乳酸菌功能研究進展及限制發(fā)展因素分析

任 磊，楊 玲，何 方，霍世和，賈洪利，趙林森

（1.河北一然生物科技股份有限公司，河北正定 050000；2.四川大學公共衛(wèi)生學院，四川成都 610041）

20世紀初期，梅契尼科夫提出了乳酸菌概念[1]，乳酸菌被作為生長促進劑和疾病抵抗劑引入動物飼料領域。研究結果顯示，乳酸菌在調節(jié)腸道菌群、改善胃腸道環(huán)境、降低膽固醇、控制內毒素以及提高食物消化效率等方面發(fā)揮著至關重要的作用。對這些功能的應用也大大促進了乳酸菌相關產品的開發(fā)。目前，乳酸菌也已應用于植物酵素飲品、酸奶、配方奶粉等食品中。乳酸菌對環(huán)境溫度、濕度、氧氣濃度要求較高，雙歧桿菌更是如此，常溫條件下活菌數(shù)衰減明顯，如何保證乳酸菌產品的品質已成為當前食品及飲料行業(yè)及科研領域研究的熱點及難點。

1 乳酸菌功能研究進展

1.1 免疫反應方向

乳酸菌參與機體免疫機制主要和刺激特異性免疫反應和非特異性免疫反應有關。在非特異性免疫方面，乳酸菌可通過控制炎癥反應、調控細胞因子、增強吞噬細胞作用以及黏膜的屏障作用來提高免疫功能。在特異性免疫方面，乳酸菌可增強T細胞增殖能力，激活抗腫瘤免疫機制。多數(shù)研究結果顯示，乳酸菌在提高免疫力方面具有顯著功效。錢丹[2]以老年陰道炎患者為研究對象，對比了單純甲硝唑、乳酸菌陰道膠囊聯(lián)合甲硝唑治療方式對陰道免疫功能的影響，結果顯示，乳酸菌陰道膠囊聯(lián)合甲硝唑不僅可改善患者陰道免疫機制，還能有效降低復發(fā)率。LIU等人[3]篩選了具備抗炎活性的益生菌——干酪乳桿菌，并研究了其對免疫細胞反應和組蛋白乙酰化的影響，結果表明干酪乳桿菌可通過減少巨噬細胞及其分泌的炎癥因子，改善結腸炎。此外，乳酸菌在機體免疫機制調節(jié)方面的功效也可體現(xiàn)在其可顯著降低過敏反應。微生物領域專家普遍認為，乳酸菌可通過調節(jié)Th1/Th2和Treg/Th17細胞分化，來平衡免疫系統(tǒng)，進而阻斷過敏反應。

1.2 平衡腸道菌群

腸道內部棲息大量的細菌、病毒以及真菌等微生物種群，腸道菌群的平衡穩(wěn)定對于人體健康來說至關重要。郭佳汶等人[4]研究了鼠李糖乳桿菌在調節(jié)腸道菌群方面的功效，以雄鼠為研究對象，分為空白對照組、頭孢曲松組及乳酸菌組，分別給予生理鹽水喂養(yǎng)、頭孢曲松喂養(yǎng)以及鼠李糖乳桿菌和頭孢曲松聯(lián)合喂養(yǎng)，每2 d采集雄鼠重量、糞便菌群結構和短鏈脂肪酸組成。結果顯示，鼠李糖乳桿菌在抑制腸道病原菌生長、調節(jié)腸道菌群結構等方面具有顯著功效。同時，鼠李糖乳桿菌還可有效緩解因抗生素誘發(fā)的機體損傷。MATSUMOTO等[5]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，服用乳酸菌發(fā)酵乳后，受試者腸道內的細菌數(shù)量、雙歧桿菌以及短鏈脂肪酸含量明顯增加，證明乳酸菌可平衡機體腸道菌群。岳月等人[6]比較了4種不同植物來源的乳桿菌在緩解大腸桿菌所致腹瀉方面的效果。結果顯示，大腸桿菌可使雙歧桿菌、紫單胞桿菌豐度下降，同時也可增加腸桿菌種屬豐度。植物乳桿菌可保護雙歧桿菌等其他微生物，提高短鏈脂肪酸水平，修復受損的腸道菌群。

1.3 降低膽固醇方向

膽固醇是人體細胞活動不可或缺的物質，主要參與細胞膜、單程膽汁酸和維生素D的合成。但膽固醇攝入過多也會誘發(fā)高膽固醇血癥、冠狀動脈硬化，同時，膽固醇也是世衛(wèi)組織公布的3類致癌物之一。國內外研究結果證明，乳酸菌在降低膽固醇方面具有良好功效。路四海等人[7]研究發(fā)現(xiàn)，隨著培養(yǎng)時間的延長，嗜酸乳桿菌降膽固醇作用效果越明顯，分析原因可能為嗜酸乳桿菌可吸附膽固醇，使膽固醇隨菌體共沉淀，進而降低膽固醇含量。國立東等人[8]通過體外實驗研究發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌、明串珠菌屬、片球菌屬、鏈球菌屬、乳桿菌屬均具有良好的降膽固醇功效。其中，乳酸乳球菌乳亞種HUCM201可通過共沉淀作用去除約14.30%膽固醇，通過細胞膜吸附可清除18.10%膽固醇。王秀娟等人[9]研究了一株保加利亞乳桿菌和一株嗜熱鏈球菌的體外降膽固醇能力，通過工藝條件優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)溫度為37 ℃，接種量為2%，培養(yǎng)基pH為6.7，培養(yǎng)時間為48 h的條件下，2株菌降膽固醇效果最佳，降解率分別為4.12%和4.53%。通過以上研究結果可知，乳酸菌在降低膽固醇方面的作用機制可能和以下因素有關：①乳酸菌可分泌使結合態(tài)膽鹽分解成膽汁酸的膽鹽水解酶，膽固醇在酸性狀態(tài)下可和膽汁酸發(fā)生共沉淀反應，進而排出體外；②乳酸菌細胞膜可吸收或吸附膽固醇；③乳酸菌可調控膽固醇合成酶和分解酶，進而調節(jié)膽固醇代謝速度，降低膽固醇含量。

1.4 抑制幽門螺桿菌感染

幽門螺桿菌是慢性胃炎、消化性潰瘍的主要致病因素，也與胃癌發(fā)病密切相關。幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）是人類目前感染率最高的慢性感染細菌之一，成為人類所面臨的重大公共衛(wèi)生問題。常規(guī)的治療手段以“三聯(lián)”和“四聯(lián)”為主，但基于幽門螺桿菌容易對抗生素類化學藥物產生耐藥性，也可誘發(fā)各類胃腸道不良反應。因此，選擇安全有效的治療方法是臨床醫(yī)學面臨的一大難題。臨床試驗研究結果證明，乳酸菌在清除幽門螺桿菌方面具有顯著功效，其作用機制為乳酸菌可吸附于胃黏膜上，進而抑制幽門螺桿菌對胃黏膜的黏附，降低幽門螺桿菌的感染密度。韋舒靜等人[10]研究了復合乳酸菌膠囊對幽門螺桿菌感染的治療效果，并對治療前后患者胃黏膜內中性粒細胞的浸潤程度進行了對比。結果顯示，服用復合乳酸菌膠囊后，患者胃黏膜炎癥反應程度明顯下降，療效與抗生素組基本一致。HORIE等人[11]研究了含有嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌和1%幽門螺桿菌尿素酶免疫球蛋白的酸奶在改善幽門螺桿菌感染方面的作用，與對照組相比，患者連續(xù)服用酸奶4周后，幽門螺桿菌數(shù)量明顯下降。

2 乳酸菌在我國應用推廣限制因素分析

基于乳酸菌在免疫調節(jié)、降低膽固醇、平衡腸道菌群以及抑制幽門螺桿菌方面的作用效果，多種乳酸菌類食品、藥品備受關注。但由于乳酸菌在生產加工過程中，活菌數(shù)量、菌群活性以及菌群穩(wěn)定性難以保證，成為乳酸菌功能開發(fā)領域面臨的主要問題。冷藏條件下儲存的乳基基質能很好地保持乳酸菌菌株活力，故乳酸菌主要配制成發(fā)酵乳產品。但冷藏條件消耗大量能源，且不利于運輸。有些乳制品企業(yè)為降低成本，放寬儲存條件，卻難以保證活菌數(shù)量及活性。也有學者研究通過噴霧干燥、流化床干燥，低溫冷凍干燥等方式來保存乳酸菌，但干燥過程會破壞乳酸菌的膜、蛋白質和核酸，難以從根源上解決問題。

針對這些限制因素，有研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌細胞的形態(tài)結構深受培養(yǎng)基組成的影響，例如培養(yǎng)基中氮源成分的變化可以直接影響乳酸菌細胞的大小及細胞壁的厚度，從而使其對酶處理的易感性發(fā)生變化，進而影響其加工過程的存活率。此外，還有研究者提出了微囊化概念，所謂微囊化就是利用一些可以成膜的物質，將乳酸菌包埋在其中空間內的一種技術，微膠囊化能保護乳酸菌不受環(huán)境中諸如濕度、氧濃度等嚴酷因子的干擾，從而增加乳酸菌的保存時間。微囊化技術由于可選擇的材料種類較少，同時不能對所有的乳酸菌菌株達到一致的保護效果，所以技術尚不成熟，且在產業(yè)化方面仍會面臨眾多問題。

3 結語

乳酸菌對人類健康具有特殊功效，在功能食品發(fā)展中具有十分重要的現(xiàn)實意義。利用乳酸菌的生理功效，將其制備成特殊功能食品，也是乳酸菌產業(yè)發(fā)展的主要方向。但基于乳酸菌在生產、儲存和運輸中，活菌數(shù)量、活性難以保證，也使得乳酸菌產品發(fā)展受限。因此，我國在乳酸菌研究開發(fā)方面可以從以下方面入手：①加強乳酸菌資源的收集，建立專業(yè)化的菌種資源庫；②加強基礎研究積累，突破核心技術，如高密度培養(yǎng)、菌體高效收集及干燥技術；③產業(yè)化層面上乳酸菌應與新興技術多尺度結合，以解決行業(yè)需突破的高密度培養(yǎng)、高活性制備和高穩(wěn)定性貯存等關鍵工藝技術難題，為乳酸菌行業(yè)向價值鏈高端邁進提供重要保障。