益生菌在发酵乳制品中的应用

1、益生菌在发酵乳制品中的应用益生菌在发酵乳制品中的应用 陕西师范大学食品学院陕西师范大学食品学院 张富新张富新1 益生菌的概念益生菌的概念 1.1 益生菌益生菌（Probiotics, Probiotic bacteria） The original definition of a probiotic was “a live microbial food supplement which beneficially affects the host animal by improving its intestinal microbial balance (Fuller,1989)”. 一种通过改善

2、肠道微生物平衡一种通过改善肠道微生物平衡从而对宿主施加有益影响的活性从而对宿主施加有益影响的活性微生物食品添加物。微生物食品添加物。 Probiotic bacteria are live microbial strains that, when applied in adequate doses, beneficially affect the animal by improving its intestinal microbial balance (Tiian and Maria,2003). The probiotics were “a live microbial food ingre

3、dient that is beneficial to health (Salminen etal 1998)”. 1.2 益生元益生元（Prebitics） A prebitics is a “non-digestible food ingredient that beneficially affect the host by selectively stimulating the growth and/or activity of one or a limited number of bacteria in the colon that have the protential to imp

4、rove host health”(Gibson and Roberfroid,1995). 通过选择性的刺激一种或少数种菌落中的通过选择性的刺激一种或少数种菌落中的细菌的生长与活性而对寄主产生有益的影响细菌的生长与活性而对寄主产生有益的影响从而改善寄主健康的不可被消化的食品成分。从而改善寄主健康的不可被消化的食品成分。 益生元大多属于在人体内不易消化的寡糖益生元大多属于在人体内不易消化的寡糖（non-oligosaccharides,NDOS）如：）如：低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖和水苏糖等。麦芽糖和水苏糖等。 1.3 合生元合生元（Sy

5、nbiotics） The definition of a synbiotic was “a mixture of probiotics and prebiotics that beneficially affects the host by improving the survival and implantation of live microbial dietary supplements in the gastrointestinal tract, by selectively stimulating the growth and/or activating the metabolis

6、m of one or a limited number of health-promoting bacteria and thus improving host welfare”(Gibson and Roberfroid,1995). 1.4 益生菌食品益生菌食品（Probiotic foods） Probitic foods are food products that contain a living probiotic ingredient in an adequate matrix and in sufficient concentration,so that after thei

7、r ingestion,the postulated effect is obtained,and is beyond that usual nutrient supplers (de Vrese and Schrezenmeir,2001). 益生菌微生物主要来源于人、动物及自益生菌微生物主要来源于人、动物及自然界。人们研究和应用比较多的是然界。人们研究和应用比较多的是: 乳酸杆菌（乳酸杆菌（Lactobacillus） 双歧杆菌（双歧杆菌（Bifidobacterius） 这些菌大部分是可以产生乳酸的乳酸菌，这些菌大部分是可以产生乳酸的乳酸菌，且是宿主肠道内的重要生理菌。因此这两属且是宿主

8、肠道内的重要生理菌。因此这两属菌也经常出现在益生菌制品中。菌也经常出现在益生菌制品中。2 益生菌的分类益生菌的分类 美国食品药物管理局认为安全的益生菌有美国食品药物管理局认为安全的益生菌有40 40 种。种。 青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、 嗜酸乳酸杆菌、嗜热性双歧杆菌、短乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳酸杆菌、嗜热性双歧杆菌、短乳杆菌、保加利亚乳杆菌、 干酪乳杆菌、啤酒片球菌、戊糖片球菌、费氏丙酸菌、谢曼氏干酪乳杆菌、啤酒片球菌、戊糖片球菌、费氏丙酸菌、谢曼氏 丙酸杆菌、酿酒酵母、乳酸链球菌、二乙酰乳酸链球菌、粪链球

9、菌、丙酸杆菌、酿酒酵母、乳酸链球菌、二乙酰乳酸链球菌、粪链球菌、 中中( (间间) )链球菌、乳链球菌、嗜热链球菌、黑曲霉、米曲霉、链球菌、乳链球菌、嗜热链球菌、黑曲霉、米曲霉、 凝固芽孢杆菌、粘连芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、凝固芽孢杆菌、粘连芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、 枯草芽孢杆菌、厌氧性拟杆菌、发酵乳杆菌、纤维二糖乳杆菌、枯草芽孢杆菌、厌氧性拟杆菌、发酵乳杆菌、纤维二糖乳杆菌、 弯曲乳杆菌、载耳布吕克氏乳杆菌、乳酸乳杆菌、胚牙乳杆菌、弯曲乳杆菌、载耳布吕克氏乳杆菌、乳酸乳杆菌、胚牙乳杆菌、 罗特氏乳杆菌、肠系膜明串球菌、乳酸片球菌、毛状拟杆菌、罗特氏乳杆菌、肠系膜明串

10、球菌、乳酸片球菌、毛状拟杆菌、 瘤胃拟杆菌、猪拟杆菌。瘤胃拟杆菌、猪拟杆菌。 2001 年我国卫生部公布了可用于保健食品的年我国卫生部公布了可用于保健食品的益生菌菌种名单：益生菌菌种名单： 两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、 短双歧杆菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜热链球菌嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜热链球菌9种。种。3 益生菌的特征益生菌的特征 益生菌有一些共同的特征，也是在研究实践中鉴定益生菌有一些共同的特征，也是在研究实践中鉴定益生菌的很好的标准益生菌的很好的标准.源于宿主并

11、对宿主健康有一定的促进用；源于宿主并对宿主健康有一定的促进用；对胃酸、胃肠内或胰的酶及胆汁消化作用表现出一对胃酸、胃肠内或胰的酶及胆汁消化作用表现出一定的抵抗力，从而能在胃肠道内存在并正常生活；定的抵抗力，从而能在胃肠道内存在并正常生活；能有效的定植于胃肠道中，从而抑制肠内病原体的能有效的定植于胃肠道中，从而抑制肠内病原体的粘附、定植、复制或有活性；粘附、定植、复制或有活性；是公认安全的微生物；是公认安全的微生物；准确识别菌准确识别菌( (基因、种属、菌株基因、种属、菌株) )及其特性，保证及其特性，保证具有已证明的安全性；具有已证明的安全性；其制品按合理剂量服用时具有临床有效性；其制品按合理

12、剂量服用时具有临床有效性；在其产品制备及储存期间能保持活性及稳定性，在其产品制备及储存期间能保持活性及稳定性，能用于大量生产并具有经济价值。能用于大量生产并具有经济价值。4 益生菌对人体的生理作用益生菌对人体的生理作用 调节肠道菌群调节肠道菌群 人体肠道中存在大量对人体有益的益生菌和病原人体肠道中存在大量对人体有益的益生菌和病原菌，只有当益生菌占优势时，才能对人体健康有益。菌，只有当益生菌占优势时，才能对人体健康有益。 益生菌通过黏附到肠道内表面以抵抗肠道的蠕动益生菌通过黏附到肠道内表面以抵抗肠道的蠕动从而保证其不被宿主排出，继而与肠上皮和相关免疫从而保证其不被宿主排出，继而与肠上皮和相关免疫

13、细胞相互作用激发免疫反应。细胞相互作用激发免疫反应。 抑制病原菌的生长繁殖抑制病原菌的生长繁殖 益生菌与致病菌竞争消化道上皮细胞的附着位点，从益生菌与致病菌竞争消化道上皮细胞的附着位点，从而抑制其他外来微生物在肠道内的定植或增殖，这种现象而抑制其他外来微生物在肠道内的定植或增殖，这种现象被称为被称为“竞争排斥竞争排斥”（Competitive exclusion），或），或“定植定植抗力抗力”（Culonization resistance）。益生菌还可以通过分）。益生菌还可以通过分泌抗菌物质来抑制病原菌的生长及繁殖。如乳酸、过氧化泌抗菌物质来抑制病原菌的生长及繁殖。如乳酸、过氧化氢、细菌素、

14、类细菌素等抗菌物质。氢、细菌素、类细菌素等抗菌物质。免疫调节作用免疫调节作用 益生菌可以用来治疗各种胃肠道疾病，如腹泻、炎症性肠益生菌可以用来治疗各种胃肠道疾病，如腹泻、炎症性肠疾病、结肠癌等疾病、结肠癌等(Roberfroid，2001)。例如，给已经感染霍乱。例如，给已经感染霍乱病菌的小鼠口服双歧杆菌可促进小鼠体内病菌的小鼠口服双歧杆菌可促进小鼠体内IgA 的分泌。的分泌。 由黏膜淋巴结和固有膜淋巴细胞分泌产生的由黏膜淋巴结和固有膜淋巴细胞分泌产生的IgA 是机体黏是机体黏膜防御感染的重要因素，膜防御感染的重要因素，IgA与肠上皮腺体细胞合成的分泌与肠上皮腺体细胞合成的分泌片结合后可以形成

15、片结合后可以形成SIgA，它是机体黏膜免疫系统的一部分，它是机体黏膜免疫系统的一部分，能够阻止细菌对肠上皮细胞表面的吸附，中和毒素、病毒和能够阻止细菌对肠上皮细胞表面的吸附，中和毒素、病毒和酶等生物活性抗原，具有广泛的保护作用。酶等生物活性抗原，具有广泛的保护作用。 降低血清胆固醇降低血清胆固醇 随着人们生活水平的不断提高，高血压、冠心病、动脉随着人们生活水平的不断提高，高血压、冠心病、动脉硬化等心脑血管疾病的发病率逐年上升，严重的威胁着人类硬化等心脑血管疾病的发病率逐年上升，严重的威胁着人类的健康，而引起这一系列疾病的原因之一就是人体血清中胆的健康，而引起这一系列疾病的原因之一就是人体血清中

16、胆固醇水平过高。早在固醇水平过高。早在1963年，年，Shaper等就发现非洲两个不同等就发现非洲两个不同部落的人由于每天都饮用乳杆菌发酵的乳制品，与其他部落部落的人由于每天都饮用乳杆菌发酵的乳制品，与其他部落相比，饮用乳杆菌发酵乳的人血清中胆固醇含量显著下降。相比，饮用乳杆菌发酵乳的人血清中胆固醇含量显著下降。国内外的大量研究也证实，乳酸菌具有降低血清中胆固醇的国内外的大量研究也证实，乳酸菌具有降低血清中胆固醇的作用。作用。促进营养物质的产生、代谢和利用促进营养物质的产生、代谢和利用 益生益生菌在宿主的消化道内进行生长、繁殖活动，此过程可以直菌在宿主的消化道内进行生长、繁殖活动，此过程可以直

17、接产生多种营养物质如乳酸、维生素、氨基酸等物质，这些物质接产生多种营养物质如乳酸、维生素、氨基酸等物质，这些物质又可以参与到宿主的新陈代谢中去，促进宿主的消化和营养吸收。又可以参与到宿主的新陈代谢中去，促进宿主的消化和营养吸收。除此之外，益生菌在动物体内还可产生多种消化酶如淀粉酶、蛋除此之外，益生菌在动物体内还可产生多种消化酶如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和葡萄糖苷酶等，这些消化类酶可以促进营养物质白酶、脂肪酶和葡萄糖苷酶等，这些消化类酶可以促进营养物质特别是下消化道营养物质如脂肪的消化和吸收。研究表明，含有特别是下消化道营养物质如脂肪的消化和吸收。研究表明，含有益生菌的动物肠道内，蛋白酶和糖酶含量

18、要明显高于不含有益生益生菌的动物肠道内，蛋白酶和糖酶含量要明显高于不含有益生菌的动物。乳酸菌不仅可以产生多种酶类，而且还能通过自身代菌的动物。乳酸菌不仅可以产生多种酶类，而且还能通过自身代谢过程中产生的乳酸，提高钙、磷、铁的利用率，同时促进维生谢过程中产生的乳酸，提高钙、磷、铁的利用率，同时促进维生素素D D 的吸收和利用。的吸收和利用。5 益生菌在国内外研究现状益生菌在国内外研究现状 益生菌主要应用在药品、保健品和食品中。益生菌主要应用在药品、保健品和食品中。目前国际上对乳酸菌等益生菌的研究显得非常活跃，目前国际上对乳酸菌等益生菌的研究显得非常活跃，产品消费成绩惊人，据粗略估计，目前全球的年

19、产产品消费成绩惊人，据粗略估计，目前全球的年产品生产总值约为品生产总值约为300 亿美元左右，其中使用益生菌亿美元左右，其中使用益生菌生产的乳制品总产值超过生产的乳制品总产值超过50 亿美元，且增长指数亿美元，且增长指数在逐年上升，呈上升发展态势。根据明特尔的全球在逐年上升，呈上升发展态势。根据明特尔的全球新产品数据报告（新产品数据报告（GNPD），），2008 年度全球的益生年度全球的益生菌产品增加了菌产品增加了136 种，种，2006-2007 年间益生菌产品年间益生菌产品的增长速度达到了的增长速度达到了131%，是近几年全球最快的增，是近几年全球最快的增长速度。长速度。 日本益生菌菌粉原

20、料及菌粉 制造公司所用菌种Healthwal长双歧杆菌Minato制药双歧杆菌Nichinichi肠球菌热处理后制成菌粉FK-23若素制药长双歧杆菌、两歧双歧杆菌、乳球菌、嗜酸乳杆菌日本冻结耐酸性长双歧杆菌，嗜酸乳杆菌，肠球菌三共制药有孢子的乳杆菌森永乳业长双歧杆菌森下仁丹长双歧杆菌协和发酵长双歧杆菌Yakuruto制药耐酸性短双歧杆菌、干酪乳杆菌组合制药热灭活肠球菌（Fecalis）：活肠球菌制剂欧洲市场上的益生菌功能性食品产品生产厂家活性成分ACTILINESPREADVamdermoortele菊粉ActimelDanone干酪乳杆菌双歧杆菌发酵乳Arla长双歧杆菌，保加利亚乳杆菌，嗜热

21、链球菌低糖冰糕Thiriet低聚果糖FyosNutriciaGefilusValioLGGLigneBifidedieteticrangeVivis低聚果糖Procult3Muller长双歧BB536ProvivarosehipSkanemejerier植物乳杆菌299vTykmaelkKlover嗜酸乳杆菌YosaBiofermefy嗜酸乳杆菌，两歧双歧杆菌美国市场上的益生菌制剂 制造公司所用菌种AmericanHealth嗜酸乳杆菌、双歧杆菌Futurebiotic嗜酸乳杆菌Generl Nutrition Corp.（GNC）嗜酸乳杆菌GNC复方嗜酸乳杆菌GNC嗜酸乳杆菌，双歧乳杆菌，保

22、加利亚乳杆菌Losargeles鼠李糖杆菌，干酪乳杆菌，短乳杆菌，植物乳杆菌，嗜酸乳杆菌Nutrition Now INC嗜酸乳杆菌，干酪乳杆菌，植物乳杆菌，嗜热乳杆菌，两歧双歧杆菌，婴儿双歧杆菌，粪链球菌Natures Boundy嗜酸乳杆菌，两歧双歧杆菌Pharm Assure嗜酸乳杆菌RiteAcidPharmecists嗜酸乳杆菌，两歧双歧杆菌，保加利亚乳杆菌Wakaunage of American co.嗜酸乳杆菌、长双歧杆菌、两歧双歧杆菌Westcadwell嗜酸乳杆菌国内常见双歧杆菌制品简表 类型制品名称采用菌种说明药品药品丽珠肠乐胶囊丽珠肠乐胶囊青春双歧杆菌青春双歧杆菌调整肠

23、道微生态平衡调整肠道微生态平衡培菲康、贝飞达培菲康、贝飞达嗜酸乳杆菌、长双歧杆菌、粪嗜酸乳杆菌、长双歧杆菌、粪肠球菌肠球菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡整肠生整肠生地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡金双歧金双歧长双歧杆菌、保加利亚杆菌、长双歧杆菌、保加利亚杆菌、嗜热链球菌嗜热链球菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡促菌生、乐腹康、源首胶囊促菌生、乐腹康、源首胶囊蜡样芽孢杆菌蜡样芽孢杆菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡威特四联活菌片威特四联活菌片两歧双歧、嗜酸乳杆菌、粪肠两歧双歧、嗜酸乳杆菌、粪肠球菌、蜡样芽孢杆菌球菌、蜡样芽孢杆菌调整肠道微生态平衡调整肠道

24、微生态平衡酪酸菌胶囊酪酸菌胶囊酪酸梭状芽孢杆菌酪酸梭状芽孢杆菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡常乐康常乐康婴儿双歧杆菌、酪酸梭状芽孢婴儿双歧杆菌、酪酸梭状芽孢杆菌杆菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡妈咪爱妈咪爱枯草芽孢杆菌、尿肠球菌枯草芽孢杆菌、尿肠球菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡波迪佳胶囊波迪佳胶囊枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡乳康生乳康生蜡样芽孢杆菌、干酪乳杆菌蜡样芽孢杆菌、干酪乳杆菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡定菌生胶囊定菌生胶囊德氏乳杆菌德氏乳杆菌调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡调整肠道微生态平衡食品食品双歧奶

25、、奶酪双歧奶、奶酪双歧杆菌、乳杆菌双歧杆菌、乳杆菌发酵制品发酵制品冰淇淋、奶粉、饮料冰淇淋、奶粉、饮料双歧因子双歧因子保健食品保健食品 目前应用益生菌自我保健在国外非常流行。这目前应用益生菌自我保健在国外非常流行。这是一种被称为不依赖药物的保健方法，即利用乳是一种被称为不依赖药物的保健方法，即利用乳酸菌、双歧乳酸杆菌等益生菌进行疾病预防和保酸菌、双歧乳酸杆菌等益生菌进行疾病预防和保健。健。 药品中治疗肠道疾病；药品中治疗肠道疾病； 保健品调整肠道微生态平衡；保健品调整肠道微生态平衡； 食品中大部分都是发酵乳制品。食品中大部分都是发酵乳制品。我国益生菌菌株选择标准我国益生菌菌株选择标准卫生部卫生

26、部2001年年84号文件颁布的号文件颁布的9种菌种；种菌种；不提倡以液态形式生产益生菌类保健食品。因为微生态不提倡以液态形式生产益生菌类保健食品。因为微生态保健食品中的功能因子为活菌，因而从保证活菌含量的保健食品中的功能因子为活菌，因而从保证活菌含量的角度而言，应大力提倡发展微胶囊或胶囊剂型的冻干菌角度而言，应大力提倡发展微胶囊或胶囊剂型的冻干菌粉；粉； 活菌类益生菌保健食品在贮藏期内活菌数不得少于活菌类益生菌保健食品在贮藏期内活菌数不得少于106cfu/mL(g)，从而达到对人体健康有促进作用的良好，从而达到对人体健康有促进作用的良好效果。效果。5 益生菌粉的制备益生菌粉的制备 益生菌菌株益

27、生菌菌株 特定增殖培养基中培养特定增殖培养基中培养 离心富集菌体离心富集菌体 菌体加入冷冻保护剂菌体加入冷冻保护剂 真空冷冻干燥真空冷冻干燥 真空包装真空包装 5.1 益生菌培养方法益生菌培养方法 益生菌培养基通常选用益生菌培养基通常选用MRSMRS培养基（杆菌）培养基（杆菌）和和M17M17培养基（球菌），培养方法通常采用好氧培养基（球菌），培养方法通常采用好氧和厌氧培养。厌氧培养方法较多，有烛缸厌氧和厌氧培养。厌氧培养方法较多，有烛缸厌氧、焦性没食子酸、真空袋、双层琼脂等方法，、焦性没食子酸、真空袋、双层琼脂等方法，一些对氧气要求严格的厌氧乳酸菌应采用严格一些对氧气要求严格的厌氧乳酸菌应采

28、用严格的厌氧培养方法。的厌氧培养方法。 5.2 益生菌生长特性益生菌生长特性 益生菌的生长曲线通常分为益生菌的生长曲线通常分为4 4个阶段：延滞期，对个阶段：延滞期，对数期，稳定期和衰亡期。数期，稳定期和衰亡期。 延滞期：延滞期：益生菌缓慢生长，适应生长环境。益生菌缓慢生长，适应生长环境。 对数期：对数期：益生菌大量生长繁殖，呈对数生长。益生菌大量生长繁殖，呈对数生长。 稳定期：稳定期：益生菌的生长量与衰亡量基本一致，益生菌的生长量与衰亡量基本一致， 益生菌保持基本稳定。益生菌保持基本稳定。 衰亡期：衰亡期：由于酸的大量产生，抑制了益生菌由于酸的大量产生，抑制了益生菌 的生长，出现自溶现象，活

29、菌数下降。的生长，出现自溶现象，活菌数下降。 5.3 益生菌益生菌增值培养增值培养 益生菌的增殖培养，即在一定的基础培养基中加益生菌的增殖培养，即在一定的基础培养基中加入有利于益生菌生长的各种营养因子，提供充足入有利于益生菌生长的各种营养因子，提供充足的营养素。这些营养素称益生菌增殖因子。的营养素。这些营养素称益生菌增殖因子。 碳源：碳源：葡萄糖、乳糖、麦芽糖等；葡萄糖、乳糖、麦芽糖等； 氮源：氮源：酪蛋白水解物、胰蛋白胨等、氨酪蛋白水解物、胰蛋白胨等、氨 基酸等；基酸等； 维生素：维生素：酵母提取物、丝氨酸、甲硫氨酸酵母提取物、丝氨酸、甲硫氨酸 、 维生素维生素C等。等。 由于益生菌在代谢过

30、程中产生的大量乳由于益生菌在代谢过程中产生的大量乳酸，抑制益生菌的生长，因此国内外通常在酸，抑制益生菌的生长，因此国内外通常在益生菌培养过程中采用中和乳酸的方法，延益生菌培养过程中采用中和乳酸的方法，延长了益生菌的对数生长期，以获得最多量的长了益生菌的对数生长期，以获得最多量的益生菌菌体。益生菌菌体。o缓冲盐法缓冲盐法 在培养基中加入缓冲盐，可以调节在培养基中加入缓冲盐，可以调节pH在在一定范围内变化，不会出现酸度过高的情况，一定范围内变化，不会出现酸度过高的情况，有利于益生菌的生长。一些国外学者利用奶自有利于益生菌的生长。一些国外学者利用奶自身含有的磷酸盐、柠檬酸盐和蛋白质作为缓冲身含有的磷

31、酸盐、柠檬酸盐和蛋白质作为缓冲剂添加到益生菌培养的体系当中。另外，常用剂添加到益生菌培养的体系当中。另外，常用的缓冲剂还有的缓冲剂还有CaCO3，与乳酸反应生成，与乳酸反应生成Ca () 2中和乳酸，同时中和乳酸，同时Ca2+可以在冷冻干燥时保可以在冷冻干燥时保护益生菌菌体，特别对于乳杆菌尤为重要。护益生菌菌体，特别对于乳杆菌尤为重要。 o化学中和法化学中和法 在益生菌培养过程中，由于乳酸的积累在益生菌培养过程中，由于乳酸的积累，当超过益生菌可以耐受的范围时，会抑制，当超过益生菌可以耐受的范围时，会抑制益生菌的生长，为了解除这种抑制作用，可益生菌的生长，为了解除这种抑制作用，可以在培养体系中加

32、入碱液来中和。常用的中以在培养体系中加入碱液来中和。常用的中和剂有和剂有NH3H2O、Ca(OH)2、NaOH和和Na2CO3等。等。o渗析法渗析法 渗析法是目前最先进的方法。其原理是渗析法是目前最先进的方法。其原理是益生菌代谢产生的废物通过膜过滤除去，使益生菌代谢产生的废物通过膜过滤除去，使发酵液始终保持着最适合益生菌生长的环境发酵液始终保持着最适合益生菌生长的环境，以用最短的时间获得最多的菌体。但其设，以用最短的时间获得最多的菌体。但其设备投资过大，对超膜材料的要求非常严格，备投资过大，对超膜材料的要求非常严格，同时在培养过程中卫生条件不易达到。同时在培养过程中卫生条件不易达到。5.4 益

33、生菌益生菌菌体的浓缩菌体的浓缩 益生菌的浓缩是为了获得浓度较高的菌体，益生菌的浓缩是为了获得浓度较高的菌体，以获得活性较高的冻干菌粉。同时浓缩过程可以获得活性较高的冻干菌粉。同时浓缩过程可除去培养液中大部分水分，一方面可以减少冻除去培养液中大部分水分，一方面可以减少冻干过程中形成的冰晶体对益生菌细胞的机械损干过程中形成的冰晶体对益生菌细胞的机械损伤作用，另一方面可减少冻干过程要蒸发的水伤作用，另一方面可减少冻干过程要蒸发的水分，缩短冻干时间，提高效率。益生菌分，缩短冻干时间，提高效率。益生菌菌体的菌体的浓缩通常采用膜渗析法和离心法两种方法。浓缩通常采用膜渗析法和离心法两种方法。o 膜渗析法膜渗

34、析法 此法是将此法是将益生菌益生菌在发酵罐内培养，利在发酵罐内培养，利用膜装置将用膜装置将益生菌益生菌菌体和发酵液分离，以浓菌体和发酵液分离，以浓缩菌体。缩菌体。 优点：优点：对菌体的损伤较小，获得的菌体浓度对菌体的损伤较小，获得的菌体浓度 较高，培养液可以循环利用。较高，培养液可以循环利用。 缺点：缺点：膜装置造价过高，过滤膜的清洗、杀膜装置造价过高，过滤膜的清洗、杀 菌、老化、污染等一系列的问题。菌、老化、污染等一系列的问题。 o 离心法离心法 离心法是浓缩分离离心法是浓缩分离益生菌益生菌菌体最常用的菌体最常用的方法，即借助离心机的离心力作用将方法，即借助离心机的离心力作用将益生菌益生菌菌

35、体沉积，与发酵液分离。菌体沉积，与发酵液分离。 优点：优点：简便、快速、处理量大，较为适合简便、快速、处理量大，较为适合 商业化生产商业化生产 。 缺点：缺点：离心过程中机械损伤较大，离心过程中机械损伤较大，益生菌益生菌 存活率较低。存活率较低。5.5 益生菌益生菌的冷冻干燥的冷冻干燥 益生菌冷冻干燥分为益生菌冷冻干燥分为冷冻冷冻和和干燥干燥两个部两个部分，首先将益生菌在一定温度下冷冻，使分，首先将益生菌在一定温度下冷冻，使其冻结，然后再经过真空冷冻干燥过程。其冻结，然后再经过真空冷冻干燥过程。其中冷冻过程对益生菌活性损失最大。其中冷冻过程对益生菌活性损失最大。o益生菌的冷冻益生菌的冷冻 冷冻

36、温度冷冻温度 益生菌益生菌对低温冷冻的耐受性与菌株有关。对低温冷冻的耐受性与菌株有关。细胞在冷冻过程中会出现以下变化：当冷冻时细胞在冷冻过程中会出现以下变化：当冷冻时细胞外溶液先结冰，细胞内溶液仍保持未结冰细胞外溶液先结冰，细胞内溶液仍保持未结冰状态，这时由于渗透压的作用，细胞内水分会状态，这时由于渗透压的作用，细胞内水分会向细胞外流动，引起细胞脱水死亡。向细胞外流动，引起细胞脱水死亡。 若快速冷冻时，细胞内外同时冻结，形成的若快速冷冻时，细胞内外同时冻结，形成的冰晶体较小，在细胞内外分布均匀，细胞死亡冰晶体较小，在细胞内外分布均匀，细胞死亡率较少。因此冷冻温度越低、冷冻速度越快，率较少。因此

37、冷冻温度越低、冷冻速度越快，对益生菌的对益生菌的损伤越小。损伤越小。 冷冻保护剂冷冻保护剂 由于益生菌细胞在冷冻过程中不可避免由于益生菌细胞在冷冻过程中不可避免地遭受冰晶体的机械损伤，因此通常采用添地遭受冰晶体的机械损伤，因此通常采用添加冷冻保护剂的方法以最大程度的减少益生加冷冻保护剂的方法以最大程度的减少益生菌细胞的死亡。通常选用的保护剂可分为菌细胞的死亡。通常选用的保护剂可分为小小分子化合物分子化合物和和大分子化合物大分子化合物 。 o益生菌的真空冷冻干燥益生菌的真空冷冻干燥 将浓缩分离得到的益生菌菌体，添加冷将浓缩分离得到的益生菌菌体，添加冷冻保护剂低温冻结后，在真空低温条件下干冻保护剂

38、低温冻结后，在真空低温条件下干燥。一般的干燥方法是将物料中的水分由液燥。一般的干燥方法是将物料中的水分由液态转变为气态，但是真空冷冻干燥则是将物态转变为气态，但是真空冷冻干燥则是将物料里的水分先冻结成固态，然后再由固态转料里的水分先冻结成固态，然后再由固态转变为气态，使干燥的益生菌中水分减少至其变为气态，使干燥的益生菌中水分减少至其长时间内无法再继续维持生物和化学反应的长时间内无法再继续维持生物和化学反应的水平。水平。 6.益生元及其应用益生元及其应用 6.1概念概念o 最基本的益生元为最基本的益生元为碳水化合物碳水化合物，但定义并不排除被用作，但定义并不排除被用作益生元的非碳水化合物物质。理

39、论上来讲，任何可以减益生元的非碳水化合物物质。理论上来讲，任何可以减少有害菌种，而有益于促进健康的菌种或活动的物质都少有害菌种，而有益于促进健康的菌种或活动的物质都可以叫做可以叫做益生元益生元。o 益生元给益生菌提供益生元给益生菌提供“食物食物”,能够被肠道内有益细菌能够被肠道内有益细菌分解吸收，促进有益细菌生长繁殖。分解吸收，促进有益细菌生长繁殖。o 益生元主要包括各种寡糖类物质（益生元主要包括各种寡糖类物质（Oligosaccharides）或称）或称低聚糖低聚糖（由（由210个个分子单糖组成）。分子单糖组成）。o 非消化性寡糖非消化性寡糖(non-oligosaccharides,NDO

40、S)可以促进可以促进有益菌有益菌从而产生有益效应，这种情况下它们可从而产生有益效应，这种情况下它们可以被认为是益生元。非消化性寡糖同样可以促进有害菌以被认为是益生元。非消化性寡糖同样可以促进有害菌而产生有害效应（如在乳糖不耐症中）。而产生有害效应（如在乳糖不耐症中）。NDOs 也可也可以对肠菌落无任何作用。以对肠菌落无任何作用。 6.2 益生元种类益生元种类 益生元种类很多，有益生元种类很多，有低聚糖低聚糖、多糖、植物、多糖、植物中草药提取物、蛋白质水解物、多元醇等。大中草药提取物、蛋白质水解物、多元醇等。大量生产商品化的主要是一些有双歧因子功能的量生产商品化的主要是一些有双歧因子功能的低聚糖

41、。如低聚糖。如异麦芽糖低聚糖异麦芽糖低聚糖(IMO)：低聚果低聚果糖糖(FOS)、低聚半乳糖低聚半乳糖(GOS)、低聚木糖低聚木糖(XOS)、低聚乳果糖低聚乳果糖(LACT)、大豆低聚糖大豆低聚糖(SOS)、菊粉菊粉(Inulin)等。等。 6.3 益生元的作用益生元的作用o 双歧杆菌增殖效果双歧杆菌增殖效果 一般而言，肠内双歧杆菌共有一般而言，肠内双歧杆菌共有8种，其中以两歧双歧杆菌、种，其中以两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌、长双歧杆菌和短双歧杆菌的数婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌、长双歧杆菌和短双歧杆菌的数量最多。不同年龄阶段人群的肠内双歧杆菌，其组成和比例有量最多。不同年龄阶段人群

42、的肠内双歧杆菌，其组成和比例有一定差别，如儿童阶段主要是婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌和一定差别，如儿童阶段主要是婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌和长双歧杆菌，青壮年和老年人肠道中则主要是青春双歧杆菌和长双歧杆菌，青壮年和老年人肠道中则主要是青春双歧杆菌和长双歧杆菌。随着年龄增长，或不良饮食习惯及疾病等的影响长双歧杆菌。随着年龄增长，或不良饮食习惯及疾病等的影响，肠内双歧杆菌数量和比例很有可能会大幅下降，不利于人体，肠内双歧杆菌数量和比例很有可能会大幅下降，不利于人体健康状态的保持。大量研究表明：健康状态的保持。大量研究表明：异麦芽低聚糖异麦芽低聚糖、低聚果糖低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖低聚半乳糖、低聚木糖等有明显的双歧杆菌增殖作用。等有明显的双歧杆菌增殖作用。 o 乳酸杆菌增殖效果乳酸杆菌增殖效果 经过体外试验和临床研究发现，经过体外试验和临床研究发现，异麦芽低聚糖异麦芽低聚糖、低、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等对人体聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等对人体肠内乳酸杆菌均有明显的增殖作用。其中低聚半乳糖对肠内乳酸杆菌均有明显的增殖作用。其中低聚半乳糖对