益生菌干酪的研究進展

文 / 王一博 張 昊 郭慧媛 任發(fā)政

（中國農(nóng)業(yè)大學教育部-北京市共建功能乳品重點實驗室）

1 前言

益生菌被定義為“一種具有生命力的微生物，當人體攝入積累到一定數(shù)量時，就會對人體產(chǎn)生有利的生理作用”[1]。用于人體的益生菌主要有三類：第一類為嚴格厭氧的雙歧桿菌屬，第二類為一般厭氧即耐氧的乳桿菌屬，第三類為兼性厭氧球菌，如屬于腸球菌屬中的糞腸球菌，屬于乳球菌屬的乳酸乳球菌，以及屬于鏈球菌屬的唾液鏈球菌嗜熱亞種和中間鏈球菌等。通常應用于人體的益生菌有：乳酸桿菌、雙歧桿菌、腸球菌、枯草桿菌、地衣芽孢桿菌等[2]。

研究發(fā)現(xiàn)益生菌具有很多益生功能。首先，益生菌可以調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，增強腸道黏膜抗病能力[3]。另外，益生菌還具有抗腫瘤，防治糖尿病，減輕乳糖不耐，治療痢疾，降低血脂，提高人體免疫力等功能[4]。目前，益生菌已被推薦用于治療特異性皮炎、壞死性結腸炎、假膜性結腸炎、慢性肝炎以及一些過敏性疾病[5]。

通常認為當益生菌在人體內(nèi)的數(shù)量達到107CFU/g[6]以上時，益生菌就會粘附在人體的腸道細胞上，發(fā)揮其益生作用。因此保持益生菌在食品中的活菌數(shù)量是研究益生菌食品的關鍵問題。乳制品及發(fā)酵乳制品如酸奶等都是保存益生菌的優(yōu)良基質(zhì)。這也是近年來發(fā)酵制品研究的重點和熱點[7]。相比酸奶和其它乳制品，干酪是一種保存益生菌的優(yōu)良基質(zhì)。因為它本身具有較高的pH值、脂肪含量和固形物含量，使其具有較高的緩沖能力，能有效的保護益生菌免受貯藏期及胃腸道中不利條件的迫害，提高菌種的存活率和保持菌種較高的生物活性[8]。

具有較高ACE抑制活性和GABA濃度的益生菌契達干酪

2 干酪作為益生菌載體的研究進展

2.1 干酪概述

干酪是指以乳、稀奶油、脫脂乳、酪乳或這些產(chǎn)品的混合物為原料加入凝乳酶或其它凝乳劑凝乳，乳蛋白質(zhì)（主要是酪蛋白）凝固并排出乳清而制成的新鮮或發(fā)酵成熟的乳制品[9]。

在加工成干酪的過程中，原料乳被濃縮了大約10 倍，因此干酪凝塊中含有大量蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)元素等營養(yǎng)成分（只有部分水溶性物質(zhì)隨乳清排出），并且這些營養(yǎng)物質(zhì)十分容易被人體消化吸收[10]。干酪中的蛋白質(zhì)在發(fā)酵成熟過程中，經(jīng)凝乳酶、發(fā)酵劑以及其它微生物蛋白酶和肽酶的作用，逐步分解形成胨、多肽、寡肽、氨基酸以及其它有機或無機化合物等小分子物質(zhì)。這些小分子物質(zhì)很容易被人體吸收，使干酪蛋白質(zhì)的消化率高達 96%～98%。干酪中還含有大量的人體必需氨基酸，與其它動物性蛋白質(zhì)相比質(zhì)優(yōu)而量多；而且，在干酪加工過程中，牛乳中的乳糖95%都隨乳清排出，剩余的乳糖也會被干酪中的乳酸菌分解形成乳酸，因此干酪也適于患有乳糖不耐癥的人食用。

2.2 益生菌在干酪中的生存情況

目前已有多種干酪用于益生菌干酪的開發(fā)研究，例如Cheddar干酪、Crescenza干酪、Cottage干酪、新鮮干酪以及山羊奶干酪等。為了保證益生菌能夠到達人體內(nèi)并發(fā)揮其益生功能，益生菌不能受到胃酸、膽鹽等酸性消化液的破壞[11]。干酪為益生菌提供了一個接近中性的pH值環(huán)境，使益生菌不會受到消化液的影響。而且，比起液態(tài)乳制品，干酪的固態(tài)基質(zhì)和高脂肪含量也為益生菌提供了保護[12]。McMahon和Broadbent的研究將Lactobacillus casei 334e分別添加到酸奶和低脂Cheddar干酪中，研究其在酸性環(huán)境（pH值=2）和中性環(huán)境（pH值=7）下的生存情況。中性條件下，在低脂Cheddar干酪中，益生菌數(shù)量在3 個月貯藏期內(nèi)一直保持在107CFU/g，在酸奶中3 個月貯藏期也保持在107CFU/g。而在酸性條件下，低脂Cheddar干酪中的益生菌在120 min后數(shù)量為104CFU/g，而酸奶中的益生數(shù)量在30 min后就迅速下降到10 CFU/g[13]。

已有研究顯示Cheddar干酪可以作為優(yōu)良的益生菌載體。Dinakar和Mistry 等人的研究顯示，Cheddar中添加的雙歧桿菌經(jīng)過24 周的成熟過程后可達到2×107CFU/g[14]。 L Ong等人研究了Cheddar干酪成熟期內(nèi)嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、副干酪乳桿菌、雙歧桿菌的生存量，結果表明經(jīng)過24 周成熟益生菌數(shù)量均大于3.2×107CFU /g[15]。但是，另外也有研究表明,某些益生菌在干酪成熟期數(shù)量會顯著下降，尤其是雙歧桿菌[16]。對于Portuguese 乳清干酪的研究發(fā)現(xiàn)，益生菌在干酪中的生存量具有菌株差異性。Bifidobacterium animalis BLC-1，Bb-12和Bo， Lactobacillus acidophilus LAC-1和Ki，L.paracasei LCS-1，Lactobacillus brevis LMG6906在模擬消化液條件下[pH 值2.5～3.0，膽鹽0.3%（w/v）]的生存情況不同[17]。在Argentinean fresco干酪中也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。在pH值=2時，Bifidobacterium bifidum B4數(shù)量下降最多，L. casei C1數(shù)量下降最少[18]。由此可見，不同益生菌在干酪中的生存情況有一定差異。

3 添加益生菌對于干酪的品質(zhì)影響

3.1 干酪品質(zhì)的定義

干酪的品質(zhì)是指干酪的組織狀態(tài)以及感官屬性等。干酪的組分和蛋白質(zhì)水解程度與干酪品質(zhì)有很強的相關性，是評價產(chǎn)品等級的重要指標。干酪組分的基本理化指標包括蛋白質(zhì)含量、脂肪含量和水分含量。蛋白質(zhì)水解是干酪成熟期的重要生化反應，主要分為初級水解和次級水解兩步，水解之后形成的小肽和自由氨基酸是干酪風味形成的重要原因。其中初級水解是指干酪中殘存的凝乳酶水解αs1-CN（酪蛋白）形成αs1-Ⅰ肽段，對pH值4.6可溶性氮組分起重要作用；次級水解是指在初級水解形成的肽段，在起始發(fā)酵乳酸菌和非起始發(fā)酵乳酸菌的肽酶系統(tǒng)共同作用下進一步水解形成小的肽段和游離氨基酸，可利用12%的三氯乙酸可溶性氮和5%的磷鎢酸氮的含量來評價蛋白質(zhì)次級水解的程度。干酪的基本品質(zhì)評價指標包括質(zhì)構和流變特性。干酪的質(zhì)構特性是指人體某些器官與食品接觸時的生理刺激在觸覺上的反應，是源于食品結構的一些物理參數(shù)，屬于力學范疇；而流變特性是指熔化過程中內(nèi)部分子間相互作用的變化，體現(xiàn)干酪的熔化品質(zhì)。

3.2 益生菌的影響

雖然大量研究顯示添加益生菌對干酪的組分無顯著影響，但對干酪的品質(zhì)與風味的影響暫不明確。例如，Dinakar和Mistry的研究顯示雙歧桿菌不會對干酪的風味和質(zhì)地產(chǎn)生不良影響，但是El Soda等報道了在Cheddar干酪中添加乳酸桿菌會增加干酪的苦味[19]。這是由于某些益生菌會自溶并釋放胞內(nèi)的蛋白酶或脂肪酶，加速干酪成熟期的酪蛋白和脂肪酸水解，而另一些益生菌則會在干酪內(nèi)一直生存下去，不釋放胞內(nèi)酶。益生菌蛋白酶系統(tǒng)作用于酪蛋白，最終會形成直接影響干酪風味的小肽和自由氨基酸，從而影響干酪的品質(zhì)和風味。同時脂肪經(jīng)過益生菌脂肪酶的作用，水解成游離的脂肪酸，其中短鏈和中鏈的自由脂肪酸（4~12 個碳原子）是干酪風味形成的主要物質(zhì)，同時它們也是其它風味化合物（酯類）的前體。

微生物的過分生長和蛋白質(zhì)及脂肪的過分分解就會造成干酪較差的質(zhì)構（松散、柔軟）和口味（酸敗、苦味）。例如，蛋白質(zhì)過度的分解會直接增加干酪中的苦味[20]，研究發(fā)現(xiàn)干酪中苦味的形成和水溶性氮的含量之間存在著正相關性。當凝乳酶和微生物蛋白酶降解大分子物質(zhì)形成的小分子和中等分子的水解肽，逐漸積累超過了人們口味的閾值時，就會產(chǎn)生苦味。而脂肪酸的過度水解則可能產(chǎn)生酸敗風味。在添加益生菌干酪中，人們通常通過測定蛋白質(zhì)和脂肪酸的水解情況結合感官評價來進一步確定益生菌對于干酪風味和品質(zhì)的影響。

4 益生菌干酪加工關鍵工藝及解決方法

制作益生菌干酪的關鍵是要選擇合適的益生菌株，保證其在制作期、成熟期、貨架期以及消化過程中的生存量。因此，這種菌株必須適應大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)程序，例如噴霧干燥，而且益生菌株必須經(jīng)過安全評價，對干酪的品質(zhì)和風味沒有不良影響[1]。

目前應用于干酪的益生菌株，例如乳酸桿菌和雙歧桿菌，都是兼性厭氧或者嚴格厭氧的。因此，氧氣的存在會對它們的生存造成威脅。另外，菌株產(chǎn)酸速率和在牛奶中生長的能力也是需要考慮的。作為附屬發(fā)酵劑，菌株的產(chǎn)酸速率不能過快，否則會影響干酪的pH值。

從制作工藝考慮，新鮮干酪應該是最適合作為益生菌載體的。因為它必須在冰箱中儲存，并且貯藏期較短。Blanchette等研究者制作了添加Bifidobacterium infantis的Cottage干酪，在干酪10 天的貯藏期內(nèi)益生菌一直保持106 CFU/g生存量[21]。另有研究團隊制作了添加B. bifidum和L. casei的新鮮干酪，這種干酪比商業(yè)干酪具有更好的感官特性，并且益生菌的數(shù)量在15 天貯藏期內(nèi)均保持在107CFU/g[22]。

目前，在干酪工藝流程中有5 個步驟被認為會直接影響益生菌的生存量及功能：益生菌添加，鹽漬，包裝，成熟及貯藏條件[23]。表1列出了這5 個步驟中存在的問題及解決方法。

5 小結

干酪是一種優(yōu)良的益生菌載體。目前已有多種干酪用于益生菌干酪的開發(fā)研究，例如Cheddar干酪、Crescenza干酪、Cottage干酪、新鮮干酪以及山羊奶干酪等。研究證明益生菌在Cheddar干酪、Cottage干酪、新鮮干酪中都有很好的生存量（106~108CFU/g），但是不同益生菌株在干酪中的生存情況有一定差異。

大量研究顯示：添加益生菌對干酪的組分無顯著影響，對干酪的品質(zhì)與風味有影響，且具有菌株特異性，需要通過測定蛋白質(zhì)和脂肪酸的水解情況結合感官評價來進一步評價。益生菌干酪加工的關鍵工藝包括益生菌添加，鹽漬，包裝，成熟及貯藏條件，它們可能影響益生菌的生存量，這個問題可通過適當方法解決，例如益生菌株馴化，微膠囊包埋等。

表1 益生菌干酪加工的關鍵步驟、存在問題及解決方法

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