發酵乳調控人體腸道營養健康的研究進展

丁瑞雪，王一然，烏日娜，岳喜慶，洛雪，武俊瑞

(沈陽農業大學 食品學院，遼寧沈陽，110866)

發酵乳在人和動物腸道內，通過改善宿主腸道微生物菌群的平衡進而促進有益成分代謝，起到降血脂、提高免疫力、防治消化道和代謝性疾病等作用。

腸道是營養物質消化吸收的主要場所，同時腸道內共生著數量繁多的菌群，這些復雜的腸道菌群在腸道特有環境條件下相互作用和影響[1]。其中，利用發酵乳等健康飲食進行干預，在維持腸道菌群平衡、促進腸道營養與健康代謝方面發揮著重要的作用。隨著高新技術的快速發展和應用，有關發酵乳、益生菌、腸道菌群、腸道營養健康調控等方面的研究，近年來取得了長足進步，新成果和新發現正在不斷刷新和改變著人們對于生命健康的原有認識和理解。本文對近年來國內外取得的最新相關研究成果，進行了綜述和歸納總結，以期為業內研究人員，提供最新參考和依據。

1 發酵乳種類及其中益生菌

發酵乳就是乳和乳制品在特征菌的作用下發酵而成的酸性凝乳狀制品，該類產品的特征菌大量存在并能夠存活且具有活性。傳統發酵乳中營養成分較為豐富，包括蛋白質、脂類、乳糖、乳酸及半乳糖之類的能源物質，還有有機酸、芳香物質、細胞壁外多糖、活性酶等人體所需營養物質，這對于維持人體健康至關重要[2]。

1.1 傳統發酵乳制品分類

發酵乳是一類乳制品的綜合名稱，因此種類有很多，包括酸牛乳、干酪、發酵奶油以及開菲爾、乳酒等[3]。張蘭威早已基于發酵乳中的優勢微生物進行了分類，將傳統的發酵乳制品劃分為4種類型[4]，現根據其分類進行補充和完善，見表1。

1.2 益生菌發酵乳制品

近年來，隨著越來越多的益生菌菌種和菌株被國內外認可和允許在乳制品中的使用，益生菌發酵乳制品也異軍突起，成為市場上發酵乳制品的主流產品。而伊利、蒙牛、光明、君樂寶、完達山、輝山、娃哈哈等我國主要乳制品企業生產的發酵乳產品絕大多數都含有一種或幾種益生菌，主要包括：雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、乳酸乳球菌乳酸亞種、乳酸乳球菌乳脂亞種等。如以養樂多、伊利每益添、暢意、娃哈哈乳酸菌飲品、味全、蒙牛優益C、君樂寶每日活菌、君暢乳酸菌乳飲料、光明瑞士乳桿菌飲料、旺旺、爽歪歪、今小順等為代表的益生菌飲料，由于含有干酪乳酸桿菌代田株、300億活性乳酸菌、HOWaRU活性益生菌、LC01活性乳酸菌、副干酪乳桿菌——活力C菌、AB全效菌、干酪乳酸菌N1115、瑞士乳桿菌等益生菌而深受消費者青睞。

同樣地，以伊利暢輕、益消、JoyDay酸奶、炭燒酸奶、大果粒，蒙牛冠益乳、消健，光明暢優、三元益菌多、三鹿益生菌酸牛奶；君樂寶樂暢365等益生菌酸奶，也因含有BB-12雙歧桿菌、復合A+BB菌群、植物乳桿菌ST-Ⅲ、kefir菌群、4種活性益生菌、活性益生菌L99等一種或幾種益生菌而家喻戶曉。

表1 傳統發酵乳制品的分類Table 1 Classification of traditional fermented dairy products

由此可見，益生菌與生活息息相關，因此，該文總結歸納了截至2017年我國現行標準和法規允許使用的益生菌菌株及其功能，如表2所示。

表2 我國用于食品的益生菌菌株種類及其功能Table 2 Types and functions of probiotic strains used in food in China

根據我國用于食品的益生菌菌株種類及其功能的名單，能夠明顯的看出用于發酵乳制品的益生菌以雙歧桿菌和乳桿菌屬種居多，而其他菌屬種類較少。

2 發酵乳中益生菌調控腸道營養代謝的研究進展

腸道是營養物質消化吸收的主要場所，由于發酵乳制品中乳酸菌及酵母菌等有益微生物可以自身產生且有利于人體的中間代謝產物，再加之發酵乳制品自身具有豐富的營養物質及活性分子，從而促使其表現出一定的保健特性。因此，研究人員利用發酵乳等健康飲食進行干預主動調控腸道營養與健康水平，使其參與宿主體內糖、蛋白質和脂肪等營養大分子物質的代謝，產生的主要營養成分物質能夠很好地調控宿主的營養水平、健康狀況，并對維持腸道菌群的平衡起到重要的作用。

近些年，益生菌在我國食品中得到廣泛應用，其中80%應用于發酵乳制品[5]。據統計，在發酵乳制品的發酵過程中，乳酸菌起到主導作用，通過進食乳制品，使得乳酸菌在腸道中吸收代謝。發酵乳是以乳酸菌為主的特定微生物作為發酵劑接種到殺菌后的原料乳中，在一定溫度下乳酸菌增殖產生乳酸，從而降低了原料乳的pH值。同時乳酸的產生也能夠減少營養物質在小腸內的留存時間，提高了營養物質的轉運速度[6]。當利用乳酸(LA)對LPS刺激的大鼠腸道黏膜微血管內皮細胞進行處理時，發現乳酸也能夠抑制NF-KB的活性[7]。有效地促進腸和胃黏膜的生長，促進胃蛋白酶原和其他酶原的產生，最終提高腸道的消化功能[8-9]。因此，探究益生菌發酵乳飲料對腸道菌群的調控作用變得異常重要，溫永平等發現酸馬奶可以有效的提高當地人體腸道菌群的豐度和多樣性，促進了多形擬桿菌的生長[10]。而LOUIS等人的研究表明，柔嫩梭菌群可以通過醋酸產生丁酸，這對于腸道的健康具有潛在的益生作用[11]。由此可見，胃酸缺乏癥患者每天適當飲用發酵乳，產生的有機酸可以促進胃腸蠕動，有助于胃液的分泌，從而幫助其恢復健康。與此同時，多糖也是酸奶風味物質的主要組成成分。芬蘭Viili酸乳作為一種混菌發酵乳，含有大量的胞外多糖等代謝產物，這可以改善腸道內益生菌和致病菌的比例[12]。由此也可以發現，經過微生物的代謝胞外多糖能夠產生有機酸，從而抑制了腸道內大腸埃希菌的生長[13]。當其與腸道黏液層接觸時，也會對腸道起到黏附的作用[14]。

酸奶在發酵過程中，其中的蛋白質也會被分解成短鏈的肽和游離的氨基酸。將羅伊氏乳桿菌發酵乳作為膳食補充劑時，觀察小鼠腸道中的微環境。研究發現，小鼠血清中蛋白生物標志物的水平逐漸降低，由此可以看出，益生菌干預可提高所需氨基酸的有限性，改善腸黏膜的屏障功能[15]。酸奶中乳酸乳球菌產生的代謝物是一種安全、無毒副作用的抗菌肽，它通過促進營養物質吸收來調節營養物質代謝，來調節腸道微生物平衡[16]。不僅如此，發酵乳中的益生菌還能夠特異分解乳蛋白，從而產生具有抑制引起血壓上升的酶活性的多肽，達到預防高血壓的效果[17]。同時，發酵乳中的益生菌也可以在腸道內釋放各種酶，從而對消化過程起到協同作用。有些酶可以緩解部分腸道吸收不良的癥狀。牛奶發酵時由于保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的共生作用而產生乳糖酶[18]。而活菌發酵乳中含有的β-半乳糖苷酶能夠分解消化道上尚未完全吸收的營養物質，從而幫助宿主進一步吸收利用[19]，可有效地改善乳糖酶缺乏者的乳糖不耐受癥[20]。

3 發酵乳在預防和治療疾病方面的研究進展

近幾年來，有關發酵乳與人體生命健康關系以及通過調控腸道菌群來預防和治療相關疾病等研究，已成為國內外相關學者的研究熱點。人們所熟知的發酵乳有酸牛奶及酸馬奶，此外，還包括山羊酸乳、酸駝乳及開菲爾等發酵乳。這些酸乳制品[21-24]除了具有補充人體營養與能量外，還擁有抗腫瘤、抗炎免疫、抗氧化、降血壓血脂、促進消化吸收等保健功效。

3.1 發酵乳在抗腫瘤方面的研究進展

通過醫學實驗以及觀察已經證實，食用發酵乳中的乳酸菌等能夠阻礙早期癌癥的形成，降低患癌癥的風險[25-27]。胡盼盼利用流式細胞儀對從新疆馬奶酒中自行分離得到的副干酪乳桿菌M5L進行檢測，發現此菌可以誘導Caco-2細胞內活性氧，增大Caspase-3、Bax基因，降低Bcl-2基因的表達量，進而促進腫瘤細胞的凋亡。因此，副干酪乳桿菌有效的增強了酸乳的營養功能，同時也擴大了乳酸菌在抗腫瘤領域的廣泛應用[28]。MASUMOTO等通過研究飲用乳雙歧桿菌酸乳前后老年人腸道菌群結構變化探究攝入益生菌降低體內致癌物含量的作用，研究發現，老人飲用乳雙歧桿菌(B.lactisLKM512)后糞便致突變活性顯著降低[29]，由此可以看出，發酵乳中的益生菌能夠抑制癌細胞的繁殖，促進人體腸道的健康。

隨著開菲爾生物學活性的探索，也受到了民間及學者的廣泛關注，這與其抗腫瘤功效息息相關。GAO的體外研究發現，開菲爾能夠誘導人胃癌細胞SGC7901的早期及晚期凋亡，他利用RT-PCR法證實了開菲爾通過上調Bax基因并且下調Bcl-2基因的表達量，進一步抑制癌細胞的增殖能力[30]。

3.2 發酵乳在抗炎、免疫方面的研究進展

最新研究還發現發酵乳制品中的有益菌還能夠改善腸道微生態環境，調控人體的免疫機制。國外有作者對受試者口服發酵乳后糞便細菌組成進行檢測，研究發現經發酵奶干預后，半溶血值顯著增加；這有助于增強細胞介導免疫體液的積極作用，從而改善腸道健康[31]。而芬蘭的Viili酸乳作為一種混菌發酵酸乳，含有大量的胞外多糖等代謝產物，也同樣促進了免疫細胞生長[32]。

開菲爾中存在的微生物也通過改變外來微生物的細胞因子從而增強免疫能力。冀朵朵通過以小鼠為動物模型，研究了開菲爾奶、人工酸化奶以及普通發酵酸奶對機體免疫功能的影響效果，研究發現，開菲爾發酵奶可以顯著地提高正常小鼠以及高膽固醇小鼠中血清抗體IgG的水平[33]。IRAPORDAIRA等在研究開菲爾奶酒的時候也有類似結論，認為代謝過程中產生的乳酸鹽能夠提高免疫活性，抑制由白介素-1β、腫瘤壞死因子-α和鞭毛蛋白引起的腸道上皮細胞的激活[34]。因此，可以得出結論，開菲爾在免疫學方面具備臨床和科研利用價值。近期，BAKIR利用免疫組織化學的研究方法，探討了酸馬奶、開菲爾對小鼠肝臟和腎臟血小板衍生生長因子的影響，通過對比體重，發現酸馬奶小鼠體重增加最顯著，這也證實了除開菲爾以外，酸馬奶也對腸道細胞具有免疫反應的能力[35]。

相關研究還表明，酸駝乳對小鼠的炎癥還有著顯著的抑制作用。姜晶利用體內抗菌試驗探討了酸馬奶在小鼠體內對牛源野生致病性大腸桿菌的抗炎效果，并對致病性大腸桿菌的感染情況進行了探究，實驗表明小鼠血液中細胞因子TNF-α呈現先降低后升高的趨勢，這說明酸馬奶能夠有效降低炎癥反應的加劇，對小鼠腸黏膜免疫屏障功能起到正面調節的作用[36]。

3.3 發酵乳在抗氧化方面的研究進展

發酵乳在抗氧化方面也有所建樹，可以很好的調控人體的健康水平。研究發現，在牦牛酸奶中某些乳酸菌具有抗氧化的活性[37]。DING從西藏高原牦牛自發發酵牦牛乳中分離得到的9株菌株，將其中高清除自由基活性的益生菌在小鼠胃腸道內模擬抗氧化特性。研究發現，小鼠肝臟和血清中丙二醛的含量顯著降低。因此，可以判斷發酵牦牛乳對抗氧化特性具有更好的作用[38]。還有研究表明，從酸馬奶中分離得到的MG2-1嗜酸乳桿菌菌株也具有良好的抗氧化活性，通過動物實驗發現其能夠明顯提高大鼠肝臟組織的抗氧化酶活力，顯著降低大鼠肝臟組織及血液的丙二醛含量[39]。

隨著時代的發展，人們也在不斷嘗試新的發酵乳產品。通過長期飲用駝乳的實踐中可以發現，發酵駝乳對抗氧化能力有著一定程度的增強效果。烏仁圖雅以昆明小鼠作為實驗對象，灌胃雙峰駝自然發酵乳后，發現自然發酵駝乳能顯著地增強血清、腦組織的抗氧化酶活性，對其活性有著一定的組織特異性[40]。MUTAMED利用發酵牛乳作為對照，通過細胞實驗，測定發酵駝乳水溶性提取物的蛋白和抗氧化活性，實驗表明駱駝乳中的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶比牛乳中酶含量更為豐富，對抗氧化作用更加明顯[41]。由此可見，不同的發酵乳制品或多或少都對人體的抗氧化能力提供助力。

3.4 發酵乳在降血壓、血脂方面的研究進展

近期，研究人員利用小鼠實驗模擬了發酵乳在胃腸液中的消化情況，發現發酵牦牛乳中存在的益生菌能夠治療高脂血癥，對調控人體疾病有著良好的促進作用[42]。還有研究人員對小鼠喂食發酵酸馬奶，也證實了在一定程度上發酵乳能夠降低小鼠的血脂水平并對動脈硬化起到預防的作用[43]。因此，可以推測，開菲爾也可以調節由高脂飼料引起的腸道菌群失調，抑制體重的增加從而降低血脂的含量，這對于降低和預防動脈硬化等方面疾病具有重要的作用。

與之相似，發酵乳也在降血壓、降膽固醇方面有著良好的調節作用。開菲爾中的某些肽作為ACE的抑制劑，阻止了AT Ⅰ轉化為AT Ⅱ，起到調節血壓的作用[44]。高潔利用高脂金黃地鼠模型來探究開菲爾對腸道菌群的調節作用，通過高通量測序分析結果顯示，開菲爾能夠顯著地改變腸道菌群的組成比例[45]。另外，發酵乳中的乳酸菌對降低膽固醇也具有良好的作用。GUO對倉鼠喂食富含干酪乳桿菌的發酵乳，發現膽汁酸水解和應變機制細胞游離膽汁酸結合。這也表明了發酵乳可以作為一種功能性食品，有效地調節人體內膽固醇的代謝能力[46]。

3.5 發酵乳在預防和治療糖尿病方面的研究進展

近年來，也有很多酸馬奶研究者分析了酸馬奶還具有降低糖尿病患者血糖水平的能力，更好的調控機體中胰島素和糖類物質分解代謝的平衡[47]，這對于糖尿病患者的治療有著不小的幫助。在汪建紅對Ⅱ型糖尿病防治作用試驗研究中，同樣發現駱駝奶也擁有良好的預防和治療Ⅱ型糖尿病的作用。為探明駝乳的抗糖尿病作用，以Ⅱ型糖尿病大鼠為糖尿病模型，通過給予一定劑量的駝乳、跟蹤檢測糖尿病相關指標來初探駝乳對Ⅱ型糖尿病大鼠模型中紅細胞膜的影響，結果發現，駝乳不僅對糖尿病有緩解作用，還對提高抗氧化酶活性有著明顯的效果[48]。

3.6 發酵乳在其他方面對人體健康調控的研究進展

最近，科漢森公司針對1104位成年人進行研究，發現接種流感疫苗的對象在飲用含有益生菌配料的酸奶(副干酪乳酸桿菌亞種Paracasei 431或者干酪乳桿菌431)后，上呼吸道疾病癥狀持續時間明顯縮短[49]。在利用干酪乳桿菌N1115發酵乳作用于小鼠的腸道黏膜時，發現腸道黏膜細胞的活性不斷提高，這對于改善小鼠的便秘情況具有一定的療效[50]。同時，俄羅斯的開菲爾乳也能夠達到治療一些腸胃炎疾病和肺結核等的目的[51-52]。

4 展望

發酵乳對于人體腸道營養的調控根據不同的益生菌菌株、配方、劑量和對象而異。益生菌的預防、保健和治療作用是當前的研究熱點，有些作用已經得到證實，而有些作用正在擴展和研究當中。針對于發酵乳調控腸道微生物群的結構以及微生物和宿主細胞間關系的進一步研究，是未來有關發酵乳中有益成分研究的更深層次。同時，目前腸道菌群更多的作用機制還都只是推測，需要更加深入的研究和探討。