益生菌中的化學

楊宸　王延廣　吳勇

摘要：益生菌與我們的生活息息相關。文章介紹了益生菌的內涵，常見的益生菌種類以及益生菌在食品、醫藥等相關領域的應用，并且闡述了益生菌代謝過程中的化學變化以及其功能。

關鍵詞：益生菌；益生菌種類；益生菌應用；益生菌化學

文章編號：1008-0546（2017）08-0079-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.026

近年來，益生菌開始走進人們的生活，品種繁多的益生菌制品讓人們目不暇接。當今社會，人人都在吃益生菌，那你知道益生菌到底是什么嗎？讓我們一起普及一下益生菌的概念，看看什么是益生菌，它又是怎么有益于人的健康的。

一、 什么是益生菌

益生菌（Probiotics），源自希臘語，其意思是“對生命有益”，它通常寄生在宿主腸道，可調節宿主（如動物或人類）腸道微生態，并產生正面效益的活性微生物，常稱為友善細菌。從科學的角度看，益生菌是指通過調節宿主腸道微生態產生有益作用，保持宿主腸道健康的活菌制劑及其代謝產物。

二、益生菌的種類

益生菌的種類很多，我們常用于功能性食品的益生菌有兩大類，一類是雙歧桿菌，如長雙歧桿菌；另一類是乳桿菌，如羅伊氏乳桿菌。其他益生菌還有大腸桿菌、地衣芽孢桿菌、酵母菌等[1]。

三、益生菌的有趣故事

大約在公元前4228年，就有人類開始使用益生菌了。從釀酒、制奶酪等傳統食物，到后來的咸菜、泡菜和腐乳等。而真正開始研究益生菌，則是法國微生物學家巴斯德。他通過顯微鏡來觀察鮮牛奶和酸牛奶后發現，牛奶變酸與一些極小的生物——乳酸菌有關。之后，人們學會了利用乳酸菌制造酸奶。

說到酸奶，大家都知道莫斯利安吧，莫斯利安位于保加利亞共和國南部，是世界五大長壽地區之一。俄國科學家、諾貝爾獎獲得者伊力亞·梅契尼科夫為了了解莫斯利安長壽的秘訣，對保加利亞地區的食品以及飲食習慣進行研究，發現長壽人群與喝酸奶的習俗有一定的聯系，并于1908年正式提出了“酸奶長壽”理論[2]。

“養樂多”中的益生菌則是來自于人體腸道的乳酸桿菌。日本京都帝國大學的田稔博士于1930年從人體中分離出來，并經過強化培養增強了其活性。這種益生菌后被稱為養樂多菌。自“養樂多”被開發出來后，益生菌的生產開始產業化。

四、益生菌中的化學

在人們的觀念里，益生菌對人體的健康有益。益生菌為什么會對人體有益呢？因為食品中加入益生菌后，益生菌中的蛋白質催化了食品中的一些物質發生了一系列的化學變化。一方面分解了對人體有害的物質，另一方面合成了對人體有益的物質。

1. 益生菌與胃腸道

喝酸奶能夠幫助消化。酸奶中含有大量的益生菌，這些益生菌被喝進人體內后，有一定幾率在腸道之中定植。這些定植在腸道中的益生菌能夠將食物中的蛋白質大分子分解成多肽。與大分子蛋白質相比，多肽更加便于腸道吸收。從這個意義上來說，喝酸奶不僅能夠助消化，還能夠調節腸胃功能。正常的胃腸道中的各種腸道微生物種類和數目處于平衡狀態，此時便于消化和排泄。不良的飲食習慣和作息不規律會打破這種平衡，有害細菌會大量繁殖產生有毒有害物質。這會引起人體腸道不適，如腹瀉或便秘，這些癥狀被稱為腸道綜合征。腸道綜合征的治療是一個長期的事情，常用的一些止瀉藥物雖然可以迅速見效，但是某些病原菌和有毒物質仍然可能殘留腸道內，因此無法根治且容易復發。而益生菌則可長期抑制病原菌的生長且有抗病毒的功能，特別是在治療輪狀病毒及抗生素治療引起的腹瀉時[3]。益生菌有以下特點：①作為一種微生物，益生菌會和病原微生物爭奪生存空間以及物質資源，益生菌大量繁殖能抑制病原微生物的生長繁殖。②益生菌能將腸道中的葡萄糖分解為乳酸，乳酸能夠降低腸道pH值，低pH將會殺死一些有害的細菌。同時，乳酸還會刺激腸道蠕動，使得堆積在腸道的有害物質能夠更順暢地排泄出去，幫助腸道的生理狀態重新達到平衡狀態。

2. 益生菌與乳糖不耐受者（牛奶過敏）

牛奶中含有大量的乳糖，乳糖是由一分子的半乳糖和一分子的葡萄糖化合而成的一種糖類物質。乳糖不耐受者一般分為兩種，一種先天性缺乏乳糖酶，另一種是因為腸道感染、營養不良等使乳糖酶缺少。乳糖不耐受者無法利用乳糖，乳糖無法分解會引起腹脹、腹瀉等問題。而酸奶中幾乎沒有乳糖，在生產酸奶時，加入的益生菌能將乳糖分解成半乳糖和葡萄糖。半乳糖和葡萄糖都是人能夠直接吸收利用的。如果酸奶中的益生菌能在乳糖不耐受者的腸胃中定植，則可幫助乳糖不耐受者分解牛奶中的乳糖，促進對牛奶中營養成分的吸收，緩解由乳糖引起的腸道不適。

3. 益生菌與心血管疾病

隨著生活質量的提高，現代人高血壓等心血管疾病頻發。這類病是由于人體內膽固醇過多導致的。日常飲食中飽和脂肪酸含量過高會導致血液中膽固醇濃度升高，膽固醇會沉積在動脈壁上，使動脈變得狹窄，如果動脈狹窄到影響血液循環，就會使心臟病發作，如果血液在腦部發生梗阻，就會引起腦中風。所以說，過多攝入膽固醇會增加患心血管病的風險。酸奶中含有一種名為雙歧桿菌的益生菌，這種益生菌能將體內的膽固醇分解為人體不能吸收的類固醇，從而降低血液中的膽固醇濃度。此外，某些益生菌還能分泌出丙酸，丙酸能降低肝臟膽固醇的合成，從而降低血液中的膽固醇水平[4]。由此可見，益生菌對高血壓和動脈硬化有一定的防治作用。

4. 益生菌與維生素

維生素（Vitamin）是一系列有機化合物的統稱。它們是人和動物所需要的微量營養成分，而人和動物一般又無法自己生產維生素。維生素不是細胞的直接組成部分，但是它們調節著生物體生長發育。維生素的缺乏會嚴重影響人的健康，人需要適量攝取維生素來保持自身健康，人和動物一般通過飲食等手段獲得維生素。許多益生菌都能產生維生素。比如，嗜乳酸桿菌能利用消化道里的物質生產酵素、抗生素及維生素B等物質，雙歧桿菌可以產生維生素B1、B2、B6、B12及丙氨酸、纈氨酸、天冬氨酸和蘇氨酸等物質。

五、酸奶的生產實驗

1. 實驗步驟

①選取不含抗菌素，不添加防腐劑的，酸度小于0.16%，脂肪含量不低于3%，非脂干物質大于8.5%的新鮮牛奶。

②加入牛奶質量5%-10%的糖。

③混勻后煮沸殺菌3 min，過濾。

④將其迅速降溫到38～42℃，后接入乳酸菌種。

⑤發酵。

接入乳酸菌種后的鮮奶裝瓶后及時封口36～38℃恒溫發酵4～6 h。發酵后期隨時抽樣檢查半成品的酸度和凝固情況，酸度以0.58為佳。檢測酸度和凝固程度，達到要求時即可結束發酵過程。取出后先在自然冷卻，再移入冰箱中冷卻。這樣做是為了防止過度發酵，而且有助于酸奶凝固[5]。

2. 生物化學反應途徑

3. 實驗原理

選取優質的牛奶，接入益生菌。讓它在合適的溫度下發酵。發酵的過程中會產生大量的乳酸，這會導致牛奶發酵液的pH值迅速下降。大約在pH值等于4.6的時候，這時牛奶中會形成細膩的凝凍。這是由于pH發生變化導致酪蛋白沉淀。在發酵過程中，牛奶中還會含有其他的雜菌。但是由于初期接種了大量的乳酸菌，且在乳酸菌生長適宜的溫度下發酵，雜菌在數目上無法與乳酸菌競爭，生長受到抑制。同時，在發酵過程中乳酸菌產生的乳酸及其他抗菌物質，也能抑制雜菌的生長，保證了酸奶的安全性。

參考文獻

[1] 杜鵬，霍貴成. 國內外益生菌制品發展現狀[J]. 食品科學，2004（5）：194-198

[2] 白衛東，趙文紅，梁桂鳳，羅百然，汪薇. 保加利亞乳桿菌的特性及其應用[J]. 中國釀造，2009（8）：10-14

[3] 彭虹旎. 短小芽孢桿菌的分離與分子鑒定，抑菌性及微生態制劑應用研究[D].青島：中國海洋大學，2013

[4] 孫雯娟，張波，李大魁，梅丹. 益生菌制劑的發展現狀與臨床應用進展[J]. 中國醫院藥學雜志，2015（9）：850-857

[5] 范志紅.自制酸奶的12個問題答疑[N].中國食品報，2014-07-29（001）