乳酸菌功能研究進(jìn)展及限制發(fā)展因素分析

任磊 楊玲 何方 霍世和 賈洪利 趙林森

摘 要：乳酸菌因具有增強(qiáng)免疫反應(yīng)、平衡腸道菌群、降低血清膽固醇、抑制幽門螺桿菌等生理功效，成為了功能性食品研發(fā)的熱點(diǎn)，但乳酸菌在生產(chǎn)、儲(chǔ)存及運(yùn)輸過(guò)程中，活菌數(shù)量和活性難以保持，使其發(fā)展嚴(yán)重受限。本文通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，結(jié)合筆者自身工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了乳酸菌的生理功能，并分析了限制乳酸菌應(yīng)用發(fā)展的因素，旨在為乳酸菌應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：乳酸菌;功能;限制發(fā)展因素

20世紀(jì)初期，梅契尼科夫提出了乳酸菌概念[1]，乳酸菌被作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑和疾病抵抗劑引入動(dòng)物飼料領(lǐng)域。研究結(jié)果顯示，乳酸菌在調(diào)節(jié)腸道菌群、改善胃腸道環(huán)境、降低膽固醇、控制內(nèi)毒素以及提高食物消化效率等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。對(duì)這些功能的應(yīng)用也大大促進(jìn)了乳酸菌相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)。目前，乳酸菌也已應(yīng)用于植物酵素飲品、酸奶、配方奶粉等食品中。乳酸菌對(duì)環(huán)境溫度、濕度、氧氣濃度要求較高，雙歧桿菌更是如此，常溫條件下活菌數(shù)衰減明顯，如何保證乳酸菌產(chǎn)品的品質(zhì)已成為當(dāng)前食品及飲料行業(yè)及科研領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)。

1 乳酸菌功能研究進(jìn)展

1.1 免疫反應(yīng)方向

乳酸菌參與機(jī)體免疫機(jī)制主要和刺激特異性免疫反應(yīng)和非特異性免疫反應(yīng)有關(guān)。在非特異性免疫方面，乳酸菌可通過(guò)控制炎癥反應(yīng)、調(diào)控細(xì)胞因子、增強(qiáng)吞噬細(xì)胞作用以及黏膜的屏障作用來(lái)提高免疫功能。在特異性免疫方面，乳酸菌可增強(qiáng)T細(xì)胞增殖能力，激活抗腫瘤免疫機(jī)制。多數(shù)研究結(jié)果顯示，乳酸菌在提高免疫力方面具有顯著功效。錢丹[2]以老年陰道炎患者為研究對(duì)象，對(duì)比了單純甲硝唑、乳酸菌陰道膠囊聯(lián)合甲硝唑治療方式對(duì)陰道免疫功能的影響，結(jié)果顯示，乳酸菌陰道膠囊聯(lián)合甲硝唑不僅可改善患者陰道免疫機(jī)制，還能有效降低復(fù)發(fā)率。LIU等人[3]篩選了具備抗炎活性的益生菌——干酪乳桿菌，并研究了其對(duì)免疫細(xì)胞反應(yīng)和組蛋白乙?；挠绊?，結(jié)果表明干酪乳桿菌可通過(guò)減少巨噬細(xì)胞及其分泌的炎癥因子，改善結(jié)腸炎。此外，乳酸菌在機(jī)體免疫機(jī)制調(diào)節(jié)方面的功效也可體現(xiàn)在其可顯著降低過(guò)敏反應(yīng)。微生物領(lǐng)域?qū)＜移毡檎J(rèn)為，乳酸菌可通過(guò)調(diào)節(jié)Th1/Th2和Treg/Th17細(xì)胞分化，來(lái)平衡免疫系統(tǒng)，進(jìn)而阻斷過(guò)敏反應(yīng)。

1.2 平衡腸道菌群

腸道內(nèi)部棲息大量的細(xì)菌、病毒以及真菌等微生物種群，腸道菌群的平衡穩(wěn)定對(duì)于人體健康來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。郭佳汶等人[4]研究了鼠李糖乳桿菌在調(diào)節(jié)腸道菌群方面的功效，以雄鼠為研究對(duì)象，分為空白對(duì)照組、頭孢曲松組及乳酸菌組，分別給予生理鹽水喂養(yǎng)、頭孢曲松喂養(yǎng)以及鼠李糖乳桿菌和頭孢曲松聯(lián)合喂養(yǎng)，每2 d采集雄鼠重量、糞便菌群結(jié)構(gòu)和短鏈脂肪酸組成。結(jié)果顯示，鼠李糖乳桿菌在抑制腸道病原菌生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)等方面具有顯著功效。同時(shí)，鼠李糖乳桿菌還可有效緩解因抗生素誘發(fā)的機(jī)體損傷。MATSUMOTO等[5]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，服用乳酸菌發(fā)酵乳后，受試者腸道內(nèi)的細(xì)菌數(shù)量、雙歧桿菌以及短鏈脂肪酸含量明顯增加，證明乳酸菌可平衡機(jī)體腸道菌群。岳月等人[6]比較了4種不同植物來(lái)源的乳桿菌在緩解大腸桿菌所致腹瀉方面的效果。結(jié)果顯示，大腸桿菌可使雙歧桿菌、紫單胞桿菌豐度下降，同時(shí)也可增加腸桿菌種屬豐度。植物乳桿菌可保護(hù)雙歧桿菌等其他微生物，提高短鏈脂肪酸水平，修復(fù)受損的腸道菌群。

1.3 降低膽固醇方向

膽固醇是人體細(xì)胞活動(dòng)不可或缺的物質(zhì)，主要參與細(xì)胞膜、單程膽汁酸和維生素D的合成。但膽固醇攝入過(guò)多也會(huì)誘發(fā)高膽固醇血癥、冠狀動(dòng)脈硬化，同時(shí)，膽固醇也是世衛(wèi)組織公布的3類致癌物之一。國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果證明，乳酸菌在降低膽固醇方面具有良好功效。路四海等人[7]研究發(fā)現(xiàn)，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，嗜酸乳桿菌降膽固醇作用效果越明顯，分析原因可能為嗜酸乳桿菌可吸附膽固醇，使膽固醇隨菌體共沉淀，進(jìn)而降低膽固醇含量。國(guó)立東等人[8]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌、明串珠菌屬、片球菌屬、鏈球菌屬、乳桿菌屬均具有良好的降膽固醇功效。其中，乳酸乳球菌乳亞種HUCM201可通過(guò)共沉淀作用去除約14.30%膽固醇，通過(guò)細(xì)胞膜吸附可清除18.10%膽固醇。王秀娟等人[9]研究了一株保加利亞乳桿菌和一株嗜熱鏈球菌的體外降膽固醇能力，通過(guò)工藝條件優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)溫度為37 ℃，接種量為2%，培養(yǎng)基pH為6.7，培養(yǎng)時(shí)間為48 h的條件下，2株菌降膽固醇效果最佳，降解率分別為4.12%和4.53%。通過(guò)以上研究結(jié)果可知，乳酸菌在降低膽固醇方面的作用機(jī)制可能和以下因素有關(guān)：①乳酸菌可分泌使結(jié)合態(tài)膽鹽分解成膽汁酸的膽鹽水解酶，膽固醇在酸性狀態(tài)下可和膽汁酸發(fā)生共沉淀反應(yīng)，進(jìn)而排出體外;②乳酸菌細(xì)胞膜可吸收或吸附膽固醇;③乳酸菌可調(diào)控膽固醇合成酶和分解酶，進(jìn)而調(diào)節(jié)膽固醇代謝速度，降低膽固醇含量。

1.4 抑制幽門螺桿菌感染

幽門螺桿菌是慢性胃炎、消化性潰瘍的主要致病因素，也與胃癌發(fā)病密切相關(guān)。幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）是人類目前感染率最高的慢性感染細(xì)菌之一，成為人類所面臨的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題。常規(guī)的治療手段以“三聯(lián)”和“四聯(lián)”為主，但基于幽門螺桿菌容易對(duì)抗生素類化學(xué)藥物產(chǎn)生耐藥性，也可誘發(fā)各類胃腸道不良反應(yīng)。因此，選擇安全有效的治療方法是臨床醫(yī)學(xué)面臨的一大難題。臨床試驗(yàn)研究結(jié)果證明，乳酸菌在清除幽門螺桿菌方面具有顯著功效，其作用機(jī)制為乳酸菌可吸附于胃黏膜上，進(jìn)而抑制幽門螺桿菌對(duì)胃黏膜的黏附，降低幽門螺桿菌的感染密度。韋舒靜等人[10]研究了復(fù)合乳酸菌膠囊對(duì)幽門螺桿菌感染的治療效果，并對(duì)治療前后患者胃黏膜內(nèi)中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)程度進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示，服用復(fù)合乳酸菌膠囊后，患者胃黏膜炎癥反應(yīng)程度明顯下降，療效與抗生素組基本一致。HORIE等人[11]研究了含有嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌和1%幽門螺桿菌尿素酶免疫球蛋白的酸奶在改善幽門螺桿菌感染方面的作用，與對(duì)照組相比，患者連續(xù)服用酸奶4周后，幽門螺桿菌數(shù)量明顯下降。

2 乳酸菌在我國(guó)應(yīng)用推廣限制因素分析

基于乳酸菌在免疫調(diào)節(jié)、降低膽固醇、平衡腸道菌群以及抑制幽門螺桿菌方面的作用效果，多種乳酸菌類食品、藥品備受關(guān)注。但由于乳酸菌在生產(chǎn)加工過(guò)程中，活菌數(shù)量、菌群活性以及菌群穩(wěn)定性難以保證，成為乳酸菌功能開發(fā)領(lǐng)域面臨的主要問(wèn)題。冷藏條件下儲(chǔ)存的乳基基質(zhì)能很好地保持乳酸菌菌株活力，故乳酸菌主要配制成發(fā)酵乳產(chǎn)品。但冷藏條件消耗大量能源，且不利于運(yùn)輸。有些乳制品企業(yè)為降低成本，放寬儲(chǔ)存條件，卻難以保證活菌數(shù)量及活性。也有學(xué)者研究通過(guò)噴霧干燥、流化床干燥，低溫冷凍干燥等方式來(lái)保存乳酸菌，但干燥過(guò)程會(huì)破壞乳酸菌的膜、蛋白質(zhì)和核酸，難以從根源上解決問(wèn)題。

針對(duì)這些限制因素，有研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)深受培養(yǎng)基組成的影響，例如培養(yǎng)基中氮源成分的變化可以直接影響乳酸菌細(xì)胞的大小及細(xì)胞壁的厚度，從而使其對(duì)酶處理的易感性發(fā)生變化，進(jìn)而影響其加工過(guò)程的存活率。此外，還有研究者提出了微囊化概念，所謂微囊化就是利用一些可以成膜的物質(zhì)，將乳酸菌包埋在其中空間內(nèi)的一種技術(shù)，微膠囊化能保護(hù)乳酸菌不受環(huán)境中諸如濕度、氧濃度等嚴(yán)酷因子的干擾，從而增加乳酸菌的保存時(shí)間。微囊化技術(shù)由于可選擇的材料種類較少，同時(shí)不能對(duì)所有的乳酸菌菌株達(dá)到一致的保護(hù)效果，所以技術(shù)尚不成熟，且在產(chǎn)業(yè)化方面仍會(huì)面臨眾多問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

乳酸菌對(duì)人類健康具有特殊功效，在功能食品發(fā)展中具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用乳酸菌的生理功效，將其制備成特殊功能食品，也是乳酸菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。但基于乳酸菌在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸中，活菌數(shù)量、活性難以保證，也使得乳酸菌產(chǎn)品發(fā)展受限。因此，我國(guó)在乳酸菌研究開發(fā)方面可以從以下方面入手：①加強(qiáng)乳酸菌資源的收集，建立專業(yè)化的菌種資源庫(kù);②加強(qiáng)基礎(chǔ)研究積累，突破核心技術(shù)，如高密度培養(yǎng)、菌體高效收集及干燥技術(shù);③產(chǎn)業(yè)化層面上乳酸菌應(yīng)與新興技術(shù)多尺度結(jié)合，以解決行業(yè)需突破的高密度培養(yǎng)、高活性制備和高穩(wěn)定性貯存等關(guān)鍵工藝技術(shù)難題，為乳酸菌行業(yè)向價(jià)值鏈高端邁進(jìn)提供重要保障。

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