益生菌及其食品中應(yīng)用研究進(jìn)展

崔欣美　烏力吉德力根

摘 要：益生菌是在攝入一定量后，對(duì)宿主健康有利的一類(lèi)微生物。隨著消費(fèi)者認(rèn)可度的提升，益生菌在多個(gè)領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用。益生菌的保健功能可以概括為增強(qiáng)免疫、平衡菌群、促進(jìn)消化、防老抗衰、降低血脂和護(hù)肝?？蓱?yīng)用于酸奶、干酪、冰淇淋、果蔬汁、嬰幼兒食品以及功能飲料的加工，市場(chǎng)需求量大，開(kāi)發(fā)前景廣闊。本文通過(guò)對(duì)益生菌的概念、常用菌種的分類(lèi)及益生菌的保健功效進(jìn)行概述，結(jié)合益生菌在食品行業(yè)的應(yīng)用，歸納總結(jié)市場(chǎng)現(xiàn)狀和機(jī)遇，為今后研發(fā)、改進(jìn)各類(lèi)益生菌食品提供思路。

關(guān)鍵詞：益生菌；益生菌食品；保健食品；腸道菌群

中圖分類(lèi)號(hào)：TS203.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2023）02-0034-05

益生菌研發(fā)是近年來(lái)產(chǎn)品研發(fā)的熱門(mén)方向，我國(guó)益生菌產(chǎn)業(yè)起步較晚，于1990年才正式開(kāi)展研究，落后于歐洲、日本等國(guó)家15-30年，但我國(guó)人口基數(shù)大、消費(fèi)能力強(qiáng)、市場(chǎng)需求大、行業(yè)發(fā)展迅速[1]。

日本是世界上最早研發(fā)、生產(chǎn)益生菌產(chǎn)品的國(guó)家之一，日本森永乳業(yè)于1971年率先研發(fā)出含有雙歧桿菌和嗜熱鏈球菌的乳制品，并且于1977年全面投入研發(fā)和生產(chǎn)；美國(guó)在1987年開(kāi)始將益生菌投入奶制品的生產(chǎn)中，依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)得到了快速的發(fā)展；1976年，德國(guó)第一款益生菌乳制品進(jìn)入市場(chǎng)大獲成功，銷(xiāo)售額達(dá)到4億馬克；同時(shí)，其他歐洲國(guó)家對(duì)益生菌的應(yīng)用不僅止步于乳制品，而是更傾向于將益生菌與益生素聯(lián)合使用，探索復(fù)合型發(fā)展[1]。

目前，全球益生菌產(chǎn)品銷(xiāo)售額穩(wěn)步上升，需求不斷增加。結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀來(lái)看，益生菌產(chǎn)品銷(xiāo)量可觀，市場(chǎng)前景廣闊。本文將從益生菌常用菌種、保健功效以及食品應(yīng)用三個(gè)方面進(jìn)行綜述，歸納總結(jié)益生菌產(chǎn)品的類(lèi)型，為今后研發(fā)、銷(xiāo)售和改進(jìn)各類(lèi)益生菌食品提供思路。

1 益生菌的定義及種類(lèi)

1.1 益生菌的定義

2002年，在由聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織與世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）聯(lián)合頒布的《食物中益生菌健康及營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)指南》中將益生菌定義為：在攝入一定數(shù)量后，可以對(duì)宿主身體健康產(chǎn)生有益作用的一類(lèi)活的微生物[2]，可作為輔料添加到相應(yīng)的功能性食品中，用來(lái)維持腸道菌群平衡，也可直接食用。

益生菌應(yīng)具有的生物學(xué)特性包括：（1）安全性。非病原菌，對(duì)宿主無(wú)致病性，無(wú)副作用。（2）存活特性。對(duì)胃酸等消化液有耐受性，能夠保持活性，具有與固有菌群的定植競(jìng)爭(zhēng)力。（3）功能性。對(duì)致病菌有拮抗作用或可以產(chǎn)生有機(jī)酸、細(xì)菌素、過(guò)氧化氫等抗菌物質(zhì)，抑制有害菌的繁殖。（4）臨床功效性。至少有一項(xiàng)經(jīng)過(guò)臨床證實(shí)的益生功效，如抗癌、降低血糖、降血壓、抗菌、增強(qiáng)免疫力等作用[3]。

1.2 益生菌的種類(lèi)及常用菌種

常見(jiàn)益生菌類(lèi)別和代表菌種如圖1所示，益生菌可分為細(xì)菌和真菌，細(xì)菌類(lèi)包括乳酸菌（乳酸鏈球菌、乳酸乳桿菌等）、雙歧桿菌（長(zhǎng)雙歧桿菌、乳雙歧桿菌等）、芽孢桿菌（枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等）和其他細(xì)菌（丙酸菌），常用于食品生產(chǎn)的真菌類(lèi)益生菌主要有布拉氏酵母、釀酒酵母等[4]。其中雙歧桿菌、乳酸菌和酵母菌是目前研究的最多、應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的菌種[2]。

2 益生菌的保健功能

2.1 增強(qiáng)免疫力

研究成果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，腸道菌群健康程度與機(jī)體免疫能力息息相關(guān)。

王倩雯等研究發(fā)現(xiàn)，在小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，雙歧桿菌有效緩解了由H3N2流感病毒感染導(dǎo)致的小鼠體重下降，并且顯著降低了小鼠肺部炎癥因子（IL-1β和TNF-α）的表達(dá)，這可能與其激活機(jī)體先天性免疫應(yīng)答相關(guān)[5]。姜麗等在臨床觀察中發(fā)現(xiàn)，早產(chǎn)兒出生后口服益生菌能夠增強(qiáng)細(xì)胞免疫功能，使小腸結(jié)腸炎發(fā)病率得以下降[6]。

2.2 平衡腸道菌群，調(diào)節(jié)胃腸道功能

平衡的腸道菌群可以增加腸道上皮細(xì)胞的通透性，刺激吸收代謝和調(diào)節(jié)免疫功能。因此，確保腸道菌群的平衡穩(wěn)定尤為重要。

郭子晨等研究發(fā)現(xiàn)，益生菌復(fù)合制劑可以促進(jìn)抗氧化物質(zhì)的產(chǎn)生，降低細(xì)胞因子水平，促進(jìn)有益菌的繁殖，提高腸道菌群的豐富度，從而有效改善由抗生素引起的腸道菌群失調(diào)[7]。周雙通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，乳酸菌可提高健康小鼠腸道中IgG、SIgA分泌水平，在增加抗炎因子水平的同時(shí)，降低了促炎因子含量，這表明糞腸球菌對(duì)小鼠腸道免疫功能有調(diào)控作用[8]。

2.3 促進(jìn)消化，緩解便秘

臨床研究表明，攝入益生菌食品可以潤(rùn)腸通便，這一方法逐漸成為諸多患者更易接受的輔助治療手段。

趙雯等研究發(fā)現(xiàn)，副干酪乳桿菌K56具有調(diào)節(jié)小腸運(yùn)動(dòng)功能和促進(jìn)排便的能力，堅(jiān)持服用可以有效改善便秘[9]。黃玉普等通過(guò)對(duì)益生菌治療妊娠期便秘的臨床數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論：雙歧桿菌的攝入與每周的排便次數(shù)有較高關(guān)聯(lián)，孕婦可通過(guò)攝入雙歧桿菌來(lái)增加每周排便次數(shù)，緩解、治療妊娠期便秘[10]。

2.4 抗氧化，減緩衰老

在人生各個(gè)階段，腸道菌群始終處于動(dòng)態(tài)變化中，機(jī)體的衰老也與菌群種類(lèi)、豐度有關(guān)，益生菌可影響腸道菌群，延緩衰老。

雙歧桿菌具備明顯的抗氧化作用，可以增加血液中超氧化物歧化酶的含量，并提升其生物活性，加速體內(nèi)自由基的清除，從而減緩因自由基參與氧化反應(yīng)所致的機(jī)體衰老[11]。李敬芳等發(fā)現(xiàn)復(fù)合益生菌制劑（乳酸桿菌、乳雙歧桿、酵母菌）中的酶類(lèi)物質(zhì)激活了小鼠體內(nèi)酶系統(tǒng)，小鼠清除自由基能力上升，抗氧化能力得到提高[12]。

2.5 降低膽固醇和血脂

膽固醇過(guò)量會(huì)威脅身體健康，適當(dāng)增加益生菌及益生菌制品的攝入，可顯著降低人體血清中膽固醇的含量，常見(jiàn)的心腦血管疾病發(fā)病率會(huì)明顯降低。

姜金池研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)雙歧桿菌CCFM1077能夠豐富高膽固醇血癥患者的腸道微生物種類(lèi)、改善腸道微環(huán)境，并通過(guò)影響氨循環(huán)、丙酸鹽代謝、膽汁酸生物合成等途徑，有效降低總膽固醇含量[13]。在臨床研究中，通常將益生菌用膠囊包裹后制成發(fā)酵乳，給受試人服用，評(píng)估單菌株或混合菌株降膽固醇的效果，Costabile等在臨床試驗(yàn)中應(yīng)用植物乳桿菌膠囊，6周后發(fā)現(xiàn)受試者血液中總膽固醇下降了2.3%～36.7%[14]。

2.6 護(hù)肝

腸道微生物與肝臟之間具有聯(lián)系密切的雙向關(guān)系，現(xiàn)已成為研究動(dòng)物肝臟疾病的發(fā)病機(jī)制、相應(yīng)疾病治療中不可忽視的研究熱點(diǎn)[15]。

以大鼠為研究對(duì)象的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黃曲霉毒素能夠增加肝癌相關(guān)基因和細(xì)胞周期蛋白基因的表達(dá)，大量臨床數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明，鼠李糖乳桿菌和費(fèi)氏丙酸桿菌謝氏亞種可以有效削減黃曲霉毒素的暴露，從而降低肝癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[16]。谷丙轉(zhuǎn)氨酶和血清谷草轉(zhuǎn)氨酶是兩個(gè)可以檢驗(yàn)肝功能的重要指標(biāo)，張勇在小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，丁酸梭菌可以顯著減緩大鼠因非酒精性脂肪肝而引起的谷丙轉(zhuǎn)氨酶的升高，說(shuō)明丁酸梭菌可在一定程度上預(yù)防肝臟損傷[17]。

3 益生菌在各類(lèi)食品加工中的應(yīng)用

3.1 益生菌在液體乳中的應(yīng)用

益生菌酸奶是將生牛（羊）乳或乳粉，經(jīng)殺菌后接種益生菌（乳酸菌、雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌等）發(fā)酵制成的乳制品，具有營(yíng)養(yǎng)豐富，口感美味的特點(diǎn)。

益生菌在液體乳中的應(yīng)用有以下三種形式：（1）復(fù)配使用。將傳統(tǒng)菌種與雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌中的1或多株復(fù)配使用。例如：卡示牌餐后一分鐘雙歧桿菌C-1發(fā)酵乳（使用了保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳雙歧桿菌）。（2）加入國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利益生菌發(fā)酵。此類(lèi)產(chǎn)品因?yàn)楣δ苄詮?qiáng)，是未來(lái)具有發(fā)展前景的應(yīng)用方式，如江南大學(xué)研發(fā)的植物乳桿菌CN2018。（3）嗜溫乳酸菌與酵母協(xié)同發(fā)酵。此種發(fā)酵方式會(huì)產(chǎn)生少量氣體和酒精等特殊產(chǎn)物，主要種類(lèi)有酸馬奶、牛奶酒，此類(lèi)乳制品憑借悠久的歷史文化背景、獨(dú)特的地域性和特色風(fēng)味吸引了眾多消費(fèi)者的關(guān)注，如熱銷(xiāo)產(chǎn)品內(nèi)蒙古特產(chǎn)阿巴嘎策酸馬奶[18]。

3.2 益生菌在冰淇淋中的應(yīng)用

冰淇淋的pH值和配料成分都非常適宜作為益生菌載體，將兩者結(jié)合可以有效保護(hù)益生菌的活性，甜品公司的研發(fā)部門(mén)紛紛嘗試將益生菌與冰淇淋相結(jié)合，生產(chǎn)出了口味多樣的益生菌冰淇淋。

聯(lián)合利華公司在2018年推出Culture Republick牌益生菌冰淇淋，使用了Ganeden公司的凝結(jié)芽孢桿菌BC30專(zhuān)利菌株，在巴氏殺菌和低溫儲(chǔ)存過(guò)程中也不會(huì)失活，該產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)精美、口味多樣新穎，原材料使用的是高品質(zhì)脫脂牛奶，脂肪含量和卡路里都低于普通冰淇淋，受到廣大減脂人群的青睞[19]。

3.3 益生菌在干酪中的應(yīng)用

干酪是奶酪分類(lèi)中的一種，相較于酸奶有更高的pH值，還有高脂肪含量、固態(tài)結(jié)構(gòu)致密等特點(diǎn)，能為益生菌通過(guò)胃腸道提供保護(hù)作用，提高益生菌在腸道的定植率。

干酪中的微生物主要有乳酸菌、非乳酸菌發(fā)酵劑和酵母菌，隨著時(shí)間的推移，乳酸菌釋放的水解酶將蛋白質(zhì)分解為小分子，產(chǎn)生的脂酶將脂肪分解成為醛類(lèi)、醇類(lèi)化合物，干酪氣味和口感隨之改變；而非乳酸菌發(fā)酵劑在制作過(guò)程中對(duì)風(fēng)味的影響占比很小，但在熟成過(guò)程中可使干酪風(fēng)味濃度更高[20]。越來(lái)越多的食品研發(fā)者樂(lè)于把益生菌和干酪相結(jié)合，最負(fù)盛名的益生菌干酪是產(chǎn)自意大利帕爾瑪?shù)貐^(qū)的帕瑪森干酪，被譽(yù)為干酪之王，每塊干酪都有獨(dú)立編號(hào)、奶源和加工師傅的資料，做到了全程可追溯。

3.4 乳酸菌飲料

乳酸菌飲料是一種將鮮乳或乳制品經(jīng)過(guò)乳酸菌發(fā)酵后再添加水、糖液等調(diào)配而成的具有保健功能的飲料。分為滅菌型乳酸菌飲料和活菌型乳酸菌飲料兩種。

滅菌型乳酸菌飲料中的乳酸菌在后續(xù)加工過(guò)程中因?yàn)闊o(wú)菌處理而被滅活，常溫儲(chǔ)存銷(xiāo)售即可，多數(shù)產(chǎn)品保質(zhì)期可達(dá)到6個(gè)月；活菌型乳酸菌飲料則對(duì)儲(chǔ)存條件的要求更為嚴(yán)格，僅能在2-10℃下儲(chǔ)存15天。飲用活菌型乳酸菌飲料促進(jìn)人體腸胃中有益菌生長(zhǎng)，平衡腸道菌群，有助于消化，尤其適用于老人和消化不良的人飲用[21]。市面上主要的乳酸菌飲料有明治優(yōu)漾、蒙牛優(yōu)益、養(yǎng)樂(lè)多和味全活性乳酸菌飲料。

3.5 益生菌與微膠囊相結(jié)合應(yīng)用

食品中常用到的微膠囊，也稱(chēng)微囊，是被覆蓋層或殼包裹的含有活性成分或核心物質(zhì)的小顆粒。具有容易制造、對(duì)人體無(wú)害、可提供穩(wěn)定長(zhǎng)期保護(hù)的特點(diǎn)。微膠囊常用壁材為乳清蛋白、大豆分離蛋白、植物膠、變性淀粉、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物等，在食品行業(yè)廣泛應(yīng)用于發(fā)酵乳、干酪、冰淇淋、乳粉等乳制品加工的益生菌包埋[22]。

實(shí)驗(yàn)表明，將益生菌裝入微膠囊后，可以將益生菌與外界隔離，益生菌的耐酸性得到明顯提高，而且也杜絕了噬菌體的侵害；此外微膠囊還可以調(diào)節(jié)胞外多糖的釋放功能，胞外多糖分泌量上升，有助于益生菌在人體腸道內(nèi)抵抗膽汁、胃酸等不良因素的影響，提升在腸道定植的活菌數(shù)[23]。

3.6 益生菌在嬰幼兒食品中的應(yīng)用

通過(guò)食用嬰幼兒益生菌食品，可調(diào)節(jié)“免疫功能不完全期”嬰幼兒的腸道菌群平衡，達(dá)到保障嬰幼兒正常發(fā)育生長(zhǎng)、身體健康的目的[24]。

目前市面上最主要的嬰幼兒益生菌食品就是益生菌配方奶粉，奶粉廠商通過(guò)不斷調(diào)整加工過(guò)程中的溫度、濕度、時(shí)間等，完善優(yōu)化加工工藝，提供消費(fèi)者更多的選擇。國(guó)家對(duì)嬰幼兒食品中添加的益生菌種類(lèi)有嚴(yán)格規(guī)定，常用于嬰幼兒食品中的益生菌種類(lèi)及功能如表1所示。

目前市場(chǎng)上涌現(xiàn)了一批嬰幼兒烘焙食品、休閑零食，例如在谷物制品中添加雙歧桿菌，制作成雪餅、磨牙棒等產(chǎn)品，這種零食的口感和味道受小朋友的喜愛(ài)，在攝入益生菌的同時(shí)，還可以促進(jìn)牙齒的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.7 益生菌在果蔬加工中的應(yīng)用

新鮮的果蔬汁往往呈現(xiàn)酸澀、異味和辛辣味，使用益生菌發(fā)酵果蔬制品后，延長(zhǎng)了儲(chǔ)藏期，增加了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，產(chǎn)品附加值和利潤(rùn)空間均得到提升。

菠蘿果汁經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，總酚含量、固形物含量、抗氧化能力都得到提高，且感官評(píng)價(jià)好，保留了菠蘿果汁的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。R. Di Cagno等將石榴汁發(fā)酵后，飽和直鏈醛類(lèi)物質(zhì)含量減少，醇類(lèi)和酯類(lèi)物質(zhì)含量增加，有效減輕異味，改善了石榴汁的風(fēng)味[25]。

4 結(jié)論

人類(lèi)對(duì)益生菌的研究深入且成果顯著，目前已分離出多種腸道益生菌，經(jīng)過(guò)各類(lèi)實(shí)驗(yàn)觀察和臨床應(yīng)用，保健功能也得到證實(shí)。國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，生活水平得到提高，消費(fèi)者對(duì)保健需求有所提升。但目前市面上部分益生菌產(chǎn)品的包裝方法亟待改進(jìn)，例如活菌型乳酸菌飲料普遍保質(zhì)期短，針對(duì)這一問(wèn)題，可嘗試通過(guò)包裝創(chuàng)新的方法解決。即將活性穩(wěn)定的益生菌粉末與飲料單獨(dú)包裝，消費(fèi)者食用之前再將二者混合，在保證飲料口感的前提下，也讓益生菌活性和貨架期得到保障。

我國(guó)食品中所使用的益生菌菌種大多是依靠進(jìn)口的專(zhuān)利菌種，制約著我國(guó)益生菌食品的生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展，我國(guó)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)在加強(qiáng)益生菌基礎(chǔ)研究和新功能探索的同時(shí)，不斷嘗試自主研發(fā)新型擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的益生菌，讓菌種生產(chǎn)使用免受他國(guó)制約，以獲得更高效的發(fā)展。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)益生菌食品發(fā)展迅猛、種類(lèi)繁多，其中添加的益生菌群和數(shù)量也日益增加，但產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，質(zhì)量評(píng)判和監(jiān)管力度具有局限性，還存在著消費(fèi)者認(rèn)識(shí)度不夠等諸多問(wèn)題。建議消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)時(shí)慎重選擇商品，首選知名度高、口碑好的品牌和生產(chǎn)廠家，同時(shí)希望有關(guān)部門(mén)可以加強(qiáng)對(duì)益生菌產(chǎn)品類(lèi)型、活菌數(shù)量等方面的質(zhì)量監(jiān)督管理。

在益生菌食品市場(chǎng)，依舊是傳統(tǒng)乳制品占據(jù)較大比例，研發(fā)機(jī)構(gòu)可以將開(kāi)發(fā)方向轉(zhuǎn)化為果蔬制品、休閑食品、烘焙食品等方向。尤其是利用益生菌發(fā)酵果蔬汁，使用非乳原料作為發(fā)酵基質(zhì)，為乳糖不耐受群體提供攝入益生菌的更多種選擇。還可將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，將具有地區(qū)特色的沙果、沙棘等水果作為原材料研制發(fā)酵果汁，這類(lèi)產(chǎn)品具有商業(yè)化潛力，有望成為大眾青睞的新型益生菌飲料。

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收稿日期：2022-08-10

通訊作者：烏力吉德力根（1967-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，副教授，博士。研究方向：生物教育、食品微生物發(fā)酵。

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化計(jì)劃（科技支撐東北振興）項(xiàng)目（2022YFDZ0012）