干酪中的生物活性物質(zhì)及其作用

焦晶凱，劉振民，蘇米亞

（乳業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，上海 200436）

干酪是高度濃縮的乳制品，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、無機(jī)鹽、維生素和其他礦物質(zhì)元素，所含蛋白質(zhì)是鮮奶的8倍左右。干酪中的蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的消化率達(dá)96%以上，是生物合成鈣的良好來源，干酪中還含有乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）及其代謝產(chǎn)物，具有保健作用。干酪中除了作為主發(fā)酵劑的LAB外，還含有乳桿菌、片球菌、腸球菌和明串珠菌等非發(fā)酵LAB，這些菌是在發(fā)酵菌種消亡后成為優(yōu)勢菌種，這兩種LAB在干酪生化反應(yīng)過程中起到重要作用，同時(shí)釋放生物活性肽、維生素、γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）等重要的生物活性物質(zhì)。

干酪的形成是一個(gè)生物化學(xué)的動(dòng)態(tài)反應(yīng)，在這一反應(yīng)過程中釋放營養(yǎng)素及多種生物活性成份。由于干酪中存在大量的鈣，已經(jīng)被證明干酪對防治骨質(zhì)疏松癥或齲齒有積極影響[1-2]。除了鈣之外，干酪中還含有多肽、脂肪酸、有機(jī)酸、維生素、GABA和共軛亞油酸（conjugated linoleic acid，CLA），這些物質(zhì)均有生物活性[3-5]。如共軛亞油酸（CLA）對抗癌和抗動(dòng)脈粥樣硬化有重要作用[6-7]；γ-氨基丁酸是一種非蛋白類氨基酸，參與生理功能，如神經(jīng)傳遞等。干酪中的這些活性物質(zhì)可以抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶、抗氧化、抗菌、抗增值，同時(shí)對抵抗心血管疾病如肥胖、血脂異常和Ⅱ型糖尿病等，也減少了代謝綜合征的風(fēng)險(xiǎn)[8]。本文主要介紹干酪中的重要生物活性物質(zhì)，并對其在人體的作用進(jìn)行概述。

1 干酪中的共軛亞油酸CLA

共軛亞油酸CLA是指以共軛二烯十八碳二烯酸酯及其立體異構(gòu)體（C18：2）存在的一組多不飽和脂肪酸。干酪中的CLA主要來源于牛乳本身含有的CLA和乳酸菌（LAB）在發(fā)酵過程中通過亞油酸異構(gòu)酶產(chǎn)生的CLA。干酪中脂肪酸譜和CLA含量受母牛周圍環(huán)境、耕作方式、遺傳和生理方面等影響[9]，此外干酪的制作過程，如熱處理牛奶和/或凝乳，添加的發(fā)酵劑和成熟等均對干酪中的CLA水平具有重要影響。部分干酪中CLA的組成及含量如表1所示。已經(jīng)證明某些用于牛奶發(fā)酵的乳酸菌有能力產(chǎn)生CLA，因此最近的研究更專注于通過增加動(dòng)物飲食中的植物油（富含多不飽和脂肪酸）和/或在干酪生產(chǎn)過程中添加具有產(chǎn)生CLA能力的乳酸菌來增加干酪中CLA含量[10]。瘤胃酸對應(yīng)于CLA異構(gòu)體C18：2（順式9、反式11）是最豐富的異構(gòu)體，約占CLA總量的80%～90%。大量的體外研究和動(dòng)物模型顯示CLA可降低患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)并具有抗動(dòng)脈粥樣硬化功效。除了瘤胃酸之外，其他CLA異構(gòu)體對人體健康也有積極影響。如已經(jīng)有報(bào)道稱C18：2（順式12、反式10）可以促進(jìn)體質(zhì)量減輕，降低患有代謝綜合征肥胖男性葡萄糖水平和胰島素抵抗，而異構(gòu)體C18：2（順式9、反式11）可抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞的生長[11]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，食用富含瘤胃酸的羊干酪相較于商業(yè)干酪來說，能更有效地影響幾種動(dòng)脈粥樣硬化指標(biāo)，食用富含α-亞麻酸、CLA和異油酸的羊干酪可以有效改善血脂譜和降低高膽固醇血癥受試者血漿中內(nèi)源性大麻素合成[12]。

表1 部分干酪中脂肪酸組成和CLA（順式9、反式11）含量Table 1 Fatty acid composition and cis-9,trans-11 CLA contents in different cheeses

此外，干酪中所含的短鏈脂肪酸如丁酸和己酸，中鏈脂肪酸如辛酸和癸酸等也具有一定的生理功能。如乳脂中濃度范圍在2%～5%的丁酸被稱為抗癌抑制劑，可以廣泛地抑制人類癌細(xì)胞的生長。干酪中另一個(gè)重要的脂肪酸就是植烷酸C20，有研究指出它可以增強(qiáng)干細(xì)胞中葡萄糖消化，改善葡萄糖體內(nèi)平衡并具有防止代謝綜合征（metabolic syndrome，MetS）和Ⅱ型糖尿病的作用[13]。

2 干酪中的生物活性肽

生物活性肽在干酪成熟過程中產(chǎn)生，其中LAB在新鮮干酪和成熟干酪生化反應(yīng)中起到重要作用，LAB釋放酶不斷合成釋放多肽。LAB水解蛋白主要包括三個(gè)階段：①細(xì)胞壁膜蛋白酶（cell envelope proteinase，CEP）消化胞外酪蛋白變成寡肽；②肽傳輸載體傳輸肽進(jìn)入細(xì)胞；③胞內(nèi)肽酶降解多肽成短肽和氨基酸。這些通過蛋白水解過程釋放的多肽具有特殊的生物活性作用，包括抗菌、降壓、免疫調(diào)節(jié)、鎮(zhèn)痛、抗氧化，從而對人體各大系統(tǒng)（心血管、消化系統(tǒng)、免疫和神經(jīng)系統(tǒng)）有積極作用[17]。

GUPTA A等[18]評估了添加和不添加非發(fā)酵菌種的切達(dá)干酪不同成熟時(shí)期水溶性多肽提取物（water-soluble extracts，WSE）的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)抗氧化活性依賴于成熟時(shí)間。加入非發(fā)酵菌種的切達(dá)干酪中2,2'-連氮基-雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（2,2'-azino-bis（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid），ABTS）自由基清除活性提高了，并且在成熟的第4個(gè)月表現(xiàn)了最高的活性（添加非發(fā)酵菌種和不添加非發(fā)酵菌種的抗氧化活性分別是16.61μmol和9.76μmol的TE/mg蛋白）。TE抗氧化活性（trolox equivalent antioxidant capacity，TEAC）隨著成熟時(shí)間延長而增強(qiáng)，最大可達(dá)9.81μmol的TE/mg蛋白。同樣觀察到1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除活性在第4個(gè)月時(shí)表現(xiàn)最強(qiáng)。隨后在第5個(gè)月開始下降，說明這時(shí)抗氧化活性肽開始被水解。

有學(xué)者檢測了來自巴西不同城市的傳統(tǒng)干酪（Coalho）的抗氧化活性（ABTS自由基清除力）、鋅結(jié)合能力和抗菌能力。結(jié)果顯示，來自科倫蒂斯的Coalho干酪具有最高的抗氧化活性（91.1%）。Coalho干酪的鋅結(jié)合能力為61.8%～75.5%。同時(shí)，來自卡舒埃里尼亞和文圖羅薩的Coalho干酪對糞腸球菌（Enterococcusfaecalis）ATCC 6057，枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）ATCC 6633，大腸桿菌（Escherichiacoli）ATCC25922和銅綠假單胞菌（Seudomonasaeruginosa）ATCC 27853有抗性[19]。另有學(xué)者研究證明，墨西哥手工干酪（Cotija）隨著成熟時(shí)間的延長其抗氧化活性血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制活性有所增強(qiáng)[20]。

3 干酪中的γ-氨基丁酸

GABA是一種4碳非蛋白氨基酸，是谷氨酸脫羧產(chǎn)生的植物和微生物的代謝產(chǎn)物。有報(bào)道稱，乳酸桿菌和乳球菌如干酪中分離出的保加利亞乳桿菌（Lactobacillusdelbrueckii ssp.bulgaricus）、植物乳桿菌（Lactobacillusplantarum）和副干酪乳桿菌（Lactobacillusparacasei）可以從發(fā)酵食物中產(chǎn)生GABA。GABA的產(chǎn)生受到很多因素的影響，包括pH、溫度、培養(yǎng)時(shí)間和培養(yǎng)基的成分。乳酸菌通過谷氨酸脫羧酶（glutamic acid decarboxylase，GAD）產(chǎn)生谷氨酸脫羧反應(yīng)，釋放GABA同時(shí)消耗質(zhì)子，從而增加胞質(zhì)溶膠和環(huán)境的堿性[21]。pH值是GABA合成的調(diào)節(jié)劑。菌種間的谷氨酸脫羧酶（glutamic acid decarboxylase，GAD）活性表現(xiàn)有所不同，如Lb.plantarum DSM19463在pH為6.0時(shí)具有GABA最大合成量，Lb.paracasei NFRI7415為pH 5.0，Lb.brevis GABA 057為pH 4.2。溫度也是影響GABA產(chǎn)生的熱力學(xué)平衡的一項(xiàng)指標(biāo)，如Lb.brevis NCL912需要較高細(xì)胞濃度，最適溫度是35℃，而Lb.plantarum DSM19463產(chǎn)生GABA的最適溫度是30～35℃[22]。

GABA有抗高血壓、免疫調(diào)節(jié)，抑制尿液分泌和鎮(zhèn)靜等生理功能。此外，一些研究表明GABA可以誘導(dǎo)胰島素的分泌，進(jìn)而有助于預(yù)防或治療糖尿病，通過激活特異性受體并促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖，GABA還可以幫助治療酗酒和抑郁癥，服用GABA也可以調(diào)節(jié)疼痛和焦慮以及血清中血脂的水平。有研究表明，GABA可以提高血漿中生長激素的濃度以及大腦合成蛋白質(zhì)的速度。干酪中的GABA還可以誘導(dǎo)產(chǎn)生低血壓[23]。

有學(xué)者通過高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）測定了34種手工西班牙干酪中GABA的含量，結(jié)果顯示，GABA最高含量可達(dá)330 mg/kg，并且不受成熟時(shí)間和乳原料的影響[24]。還測定了成熟5個(gè)月的意大利佩科里諾馬爾凱和菲利亞諾干酪中GABA含量，分別為289 mg/kg和391 mg/kg。也有研究測定了高達(dá)、切達(dá)、藍(lán)紋和艾達(dá)姆干酪中GABA的含量，分別是177μg/g、48μg/g、7.1μg/g、4.2μg/g，此項(xiàng)研究顯示，GABA的含量受到干酪類型、成熟類型、生乳原料的質(zhì)量、本土微生物環(huán)境以及蛋白酶活性影響。酪蛋白水解釋放較多的谷氨酸、低pH及厭氧等成熟條件可以提高GABA的含量。LAB發(fā)酵菌種的使用也會影響GABA的生成量[25]，有學(xué)者測定了來自法國的商品干酪中GABA含量，在9種干酪中有4種測定出GABA。其中哈瓦蒂干酪GABA含量最高，為324 mg/100 g干酪，而高達(dá)干酪GABA含量為129 mg/100g干酪，結(jié)果表明，哈瓦蒂干酪在更長的成熟時(shí)間和較強(qiáng)的蛋白水解能力條件下可以得到高濃度的自由氨基酸（amino acid，AA）和谷氨酸。

4 干酪中的有機(jī)酸

在干酪發(fā)酵中后期，乳酸菌會自溶釋放胞內(nèi)酶，促使干酪成熟，LAB同時(shí)產(chǎn)生抗菌物質(zhì)（如有機(jī)酸、丁二酮、乙偶姻、氫過氧化物和細(xì)菌素）。有報(bào)道指出，意大利奧索拉干酪在這一過程中會產(chǎn)生檸檬酸、乳清酸、丙酮酸、乳酸、尿酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和馬尿酸[26]，切達(dá)干酪中也被檢測到產(chǎn)生的蘋果酸[27]。

這些有機(jī)酸影響了干酪最終的質(zhì)地和風(fēng)味。如丙酸是瑞士型干酪的特征性風(fēng)味，主要是由丙酸小桿屬（Propionibacterium spp.）通過乳酸代謝產(chǎn)生的[28]。有機(jī)酸的抑菌作用和殺菌活性主要依賴于微生物的生理狀態(tài)和外部環(huán)境對其的影響。如其酸性可以抑制腐敗菌和致病微生物的生長，從而提高干酪質(zhì)量。有機(jī)酸可以有效控制微生物含量，影響干酪的品質(zhì)，這些有機(jī)酸對最終形成干酪的風(fēng)味和芳香成分具有重要作用[29]。

5 干酪中的礦物質(zhì)和維生素

半硬質(zhì)和硬質(zhì)干酪含有6～11g/kg的鈣，而軟質(zhì)干酪則含鈣量較低，主要是由于其生產(chǎn)過程中的酸化環(huán)節(jié)，根據(jù)奶酪品種和工藝的不同，鈣和維生素的含量也會有所不同。

干酪中鈣、磷、鈉和氯化物含量很高，而元素（如鋅和鉀）的濃度非常低，幾種常見干酪中的礦物質(zhì)含量見表2。關(guān)于干酪對止齲的抑制作用已經(jīng)發(fā)表了相當(dāng)多的研究，有研究表明，食用硬質(zhì)干酪對已軟化的牙釉質(zhì)表面的再硬化有顯著影響，在年輕人中，食用含有益生菌鼠李糖乳桿菌制作的干酪能夠減少與齲齒相關(guān)的唾液微生物的數(shù)量[30]。干酪預(yù)防齲齒最可能的機(jī)制是與干酪中酪蛋白-磷酸鈣礦化能力、引起的刺激唾液流動(dòng)、酪蛋白對形成牙菌斑的酸的緩沖作用及抑制致齲細(xì)菌有關(guān)，還需要更多的研究來闡明干酪預(yù)防齲齒確切的機(jī)制。另有研究表明，鈣可以抑制脂肪和膽汁酸的吸收、增加糞便脂肪排泄及鈣誘導(dǎo)的膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化，從而降低人體內(nèi)的血脂濃度[31]。

表2 幾種常見干酪中礦物質(zhì)的含量Table 2 Contents of minerals in several types of common cheeses mg/30 g

與水溶性維生素相比，干酪中含有更多的脂溶性維生素，因?yàn)樗苄跃S生素大部分會隨著乳清的排除而流失。干酪中的主要維生素有核黃素、維生素B12、煙酸、葉酸和維生素A。如50 g的切達(dá)干酪可以分別提供成年男、女28%和32%的維生素A的每日膳食推薦量，維生素A具有多種生理功能，如刺激免疫系統(tǒng)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)，維持弱光視力[32]。

水溶性維生素如核黃素、維生素B12和葉酸，它們在干酪中的含量低于牛奶中的含量。但是，一些損失的B族維生素在干酪成熟期間由微生物合成，從而得到了一定的補(bǔ)償。半硬質(zhì)干酪可以提供成年人平均80%的維生素B12的膳食推薦攝入量[33]，維生素B12與葉酸一起有助于減少血液中高水平的同型半胱氨酸，這是一種與腦血管疾病有關(guān)的氨基酸。

6 展望

干酪是微量元素營養(yǎng)素和生物活性物質(zhì)的充足來源，干酪中包含的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)成分，除了其本身作為基礎(chǔ)營養(yǎng)物質(zhì)，還具有生物活性作用，也就是說干酪可能產(chǎn)生特定的健康益處。在干酪成熟過程中LAB活性增強(qiáng)，LAB在這一過程中釋放多肽和GABA等重要的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物具有一定的生物活性。已有研究表明干酪具有降低血壓、降低心血管疾病的作用，需要更多的研究來證明干酪對人身體健康影響的具體機(jī)制。