發(fā)酵乳調(diào)控人體腸道營養(yǎng)健康的研究進(jìn)展

丁瑞雪，王一然，烏日娜，岳喜慶，洛雪，武俊瑞

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧沈陽，110866)

發(fā)酵乳在人和動物腸道內(nèi)，通過改善宿主腸道微生物菌群的平衡進(jìn)而促進(jìn)有益成分代謝，起到降血脂、提高免疫力、防治消化道和代謝性疾病等作用。

腸道是營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要場所，同時腸道內(nèi)共生著數(shù)量繁多的菌群，這些復(fù)雜的腸道菌群在腸道特有環(huán)境條件下相互作用和影響[1]。其中，利用發(fā)酵乳等健康飲食進(jìn)行干預(yù)，在維持腸道菌群平衡、促進(jìn)腸道營養(yǎng)與健康代謝方面發(fā)揮著重要的作用。隨著高新技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，有關(guān)發(fā)酵乳、益生菌、腸道菌群、腸道營養(yǎng)健康調(diào)控等方面的研究，近年來取得了長足進(jìn)步，新成果和新發(fā)現(xiàn)正在不斷刷新和改變著人們對于生命健康的原有認(rèn)識和理解。本文對近年來國內(nèi)外取得的最新相關(guān)研究成果，進(jìn)行了綜述和歸納總結(jié)，以期為業(yè)內(nèi)研究人員，提供最新參考和依據(jù)。

1 發(fā)酵乳種類及其中益生菌

發(fā)酵乳就是乳和乳制品在特征菌的作用下發(fā)酵而成的酸性凝乳狀制品，該類產(chǎn)品的特征菌大量存在并能夠存活且具有活性。傳統(tǒng)發(fā)酵乳中營養(yǎng)成分較為豐富，包括蛋白質(zhì)、脂類、乳糖、乳酸及半乳糖之類的能源物質(zhì)，還有有機(jī)酸、芳香物質(zhì)、細(xì)胞壁外多糖、活性酶等人體所需營養(yǎng)物質(zhì)，這對于維持人體健康至關(guān)重要[2]。

1.1 傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品分類

發(fā)酵乳是一類乳制品的綜合名稱，因此種類有很多，包括酸牛乳、干酪、發(fā)酵奶油以及開菲爾、乳酒等[3]。張?zhí)m威早已基于發(fā)酵乳中的優(yōu)勢微生物進(jìn)行了分類，將傳統(tǒng)的發(fā)酵乳制品劃分為4種類型[4]，現(xiàn)根據(jù)其分類進(jìn)行補(bǔ)充和完善，見表1。

1.2 益生菌發(fā)酵乳制品

近年來，隨著越來越多的益生菌菌種和菌株被國內(nèi)外認(rèn)可和允許在乳制品中的使用，益生菌發(fā)酵乳制品也異軍突起，成為市場上發(fā)酵乳制品的主流產(chǎn)品。而伊利、蒙牛、光明、君樂寶、完達(dá)山、輝山、娃哈哈等我國主要乳制品企業(yè)生產(chǎn)的發(fā)酵乳產(chǎn)品絕大多數(shù)都含有一種或幾種益生菌，主要包括：雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、乳酸乳球菌乳酸亞種、乳酸乳球菌乳脂亞種等。如以養(yǎng)樂多、伊利每益添、暢意、娃哈哈乳酸菌飲品、味全、蒙牛優(yōu)益C、君樂寶每日活菌、君暢乳酸菌乳飲料、光明瑞士乳桿菌飲料、旺旺、爽歪歪、今小順等為代表的益生菌飲料，由于含有干酪乳酸桿菌代田株、300億活性乳酸菌、HOWaRU活性益生菌、LC01活性乳酸菌、副干酪乳桿菌——活力C菌、AB全效菌、干酪乳酸菌N1115、瑞士乳桿菌等益生菌而深受消費者青睞。

同樣地，以伊利暢輕、益消、JoyDay酸奶、炭燒酸奶、大果粒，蒙牛冠益乳、消健，光明暢優(yōu)、三元益菌多、三鹿益生菌酸牛奶；君樂寶樂暢365等益生菌酸奶，也因含有BB-12雙歧桿菌、復(fù)合A+BB菌群、植物乳桿菌ST-Ⅲ、kefir菌群、4種活性益生菌、活性益生菌L99等一種或幾種益生菌而家喻戶曉。

表1 傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品的分類Table 1 Classification of traditional fermented dairy products

由此可見，益生菌與生活息息相關(guān)，因此，該文總結(jié)歸納了截至2017年我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)允許使用的益生菌菌株及其功能，如表2所示。

表2 我國用于食品的益生菌菌株種類及其功能Table 2 Types and functions of probiotic strains used in food in China

根據(jù)我國用于食品的益生菌菌株種類及其功能的名單，能夠明顯的看出用于發(fā)酵乳制品的益生菌以雙歧桿菌和乳桿菌屬種居多，而其他菌屬種類較少。

2 發(fā)酵乳中益生菌調(diào)控腸道營養(yǎng)代謝的研究進(jìn)展

腸道是營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要場所，由于發(fā)酵乳制品中乳酸菌及酵母菌等有益微生物可以自身產(chǎn)生且有利于人體的中間代謝產(chǎn)物，再加之發(fā)酵乳制品自身具有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)及活性分子，從而促使其表現(xiàn)出一定的保健特性。因此，研究人員利用發(fā)酵乳等健康飲食進(jìn)行干預(yù)主動調(diào)控腸道營養(yǎng)與健康水平，使其參與宿主體內(nèi)糖、蛋白質(zhì)和脂肪等營養(yǎng)大分子物質(zhì)的代謝，產(chǎn)生的主要營養(yǎng)成分物質(zhì)能夠很好地調(diào)控宿主的營養(yǎng)水平、健康狀況，并對維持腸道菌群的平衡起到重要的作用。

近些年，益生菌在我國食品中得到廣泛應(yīng)用，其中80%應(yīng)用于發(fā)酵乳制品[5]。據(jù)統(tǒng)計，在發(fā)酵乳制品的發(fā)酵過程中，乳酸菌起到主導(dǎo)作用，通過進(jìn)食乳制品，使得乳酸菌在腸道中吸收代謝。發(fā)酵乳是以乳酸菌為主的特定微生物作為發(fā)酵劑接種到殺菌后的原料乳中，在一定溫度下乳酸菌增殖產(chǎn)生乳酸，從而降低了原料乳的pH值。同時乳酸的產(chǎn)生也能夠減少營養(yǎng)物質(zhì)在小腸內(nèi)的留存時間，提高了營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運速度[6]。當(dāng)利用乳酸(LA)對LPS刺激的大鼠腸道黏膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行處理時，發(fā)現(xiàn)乳酸也能夠抑制NF-KB的活性[7]。有效地促進(jìn)腸和胃黏膜的生長，促進(jìn)胃蛋白酶原和其他酶原的產(chǎn)生，最終提高腸道的消化功能[8-9]。因此，探究益生菌發(fā)酵乳飲料對腸道菌群的調(diào)控作用變得異常重要，溫永平等發(fā)現(xiàn)酸馬奶可以有效的提高當(dāng)?shù)厝梭w腸道菌群的豐度和多樣性，促進(jìn)了多形擬桿菌的生長[10]。而LOUIS等人的研究表明，柔嫩梭菌群可以通過醋酸產(chǎn)生丁酸，這對于腸道的健康具有潛在的益生作用[11]。由此可見，胃酸缺乏癥患者每天適當(dāng)飲用發(fā)酵乳，產(chǎn)生的有機(jī)酸可以促進(jìn)胃腸蠕動，有助于胃液的分泌，從而幫助其恢復(fù)健康。與此同時，多糖也是酸奶風(fēng)味物質(zhì)的主要組成成分。芬蘭Viili酸乳作為一種混菌發(fā)酵乳，含有大量的胞外多糖等代謝產(chǎn)物，這可以改善腸道內(nèi)益生菌和致病菌的比例[12]。由此也可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過微生物的代謝胞外多糖能夠產(chǎn)生有機(jī)酸，從而抑制了腸道內(nèi)大腸埃希菌的生長[13]。當(dāng)其與腸道黏液層接觸時，也會對腸道起到黏附的作用[14]。

酸奶在發(fā)酵過程中，其中的蛋白質(zhì)也會被分解成短鏈的肽和游離的氨基酸。將羅伊氏乳桿菌發(fā)酵乳作為膳食補(bǔ)充劑時，觀察小鼠腸道中的微環(huán)境。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠血清中蛋白生物標(biāo)志物的水平逐漸降低，由此可以看出，益生菌干預(yù)可提高所需氨基酸的有限性，改善腸黏膜的屏障功能[15]。酸奶中乳酸乳球菌產(chǎn)生的代謝物是一種安全、無毒副作用的抗菌肽，它通過促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)吸收來調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)代謝，來調(diào)節(jié)腸道微生物平衡[16]。不僅如此，發(fā)酵乳中的益生菌還能夠特異分解乳蛋白，從而產(chǎn)生具有抑制引起血壓上升的酶活性的多肽，達(dá)到預(yù)防高血壓的效果[17]。同時，發(fā)酵乳中的益生菌也可以在腸道內(nèi)釋放各種酶，從而對消化過程起到協(xié)同作用。有些酶可以緩解部分腸道吸收不良的癥狀。牛奶發(fā)酵時由于保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的共生作用而產(chǎn)生乳糖酶[18]。而活菌發(fā)酵乳中含有的β-半乳糖苷酶能夠分解消化道上尚未完全吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，從而幫助宿主進(jìn)一步吸收利用[19]，可有效地改善乳糖酶缺乏者的乳糖不耐受癥[20]。

3 發(fā)酵乳在預(yù)防和治療疾病方面的研究進(jìn)展

近幾年來，有關(guān)發(fā)酵乳與人體生命健康關(guān)系以及通過調(diào)控腸道菌群來預(yù)防和治療相關(guān)疾病等研究，已成為國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的研究熱點。人們所熟知的發(fā)酵乳有酸牛奶及酸馬奶，此外，還包括山羊酸乳、酸駝乳及開菲爾等發(fā)酵乳。這些酸乳制品[21-24]除了具有補(bǔ)充人體營養(yǎng)與能量外，還擁有抗腫瘤、抗炎免疫、抗氧化、降血壓血脂、促進(jìn)消化吸收等保健功效。

3.1 發(fā)酵乳在抗腫瘤方面的研究進(jìn)展

通過醫(yī)學(xué)實驗以及觀察已經(jīng)證實，食用發(fā)酵乳中的乳酸菌等能夠阻礙早期癌癥的形成，降低患癌癥的風(fēng)險[25-27]。胡盼盼利用流式細(xì)胞儀對從新疆馬奶酒中自行分離得到的副干酪乳桿菌M5L進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)此菌可以誘導(dǎo)Caco-2細(xì)胞內(nèi)活性氧，增大Caspase-3、Bax基因，降低Bcl-2基因的表達(dá)量，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡。因此，副干酪乳桿菌有效的增強(qiáng)了酸乳的營養(yǎng)功能，同時也擴(kuò)大了乳酸菌在抗腫瘤領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[28]。MASUMOTO等通過研究飲用乳雙歧桿菌酸乳前后老年人腸道菌群結(jié)構(gòu)變化探究攝入益生菌降低體內(nèi)致癌物含量的作用，研究發(fā)現(xiàn)，老人飲用乳雙歧桿菌(B.lactisLKM512)后糞便致突變活性顯著降低[29]，由此可以看出，發(fā)酵乳中的益生菌能夠抑制癌細(xì)胞的繁殖，促進(jìn)人體腸道的健康。

隨著開菲爾生物學(xué)活性的探索，也受到了民間及學(xué)者的廣泛關(guān)注，這與其抗腫瘤功效息息相關(guān)。GAO的體外研究發(fā)現(xiàn)，開菲爾能夠誘導(dǎo)人胃癌細(xì)胞SGC7901的早期及晚期凋亡，他利用RT-PCR法證實了開菲爾通過上調(diào)Bax基因并且下調(diào)Bcl-2基因的表達(dá)量，進(jìn)一步抑制癌細(xì)胞的增殖能力[30]。

3.2 發(fā)酵乳在抗炎、免疫方面的研究進(jìn)展

最新研究還發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳制品中的有益菌還能夠改善腸道微生態(tài)環(huán)境，調(diào)控人體的免疫機(jī)制。國外有作者對受試者口服發(fā)酵乳后糞便細(xì)菌組成進(jìn)行檢測，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)發(fā)酵奶干預(yù)后，半溶血值顯著增加；這有助于增強(qiáng)細(xì)胞介導(dǎo)免疫體液的積極作用，從而改善腸道健康[31]。而芬蘭的Viili酸乳作為一種混菌發(fā)酵酸乳，含有大量的胞外多糖等代謝產(chǎn)物，也同樣促進(jìn)了免疫細(xì)胞生長[32]。

開菲爾中存在的微生物也通過改變外來微生物的細(xì)胞因子從而增強(qiáng)免疫能力。冀朵朵通過以小鼠為動物模型，研究了開菲爾奶、人工酸化奶以及普通發(fā)酵酸奶對機(jī)體免疫功能的影響效果，研究發(fā)現(xiàn)，開菲爾發(fā)酵奶可以顯著地提高正常小鼠以及高膽固醇小鼠中血清抗體IgG的水平[33]。IRAPORDAIRA等在研究開菲爾奶酒的時候也有類似結(jié)論，認(rèn)為代謝過程中產(chǎn)生的乳酸鹽能夠提高免疫活性，抑制由白介素-1β、腫瘤壞死因子-α和鞭毛蛋白引起的腸道上皮細(xì)胞的激活[34]。因此，可以得出結(jié)論，開菲爾在免疫學(xué)方面具備臨床和科研利用價值。近期，BAKIR利用免疫組織化學(xué)的研究方法，探討了酸馬奶、開菲爾對小鼠肝臟和腎臟血小板衍生生長因子的影響，通過對比體重，發(fā)現(xiàn)酸馬奶小鼠體重增加最顯著，這也證實了除開菲爾以外，酸馬奶也對腸道細(xì)胞具有免疫反應(yīng)的能力[35]。

相關(guān)研究還表明，酸駝乳對小鼠的炎癥還有著顯著的抑制作用。姜晶利用體內(nèi)抗菌試驗探討了酸馬奶在小鼠體內(nèi)對牛源野生致病性大腸桿菌的抗炎效果，并對致病性大腸桿菌的感染情況進(jìn)行了探究，實驗表明小鼠血液中細(xì)胞因子TNF-α呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，這說明酸馬奶能夠有效降低炎癥反應(yīng)的加劇，對小鼠腸黏膜免疫屏障功能起到正面調(diào)節(jié)的作用[36]。

3.3 發(fā)酵乳在抗氧化方面的研究進(jìn)展

發(fā)酵乳在抗氧化方面也有所建樹，可以很好的調(diào)控人體的健康水平。研究發(fā)現(xiàn)，在牦牛酸奶中某些乳酸菌具有抗氧化的活性[37]。DING從西藏高原牦牛自發(fā)發(fā)酵牦牛乳中分離得到的9株菌株，將其中高清除自由基活性的益生菌在小鼠胃腸道內(nèi)模擬抗氧化特性。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠肝臟和血清中丙二醛的含量顯著降低。因此，可以判斷發(fā)酵牦牛乳對抗氧化特性具有更好的作用[38]。還有研究表明，從酸馬奶中分離得到的MG2-1嗜酸乳桿菌菌株也具有良好的抗氧化活性，通過動物實驗發(fā)現(xiàn)其能夠明顯提高大鼠肝臟組織的抗氧化酶活力，顯著降低大鼠肝臟組織及血液的丙二醛含量[39]。

隨著時代的發(fā)展，人們也在不斷嘗試新的發(fā)酵乳產(chǎn)品。通過長期飲用駝乳的實踐中可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵駝乳對抗氧化能力有著一定程度的增強(qiáng)效果。烏仁圖雅以昆明小鼠作為實驗對象，灌胃雙峰駝自然發(fā)酵乳后，發(fā)現(xiàn)自然發(fā)酵駝乳能顯著地增強(qiáng)血清、腦組織的抗氧化酶活性，對其活性有著一定的組織特異性[40]。MUTAMED利用發(fā)酵牛乳作為對照，通過細(xì)胞實驗，測定發(fā)酵駝乳水溶性提取物的蛋白和抗氧化活性，實驗表明駱駝乳中的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶比牛乳中酶含量更為豐富，對抗氧化作用更加明顯[41]。由此可見，不同的發(fā)酵乳制品或多或少都對人體的抗氧化能力提供助力。

3.4 發(fā)酵乳在降血壓、血脂方面的研究進(jìn)展

近期，研究人員利用小鼠實驗?zāi)M了發(fā)酵乳在胃腸液中的消化情況，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵牦牛乳中存在的益生菌能夠治療高脂血癥，對調(diào)控人體疾病有著良好的促進(jìn)作用[42]。還有研究人員對小鼠喂食發(fā)酵酸馬奶，也證實了在一定程度上發(fā)酵乳能夠降低小鼠的血脂水平并對動脈硬化起到預(yù)防的作用[43]。因此，可以推測，開菲爾也可以調(diào)節(jié)由高脂飼料引起的腸道菌群失調(diào)，抑制體重的增加從而降低血脂的含量，這對于降低和預(yù)防動脈硬化等方面疾病具有重要的作用。

與之相似，發(fā)酵乳也在降血壓、降膽固醇方面有著良好的調(diào)節(jié)作用。開菲爾中的某些肽作為ACE的抑制劑，阻止了AT Ⅰ轉(zhuǎn)化為AT Ⅱ，起到調(diào)節(jié)血壓的作用[44]。高潔利用高脂金黃地鼠模型來探究開菲爾對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，通過高通量測序分析結(jié)果顯示，開菲爾能夠顯著地改變腸道菌群的組成比例[45]。另外，發(fā)酵乳中的乳酸菌對降低膽固醇也具有良好的作用。GUO對倉鼠喂食富含干酪乳桿菌的發(fā)酵乳，發(fā)現(xiàn)膽汁酸水解和應(yīng)變機(jī)制細(xì)胞游離膽汁酸結(jié)合。這也表明了發(fā)酵乳可以作為一種功能性食品，有效地調(diào)節(jié)人體內(nèi)膽固醇的代謝能力[46]。

3.5 發(fā)酵乳在預(yù)防和治療糖尿病方面的研究進(jìn)展

近年來，也有很多酸馬奶研究者分析了酸馬奶還具有降低糖尿病患者血糖水平的能力，更好的調(diào)控機(jī)體中胰島素和糖類物質(zhì)分解代謝的平衡[47]，這對于糖尿病患者的治療有著不小的幫助。在汪建紅對Ⅱ型糖尿病防治作用試驗研究中，同樣發(fā)現(xiàn)駱駝奶也擁有良好的預(yù)防和治療Ⅱ型糖尿病的作用。為探明駝乳的抗糖尿病作用，以Ⅱ型糖尿病大鼠為糖尿病模型，通過給予一定劑量的駝乳、跟蹤檢測糖尿病相關(guān)指標(biāo)來初探駝乳對Ⅱ型糖尿病大鼠模型中紅細(xì)胞膜的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，駝乳不僅對糖尿病有緩解作用，還對提高抗氧化酶活性有著明顯的效果[48]。

3.6 發(fā)酵乳在其他方面對人體健康調(diào)控的研究進(jìn)展

最近，科漢森公司針對1104位成年人進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)接種流感疫苗的對象在飲用含有益生菌配料的酸奶(副干酪乳酸桿菌亞種Paracasei 431或者干酪乳桿菌431)后，上呼吸道疾病癥狀持續(xù)時間明顯縮短[49]。在利用干酪乳桿菌N1115發(fā)酵乳作用于小鼠的腸道黏膜時，發(fā)現(xiàn)腸道黏膜細(xì)胞的活性不斷提高，這對于改善小鼠的便秘情況具有一定的療效[50]。同時，俄羅斯的開菲爾乳也能夠達(dá)到治療一些腸胃炎疾病和肺結(jié)核等的目的[51-52]。

4 展望

發(fā)酵乳對于人體腸道營養(yǎng)的調(diào)控根據(jù)不同的益生菌菌株、配方、劑量和對象而異。益生菌的預(yù)防、保健和治療作用是當(dāng)前的研究熱點，有些作用已經(jīng)得到證實，而有些作用正在擴(kuò)展和研究當(dāng)中。針對于發(fā)酵乳調(diào)控腸道微生物群的結(jié)構(gòu)以及微生物和宿主細(xì)胞間關(guān)系的進(jìn)一步研究，是未來有關(guān)發(fā)酵乳中有益成分研究的更深層次。同時，目前腸道菌群更多的作用機(jī)制還都只是推測，需要更加深入的研究和探討。