西藏益生菌的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

文華英 張玉紅

摘要：西藏?fù)碛兄袊鴺O端環(huán)境條件下寶貴而獨(dú)特的益生菌種質(zhì)資源。益生菌的研究可促進(jìn)西藏農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展，獲得經(jīng)濟(jì)效益，推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。隨著西藏的高速發(fā)展，西藏益生菌產(chǎn)業(yè)具有很好的發(fā)展前景。結(jié)合益生菌與西藏農(nóng)牧資源，就近幾年的研究進(jìn)展及其在生產(chǎn)生活上的應(yīng)用進(jìn)行了討論，以期為西藏益生菌的研究和開發(fā)利用提供參考。

關(guān)鍵詞：西藏;益生菌;農(nóng)產(chǎn)品加工;農(nóng)牧資源;研究進(jìn)展;應(yīng)用

中圖分類號：Q939.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）04-0009-05

Abstract： There are precious and unique probiotics resources in Tibet where the environment is extreme in China. The research of probiotics can promote the development of Tibetan agricultural products processing industry， obtain economic benefits and promote economic development. With the rapid development of Tibet， the probiotics industry in Tibet has a promising prospect. Combined with Tibet agriculture and animal husbandry resources， the research progress and its application in production and living of probiotics in recent years are discussed， aimed to provide reference for research， development and utilization of probiotics in Tibet.

Key words： Tibet;probiotics; agricultural products processing; agriculture and animal husbandry resources; research progress; application

益生菌廣義上是指一種產(chǎn)生可刺激其他微生物生長，與抗生素生理作用相反的物質(zhì)[1];狹義上，是指能促進(jìn)人、動物等宿主腸內(nèi)微生物菌群生態(tài)平衡的活性微生物，對健康和生理功能均有益處[2]。益生菌具備以下特征：①對宿主有益處，可產(chǎn)生有用的酶類和代謝物;②無毒無害無致病作用，能適應(yīng)動物內(nèi)部消化環(huán)境;③能在消化道表面定殖;④在加工和貯存過程中能保持活性等[3]。

1? 益生菌的種類和功能

按照目前研究者的分離篩選，益生菌大致可分成三大類：乳桿菌類、雙歧桿菌類、革蘭氏陽性球菌[4]。此外，還有具有益生菌生理功能的一些霉菌和酵母菌等[5]（表1）。目前，已經(jīng)被研究報(bào)道的益生菌有90多種，用于商業(yè)化生產(chǎn)的大致有三類：乳酸菌類、真菌類和芽孢菌類[6]。

已有研究表明，除了營養(yǎng)方面的價(jià)值外，益生菌在調(diào)節(jié)人體內(nèi)菌群平衡（腸道微生物菌群[7]、陰道微生物菌群）、提高機(jī)體免疫能力（調(diào)節(jié)抗炎、抗氧化過程等[8]）、治療慢性?。愿闻K疾病[9]、降低膽固醇、緩解乳糖不耐癥、降血壓功能）、抗腫瘤作用（誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，減少腫瘤細(xì)胞生長[10]）等方面起直接作用或間接作用[6]。

2? 益生菌與西藏農(nóng)牧資源

益生菌在中國研究廣泛，西藏也不例外，甚至部分資源獨(dú)一無二。如冬蟲夏草和藏靈菇，就是極具高原特色的寶貴益生菌資源。研究表明，分離篩選出蟲草多糖產(chǎn)率高的冬蟲夏草菌株，是人工利用冬蟲夏草比較有效、可靠的技術(shù)途徑[11]。藏靈菇（Tibetan Kefir Grain）是天然混菌體系，其發(fā)酵是乳酸發(fā)酵和乙醇發(fā)酵的結(jié)合，是一種非常有潛力的保健品。

理論上講，獨(dú)特的生境孕育獨(dú)特的生物資源。西藏號稱“世界第三極”，環(huán)境相對封閉，海拔高且高差變化懸殊，疆域遼闊，地形復(fù)雜，其獨(dú)特的地理環(huán)境、高原氣候造就了極富特色的自然資源。西藏?fù)碛兄袊鴺O端環(huán)境條件下寶貴而特有的益生菌種質(zhì)資源，而這種極端環(huán)境下產(chǎn)生的生物遺傳變異和適應(yīng)機(jī)制為功能益生菌的篩選提供了很好的特異性基因庫。西藏?fù)碛械那囡?、酒糟、農(nóng)作物秸稈、牲畜、牛羊奶、果蔬等農(nóng)牧資源均可以借助益生菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，得到最大化加工生產(chǎn)與利用。二者的結(jié)合將為西藏益生菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來光明的前景。

2.1? 益生菌與青稞加工

青稞作為中國西藏地區(qū)支柱性糧食作物，種植面積占農(nóng)作物種植面積60%以上，是一種兼顧經(jīng)濟(jì)與營養(yǎng)價(jià)值的作物。近幾年，隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的提升和新品種的推廣，青稞產(chǎn)量逐年增加，素有“青稞增產(chǎn)、糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收”之說。如何進(jìn)一步開發(fā)青稞價(jià)值是西藏科研人員、加工企業(yè)所關(guān)心的。

探討不同加工方式對青稞中葡聚糖含量及其對青稞降血脂和盲腸發(fā)酵性的影響，尋求科學(xué)合理的加工方式[12];上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)將青稞發(fā)酵原漿直接作為化妝品精華液或爽膚水使用，發(fā)現(xiàn)其具有保濕、抗衰老、清除自由基等功效，為進(jìn)一步挖掘青稞價(jià)值提供了借鑒。

2.1.1? 青稞酒? 西藏青稞酒歷史悠久，是藏族人民最重要的傳統(tǒng)飲品，酒曲是青稞酒發(fā)酵中的重要組成部分。目前，對青稞發(fā)酵酒的研究及開發(fā)主要是借用其他酒類較成熟的工藝流程釀造青稞酒，雖取得一定成就，但是不能完全發(fā)揮出青稞原料特有的優(yōu)勢。杜木英[13]對傳統(tǒng)青稞酒曲微生物分離篩選鑒定，選育出優(yōu)良發(fā)酵菌株，并對純種發(fā)酵青稞酒工藝進(jìn)行優(yōu)化。王麗華[14]從藏曲中篩選出優(yōu)良菌株后，再進(jìn)行一系列物理和化學(xué)的誘變選育，以此制備純種酒曲進(jìn)行青稞酒釀造。這些探索為青稞酒發(fā)酵工藝的優(yōu)化奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

2.1.2? 青稞醋? 實(shí)踐表明，青稞醋能有效保留青稞的有益成分，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。不僅可作為日常食用調(diào)味品，還可開發(fā)成保健飲料。如何優(yōu)化發(fā)酵工藝使益生菌更好地發(fā)揮作用是值得探索的。吳慶園等[15]以青稞為原料，通過固態(tài)發(fā)酵，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化青稞醋發(fā)酵工藝參數(shù)。江蘇恒順醋業(yè)股份有限公司、迪慶香格里拉青稞資源開發(fā)有限公司以不同發(fā)酵方式得到不同指標(biāo)的青稞醋。拉薩藏奇珍特色產(chǎn)品開發(fā)有限公司豐富青稞面配料，制作出來的醋飲降血壓效果明顯。

2.2? 益生菌與飼料

目前，公認(rèn)的無毒害、可直接在飼料中添加的菌種有枯草芽孢桿菌、釀酒酵母、乳酸菌、黑曲霉等。周凱[16]以耐人工胃液、耐豬膽鹽、產(chǎn)酶特性等參考目標(biāo)篩選發(fā)酵菌株，以多酶益生菌飼料中活菌數(shù)為特征指標(biāo)確定混菌發(fā)酵接種量、接種順序，并在此基礎(chǔ)上對固態(tài)發(fā)酵底料配方、固態(tài)發(fā)酵工藝及飼料品質(zhì)等方面進(jìn)行了考察，以期改善飼料口味。

2.2.1? 酒糟發(fā)酵? 西藏產(chǎn)酒多，生產(chǎn)產(chǎn)生了大量以皮殼為主的不溶性殘?jiān)?，即酒糟。酒糟中含有豐富的無氮浸出物、粗蛋白質(zhì)、粗纖維和粗脂肪，并含有氨基酸、維生素、發(fā)酵產(chǎn)物（醇、酯、酸等）、礦物質(zhì)及菌體自溶產(chǎn)生的多種生物活性物質(zhì)（表2）[17，18]，但由于濕酒糟水分高達(dá)75%～85%，易腐爛，往往被丟棄，不僅浪費(fèi)而且污染環(huán)境。利用混合菌對酒糟進(jìn)行發(fā)酵，制備多酶益生菌飼料，將飼料原料中的纖維素、半纖維素、非淀粉多糖等碳水化合物轉(zhuǎn)化為低分子碳水化合物，不僅能提高酒糟的附加值，而且還可以提升飼料的品質(zhì)。丁良[19]為改善日喀則奶牛場以箭筈豌豆為主要粗飼料的發(fā)酵全混合日糧品質(zhì)，探討了不同比例酒糟（啤酒糟和青稞酒糟）以及不同抗真菌添加劑對其發(fā)酵品質(zhì)、有氧穩(wěn)定性以及體外消化率的影響，為西藏地區(qū)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

2.2.2? 青貯飼草? 西藏的雨水分布不均，致使農(nóng)牧區(qū)飼草資源供給不穩(wěn)定，具有嚴(yán)重的地域性和季節(jié)性差異，限制了畜牧業(yè)的發(fā)展。在西藏，農(nóng)作物收獲后秸稈是一種重要的粗飼料來源，但存在適口性差、消化吸收利用率低等問題，長期被忽略廢棄。若秸稈通過青貯加工，可使硬稈軟化，部分粗纖維降解，則可穩(wěn)定供給牲畜，提高資源利用率。若在生產(chǎn)混合青貯飼料時(shí)接種乳酸菌，能夠顯著提高飼料的發(fā)酵品質(zhì)，改善其營養(yǎng)價(jià)值。

李永凱[20]分離篩選出適合生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)青貯飼料使用的西藏乳酸菌，并對其發(fā)酵條件和發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化，將此乳酸菌作為青貯接種劑加入青貯飼料中，考察了其瘤胃體外發(fā)酵特性以及對青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響。原現(xiàn)軍[21]以西藏農(nóng)區(qū)主要農(nóng)作物秸稈為青貯材料，探討了其與禾本科牧草混合青貯及提高混合青貯發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值的措施。辛鵬程[22]通過添加不同類型青貯添加劑，對西藏青稞秸稈和多年生黑麥草混合青貯發(fā)酵品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了研究。張敏[23]把從西藏青貯飼料中篩出的戌糖片球菌和乳酸片球菌作為添加劑，研究其對當(dāng)?shù)啬敛萸噘A發(fā)酵品質(zhì)的影響，提高了當(dāng)?shù)啬敛萸噘A發(fā)酵品質(zhì)。這些益生菌的研究為西藏地區(qū)提高青貯飼料生產(chǎn)提供了科學(xué)依據(jù)。

2.3? 益生菌與畜禽生長

益生菌不但能提高飼料質(zhì)量，而且對畜禽生長起著重要作用。益生菌作為抗生素的替代品或補(bǔ)充品對畜牧業(yè)的發(fā)展具有重要意義。益生菌主要通過2種方式進(jìn)入動物胃腸道。①以活菌形式直接進(jìn)入胃腸道，直接作用腸道菌群，改善腸道內(nèi)環(huán)境;②以內(nèi)生孢子形式進(jìn)入腸道復(fù)活，可分泌多種酶類和抑制腸道致病菌的多肽物質(zhì)[24]?？傮w來說，益生菌對畜禽作用有3個(gè)方面。

1）提供營養(yǎng)素，提高飼料消化率，促進(jìn)動物生長。張董燕等[25]給斷奶仔豬添加0.50%和0.75%豬源羅伊氏乳酸桿菌，結(jié)果表明其平均日增重分別提高7.56%、20.07%，料重比分別降低了1.96%、14.90%。李龍等[26]以藏雞為對象，從盲腸篩選并分離鑒定出了乳酸菌菌株，其益生特性良好，能提高藏雞的生產(chǎn)性能、降低其死亡率。

2）改善畜產(chǎn)品品質(zhì)。益生菌可降低蛋雞產(chǎn)品中膽固醇的含量;改善肉雞的脂類代謝，降低低密度脂蛋白膽固醇的含量，而提升高密度脂蛋白膽固醇的含量，不同程度地降低血清膽固醇、三酰甘油含量[27];微生態(tài)制劑可以改善肉羊的大理石紋、肉色和失水率[28];合生素有利于改善雞肉的油膩感，即促進(jìn)氮在雞體內(nèi)的沉積，降低脂肪含量，提高干物質(zhì)含量[29]。

3）頡頏病原菌，促進(jìn)有益菌，改善腸道微生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)動物抵抗力，凈化環(huán)境衛(wèi)生。豬飼料中加入復(fù)合微生態(tài)制劑，一方面能降低豬舍中因妊娠、分娩、保育和育肥產(chǎn)生的氨氣、硫化氫、二氧化碳等有害氣體含量;另一方面可消除臭味，改善飼養(yǎng)環(huán)境，起到良好的滅蠅效果[30];枯草芽孢桿菌和菊糖能使肉雞盲腸中的沙門菌和大腸桿菌數(shù)量顯著減少，抑制排泄物中氨氣的散發(fā)[31]。

2.4? 益生菌與乳制品發(fā)酵

傳統(tǒng)發(fā)酵酸奶是藏民的生活必需品，耗牛酸奶是由乳酸菌發(fā)酵和酵母菌發(fā)酵共同完成[32]。據(jù)調(diào)查，益生菌產(chǎn)品在乳制品領(lǐng)域中所占比例高達(dá)74.5%，其中酸奶制品在益生菌產(chǎn)品中占74%[33]，因此，酸奶是益生菌的最佳乳制品食物載體，也是突破益生菌技術(shù)的關(guān)鍵領(lǐng)域。

陳孝勇等[34]收集傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳中的乳酸菌資源，并對其進(jìn)行抗性篩選，確定出具有最佳抗性的乳酸桿菌。趙欣等[35]以傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳中分出的Lactobacillus fermentum Zhao菌株，研究了其發(fā)酵豆?jié){對小鼠胃潰瘍的預(yù)防效果。騫宇等[36]研究了青藏高原傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸奶，發(fā)現(xiàn)分離所得乳酸菌均具有抗氧化活性。孫志宏等[37]研究了西藏地區(qū)傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳中微生物的多樣性，通過高通量測序技術(shù)，發(fā)現(xiàn)西藏地區(qū)傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳中細(xì)菌的豐度低于真菌，且細(xì)菌在屬的水平上的優(yōu)勢菌群主要為乳桿菌屬。何蕾[38]采集西藏民間自制液體酸奶和新疆自制固體奶酪，利用傳統(tǒng)培養(yǎng)方法與非培養(yǎng)方法結(jié)合，對其中的益生菌進(jìn)行了研究，明確了這些地區(qū)自制傳統(tǒng)奶制品中乳酸菌的多樣性。

2.5? 益生菌與果蔬飲品

益生菌對發(fā)酵果蔬汁飲品也有幫助。以南瓜和火龍果為原料，丘裕[39]對干酪乳桿菌及植物乳桿菌在兩種果蔬汁中的發(fā)酵特性以及發(fā)酵果蔬汁在冷藏條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。夏其樂等[40]以楊梅為主要原料，復(fù)配胡蘿卜、番茄榨汁后添加保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌和植物乳桿菌進(jìn)行發(fā)酵，并確定了最佳的發(fā)酵工藝及果汁混合方式。這些研究結(jié)果表明，果蔬發(fā)酵周期、乳酸產(chǎn)量、感官評價(jià)等各方面都要優(yōu)于自然發(fā)酵，為中國果蔬發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了重要的理論基礎(chǔ)。

西藏高海拔芫根是非常有特色的資源，能幫助藏民在高原生活中有效緩解缺氧反應(yīng)，有助于初到西藏的人群高原習(xí)服。謝玥等[41]研究了西藏芫根提取物對小鼠的抗缺氧作用，研究表明其能顯著提高小鼠的常壓耐缺氧能力，延長小鼠在急性腦缺血性和亞硝酸鈉中毒的存活時(shí)間。此外，其具有良好的抗氧化、抗菌等生物活性[42]以及很好的降血糖作用[43]。研究報(bào)道表明，芫根中含有較豐富的三萜皂類[44]，而皂苷類物質(zhì)具有抗氧化、抗突變、抗衰老、抗腫瘤、抗菌等生物活性。將芫根通過發(fā)酵加工成功能型飲品是西藏加工業(yè)一大亮點(diǎn)。

3? 益生菌的研究及應(yīng)用在西藏的重要性

高速發(fā)展的旅游業(yè)帶來了大量外來人口，加上常駐人口300萬，西藏食品消費(fèi)呈增長趨勢。益生菌對西藏三大產(chǎn)業(yè)都有促進(jìn)作用，西藏有條件、有需求、有必要進(jìn)行益生菌研究及應(yīng)用。

3.1? 保護(hù)菌種資源，促進(jìn)加工業(yè)發(fā)展

雖然目前有一定研究進(jìn)展，但限于實(shí)驗(yàn)室和家庭小作坊，沒有形成產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化。如酸耗牛奶含中有傳代性好、抗逆性強(qiáng)、凝乳狀態(tài)好、風(fēng)味獨(dú)特的優(yōu)良菌株，但由于各地區(qū)地理、地貌和氣候等自然環(huán)境不同，牧民的生活習(xí)慣不同，制作發(fā)酵乳時(shí)制作方法、發(fā)酵容器具等也存在較大差異，這就造成了各地區(qū)自然發(fā)酵乳制品中分離到的微生物種類及優(yōu)勢菌群存在一定差異，造成奶制品口感產(chǎn)量的差異且重復(fù)率不高，不能大規(guī)模集成化生產(chǎn)，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈。甚至由于傳統(tǒng)工藝不斷被新技術(shù)所替代，使得傳統(tǒng)發(fā)酵牦牛酸乳中部分稀有的乳酸菌資源逐漸消失。

3.2? 有利于居民身體健康

西藏居民因處高海拔惡劣的地理環(huán)境，需更多營養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)給，否則具有極大患慢性病的風(fēng)險(xiǎn)，相比傳統(tǒng)藥物，益生菌副作用小并且具有其他益生功效。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，拉薩地區(qū)藏族人民脂肪肝發(fā)病率高于其他民族，相比漢族、黎族等，藏族青少年7～18歲男女生收縮壓與舒張壓較高，尤其低壓值明顯較高[45]。國外有研究稱，每天攝入添加嗜酸乳桿菌和菊糖后發(fā)酵的酸牛奶200 mL，可使高脂血癥患者的血脂指數(shù)降低約4.4%[46]。

此外，部分益生菌對人體缺陷基因有彌補(bǔ)作用。如嗜酸乳桿菌可通過分泌乳糖酶緩解乳糖不耐癥。針對抗生素、避孕藥皮質(zhì)類固醇等濫用問題，嗜乳酸桿菌也可以幫助機(jī)體解毒和抗菌。益生菌在治療全身性疾病、念珠菌性陰道炎、腸道疾病（包括與抗生素相關(guān)性腸炎、感染性腸道炎、克隆氏疾病、結(jié)腸癌、壞死性結(jié)腸）等方面具有肯定的療效[47]。若用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒏咴厣嫔瞥蛇m合西藏居民服用的制品，如帶有活菌的粉劑、片劑或膠囊等，這也將促進(jìn)西藏醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展。

4? 益生菌研究的對策

4.1? 收集資源，建立菌種保存工程中心

全球?qū)σ嫔捌洚a(chǎn)品的研究開發(fā)都非常活躍。西藏作為中國發(fā)展較快的省份，在國家全方位支援中，在科研上理應(yīng)摒棄陳舊觀念的束縛。據(jù)悉，西藏農(nóng)牧學(xué)院生物中心與中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心合作，從采集自西藏牧民家庭制作的耗牛發(fā)酵乳制品中提取得到乳酸菌，進(jìn)行生物活性研究、序列分析和系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建[48]。

全面收集益生菌種質(zhì)資源，不僅能豐富種質(zhì)庫，還能揭示其多樣性及多樣性與生態(tài)環(huán)境之間的相關(guān)性。制定長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)，收集整理高原特色微生物資源，建立菌種保存工程中心，進(jìn)而開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的益生乳酸菌種和系列藏族特色發(fā)酵制品。

4.2? 多方面結(jié)合，更深入研究

菌種資源是發(fā)酵業(yè)的靈魂。除了發(fā)展應(yīng)用已有成熟、可靠的菌種，還要做好進(jìn)一步探索工作。①多學(xué)科結(jié)合，加強(qiáng)益生菌的作用機(jī)制研究。結(jié)合基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、芯片技術(shù)、生物信息學(xué)等高效運(yùn)用的分子生物學(xué)手段，改造已知菌種來開發(fā)新菌株。②多種制劑結(jié)合，加強(qiáng)提升益生效果研究。以保證安全性為前提，探討益生菌使用的劑量與時(shí)間，活菌的數(shù)量與穩(wěn)定性，與酶制劑、藏藥材制劑等多種制劑之間的關(guān)系。③重視直投式發(fā)酵劑制備關(guān)鍵技術(shù)研究。將高效篩選技術(shù)與科學(xué)的體內(nèi)功能性評價(jià)體系相結(jié)合，開發(fā)出高活性低成本的發(fā)酵專用益生菌制劑，發(fā)展益生菌菌體高密度培養(yǎng)技術(shù)，篩選既有優(yōu)良發(fā)酵特性又有利于動植物微生態(tài)平衡的專用益生菌株。④保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，防止虛假宣傳。重視益生菌產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的研究，建立符合區(qū)情和國情的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，注重乳酸菌益生機(jī)理研究和益生功能的臨床檢驗(yàn)，這需要多方合作。

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