乳酸菌的益生特性及應(yīng)用研究進(jìn)展

王立芳

（河北鑒明檢測技術(shù)服務(wù)有限公司，河北廊坊 065000）

乳酸菌是指發(fā)酵糖類主要產(chǎn)物為乳酸的無芽孢革蘭氏陽性細(xì)菌的總稱。由于乳酸菌具有改善食品的風(fēng)味、調(diào)節(jié)胃腸道菌群平衡、促進(jìn)機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、防治腹瀉、降低膽固醇、改善血脂水平、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等多種功能。所以最近幾年來，對乳酸菌的研究越來越受到不同領(lǐng)域科學(xué)家的關(guān)注和重視。同時，乳酸菌也被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、保健品和飼料工業(yè)等領(lǐng)域的生產(chǎn)中，人們的生活也越來越多地受到乳酸菌所帶來好處的影響。

1 基本特性和種類

乳酸菌的基本特性[1]是革蘭氏染色陽性、兼性厭氧、不形成芽孢、無運(yùn)動性或極少運(yùn)動、不生成色素、過氧化氫酶陰性、不能還原硝酸鹽、分解蛋白質(zhì)但不產(chǎn)腐敗物質(zhì)，脂肪分解能力較弱，消耗的葡萄糖50%以上生成乳酸。不能耐受較高的溫度，但是能耐受較低的酸度，對胃酸有一定的耐受性。乳酸菌對培養(yǎng)基要求比較嚴(yán)格，除了需要供給水、碳源、氮源和無機(jī)鹽外，還需要維生素、多種氨基酸和肽等生長因子，不能利用復(fù)雜的糖類，但它具備大部分微生物所沒有的乳糖分解能力[2]。

乳酸菌目前至少可分為18個屬，共有200多種。其中，鏈球菌屬和乳桿菌屬是最主要的2個屬類[3]。

2 乳酸菌的益生特性

2.1 調(diào)節(jié)腸道菌群微生態(tài)平衡

調(diào)節(jié)宿主微生態(tài)是乳酸菌最早發(fā)現(xiàn)的功能之一。乳酸菌能夠黏附在腸道中，通過代謝產(chǎn)生乳酸、乙酸等有機(jī)酸，抑制致病菌的生長繁殖，從而達(dá)到維持腸道微生態(tài)菌群平衡的作用。

人體在正常情況下，腸道有數(shù)百種菌生存，各菌群種類和數(shù)量都保持穩(wěn)定，且各類菌之間相互牽制，成為均衡的微生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)體抵抗力較弱時，致病菌大量繁殖，就會打亂菌群平衡，使機(jī)體發(fā)病。當(dāng)機(jī)體食用乳酸菌，就會在腸道內(nèi)定植，通過產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物來調(diào)節(jié)腸道pH值，還會產(chǎn)生H2O2、雙乙酰和細(xì)菌素等抑菌物質(zhì)[4-5]，細(xì)菌素除了作用細(xì)胞膜外，還能抑制細(xì)胞壁的生物合成，導(dǎo)致細(xì)胞液流失，加速致病菌的死亡。何冬梅等人[6]研究了活性乳酸菌飲料對人體腸道菌群的影響，結(jié)果表明，試食組自身前后對比，雙歧桿菌、乳桿菌數(shù)量明顯增加，產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量明顯減少，說明乳酸菌具有調(diào)節(jié)人體腸道菌群、改善腸道環(huán)境的作用。

2.2 促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)吸收

乳酸菌可以將食物中大分子物質(zhì)經(jīng)發(fā)酵分解成氨基酸、維生素等小分子物質(zhì)，顯著提高了機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。此外，益生菌還可產(chǎn)生淀粉酶、蛋白酶和葡萄糖苷酶等多種消化酶，促進(jìn)了營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[7]。

乳糖不耐癥就是一種常見的營養(yǎng)吸收障礙，普遍存在于哺乳動物中，乳糖不耐癥是由于小腸黏膜上乳糖酶分泌少或活力較低、不能完全水解乳糖成葡萄糖和半乳糖，以致剩余的乳糖被送到了消化功能較差的大腸和結(jié)腸，這里聚集著各種腸道細(xì)菌，乳糖被細(xì)菌分解產(chǎn)生短鏈脂肪酸及氫氣、甲烷等，出現(xiàn)腹瀉、腹脹或腹絞痛等癥狀[8]。通過在乳品中加入嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌等乳酸菌，使其中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，從而治療乳糖不耐癥癥狀[9]。

2.3 降低膽固醇作用

酸奶中的乳酸菌及相關(guān)制品具有降低人體血清膽固醇含量的作用，已得到大量體內(nèi)和體外試驗證實。目前乳酸菌降低膽固醇的機(jī)制主要如下：①共沉淀理論。體外試驗證明，乳酸菌中的膽鹽水解酶水解結(jié)合膽鹽為游離膽鹽，可以與膽固醇形成共沉淀。②乳酸菌吸收理論。體外試驗證實，乳酸菌可以通過細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或細(xì)胞質(zhì)吸附膽固醇。國外研究者進(jìn)行體內(nèi)試驗，讓患有高膽固醇人群等量服用半年的乳桿菌制劑，半年后檢測血清發(fā)現(xiàn)，總膽固醇含量均有所下降，且試驗前膽固醇越高的人群，下降越明顯[11]。

2.4 其他益生作用

人體長期服用乳酸菌制品，還具有防癌抗癌、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、改善血脂水平、預(yù)防齲齒、抗高血壓、改善肝功能、延緩衰老等功效[10]。

3 乳酸菌的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 在食品工業(yè)中的應(yīng)用

3.1.1 在發(fā)酵乳制品中的應(yīng)用

牛乳、羊乳等動物乳品通過乳酸菌發(fā)酵制成發(fā)酵乳制品或進(jìn)一步調(diào)配制成乳酸菌飲料。經(jīng)發(fā)酵后的乳品無論從口感、風(fēng)味還是組織結(jié)構(gòu)上都得到了很好的改善[12]。酸奶生產(chǎn)常用的菌種是嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌，還可以同時加入嗜酸乳桿菌或雙歧桿菌等菌株，進(jìn)一步提高酸奶的保健作用。其中活性乳酸菌飲品受到越來越多消費(fèi)者的喜愛，不僅由于它酸甜的口感，更因為它含有大量乳酸菌活菌，乳酸菌在腸道內(nèi)繁殖，能有效調(diào)節(jié)腸道菌群平衡。

傳統(tǒng)的酸奶發(fā)酵劑是接種液體發(fā)酵劑，這種發(fā)酵劑發(fā)酵工序繁瑣，需要經(jīng)過擴(kuò)培工藝過程，且技術(shù)要求嚴(yán)格，操作不當(dāng)就會出現(xiàn)質(zhì)量問題。而且存放過程極易污染雜菌、保存時間較短、運(yùn)輸成本較高等問題。所以，這種液體發(fā)酵劑已經(jīng)被酸奶廠家所淘汰。目前，大多數(shù)企業(yè)采用的是直投式酸奶發(fā)酵劑——凍干菌粉，這種發(fā)酵劑不需要經(jīng)過活化、擴(kuò)培等預(yù)處理工作，可以直接投入到熱處理后的原料乳中發(fā)酵酸奶，簡化了生產(chǎn)工藝、提高了工作效率，而且降低了污染的可能性。另外，這種發(fā)酵劑運(yùn)輸成本和貯藏成本都很低，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和產(chǎn)品品質(zhì)。

3.1.2 在釀造工業(yè)中的應(yīng)用

在葡萄酒的生產(chǎn)過程中，加入特定的乳酸菌，使其發(fā)生蘋果酸-乳酸發(fā)酵，會顯著降低葡萄酒的酸度，提高果香和酒香，使酒的滋味會更柔和[13]。同樣在白酒、啤酒、米酒的釀造過程中，利用乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸和雙乙酰等，可以提升酒的風(fēng)味和口感。

在釀造醬油食醋的過程中，乳酸菌代謝產(chǎn)物會增加醬油和食醋的酯香風(fēng)味，可以釀造出更加香氣濃郁的醬油和食醋。

3.1.3 在肉制品加工中的應(yīng)用

乳酸菌在肉制品中發(fā)酵產(chǎn)酸，pH值降低，NO2-還原成NO，NO與肉中肌紅蛋白結(jié)合形成亞硝基肌紅蛋白（NO-Hb），使肉制品呈亮紅色；乳酸菌產(chǎn)酸還能抑制雜菌的生長繁殖，防止了肉質(zhì)的腐敗[14]。利用乳酸菌發(fā)酵肉制品，還可以延長發(fā)酵肉制品的保質(zhì)期，降低亞硝酸鹽含量，提高肉制品的食用安全性。

3.1.4 其他應(yīng)用

由于乳酸菌具有改善食品的風(fēng)味，且能夠提高食品的保藏性能，所以近年來研究人員經(jīng)過大量的試驗，將乳酸菌的發(fā)酵延伸至食品生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，如發(fā)酵果蔬汁、發(fā)酵植物蛋白飲料、干酪的生產(chǎn)、面包的發(fā)酵等。

3.2 在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用

3.2.1 防治腹瀉

目前，乳酸菌在醫(yī)療上應(yīng)用最普遍的就是治療小兒腹瀉。引起小兒腹瀉的主要原因有細(xì)菌感染、脾胃虛弱。細(xì)菌感染會使腸道菌群失調(diào)，引發(fā)急性小兒腹瀉；另外，濫用抗生素也會殺死有益菌，有害菌趁虛而入，導(dǎo)致腹瀉。針對腸道菌群失衡引發(fā)的小兒腹瀉，臨床上多采用微生態(tài)制劑治療，乳酸菌定植在腸道內(nèi)，抑制腸道內(nèi)其他致病菌和腐敗菌的生長繁殖，從而調(diào)節(jié)菌群平衡，達(dá)到治療腹瀉的目的。近年來出現(xiàn)了很多益生菌制劑產(chǎn)品，如“合生元”“麗珠腸樂”“媽咪愛”等。另外，利用乳酸菌的代謝產(chǎn)物開發(fā)的乳酸菌素片，也可抑制腸道內(nèi)病原菌的生長繁殖，乳酸菌素片在腸道形成保護(hù)層，阻止病原菌、病毒的侵襲，選擇性殺死腸道致病菌，保護(hù)有益菌的生長，從而恢復(fù)腸道菌群平衡。

3.2.2 在醫(yī)學(xué)上的其他應(yīng)用

近年來，國內(nèi)外科學(xué)家對乳酸菌具有降低膽固醇、抗腫瘤、增強(qiáng)機(jī)體的免疫力等作用正在深入研究，并不斷地選育優(yōu)良菌株。但乳酸菌及其代謝產(chǎn)物在醫(yī)學(xué)上還沒有大量應(yīng)用，這些研究都會有助于其在醫(yī)療和保健方面的應(yīng)用和推廣。

3.3 在飼料工業(yè)中的應(yīng)用

近年來，微生物學(xué)家開發(fā)出新型微生態(tài)制劑，將其添加到飼料中，應(yīng)用于養(yǎng)殖領(lǐng)域取得了良好的效果。目前，應(yīng)用的乳酸菌主要有嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌和糞鏈球菌。在微需氧或厭氧條件下產(chǎn)生乳酸，能有效抑制大腸桿菌、沙門氏菌的生長。李慧芬等人[15]總結(jié)了乳酸菌發(fā)酵飼料的優(yōu)勢，動物食用乳酸菌發(fā)酵固態(tài)飼料后，不僅能夠提高生產(chǎn)性能，還能提高動物的免疫性能，減少發(fā)病率。因此，乳酸菌類微生態(tài)制劑為養(yǎng)殖業(yè)提供了一條高效、無害、無污染的新選擇，為綠色養(yǎng)殖業(yè)、有機(jī)畜牧業(yè)的發(fā)展指明了方向。

4 乳酸菌發(fā)展現(xiàn)狀與前景

隨著人們消費(fèi)水平的不斷提高和對健康的關(guān)注，近年來，乳酸菌在發(fā)酵乳制品方面的研發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。而國外的乳酸菌已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、膳食補(bǔ)充劑、藥品、化妝品、飼料等領(lǐng)域，已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)規(guī)模。而由于我國乳酸菌行業(yè)起步較晚，更多地應(yīng)用于乳制品中，其他領(lǐng)域的應(yīng)用還比較薄弱，行業(yè)發(fā)展面臨技術(shù)瓶頸。所以乳酸菌未來的發(fā)展空間是巨大的，期待微生物學(xué)家去深入研究并應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。