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前言

   隨著人們保健意識(shí)的增強(qiáng)以及微生態(tài)學(xué)相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)者越來(lái)越意識(shí)到益生菌在促進(jìn)人體健康和預(yù)防疾病中的重要性。益生菌能夠豐富人體營(yíng)養(yǎng)、提高健康水平、增強(qiáng)食品的感官特性，不僅可以減輕痢疾的嚴(yán)重程度，抑制腸道中致病菌的生長(zhǎng)，還有助于嬰幼兒預(yù)防濕疹。同樣，它們可以改善結(jié)腸健康和營(yíng)養(yǎng)，幫助增強(qiáng)人體的免疫系統(tǒng)。由于產(chǎn)品中益生菌的人體起源已經(jīng)被研究者進(jìn)行了反復(fù)的論證，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的接受度較高。

   近年，食品工業(yè)中益生菌通常作為添加劑投入生產(chǎn)。在很多國(guó)家和地區(qū)，益生菌僅僅在乳制品中使用，例如酸奶和酸化牛奶。益生菌被定義為“一類(lèi)通過(guò)添加到食品或藥劑中能夠調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)，對(duì)人或動(dòng)物產(chǎn)生有利影響的微生物”。益生菌是指在結(jié)腸中通過(guò)微生物的選擇性生長(zhǎng)和應(yīng)激活動(dòng)幫助主體吸收不易消化或消化率較低的食物成分的微生物。現(xiàn)在，“益生菌”這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是在包含特定數(shù)目且可生長(zhǎng)繁殖微生物的產(chǎn)品，直到產(chǎn)品積累到每克或每毫升106，并且對(duì)健康產(chǎn)生有益影響。

但是產(chǎn)生以上兩個(gè)效果，益生菌必須滿(mǎn)足以下先決條件：首先，消費(fèi)者食用產(chǎn)品時(shí)益生菌是活體；其次，每天可被利用的活體益生菌達(dá)到109。能夠被人體利用的益生菌主要是乳桿菌、鏈球菌和雙歧桿菌。益生元和益生菌之間存在潛在的協(xié)同效應(yīng)，能夠產(chǎn)生這種合成效應(yīng)的食品通常被稱(chēng)為合生元。

1  益生菌對(duì)于人體營(yíng)養(yǎng)和健康的意義

   益生菌可以對(duì)人體健康產(chǎn)生有益的影響。人體逐漸衰老，提高對(duì)疾病的免疫能力顯得越來(lái)越重要。益生菌的主要作用是能保持微生物群落的平衡，對(duì)提高腸道功能有著重要的作用。益生菌在腸道定植點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)，營(yíng)養(yǎng)的的吸收能力強(qiáng)于致病菌。另外，另一個(gè)腸道中致病菌減少的原因是益生菌產(chǎn)生的抗菌素對(duì)其具有抑制作用。益生菌對(duì)人體健康的主要益處包括促進(jìn)乳糖消化、對(duì)腸道致病菌的拮抗作用、抗腸癌、抑制小腸細(xì)菌過(guò)度繁殖、免疫調(diào)節(jié)、減緩過(guò)敏反應(yīng)、調(diào)節(jié)血脂、預(yù)防心血管疾病、抗高血壓、抑制泌尿生殖道感染、抑制幽門(mén)螺桿菌引起的感染等。

   益生菌的生理活動(dòng)能夠抑制致病菌預(yù)防嬰幼兒高發(fā)的特異性濕疹、強(qiáng)化免疫系統(tǒng)、改善結(jié)腸健康、提高營(yíng)養(yǎng)吸收能力。此外，益生菌還具有以下幾個(gè)功能：1.防止和調(diào)整腸道紊亂；2.降低食物的不耐性；3.預(yù)防心血管疾病和癌癥。

   一些研究已經(jīng)表明酸奶中的微生物（乳酸桿菌屬的保加利亞乳桿菌和鏈球菌屬中的嗜熱鏈球菌）可以提高乳糖消化能力，緩解乳糖不耐癥的癥狀。益生菌在降低食品過(guò)敏和不耐癥中起著一定的作用，同時(shí)也有助于預(yù)防骨質(zhì)和風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。

   研究已經(jīng)表明，在治療過(guò)程中益生菌的使用有助于預(yù)防小兒急性細(xì)菌性痢疾和抗生素誘導(dǎo)型痢疾，同樣地，對(duì)于血清膽固醇的降低、糖尿病的控制、血壓的降低和過(guò)敏癥狀的緩解都有著一定的幫助。此外，益生菌還有助于防止致病菌的感染，預(yù)防骨質(zhì)疏松。

   據(jù)證實(shí)，益生菌具有一定的抗癌作用，特別是對(duì)于腸癌。這是因?yàn)榧?xì)菌酶的抑制作用能夠降低腸道pH值，移除致癌物的同時(shí)激活免疫系統(tǒng)。

現(xiàn)在，益生菌的作用機(jī)制和途徑是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)之一，包括腸道pH值的調(diào)整機(jī)制、抗性化合物的合成機(jī)制、與致病菌競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制、免疫細(xì)胞刺激機(jī)制和乳糖分解酶的產(chǎn)生機(jī)制。盡管已經(jīng)證明了益生菌對(duì)于人體健康的種種益處，但是這些成果的研究對(duì)象都是患病人群，需要在健康人群中進(jìn)行進(jìn)一步的研究。最后，一些科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)采取致癌物的綁定技術(shù)和免疫調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)滅活益生菌對(duì)宿主的影響進(jìn)行研究。

2益生菌的選擇標(biāo)準(zhǔn)

   以前，益生菌菌株的選擇標(biāo)準(zhǔn)是它們的使用是否帶來(lái)有害的副作用。現(xiàn)在，一種微生物能否作為益生菌是由特定的標(biāo)準(zhǔn)決定的。一般認(rèn)為它應(yīng)具備以下條件：：①對(duì)宿主有益；②無(wú)毒副作用和無(wú)致病性；③能夠在消化道存活；④耐胃酸和膽鹽；⑤能夠定植在消化道表面；⑥能夠產(chǎn)生有益酶類(lèi)和代謝物；⑦能夠在加工和貯存過(guò)程中保持活性。其中，最重要的是益生菌對(duì)于人體必須是安全的（一般認(rèn)為安全，簡(jiǎn)稱(chēng)GRAS），能夠通過(guò)腸道并且在達(dá)到作用位置時(shí)保持活性，同時(shí)能夠定植腸道。另一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)是在人體腸道的酸性環(huán)境中能夠存活，即它們應(yīng)該能夠耐受低pH值環(huán)境和腸道中水解酶的作用。

益生菌的功能性還包括活性、在腸道系統(tǒng)的生存能力、在消化壓力下的生存能力、免疫調(diào)節(jié)能力和抗誘變性。在選擇益生菌菌株的過(guò)程中幾個(gè)方面是必須要考慮的，比如耐酸性、膽汁和胃液的耐受性、上皮層的定植能力、在人體消化系統(tǒng)中的生存能力、對(duì)病原體的抗性、抗誘變劑和抗癌的能力、免疫調(diào)節(jié)的能力。

以技術(shù)適用性為目的的益生菌篩選能夠使菌株更適于生產(chǎn)和食用，生產(chǎn)中成功應(yīng)用的益生菌安全性標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)整理完備并出版。安全性標(biāo)準(zhǔn)包括了菌株的人類(lèi)起源、源自健康個(gè)體菌株的獨(dú)立性、菌株的非病原性史以及與疾病和健康紊亂的聯(lián)系。此外，菌株還應(yīng)具有膽汁鹽耐受力或者可表達(dá)的抗抗生素基因。

益生菌必須達(dá)到一些標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品的要求，比如生產(chǎn)和儲(chǔ)藏中抗低pH能力、存活力和穩(wěn)定性。此外，作為產(chǎn)品還應(yīng)具有良好的感官特性。盡管存活力是前面提到的最重要的先決條件，一些研究已經(jīng)表明失去活力的益生菌同樣會(huì)對(duì)宿主健康產(chǎn)生有益影響。

3益生菌酸奶

   乳制品是優(yōu)良的鈣質(zhì)來(lái)源，是典型的功能性食品。發(fā)酵型牛奶和酸奶是良好的維生素和礦物質(zhì)來(lái)源，同時(shí)能夠供應(yīng)具健康效益的乳酸菌。益生菌產(chǎn)品的食用有助于改善人體健康水平。益生菌在產(chǎn)品貨架期的存活率是判斷其能否作為產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的一個(gè)重要指標(biāo)。培養(yǎng)條件、菌株選擇性、接種量、發(fā)酵培養(yǎng)及成分、菌種間的相互作用、終酸、營(yíng)養(yǎng)成分的可用性、生長(zhǎng)因子、抑制劑、糖濃度、溶解氧濃度、潛伏期時(shí)間、儲(chǔ)藏溫度以及發(fā)酵時(shí)間都會(huì)影響發(fā)酵乳制品中益生菌的存活率。研究方法的限制對(duì)于實(shí)驗(yàn)室可行性帶來(lái)了很多不利的影響。但是，在產(chǎn)品的儲(chǔ)藏、運(yùn)輸和消費(fèi)過(guò)程中，益生菌的生存能力是至關(guān)重要的。

益生菌酸奶的管理有很多要求，尤其是所包含微生物的存活率和pH值。首先，益生菌被食用時(shí)是活體，對(duì)于人體或動(dòng)物的益處是以有活力的CFU計(jì)數(shù)。研究表明，益生菌對(duì)于產(chǎn)品的感官特性幾乎沒(méi)有影響并且在牛奶中生長(zhǎng)緩慢。Maragkoudakis等驗(yàn)證了植物乳桿菌和酪蛋白乳桿菌作為輔料在希臘傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的酸奶中的耐受性。

   研究表明，益生菌在酸奶中的存活率比日常所需攝入的需求低。少數(shù)的嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌已經(jīng)在酸奶生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。

實(shí)踐證明，牛奶添加劑有助于提高益生菌在儲(chǔ)存過(guò)程中的生存和繁殖能力，并且能夠改善產(chǎn)品在食用時(shí)的口感。

4 益生菌奶酪

   益生菌在奶酪中的整合作用能夠提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和品質(zhì)。奶酪的制作過(guò)程中使用的益生菌主要是植物乳桿菌和雙歧桿菌。另外，奶酪中的益生特性是由丙酸菌屬和腸球菌屬的細(xì)菌作用形成的。

   奶酪比發(fā)酵型牛奶具有更高的pH值，在熟化期間能夠提供一個(gè)更穩(wěn)定和良好的環(huán)境，并且能夠產(chǎn)生一個(gè)幾乎完全厭氧的環(huán)境。此外，奶酪中的高脂肪含量在益生菌通過(guò)消化系統(tǒng)時(shí)起到保護(hù)作用。對(duì)于奶酪，實(shí)驗(yàn)室可以通過(guò)改變pH、氧含量、生長(zhǎng)素含量和抑制劑含量來(lái)提高益生菌的生存能力。例如，美國(guó)酸奶菌株利用高耗氧量來(lái)提高它們的生存能力。此外，在牛奶中主要脂肪酸如丁酸、棕櫚酸、硬脂酸促進(jìn)雙歧桿菌的生長(zhǎng)而月桂酸和肉豆蔻酸抑制其生長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，奶酪中添加雙歧桿菌不論在技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都是可行的。兩歧雙歧桿菌和長(zhǎng)雙歧桿菌在奶酪的加工和儲(chǔ)藏過(guò)程中表現(xiàn)出良好的生存能力。松軟干酪中經(jīng)過(guò)14年的冷藏對(duì)長(zhǎng)雙歧桿菌、短雙歧桿菌、角雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌和嬰兒雙歧桿菌的生存能力進(jìn)行比較。結(jié)果表明，兩歧雙歧桿菌雖然損失很大但依舊保持住了很好的生存能力而短雙歧桿菌和嬰兒雙歧桿菌則表現(xiàn)出了比較低的生存力。在另一項(xiàng)研究中，松軟蛋糕由嬰兒雙歧桿菌發(fā)酵后外層會(huì)更豐富。

Gomes等制作了一種高達(dá)干酪式奶酪，產(chǎn)生了一種由雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌合成的的益生配對(duì)物。在生產(chǎn)和9周的儲(chǔ)藏過(guò)程中，活細(xì)胞的數(shù)量比食品中的益生菌數(shù)量（106 CFU / g）多。9周后的成熟期，雙歧桿菌的存活力是由鹽濃度、處于奶酪的位置和蛋白水解物的添加決定的。通過(guò)觀察可知，存活力最高的位置是奶酪的中心，因?yàn)檫@里的鹽濃度和氧濃度最低。由于酶凝作用，蛋白質(zhì)水解物并不能顯著提高益生菌的存活力。報(bào)告中也指出了不受歡迎風(fēng)味對(duì)存活力的影響。

pH值是影響益生菌存活力的最重要指標(biāo)之一。細(xì)菌相比于酵母菌需要更高的pH環(huán)境。其他益生菌乳制品例如發(fā)酵型牛奶和酸奶出現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題,pH值范圍是3.7~4.3，比pH范圍在4.8~5.6的奶酪低。因此，奶酪的pH值更接近益生菌的生長(zhǎng)pH值，益生菌在奶酪中更易生存。

益生菌奶酪生產(chǎn)最困難的部分并不是益生菌的增殖而是它們的生存。這是由于，熟化是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，一般幾周甚至幾個(gè)月，在此期間細(xì)菌不但要存活在數(shù)量上也應(yīng)有所增長(zhǎng)才能對(duì)人體健康帶來(lái)益處。產(chǎn)品中益生菌數(shù)量是有一定標(biāo)準(zhǔn)的，其最小濃度不同地區(qū)有不同的要求。在日本，規(guī)定益生菌食品應(yīng)該含有最低107 CFU /毫升或克的活體益生菌，遠(yuǎn)高于能夠發(fā)揮作用的最低劑量（105 CFU /毫升或克）。使用最為廣泛的益生菌濃度是106 CFU /毫升或克，工業(yè)上一般也執(zhí)行這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

首次使用雙歧桿菌和干酪乳桿菌的組合對(duì)Fresco奶酪進(jìn)行發(fā)酵，熟化60天，對(duì)產(chǎn)品中的菌落計(jì)數(shù)，結(jié)果表明，雙歧桿菌菌落數(shù)略有下降而干酪乳桿菌保持不變[79]。在Cheddar奶酪的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)250天的熟化，糞腸球菌濃度從1.1 × 108 上升到 3.9 ×108 CFU/g。同樣的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)430天的熟化，糞腸球菌濃度從6.9×107上升至1.7×108CFU/g。

   雙歧桿菌的初次使用，產(chǎn)生了大量的醋酸和蛋白質(zhì)水解酶，對(duì)產(chǎn)品的感官特性產(chǎn)生了不好的影響。現(xiàn)在，這種情況已經(jīng)得到了良好的改善，益生菌奶酪具有了與傳統(tǒng)產(chǎn)品相似的感官特性。Corbo等對(duì)熟化了56天的Canestrato奶酪的外觀、顏色、機(jī)械特性、味道、口感以及紋理進(jìn)行了感官檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)益生菌奶酪與傳統(tǒng)奶酪并沒(méi)有什么明顯的差別。

此外，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)益生菌甚至可以提高奶酪的感官特性。用長(zhǎng)雙歧桿菌和嗜酸雙歧桿菌發(fā)酵的Gouda奶酪，其風(fēng)味和口感比傳統(tǒng)奶酪更好，尤其是風(fēng)味[81]。奶酪生產(chǎn)過(guò)程中將乳桿菌固定在果塊上的技術(shù)最近已經(jīng)得到了應(yīng)用，并且奶酪熟化過(guò)程中益生菌的存活力也已經(jīng)經(jīng)過(guò)了大量的研究。

現(xiàn)在研究多集中在益生菌奶酪的發(fā)展上，例如Cheddar奶酪、Crescenza奶酪、松軟奶酪和鮮奶酪，同時(shí)其他幾項(xiàng)研究報(bào)道了在奶酪熟化期間益生菌較低的生存力。較高的pH值、脂肪含量、機(jī)械一致性以及較低氧水平，乳清奶酪在活體益生菌的傳代上優(yōu)于其他產(chǎn)品。另外，技術(shù)要求低、未熟化的性質(zhì)更易于生產(chǎn)加工、在冷藏溫度下的強(qiáng)制存儲(chǔ)以及典型的短時(shí)貨架期等特性使乳清奶酪特別適合益生菌菌株的生長(zhǎng)。

5 益生菌的未來(lái)發(fā)展

產(chǎn)品的酸度（pH）、溶氧水平、氧滲透、包裝產(chǎn)生的氧滲透、后酸化等會(huì)降低益生菌的存活力。由于嗜熱和耐熱微生物在處理和儲(chǔ)存過(guò)程中可以承受更高的溫度，更有利于生產(chǎn)。奶酪和牛奶生產(chǎn)過(guò)程中需要相對(duì)較高的溫度（45℃或以上），這些微生物具有很高的生物技術(shù)重要性。

據(jù)報(bào)道，微膠囊技術(shù)在產(chǎn)品的生產(chǎn)儲(chǔ)藏以及消化道的運(yùn)輸中能夠使敏感的實(shí)驗(yàn)室菌株緩解氧氣、冷凍和酸環(huán)境的脅迫。由于顯著提高益生菌的存活率的作用，微膠囊技術(shù)得到廣泛的關(guān)注。目前，幾種包材已經(jīng)應(yīng)用在乳制品中提高益生菌細(xì)胞的存活力。封閉性的包材包括海藻酸鹽、淀粉、卡拉膠、乳清蛋白及其組合制品。改性淀粉的增稠和膠凝作用能夠防止脫水作用，提高酸奶的感官特性。然而，益生菌微膠囊化的過(guò)程中存在兩方面的問(wèn)題：體積和生存能力。后者對(duì)于微膠囊技術(shù)的選擇應(yīng)用具有重要意義。

另一個(gè)提高益生菌存活力的方法是規(guī)范食品生產(chǎn)方式。尋找新型益生菌菌株改進(jìn)功能性食品是至關(guān)重要的，同時(shí)也能夠滿(mǎn)足中國(guó)食品行業(yè)的要求。

來(lái)源：中國(guó)乳制品工業(yè)協(xié)會(huì)