益生菌及其在食品领域的应用

益生菌及其在食品领域的应用益生菌及其在食品领域的应用 摘要：摘要：益生菌能够促进人体健康，在食品工业有广泛应用和前景。本文综述了 益生菌的相关概念、主要种类和保健功能及其在食品领域的应用。 关键词关键词：益生菌；保健功能；应用 0.前言 益生菌是指经口或其它粘膜途径摄入，通过改善粘膜表面微生物或酶的平 衡、刺激特异性或非特异性免疫机制而发挥作用的微生物制剂。益生菌进入动 物消化道后，通过改善消化道菌群及酶的平衡，迅速提高机体的抗病能力、代 谢能力和对食物的消化吸收能力，达到防治消化道疾病和促进生长的双重作用。 近年来，益生菌已广泛应用于乳制品行业，在保健品和医药行业中，某些益生 菌也已被应用于疾病治疗和病人的康复。除此之外，含有益生菌的糖果、甜点 和果汁饮品也陆续出现在国际市场。益生菌作为生物研究的一个新领域，对人 类的营养和健康具有重大的意义1。 1.益生菌主要种类 1.1 乳酸菌 乳酸菌(Lactobacillus)是指通过发酵糖类获得能量，产生大量乳酸的一类细 菌的总称，是革兰氏阳性菌，形态呈球状或杆状，包括 10 多个属，200 多个种。 随着生物技术的发展，乳酸菌的研究越来越引起了微生物学家、营养学家、病 理学家、免疫学家、微生态学家的关注和重视。目前已开发出来的品种数以百 计，产生了巨大的经济效益和社会效益2。 1.2 双歧杆菌 双歧杆菌(Bifidobacterium)是由法国 Tissier 学者于 1899 年首次从健康母乳 婴幼儿的粪便中分离出来的一种专性厌氧菌，它是人体中很重要的益生菌，是 健康人肠道内定殖且数量占优势的一种细菌，与人类的许多病理、生理现象密 切相关，现已确认双歧杆菌是人体健康的重要标志之。双歧杆菌属共分为 24 个 种，而来源于人类的只有 12 个种，其中能在人体肠道内定殖并能用于制备功能 食品的双歧杆菌主要有两歧双歧杆菌(B.bifidum)、青春双歧杆菌(Badolescentis)、 婴儿双歧杆菌(B.infantis)、短双歧杆菌(Bbreve)和长双歧杆菌(B.longum)5 种。 通常，在婴儿肠道内以婴儿双歧杆菌和短双歧杆菌为优势菌群，而在成人肠道 内则缺少这 2 种双歧杆菌，仅有少量两歧双歧杆菌、青春双歧杆菌和长双歧杆 菌存在，老年人肠道内无任何双歧杆菌存在3。 1.3 LGG 益生菌 1983 年美国教授 Sherwood Gorbach 和 Barry Goldin 从健康人体中分离出了 一种新的乳酸菌一鼠李糖乳杆菌(Lrhamnosus)，命名为 LGG，并于 1985 年申 请了专利。LGG 益生菌是益生菌中研究最多的一种益生菌。目前，关于其安全 性、功能性等方面的研究报道有 140 多篇4。 2.益生菌的保健功能 21 调节肠道功能 肠道上皮细胞分泌某种物质（可能是一种蛋白质或者脂质磷酸壁） ，有利于 双歧杆菌和乳酸杆菌在肠粘膜上定植而形成菌膜屏障，产生定植阻抗效果，排 斥有害菌种和肠壁接触，还产生有机酸或抗生物质抑制病原菌繁殖，防止污染 1,4。 2.2 降低血液胆固醇水平 分泌结合胆酸水解酶，分解结合胆酸成为游离胆酸，可以有效抑制病原菌， 游离胆酸在 pH 值 6 以下可以同胆固醇生成沉淀而随着大便排出，从而可以加 速肝脏中胆固醇转化为胆盐的速度，并且还可以吸附胆固醇，降低胆固醇合成 酶活性，有助于降低血清胆固醇4,5。 2.3 防止有害物质产生，延缓人体衰老 人体在新陈代谢过程中，会产生氨、硫化氢、胺、酚等对人体有害的腐败 物质或亚硝基化合物等致癌物质，有益菌群的增殖，可以阻止和削弱氨氮、硫 化氢、胺等的生成。同时，益生菌群还可以利用这些有害物质，合成对人体有 益的氨基酸、糖类、类胡萝卜素及核酸、多种维生素、微量元素、超氧化歧化 酶(S0D)等多种抗衰老物质，延缓人体衰老6。 2.4 调节人体免疫功能 有益菌群在人体内长期寄居，与人体达成一种共生关系，促使机体产生能 抗同类病原菌的抗体及一些有抑制作用的产物。而且有益菌群产生的活性因子 可以以某种免疫调节因子的形式发挥作用，刺激肠道产生免疫反应，调节体液 中免疫球蛋白，促使免疫球蛋白上升，提高免疫力，增强免疫功能5,6。 2.5 抑制乳糖不耐症 乳糖不耐症是由于部分人体内缺乏乳糖分解酶，不能对牛奶中的乳糖加以 分解利用所造成的腹胀腹痛，甚至呕吐或下泻等症状。这种情况与人种有关， 亚洲人占多数。乳酸菌、酵母菌等有益菌群可以将牛奶中多数的乳糖发酵转化 成乳酸和其他物质，从而抑制乳糖不耐症7。 2.6 抗肿瘤作用 流行病学调查显示癌症发病率的高低和膳食组分密切相关，而含益生菌的 膳食已被证明具有明显降低癌症发病率的功效。对益生菌的抗癌研究显示，嗜 酸乳杆菌、干酪乳杆菌、德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌的菌体或用其做成的酸 奶食用后可活化单球巨噬细胞的活性，增强全身性免疫应答。干酪乳杆菌、乳 酸乳杆菌、奶油链球菌及各种双岐杆菌的菌体或酸奶上清液均具有相当强的抗 肿瘤活性。另外，益生菌具有阻碍结肠和其他器官中发生的非基因型和基因型 突变的功能，其机理是益生菌或其代谢副产物通过影响结肠上皮细胞的变化历 程，来达到降低癌细胞增殖的目的5,7。 2.7 其他作用 益生菌对人体的生理活性还包括抗高血压、促进生殖泌尿系统健康、防止 腹泻、减少心血管疾病的发病率、降低与酒精中毒性肝病相关的内毒素的作用 等，这些作用到现在都得到了不同程度的证实和临床验证4。 3.益生菌在食品中的应用 益生菌因其特有的保健功能作为功能食品的研究已越发受到关注。在食品 工业中，益生菌可参与发酵或不参与发酵直接添加，益生菌 70应用于乳制品 中。在我国，虽然对益生菌的研究比较热，但目前产品开发却多以药品和保健 品为主3。 3.1 功能性食品添加剂 产味乳酸菌如：保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌(其特征风味以乙醛为主)；丁 二酮乳链球菌、醋化醋杆菌、肠膜明串珠菌及乳酪链球菌等(产生乙二酰、乳酸、 乙酸及丁二酮等风味物质)，可以赋予产品芳香，提高产品风味，减少香精、香 料在产品中的添加，从而使产品更趋于天然、绿色，更易于被消费者接受。另 外它们还能够增加乳制品的粘稠度3。 3.2 益生菌在酸奶中的应用 3.2.1 双歧杆菌在酸奶中的应用 Malyoth 等（1969）将 Bifidobacterium 应用于发酵乳制品。双歧杆菌乳的 感官特征是较轻的酸味，和其他发酵乳制品比较少发生苦味，形成具有生理活 性的 L（+）乳酸，双歧杆菌特别适宜加工发酵乳饮料，可生产兼具营养和生理 功能的发酵乳制品。德国早在 20 世纪 40 年代将双歧杆菌制剂用于婴儿消化道 疾病的防治，日本第一个双歧制品是由森永乳业公司于 1971 年开发，现今已成 为世界上最大的双歧杆菌制品生产国，约 70 个品种，其中 50 多种是乳制品， 包括酸奶、乳饮料、干酪、奶粉、酪乳、酸性稀奶油等，在法国、美国、印度、 英国等国家双歧杆菌制品生产的增长都很快8。 3.2.2 双歧杆菌在豆乳产品中的应用 Kamaly（1989）进行了 Bifidobaterium 的豆乳产品研究，在豆乳中能强化碳 水化合物，蛋白水解物和氨基酸能促进 Bifidobaterium 的生长酸化，并能够生产 出以 Bifidobaterium 为唯一发酵菌种的质地优良的酸奶产品。 众多研究工作者认为，酸奶是益生菌的最佳食物载体。其主要原因是发酵 食品特别是发酵乳制品本身就有很好的健康功效；消费者已熟知发酵食品中含 有活性微生物并已受到青睐；作为发酵菌种的益生菌可将发酵性能与健康功效 结合；酸奶产品是一类健康食品的印象有助于益生菌日推荐摄入量的推广。此 外，从工艺技术上，发酵乳制品能保持最大发酵活菌数，为益生菌的存活创造 有利条件的技术已成熟7,8。 3.2.3 益生菌在干酪中的应用 干酪也可作为益生菌的载体，因其既有发酵剂作用又兼具对人体独特的生 理功能。蛋白、脂肪水解是干酪成熟工程中最重要的变化之一，发酵剂和非发 酵剂乳酸菌构成了干酪主要菌。嗜热菌 L.bulgaricus 和 S.thermophilus 是硬质意 大利和瑞士干酪的常用菌；嗜热菌 L.casei 和 L.plantarum 是多种干酪成熟的主 要非发酵剂8,9。 3.2.4 益生菌在功能性食品中的应用 在高度工业化国家，消费者对“功能食品”和“营养保健品”的需求已呈 增长态势，正缓慢、坚实地渗透到许多发展中国家的高收入消费阶层。含益生 菌的功能性食品业被视为重要的一类产品。功能性食品中常见益生菌主要指 2 大类乳酸菌群：一类为双歧杆菌，常见的有两双歧杆菌，婴儿双歧杆菌，长双 歧杆菌，短双歧杆菌，青春双歧杆菌，动物双歧杆菌；另一类为乳杆菌，如嗜 热乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei） 、鼠李糖 杆菌（Lactobacillus rhamnosus） 、植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）(该菌种 暂未被中国卫生部批准列入可用于保健品的益生菌种名单)和罗伊氏乳杆菌 （Lactobacillus reuteri）等。其中较新型的 2 个菌种为植物乳杆菌和罗伊氏乳杆 菌。 现在成功上市的功能性食品有很多，如婴儿食品及欧美国家将益生菌添加 到强化食品中制成饮料粉末、果汁；有的制成片剂、胶囊等易携带、食用。膳 食补充剂作为益生菌的另一类产品，与酸奶、冰淇淋等被广大消费者接受8。 3.2.5 益生菌在其他食品中的应用 Johnson 等（1998）应用 L.plantarum 发酵的含燕麦蔷薇果饮料，其摄入能 够降低人类粪便中短链脂肪酸（SCF）的含量，同时对粪便和微生物产生影响； Errkkila 等（2001）应用新型发酵剂发酵干肠，得到了新风味的干肠制品，发酵 剂由 L.rhamnosusGG、LC-705、E-97800、P.penostaceusE90390 和 L.plantarumE98098 组成。Quintana 等（1999）应用 L.plantarum 作为发酵菌种， 低温条件下对绿橄榄进行发酵，确立了发酵的各种参数，为绿橄榄产品的生产 提供了一种方便有效的方法。Kalac 和 Kalae 等（2000）以 L.plantarum 等为发酵 菌种生产泡菜，有效地较低了产品中胺的含量10。 4.前景 随着生物技术的发展，人们对益生菌的研究越来越广泛，对益生菌的研究 更加深入对益生剂的认识不断完善。随着人们健康意识的增强和社会经济等 因素的影响，全世界都对功能性食品产生了浓厚的兴趣，将益生菌用于保健食 品是目前各国研究的热点之一。为了更好的开发和利用益生菌，必须进一步研 究益生菌在肠道中的作用机制,对健康人群的保健作用，以及如何提高益生菌在 食品中稳定性和持久性等。同时，在食品中要不断扩大益生菌的应用范围,以促 进食品工业的进步和增强人民群众的健康3,10。 5.结论 含益生菌的食品显示出很大的市场潜力，并呈现出日趋多样化的应用。但 我们国内对于益生菌在人体作用方面的开发研究仍处于初期阶段，评估益生苗 在我国健康人群中的作用、及在调节肠胃疾病和增强免疫等方面的功效性作用， 将会是今后各菌种生产商、各大食品企业的目标。同时为了保证益生菌有较高 水平的活菌数，在选择合适菌株、改良其生长环境条件、添加生长促进物质等 方面也有很多研究有待进行。在消费者的认知度的宣传推广方面，也有大量艰 巨的工作有待开展。 参考文献 1李明华，张大伟，郝永任，楚杰，王少杰. 益生菌的营养保健功能及其在食品中的应用 J.中国食物与营养，2006， （11）：45-46. 2胡会萍.益生菌以及在功能食品中的应用J.食品研究与开发，2007,2（28）:174. 3李海燕，韩萍，侯长希，王佳江. 益生茵的功效及其在食品中的应用J.农业与技术， 2007,27（5）：80-81. 4杨维军，王华，杨坚.益生菌的功效及其在食品工业中的应用J.四川食品与发酵, 2005,27(1):28. 5陈有容，郑小平，方继东，齐凤兰. 益生菌的健康功效及其