发酵食品中乳酸菌的作用探讨

蒋大成，郝沛研，程 文，李潘贤，方曙光

（微康益生菌（苏州）股份有限公司，江苏苏州 215200）

发酵食品中的乳酸菌对食品风味和质地的改善有着积极影响，如植物乳酸杆菌菌株可显著提高发酵食品的口感和产量，并对各种致病菌的生长起到良好的抑制作用。在食品加工、存储环节，植物乳酸杆菌菌株的益生菌特性还能有效抑制有害微生物，进一步延长发酵食品存储的保质期。发酵食品中的益生菌菌株在降低化合物含量的同时，还能为消费者的身体健康提供良好保障。在发酵食品开发领域的未来发展中，应重点开发适用于发酵食品的益生菌菌株。

1 发酵食品与乳酸菌概述

1.1 发酵食品

发酵是指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动制备微生物菌体本身或其代谢产物的过程，如酵母、乳酸菌等微生物的厌氧呼吸作用。发酵食品主要由谷物、大豆、水果、蔬菜、鱼类以及其他海洋产品等原料组成，近年来发酵食品及其配料的市场规模呈现出显著增长的趋势，截至2023年预计增长到6 165.7元。发酵乳制品作为有益菌株的重要来源，其可以为这类功能性菌株提供重要的标准模式，而发酵蔬菜、水果、植物原料等非乳制品逐渐成为潜在的有益菌株来源，如植物乳杆菌可以视为一种潜在的益生菌。发酵食品可以分为发酵大豆产品、发酵鱼肉产品、发酵蔬菜产品、发酵面包和面食、酒精饮料5种，在此过程中乳酸菌不仅起到重要作用，还对产品的最终结果有着直接影响。酸性食品发酵可以有效阻止食品腐败变质、产生生物毒素等，大幅度降低通过食品传播疾病的概率，在改善食品风味的同时，充分发挥食品本身的营养价值[1]。

1.2 乳酸菌

乳酸菌是指通过发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌。乳酸菌具有抑制有害微生物生长、延长食品保质期、改善食品质地和风味的作用。在发酵食品中乳酸菌有着悠久的历史背景，在食品开发中还形成了全新的研究领域。如植物乳酸杆菌是食品工业中应用最普遍的益生菌和微生物发酵剂，其可以对有害微生物起到一定的抑制作用，在延长发酵食品保质期的同时，还能提高发酵食品的安全性。乳酸杆菌主要用于工业发酵、食品加工等领域，其在人体胃肠道中具有较强的生存能力，还能黏附于上皮细胞。发酵不但能改善食品的质量和功能，还能影响食品的口感和风味，在现代社会发展中发酵食品与健康之间也存在密切的联系。

发酵食品是重要的微生物来源，大多数发酵食品中的乳酸菌具有良好的益生元特性，但并非所有乳酸菌都适合食品生产。食品或保健食品生产中的乳酸菌不仅具有益生功效，还体现出较强的安全性和稳定性。人体胃肠道中的乳酸菌作为一种益生菌，可以保障人体肠胃道健康。在人体消化道环境下，乳酸菌具有良好的耐胃酸、耐胆盐特性，其对肠道黏膜上皮细胞具有较强的吸附能力，因此可以在肠道内实现快速繁殖生长。乳酸菌对大部分抗生素都有着敏感、无溶血活性的特点。目前已知的乳酸菌主要源于乳杆菌属、链球菌属、肠球菌属、乳球菌属等属种，大部分菌株可以在人体肠道中存活，并体现出良好的生理功能。当前乳酸菌菌株尚未在食品应用领域得到全面开发，其中乳酸菌属在食品行业应用中占据的比例最高，如发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌等[2]。

2 发酵食品中乳酸菌的作用

乳酸菌作为一种重要的益生菌，其本身具有较强的益生特性和发酵活性，目前已在发酵食品生产领域得到了广泛应用，如乳制品、肉类、蔬菜等领域。目前大部分源于发酵食品中的乳酸菌菌株均对人体健康有着积极的作用，并体现出明显的益生菌潜力。在发酵食品中不仅有助于改善食品的营养品质、生成有机酸、减少食品pH，还能使食品原料生成酚类、氨基酸等物质。发酵食品主要涉及乳制品、豆制品、蔬菜制品、果品和肉制品等种类，发酵可增强食品原料风味、改善食品质地以及增加功能特性，同时还能延长食物的保质期，利用微生物代谢产生的有机酸、醇等抗菌物质抑制腐败微生物生长，为食品行业的安全发展提供强有力的支持[3]。

2.1 抗菌活性

发酵食品中的乳酸菌不仅具有较强的抑菌作用，还能有效预防和控制食源性疾病，有效平衡人体肠道微生物环境。乳酸菌的抑菌活性主要体现在以下两个方面。①乳酸菌产生的抗菌物质对致病菌的生长有较强的抑制作用，如植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌等乳酸菌能抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等食源性细菌的活性。乳酸菌在人或动物体内黏附在肠上皮细胞上，能迅速繁殖成菌膜，并与有害微生物抢夺营养物质，分泌细菌素、乳酸等抗菌活性物质。细菌素是一种多肽或前体多肽，对食源性致病菌具有很强的抗菌活性。②蘑菇乳杆菌可对致病菌毒力相关基因的表达产生一定的影响，或通过盐桥、氢键和金属的相互作用起到抗菌作用。

2.2 抗氧化活性

一旦人体内出现过量的自由基，将会对脂质、蛋白质、脱氧核糖核酸等大分子物质造成一定的破坏。调查研究表明，在膳食搭配中补充抗氧化剂可有效预防心脏病、糖尿病等疾病，而发酵食品中的乳酸菌可有效增强食品的抗氧化活性。发酵食品中的乳酸菌在动物机体内可表现出较强的抗氧化活性，如植物乳杆菌、发酵乳杆菌等，这些菌株的抗氧化体系不同，其对自由基防御能力的机制也各不相同，如清除自由基、调节酶活性、提高多酚物质含量等。

2.3 免疫功能调节

免疫系统指在细胞、组织、器官等组成的共同作用下，帮助人体抵抗有害物质和生物的侵害，同时大幅度提高人体抵抗疾病的能力。其中免疫调节剂主要用于抵抗疾病，诱发宿主的保护性免疫反应。在肠道微生态中，乳酸菌细胞表面碳水化合物、修饰脂磷壁酸结构的酶和代谢物均能起到调节免疫系统的作用。发酵食品中的乳酸菌主要通过以下3个途径增强机体免疫功能：①提高机体的非特异性免疫功能，增强宿主自然杀伤细胞、巨噬细胞的活力；②激发机体细胞免疫和体液免疫，调节机体细胞因子的表达；③释放多种生物活性因子，有效增强宿主机体的免疫力[4]。

2.4 降低胆固醇

在哺乳动物细胞膜中，胆固醇主要用于维持细胞膜的流动性和完整性，但过多的胆固醇同样会引发心血管疾病，而乳酸菌、双歧杆菌等益生菌可以有效防控高胆固醇对人体造成的危害。结合国内外对乳酸菌降解胆固醇的作用机理的研究，乳酸菌主要通过以下两种方式降解胆固醇：①乳酸菌可使胆固醇吸附于细胞膜，或将胆固醇吸入菌体细胞，从而有效控制机体内胆固醇含量；②乳酸菌可利用胆盐水解酶，使胆固醇与游离胆盐结合生成机体无法吸收的胆汁酸，以此达到减少机体内胆固醇含量的目的。

2.5 调节脂代谢

肥胖作为全球性的代谢紊乱疾病，极易引发心血管疾病、肾病、糖尿病、高血压等慢性疾病，其主要与脂代谢紊乱、肠道微生物群结构和功能改变有关。在脂代谢调节中，乳酸菌既可调节宿主脂代谢，又可利用发酵改变食品中的成分结构，从而起到减脂的作用。例如，发酵食品中的植物乳杆菌、短乳杆菌、弯曲乳杆菌等乳杆菌具有较强的抗脂肪作用，在肥胖小鼠的动物实验中，这些菌株不仅能保证肠道屏障的完整性，还能有效改善肠道菌群结构，并能生成脂肪酸、降低肠道通透性等[5]。

2.6 抗癌

生物疗法可利用生物制剂增强机体免疫力，以此起到抗癌的作用。乳酸菌可干扰与癌症相关的信号通路，减轻药物治疗可能产生的副作用，在癌症预防和治疗中主要以生物疗法载体的形式存在。乳酸菌的抗癌特性主要体现在以下几方面：①抑制癌细胞的产生及扩散；②优化肠道菌群结构，改善肠黏膜特性，在修复受损上皮细胞的同时，还能加强上皮细胞之间的关联，从而有效保护肠道黏膜屏障；③利用抗炎因子调节免疫系统，同时有效激发免疫细胞抗肿瘤的活性；④生成功能性糖肽等抗癌细胞增殖物质。近年来，我国结直肠癌的发病率和致死率显著上升，而乳酸菌可有效预防、治疗结直肠癌。例如，发酵植物、发酵乳的乳酸菌中的乳酸脱氢酶具有较高的活性，对原癌基因编码的细胞膜受体表达进行下调的同时，还能对结肠癌细胞起到一定的抑制作用。

2.7 降血压

高血压作为心血管、肾脏、脑血管疾病的重要诱因，对人体健康构成了极大的威胁。这种慢性非传染性疾病主要与衰老、肥胖以及不规律的饮食有关，属于环境、遗传、行为等因素相互作用的成果，并且高血压还伴有糖和脂肪代谢紊乱、肾脏系统功能障碍等问题。乳酸菌对高血压的抑制主要体现在影响机体氧化应激、血管紧张素系统以及炎症的产生等方面。在高血压患病率防控过程中，可摄入具有乳酸菌的功能性食品以及乳酸菌补充剂，其作用机理主要体现在以下两方面：①乳酸菌可利用胞外酶水解底物蛋白特定的蛋白组，依托于血管紧张素转换酶起到抑制作用；②乳酸菌菌体成分主要包括细胞壁、细胞自溶后的裂解物等，如血管紧张素转换酶抑制肽可有效抑制高血压。

3 结语

发酵食品中的乳酸菌具有调节免疫功能、降低胆固醇、预防癌症等作用，因此在食品开发行业中融入乳酸菌具有重要的现实意义。但乳酸菌的潜在毒性研究大多以临床为主，使得人体临床结果与临床前结果之间存在明显差异，在未来发展阶段应进一步完善乳酸菌安全性评价体系，深入探究乳酸菌在人体内具有的功效，针对特定人群、特定环境开发乳酸菌产品，这也是乳酸菌产业未来发展的主流趋势。