益生菌的营养保健功能及其在食品中的应用

益生菌的营养保健功能及其在食品中的应用

摘要：益生菌是一类人体的微生态调节剂，具有广泛的生理作用，有重要的理论意义和应用价值。在食品中添加益生菌是一种重要的应用形式,能对人体营养和健康提供良好的保障。本文综述了益生菌的概念、保护机理、功能性质及其在食品中的应用概况,为新型保健食品的开发提供一些依据。

关键词：益生菌 保健功能 食品 应用 Abstract:Probiotics is very useful microecologics for human nutrition and health, which has comp rehensive physiology function. Adding p robiotics to food is good for food nutrition and health. This article reviewed the development of its concep t, p rotection mechanism, function and the app lication in food industry. These will p rovide basic material for new type food production.

Key words: Probiotics; Health Function; Food; Application

益生菌(Probiotics)是一类通过改善宿主肠道微生物菌群的平衡而发挥作用的活性微生物, 是人体肠道重要的生理菌,能够促进肠内微生物菌群的生态平衡，具有改善肠道菌群结构、促进肠道中有益菌的增殖、抑制有害菌的生长、消除致癌因子、提高机体免疫力、降低胆固醇等重要生理功效，对于高血压、高血脂、心脏病、糖尿病和癌症的防治有着重要意义。随着人们保健意识的增强及微生态学相关科学技术的发展，消费者也越来越意识到益生菌在促进人体健康和预防疾病中的重要性。尤其近年来，益生菌在功能食品中的开发应用成为功能食品的一个研究热点，并将成为功能食品发展的重要领域[1] 。

1 益生菌的来源及种类

1.1益生菌的来源

益生菌主要是来源于动物肠道内正常生理性菌和非肠道菌。19年美国食品和药品管理局（FDA）以及美国饲料监察协会（AAFCO）公布了41种可用于饲料的安全菌株。我国于1996年

［］

公布了6种菌2：乳酸杆菌、粪链球菌、双歧杆菌、酵母菌、DM423腊状芽孢杆菌和SA38腊状芽孢杆菌可用作动物微生态调节剂。它们的来源非常广泛，新鲜的蔬菜、水果自身就带有少量的益生菌，乳酸发酵制品也是益生菌良好的来源。

1.2益生菌的种类

目前，常用的益生菌菌种有双歧杆菌、乳酸杆菌和某些链球菌。其中，双歧杆菌有青春双歧杆菌、短双歧杆菌、两岐双岐杆菌、婴儿双岐杆菌等；酸杆菌有嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、胚芽乳杆菌、短乳杆菌、纤维二糖乳杆菌和乳酸乳杆菌；链球菌有粪链球菌、乳链球菌、嗜热唾液链球菌和乙酸乳酸双链球菌。此外，明串球菌属、足球菌

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属、丙酸杆和芽孢杆菌属的菌种也可用作益生菌3。

1.2.1乳酸菌

乳酸菌(Lactobacillus)是指通过发酵糖类获得能量，产生大量乳酸的一类细菌的总称，是革兰氏阳性菌，形呈球状或杆状，包括10 多个属，200 多个种。随着生物技术的发展，乳酸菌的研究越来越引起了微生物学家、营养学家、病理学家、免疫学家、微生态学家的关注和重视。目前已开发出来的品种数以百计，产了巨大的经济效益和社会效益[4]。

1.2.2双歧杆菌

双歧杆菌(Bifidobacterium) 是由法国Tissier学者于19 年首次从健康母乳婴幼儿的粪便中分离出来的一种专性厌氧菌， 它是人体中很重要的益生菌，是健康人肠道内定殖且数量占优势的一种细菌，与人类的许多病理、生理现象密切相关，现已确认双歧杆菌是人体健康的重要标志之一[5]。双歧杆菌属共分为24个种，而来源于人类的只有12种，其中能在人体肠道内定殖并能用于制备功能食品的双歧杆菌主要有两歧双歧杆菌(B.bifidum)、青春双歧杆菌(B.adolescentis)、婴儿双歧杆菌(B.infantis)、短双歧杆菌(B.breve)和长双歧杆菌(B.longum) 5 种。通常，在婴儿肠道内以婴儿双歧杆菌和短双歧杆菌为优势菌群， 而在成人肠道内则缺少这2 种双歧杆菌，仅有少量两歧双歧杆菌、青春双歧杆菌和长双歧杆菌存在，老年人肠道内无任何双歧杆菌存在。

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1.2.3 LGG 益生菌[6]

1983年美国教授Sherwood Gorbach 和BarryGoldin 从健康人体中分离出了一种新的乳酸菌—鼠李糖乳杆菌(L.rhamnosus)，命名为LGG，并于1985 年申请了专利。LGG益生菌是益生菌中研究最多的一种益生菌。目前，关于其安全性、功能性等方面的研究报道有140多篇。

2. 益生菌的生理功能

2.1改善肠道功能

初生动物是无菌的，可作为研究益生菌调节肠道功能的模型。研究表明，将比例为1:1:1的植物乳杆菌、乳酸片球菌和粪链球菌冻干粉，饲喂给初生犊牛，扫描电镜和透射电镜结果显示，益生菌可促使犊牛肠绒毛表面形成发达的环形或纵形的皱褶，有助于小肠绒毛的发育，而且可以维持和加强犊牛十二指肠、空肠、回肠上皮细胞细胞质中线粒体(嵴多且密集) ，滑面内质网和粗面内质网等细胞器的数量和结构[7] 。所以，益生菌可通过对肠道结构的直接调节作用改善肠道功能。肠道紊乱会导致腹痛、腹泻，严重的甚至危及生命。根据Merger和Croitoru的研究，与肠道固有微生物耐性降低有关的免疫系统功能的失调会导致慢性肠炎疾病，而这可以通过益生菌得到改善。Nanji等的研究表明，潜在的病变(如慢性肾脏疾病)和胃酸缺乏将导致小肠细菌过度繁殖，从而造成有害微生物大量滋生。摄入不可消化的食物(如具有乳糖不耐症者摄入乳糖)会给肠内微生物生长提供发酵底物，有时会带来有害影响。实验表明，益生菌摄入量达109～111个/天的水平，可起到降低某些肠道疾病的发病率、持续时间和病情严重性的效果。

2.2免疫功能

人体免疫功能会随着年龄的增长而降低，免疫系统的功能失调将带来健康问题，如过敏和炎症反应。对益生菌的免疫效果研究表明，益生菌能通过激活巨噬细胞、增强NK细胞活性和增加免疫球蛋白(特别是IgA)的水平等来增强非特异性免疫和特异性免疫应答。益生菌的活菌细胞、死细胞或是发酵产物都具有免疫调节功能。研究表明，一些乳杆菌发酵制品可使肠中与结肠癌有关的β-葡萄苷酸酶、β-葡糖苷酶、甘氨胆酸还原酶和硝基还原酶活性下降，可使γ-干扰素和白细胞介素等非特异性免疫系统激活物增加，可使β淋巴细胞和NK细胞数量增加，对包括轮状病毒疫苗在内的各种激发物的特异性免疫应答增强[8]。

某些过敏反应的发生是由于肠粘膜屏障功能的崩溃，致使大量抗原侵袭所造成的。已有研究报道，益生菌具有调节某些过敏反应的功效，它是通过改善肠粘膜屏障功能的作用来实现的。有关特异治疗和食品过敏反应的研究表明:通过恢复肠粘膜的透过性，调节区域免疫反应及应用能改变食品抗原的微生物，免疫反应能被引导恢复至正常。

2.3抗癌功能

Moore等人报导了对肠道菌群与癌症间的关系所作调查结果，对不同地区，不同饮食习惯、结肠息肉患者和肿瘤低发区，挑选出的87名对象进行研究，从这些人的粪便中分离出55～60个菌株作统计学处，结果显示，与结肠癌有正相关的菌种是:长双岐杆菌，角双岐杆菌(B1angulatum)，和普通拟理杆菌(B1stercoris)，与结肠癌有负相关的菌株是:乳杆菌，好气真杆菌。但也有不同结果。流行病学调查显示癌症发病率的高低和膳食组分密切相关，而含益生菌的膳食己被证明具有明显降低癌症发病率的功效。对益生菌的抗癌研究显示，嗜酸乳杆菌，干酪乳杆菌、德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌的菌体或用其做成的酸奶食用后可活化单球巨噬细胞的活性，增强全身性免疫应答。干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、奶油链球菌及各种双岐杆菌的菌体或酸奶上清液均具有相当强的抗肿瘤活性[9]。根据Akazan等人的研究，每日三次使用1010cfu/g的L.casei干粉制品并持续一年，可以达到抑制表面膀胱癌的再发生。另外，有研究表明益生菌具有阻碍结肠和其他器官中发生的非基因型和基因突变型的功能。

2.4降胆固醇功能

许多研究证明益生菌可以降低胆固醇，每天吃酸奶可使血清胆固醇降低。最近有人用老鼠作实验，先给试验鼠吃罗氏乳杆菌每天104个细胞，连续7天，再给予高胆固醇饲料，与对照组相比，其总胆固醇下降20%，三甘油脂下降33%，LDL/HDL降低17%。乳酸菌为何能降低胆固

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醇，其机制尚无定论，有人认为乳酸菌可产生3-羟基-3甲基戊二酸(HMG)而抑制了胆固醇合成时所必须的羟基戊二酰辅酶A还原酶活性之故。也有人认为发酵乳中由乳清酸衍生的代谢产物可降低胆固醇浓度，或由于乳酸菌可将胆固醇有效地同化或将其捕住使之不能进人血液[10]。

2.5抗高血压功能

近来，有关采用膳食疗法来治疗高血压的研究很多。根据Takano初步研究表明，益生菌食品能在一定程度上控制血压。其抗高血压效果在先天性高血压老鼠实验中得到证实。Kanagawa从啤酒酵母和瑞士乳杆菌发酵乳中分离的三肽物质(Val-Pro-Pro和I1e-Pro-Pro)具有抑制血管紧张素转移酶I活性的作用。与其它机制不同的是这里起作用的是益生菌的发酵产物，而不是活的益生菌。

2.6其他功能

益生菌对人体的健康促进作用还包括促进泌尿系统健康、减弱放射性同位素的作用、降低与酒精中毒性肝病相关的内毒素的作用等。

3.益生菌在食品工业中的应用

近年来，发酵乳制品及其他益生菌产品在欧洲、北美及发达国家销售额呈直线上升趋势。由于这些产品常采用单一菌种或几种菌混合生产，对人体有治疗、减少肠道不适（腹泻）、增强结肠功能与稳定性、降低血液胆固醇及过敏反应、抗癌、防突变等功效。

3.1益生菌在酸奶中的应用

许多研究者将注意力集中到肠道来源的乳酸菌，Henneberg[11]首先建议使用肠道来源Lactobacyllus acidophilus生产一种被称为Acidophilus-Milch的改性酸奶。这种以yogurt mild（温和酸奶）名称上市的发酵乳产品，在德国及西欧市场得到广大消费者的认同。

目前应用于酸奶中的菌种有保加利亚乳杆菌、发酵乳杆菌、嗜热乳杆菌、双歧杆菌等。 酸奶通过微生物或酶作用使牛奶发生生化改变，易产生对人体有益的成分，易于保存。

3.1.1 双歧杆菌在酸奶中的应用

Malyoth等（1969）将Bifidobacterium应用于发酵乳制品。双歧发酵乳的感官特征是较轻的酸味，和其他发酵乳制品比较少发生苦味，形成具有生理活性的L（+）乳酸双歧杆菌特别适宜加工发酵乳饮料，可生产兼具营养和生理功能的发酵乳制品。德国早在20世纪40年代将双歧杆菌制剂用于婴儿消化道疾病的防治，日本第一个双歧制品是由森永乳业公司于1971开发，现今已成为世界上最大的双歧杆菌制品生产国，约70个品种，其中50多种是乳制品，包括酸奶、乳饮料、干酪、奶粉、酪乳、酸性稀奶油等，在法国、美国、印度、英国等国家双歧杆菌制品生产的增长都很快。

3.1.2 双歧杆菌在豆乳产品中的应用

Kamaly（1998） 进行了Bifidobacterium的豆乳产品研究，在豆乳中能强化碳水化合物，蛋白水解物和氨基酸能促进Bifidobacterium的生长酸化，并能够生产出以Bifidobacterium为唯一发酵菌种的质地优良的酸奶产品。众多研究工作者认为，酸奶是益生菌的最佳食物载体。其主要原因是发酵食品特别是发酵乳制品本身就有很好的健康功效；消费者已熟知发酵食品中含有活性微生物并已受到青睐；作为发酵菌种的益生菌可将发酵性能与健康功效结合；酸奶产品是一类健康食品的印象有助于益生菌日推荐摄入量的推广。此外，从工艺技术上，发酵乳制品能保持最大发酵菌活菌数，为益生菌的存活创造有利条件的技术已成熟[11-12] 。

3.2 益生菌在干酪中的应用

干酪也可作为益生菌的载体，因其既有发酵剂作用又兼具对人体独特的生理功能。蛋白、脂肪水解是干酪成熟过程中最重要的变化之一，发酵剂和非发酵剂乳酸菌构成了干酪主要菌。嗜热菌L.bulgaricus和S.thermophilus是硬质意大利和瑞士干酪的常用菌；嗜温菌L.casei和L.plantarum是多种干酪成熟的主要非发酵剂。

3.3 益生菌在功能性食品中的应用

在高度工业化国家，消费者对“功能食品”和“营养保健品”的需求已呈增长态势，正缓慢、坚实地渗透到许多发展中国家的高收入消费阶层。含益生菌的功能性食品也被视为重要的一类

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产品。功能性食品中常见益生菌主要指2大类乳酸菌群：一类为双歧杆菌，常见的有两歧双歧杆菌，婴儿双歧杆菌，长双歧杆菌，短双歧杆菌，青春双歧杆菌，动物双歧杆菌等；另一类为乳杆菌，如嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei ）、鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）、 植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）、（该菌种暂未被中卫生部批准列入可用于保健食品的益生菌种名单） 和罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）等。其中较新型的2 个菌种为植物乳杆菌（Lactobacillusplantarum）和罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus

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reuteri）。

现在成功上市的功能性食品有很多，如婴儿食品及欧美国家将益生菌添加到强化食品中制成饮料粉末、果汁；有的制成片剂、胶囊等易携带、食用。膳食补充剂作为益生菌的另一类产品，与酸奶、冰淇淋等被广大消费者接受。

3.4益生菌在其他食品中的应用

Johnson等（1998）应用L.plantarum发酵的含燕麦蔷薇果饮料，其摄入能够降低人粪便中短链脂肪酸（SCF）的含量，同时对粪便和微生物产生影响。Errkkila等（2001年）应用新型发酵剂发酵干肠，得到了新风味的干肠制品，发酵剂由L.rhamnosusGG、LC-705、E-97800、P.penostaceus、E90390和L.plantarumE98098 组成。Quintana等（1999年）应用L.plantarum作发酵菌种，低温条件下对绿橄榄进行发酵，确立了发酵的各种参数，为绿橄榄产品的生产提供了一种方便有效的方法。Kalac和Kalae等（2000年）以L.plantarum等为发酵菌种生产泡菜，有效地降低了产品中胺的含量。

4 展望

随着社会的不断发展，人们对生活和健康的日益重视，对自然的、提高健康的制品越来越认知。这势必给微生态制品的开发与应用带来锲机，尤其是可作为食品的益生剂越来越受到人们的青睐。在国内，益生菌产品的口味、品牌、价格、营养成份、生产日期和购买的方便程度是消费者购买益生菌产品时主要考虑的六大因素。在比较成熟的市场(奶与奶制品渗透率90%，一般为大城市)消费者视奶制品为日常食品; 在消费成熟度低的市场(奶与奶制品渗透率25%～50%，一般为中、小城市)消费者视奶制品为特殊营养。消费者特征主要人群为学生、儿童、老人和病患者。随着居民营养保健意识的增强，以及各级地方部门对奶业发展的高度重视，我国奶业生产进入了一个新的发展高峰期。于2001年底公布的《中国食物与营养发展纲要(2001～2002年)》、农业部公布的《畜牧业“十五”规划及2015 年未来远景目标》等，都把奶业作为未来发展的重点产业;国家“学生饮用奶计划”、“居民营养改善行动”等，把奶类消费作为改善与提高居民营养水平的主要手段。这一切都为奶业的快速发展提供了良好的外部条件和机遇。通过购买频率调查显示:在北京、上海、广州、成都、沈阳、济南6城市的被访者中经常购买奶制品的平均比例为9%，在北京、上海、广州三地的平均比例达15.5%[14]，这说明随着人们收入水平的提高和对健康的不断追求，人们的奶制品的消费观念由保健品转向生活必需品，同时也表明我国益生菌产品尚有着巨大的市场发展空间。

在美国，各大公司也在扩大产品开发队伍以推出除酸奶和乳制品之外更加多样的食品种类，如能量阻碍剂(energybars)，果汁、谷类，含有益生菌的奶酪产品以及其他一些含有健康促进成份的产品。谷物总体上是一个非常适合源于人体的益生菌生长的基质。尽管不同的谷物基质的效率存在较大差别与复杂性，但为了研究提高益生菌生长与其在体外与体内的存活的原理与工艺影响因素，我们有必要建立一个系统的方法。同时还要研究如何采用其它的菌种对益生菌的协同作用以改善其感官特性。此外，利用特定的可以作为益生原的非消化性谷物基质来改善大肠菌群的功能。通过传统的加工技术如去壳与筛分或酶法改性从不同的谷物或谷物副产物的非消化性的可溶性纤维中分离特定的馏分具有很好的前景。这种开发的功能性配料有一个最大的优势就是产品制造商可以将它们添加到那些消费者已经熟知的产品中从而提高其附加值。当然这种新产品对消费者来说需要一个认知适应过程，对厂商来说也需要更多的产品宣传努力。通过开发全新的产品或对现有产品的更新改良，这种营养型配料可以让厂商充分满足广大消费者现代健康消费理念的需求。总之，谷物食品既可以促进益生菌乳酸菌的生长，也可以作为它们的产品载体，同时本身就含有益生原化合物[15]。

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越来越多的研究使对益生菌的健康功效得到更广泛的认可，但对于益生菌的其它功能还需进行更深入的研究，特别是其对健康人群的作用。因此，在生产益生菌产品时应选择那些功能性已被证实，而且已通过生物标记对其作用进行充分评价的菌种。此外，还应考虑益生菌对不同人群的作用，这些都是未来益生菌研究的方向[16]。

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