆固醇的吸收[10-12]。Chen Maobin等[10]研究表明，植物甾醇酯可显著降低高脂血症模型小鼠血甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平，降低动脉硬化指数，对预防高脂血症和动脉硬化症状有良好作用。服用含植物甾醇酯的乳粉2 个月，可以有效降低受试者血清中甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平，并提高高密度脂蛋白胆固醇水平[11]。Tikkanen等[12]连续15 周每天给予高脂血症患者1.25～5.00 g植物甾醇乳制品，发现能显著降低患者血清甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平。因此，结合强化改善血脂功能性物质，如植物甾醇、益生菌等来减缓血脂异常是功能性乳制品开发的重要方向，其机理是调节体内胆固醇及脂肪含量。

1.2 乳制品与肠道健康

肠道被誉为人体的生命通道，肠道菌群对于人的健康非常重要。肠道菌群能够连接宿主的免疫系统、激素系统、大脑（肠-脑轴）及其他代谢通路，以不同方式影响人体的健康[13]。调节肠道功能的物质主要有益生菌、益生元和膳食纤维等，而乳制品是益生菌、益生元和膳食纤维的良好载体[14]。改善肠道健康一直是乳制品的一项重要功能。肠道菌群平衡有利于机体抵御各种病原菌的入侵，维持机体健康。但在某些情况下可能出现肠内菌群失调，使得肠道抵抗力降低。因此国内消费者更加关注能促进肠道蠕动、增强代谢以及帮助消化吸收的乳制品。有无活菌成为衡量功能性乳制品的一个重要标准。双歧杆菌作为益生菌被添加到发酵乳制品中已有长达20 年的历史。多数情况下，双歧杆菌对牛乳及乳粉的酸化和质构风味的形成并没有显著作用，然而，双歧杆菌却在促进消费者肠道健康方面具有重要作用。通过饮用含有双歧杆菌的乳制品能补充人体肠道内一定数量的活菌，调整微生态平衡，从而预防肠道疾病。许多临床研究的结果表明，含双歧杆菌的乳制品可以改善细菌性肠道紊乱。牛乳配方中含有两歧双歧杆菌和嗜热链球菌可以降低轮状病毒感染的发生率[15]。将促进健康的益生元，如低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖和菊粉等应用到乳制品中，除使产品的质地更加饱满外，更重要是能够调节肠道的生理功能[16]。尤其是在婴幼儿配方乳粉中应用最为广泛。研究表明，低聚半乳糖/低聚果糖配方乳喂养婴幼儿肠道菌群建立和定植的模式类似于母乳喂养，都能够促进双歧杆菌和乳杆菌属等菌群生长[17]。

1.3 乳制品与骨骼健康

中老年人群通过膳食摄入牛乳及其功能性制品，能够预防多种慢性病的发生。特别突出的慢性病——骨质疏松症是一种与增龄相关的骨骼疾病，目前该疾病已成为全球性的公共卫生问题[18]。牛乳中富含的蛋白质、钙、VA等有助于提高老年人的骨盐含量和骨密度[19]。常见的骨骼健康乳制品主要是添加钙、VA、VD等制成富含功能因子的乳制品。例如，强化结合钙+VD乳制品具有明显抑制骨量流失、提高血清中25-羟基维生素D水平的作用[20]。随着科学研究的深入，一些能改善骨骼健康的功能性原料物质，如牛初乳碱性蛋白（colostrum basic protein，CBP）、胶原蛋白肽、VK2和乳矿物盐等相继被应用于乳制品[21]。研究发现，采用VK2补充剂针对骨骼健康促进作用的长期干预实验发现，受试妇女在3 年实验期内大多维持了她们的骨骼密度和强度，而安慰剂组的受试者平均骨骼损失2%～5%，1 年之后的差异显著，具有统计学意义，第2、3年则更加显著[22]。冯玮等[23]研究发现，同时强化CBP和钙的饮食能提高人体对钙的吸收能力，使骨密度增加，骨质疏松症可以得到预防和改善，获得了真实良好的补钙效果。周建烈[24]研究表明，胶原蛋白肽有防治老年骨质疏松症和骨关节炎的功能。因此，结合强化改善骨骼功能性物质，如VD、胶原蛋白肽、CBP等来减缓中老年人骨质流失及骨质疏松症是功能性乳制品的一个开发趋势。

1.4 乳制品与血糖健康

牛乳及其制品被证明有助于预防2型糖尿病。研究表明，乳制品摄入量与居民血糖水平、身体质量指数、腰围等指标均呈显著负相关，每日摄入1 份以上乳制品的居民糖尿病相对风险降低35%[25]。另外，研究还显示，不同乳制品降低糖尿病风险的有效剂量不尽相同，如低脂牛乳每天需摄入200 g才能显著降低糖尿病风险，而干酪每天仅需摄入30 g，酸乳每天仅需摄入50 g就可以显著降低糖尿病风险[26]。牛乳及其制品预防2型糖尿病的机制尚不清楚，还需要更多的临床研究来证实。

2 应用于乳制品中降血糖的功能性原料

糖尿病是一种以血糖水平升高以及碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢紊乱为特征的慢性疾病，糖尿病患者有多种血管并发症，如动脉粥样硬化、糖尿病肾病、视网膜病变和神经病变等。糖尿病是当前威胁全球人类健康的最重要的慢性非传染性疾病之一，已经成为继心血管疾病和癌症之后威胁人类的“第三号杀手”。据统计，2011年全球糖尿病患者人数已达3.7 亿，其中80%在发展中国家，预计到2030年全球将有近5.5 亿糖尿病患者[27]。越来越多人选择通过摄入功能性食品来预防和缓慢改善糖尿病。随着分析方法和药理临床技术的不断发展，学者们逐渐从传统的控血糖物质，如膳食纤维的研究转向更好的降血糖功能性食品因子的研究。

2.1 植物提取物

由于人们对合成药物、化学产品产生了担忧，因此推动了植物草药市场的繁荣。多年来，学者们对降糖植物药有效成分的提取、筛选及作用机制的研究都很重视，发现了多种具有显著疗效的活性成分。有学者在尼日利亚西南部的一些地区进行了一项用于治疗糖尿病的植物学调查，发现约有132 种不同的草本植物，隶属于56 科，可用于糖尿病的治疗[28]。众所周知，植物产品富含酚类化合物、类黄酮、萜类化合物、香豆素和其他能够降低血糖水平的成分[29]。因此，含植物提取物的功能性食品已经越来越成为预防或治疗高血糖的有吸引力的方式，特别是对于轻度高血糖患者。植物提取物中研究较多的具有降血糖作用的物质主要有余甘子、葫芦巴、绿茶、苦瓜和肉桂。大量临床研究表明，余甘子具有降糖作用，可用于治疗高血糖[30-31]。最近的临床研究发现，同时补充余甘子和绿茶提取物可显著降低空腹血糖水平，这表明余甘子和绿茶提取物联合治疗尿毒症合并糖尿病患者是一种安全、有效的治疗方法[32]。同时，一项随机、双盲、安慰剂对照的临床实验表明，添加葫芦巴提取物可以明显降低受试者的血糖指数[33]。越来越多对传统植物成分功效的研究使得植物提取物得到广泛应用。杨希等[34]以乳粉为原料，通过添加菊花提取液和枸杞提取液研制出一种具有保健功能的酸乳，通过体外抗氧化和降血糖活性研究证实该酸乳具有较为显著的抗氧化活性和一定的降血糖功能。

2.2 活性多肽

活性多肽是一类对生物机体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物，其对人体健康起着非常重要的作用，能够提高人体免疫力、促进术后康复和伤口愈合，辅助降低“三高”、抗运动疲劳、增强体质等。补充活性多肽已经成为全球的健康共识。活性多肽具有易吸收、加工性能好、低致敏性、低渗透压等特点。随着活性多肽技术的广泛应用，促使其在有效治疗糖尿病方面得到深入研究。如植物来源的苦瓜多肽、人参多肽、核桃多肽等。苦瓜多肽是研究较多的具有降血糖生物活性的肽。Nag等[35]从苦瓜中提取得到一种水溶性多肽，临床发现其具有降血糖活性。盛清凯[36]从苦瓜中分离出3 种具有降血糖活性的肽类成分。杜侃莹[37]水解核桃获得核桃水解蛋白肽，通过细胞和小鼠模型发现，核桃多肽对Ⅱ型糖尿病模型小鼠具有降糖效果，并对该多肽进行了分离纯化。而人参多肽具有改善免疫力、大脑神经及降血糖等功能。动物来源的活性多肽有胶原蛋白肽、乳肽等。王军波等[38]采用大鼠模型验证了以深海鲑鱼为原料得到的胶原蛋白肽对血糖和葡萄糖耐量有明显的改善作用。牛乳中含有大量蛋白质，也是生物活性肽的重要来源。宗亚峰[39]发现，牛乳来源的β-酪啡肽能抑制小肠对葡萄糖的吸收，从而起到降低血糖的作用。活性多肽类作为功能性食品原料已经在乳制品行业中得到广泛应用[40]。

2.3 益生菌

益生菌术语的定义已经使用了几十年，由世界卫生组织提出，并得到国际科学协会认可。益生菌定植于人体肠道、生殖系统内，能产生确切的健康功效，从而改善宿主微生态平衡、发挥有益作用。目前，应用于人体的益生菌种类主要有乳酸杆菌、双歧杆菌、植物乳杆菌、乳球菌和嗜热链球菌等。益生菌对机体有多种生理调节作用，主要功效有[41-42]：1）调节人体肠道菌群平衡，促进胃肠蠕动，防止便秘，帮助消化；2）改善人体免疫功能和抗过敏；3）改善乳糖不耐症；4）合成氨基酸及维生素B群；5）抑制致癌物质及其他有害微生物；6）促进体内有益菌的生长；7）降低血脂、血压；8）延缓老化。优势菌株选育及产业化应用方面的技术创新促进了益生菌在乳制品、传统食品及保健食品中的广泛应用。传统饮品食品市场主要关注肠道健康和免疫功能，如今益生菌逐步功效专业化和功能细分化。肠道微生物群的变化与代谢健康有关，最近的研究发现，糖尿病患者的肠道菌群发生了改变[43]。研究表明，补充益生菌对糖尿病和糖尿病相关并发症有显著影响，如降低血糖水平、降低血红蛋白水平和胰岛素抵抗[44]。几项临床研究发现，益生菌在降糖控糖方面有临床效果[45-46]。Ruan Yuting等[47]报道摄入益生菌可显著降低空腹血糖、空腹血浆和胰岛素水平。由于糖尿病是一种多因素的疾病，益生菌降血糖作用的确切机制尚未完全确定。众所周知，葡萄糖稳态的改变与肠道微生物衍生的脂多糖或内毒素促进的低度炎症呈负相关[48]。因此，益生菌的使用可能在Ⅱ型糖尿病的治疗中起到重要作用。桑跃等[49]让糖尿病患者服用强化乳双歧杆菌益生菌的骆驼乳，临床实验结果发现，相比于单独服用乳双歧杆菌或骆驼乳，服用强化益生菌的骆驼乳降糖效果最为明显。

3 结 语

随着全球老龄化进程的加快，老年病特别是糖尿病及相关疾病，受到人们越来越多的关注。随着生活水平提高、人口老龄化和工作压力不断增大等原因，成年人及中老年人群也需要健康、安全且有针对性的功能性乳制品。在了解乳制品的功能性及功能性原料的基础上，可以有针对性开发不同功能性和针对不同人群的乳制品。目前市场上食品特别是乳制品中的主要功能性降血糖食物因子有益生菌、肽、植物提取物及多糖等，这些食物功能因子的应用提高了居民的生活质量，特别是中老年居民。但是，这些功能性因子的组合应用、是否具有协同作用以及协同作用的机理信息还比较缺乏。降血糖食物因子协同作用的临床研究及具体机理依然是未来相关研究工作的重点。