益生菌及其食品中應用研究進展

崔欣美　烏力吉德力根

摘 要：益生菌是在攝入一定量后，對宿主健康有利的一類微生物。隨著消費者認可度的提升，益生菌在多個領域得到了更廣泛的應用。益生菌的保健功能可以概括為增強免疫、平衡菌群、促進消化、防老抗衰、降低血脂和護肝。可應用于酸奶、干酪、冰淇淋、果蔬汁、嬰幼兒食品以及功能飲料的加工，市場需求量大，開發前景廣闊。本文通過對益生菌的概念、常用菌種的分類及益生菌的保健功效進行概述，結合益生菌在食品行業的應用，歸納總結市場現狀和機遇，為今后研發、改進各類益生菌食品提供思路。

關鍵詞：益生菌；益生菌食品；保健食品；腸道菌群

中圖分類號：TS203.1? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2023）02-0034-05

益生菌研發是近年來產品研發的熱門方向，我國益生菌產業起步較晚，于1990年才正式開展研究，落后于歐洲、日本等國家15-30年，但我國人口基數大、消費能力強、市場需求大、行業發展迅速[1]。

日本是世界上最早研發、生產益生菌產品的國家之一，日本森永乳業于1971年率先研發出含有雙歧桿菌和嗜熱鏈球菌的乳制品，并且于1977年全面投入研發和生產；美國在1987年開始將益生菌投入奶制品的生產中，依靠先進的科學技術，在短時間內得到了快速的發展；1976年，德國第一款益生菌乳制品進入市場大獲成功，銷售額達到4億馬克；同時，其他歐洲國家對益生菌的應用不僅止步于乳制品，而是更傾向于將益生菌與益生素聯合使用，探索復合型發展[1]。

目前，全球益生菌產品銷售額穩步上升，需求不斷增加。結合國內外現狀來看，益生菌產品銷量可觀，市場前景廣闊。本文將從益生菌常用菌種、保健功效以及食品應用三個方面進行綜述，歸納總結益生菌產品的類型，為今后研發、銷售和改進各類益生菌食品提供思路。

1 益生菌的定義及種類

1.1 益生菌的定義

2002年，在由聯合國糧農組織與世界衛生組織（FAO/WHO）聯合頒布的《食物中益生菌健康及營養評價指南》中將益生菌定義為：在攝入一定數量后，可以對宿主身體健康產生有益作用的一類活的微生物[2]，可作為輔料添加到相應的功能性食品中，用來維持腸道菌群平衡，也可直接食用。

益生菌應具有的生物學特性包括：（1）安全性。非病原菌，對宿主無致病性，無副作用。（2）存活特性。對胃酸等消化液有耐受性，能夠保持活性，具有與固有菌群的定植競爭力。（3）功能性。對致病菌有拮抗作用或可以產生有機酸、細菌素、過氧化氫等抗菌物質，抑制有害菌的繁殖。（4）臨床功效性。至少有一項經過臨床證實的益生功效，如抗癌、降低血糖、降血壓、抗菌、增強免疫力等作用[3]。

1.2 益生菌的種類及常用菌種

常見益生菌類別和代表菌種如圖1所示，益生菌可分為細菌和真菌，細菌類包括乳酸菌（乳酸鏈球菌、乳酸乳桿菌等）、雙歧桿菌（長雙歧桿菌、乳雙歧桿菌等）、芽孢桿菌（枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等）和其他細菌（丙酸菌），常用于食品生產的真菌類益生菌主要有布拉氏酵母、釀酒酵母等[4]。其中雙歧桿菌、乳酸菌和酵母菌是目前研究的最多、應用領域最廣泛的菌種[2]。

2 益生菌的保健功能

2.1 增強免疫力

研究成果和實驗數據表明，腸道菌群健康程度與機體免疫能力息息相關。

王倩雯等研究發現，在小動物實驗中，雙歧桿菌有效緩解了由H3N2流感病毒感染導致的小鼠體重下降，并且顯著降低了小鼠肺部炎癥因子（IL-1β和TNF-α）的表達，這可能與其激活機體先天性免疫應答相關[5]。姜麗等在臨床觀察中發現，早產兒出生后口服益生菌能夠增強細胞免疫功能，使小腸結腸炎發病率得以下降[6]。

2.2 平衡腸道菌群，調節胃腸道功能

平衡的腸道菌群可以增加腸道上皮細胞的通透性，刺激吸收代謝和調節免疫功能。因此，確保腸道菌群的平衡穩定尤為重要。

郭子晨等研究發現，益生菌復合制劑可以促進抗氧化物質的產生，降低細胞因子水平，促進有益菌的繁殖，提高腸道菌群的豐富度，從而有效改善由抗生素引起的腸道菌群失調[7]。周雙通過實驗表明，乳酸菌可提高健康小鼠腸道中IgG、SIgA分泌水平，在增加抗炎因子水平的同時，降低了促炎因子含量，這表明糞腸球菌對小鼠腸道免疫功能有調控作用[8]。

2.3 促進消化，緩解便秘

臨床研究表明，攝入益生菌食品可以潤腸通便，這一方法逐漸成為諸多患者更易接受的輔助治療手段。

趙雯等研究發現，副干酪乳桿菌K56具有調節小腸運動功能和促進排便的能力，堅持服用可以有效改善便秘[9]。黃玉普等通過對益生菌治療妊娠期便秘的臨床數據分析得出結論：雙歧桿菌的攝入與每周的排便次數有較高關聯，孕婦可通過攝入雙歧桿菌來增加每周排便次數，緩解、治療妊娠期便秘[10]。

2.4 抗氧化，減緩衰老

在人生各個階段，腸道菌群始終處于動態變化中，機體的衰老也與菌群種類、豐度有關，益生菌可影響腸道菌群，延緩衰老。

雙歧桿菌具備明顯的抗氧化作用，可以增加血液中超氧化物歧化酶的含量，并提升其生物活性，加速體內自由基的清除，從而減緩因自由基參與氧化反應所致的機體衰老[11]。李敬芳等發現復合益生菌制劑（乳酸桿菌、乳雙歧桿、酵母菌）中的酶類物質激活了小鼠體內酶系統，小鼠清除自由基能力上升，抗氧化能力得到提高[12]。

2.5 降低膽固醇和血脂

膽固醇過量會威脅身體健康，適當增加益生菌及益生菌制品的攝入，可顯著降低人體血清中膽固醇的含量，常見的心腦血管疾病發病率會明顯降低。

姜金池研究發現，長雙歧桿菌CCFM1077能夠豐富高膽固醇血癥患者的腸道微生物種類、改善腸道微環境，并通過影響氨循環、丙酸鹽代謝、膽汁酸生物合成等途徑，有效降低總膽固醇含量[13]。在臨床研究中，通常將益生菌用膠囊包裹后制成發酵乳，給受試人服用，評估單菌株或混合菌株降膽固醇的效果，Costabile等在臨床試驗中應用植物乳桿菌膠囊，6周后發現受試者血液中總膽固醇下降了2.3%～36.7%[14]。

2.6 護肝

腸道微生物與肝臟之間具有聯系密切的雙向關系，現已成為研究動物肝臟疾病的發病機制、相應疾病治療中不可忽視的研究熱點[15]。

以大鼠為研究對象的試驗結果發現，黃曲霉毒素能夠增加肝癌相關基因和細胞周期蛋白基因的表達，大量臨床數據進一步證明，鼠李糖乳桿菌和費氏丙酸桿菌謝氏亞種可以有效削減黃曲霉毒素的暴露，從而降低肝癌的發病風險[16]。谷丙轉氨酶和血清谷草轉氨酶是兩個可以檢驗肝功能的重要指標，張勇在小鼠實驗中發現，丁酸梭菌可以顯著減緩大鼠因非酒精性脂肪肝而引起的谷丙轉氨酶的升高，說明丁酸梭菌可在一定程度上預防肝臟損傷[17]。

3 益生菌在各類食品加工中的應用

3.1 益生菌在液體乳中的應用

益生菌酸奶是將生牛（羊）乳或乳粉，經殺菌后接種益生菌（乳酸菌、雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌等）發酵制成的乳制品，具有營養豐富，口感美味的特點。

益生菌在液體乳中的應用有以下三種形式：（1）復配使用。將傳統菌種與雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌中的1或多株復配使用。例如：卡示牌餐后一分鐘雙歧桿菌C-1發酵乳（使用了保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、乳雙歧桿菌）。（2）加入國內外專利益生菌發酵。此類產品因為功能性強，是未來具有發展前景的應用方式，如江南大學研發的植物乳桿菌CN2018。（3）嗜溫乳酸菌與酵母協同發酵。此種發酵方式會產生少量氣體和酒精等特殊產物，主要種類有酸馬奶、牛奶酒，此類乳制品憑借悠久的歷史文化背景、獨特的地域性和特色風味吸引了眾多消費者的關注，如熱銷產品內蒙古特產阿巴嘎策酸馬奶[18]。

3.2 益生菌在冰淇淋中的應用

冰淇淋的pH值和配料成分都非常適宜作為益生菌載體，將兩者結合可以有效保護益生菌的活性，甜品公司的研發部門紛紛嘗試將益生菌與冰淇淋相結合，生產出了口味多樣的益生菌冰淇淋。

聯合利華公司在2018年推出Culture Republick牌益生菌冰淇淋，使用了Ganeden公司的凝結芽孢桿菌BC30專利菌株，在巴氏殺菌和低溫儲存過程中也不會失活，該產品包裝設計精美、口味多樣新穎，原材料使用的是高品質脫脂牛奶，脂肪含量和卡路里都低于普通冰淇淋，受到廣大減脂人群的青睞[19]。

3.3 益生菌在干酪中的應用

干酪是奶酪分類中的一種，相較于酸奶有更高的pH值，還有高脂肪含量、固態結構致密等特點，能為益生菌通過胃腸道提供保護作用，提高益生菌在腸道的定植率。

干酪中的微生物主要有乳酸菌、非乳酸菌發酵劑和酵母菌，隨著時間的推移，乳酸菌釋放的水解酶將蛋白質分解為小分子，產生的脂酶將脂肪分解成為醛類、醇類化合物，干酪氣味和口感隨之改變；而非乳酸菌發酵劑在制作過程中對風味的影響占比很小，但在熟成過程中可使干酪風味濃度更高[20]。越來越多的食品研發者樂于把益生菌和干酪相結合，最負盛名的益生菌干酪是產自意大利帕爾瑪地區的帕瑪森干酪，被譽為干酪之王，每塊干酪都有獨立編號、奶源和加工師傅的資料，做到了全程可追溯。

3.4 乳酸菌飲料

乳酸菌飲料是一種將鮮乳或乳制品經過乳酸菌發酵后再添加水、糖液等調配而成的具有保健功能的飲料。分為滅菌型乳酸菌飲料和活菌型乳酸菌飲料兩種。

滅菌型乳酸菌飲料中的乳酸菌在后續加工過程中因為無菌處理而被滅活，常溫儲存銷售即可，多數產品保質期可達到6個月；活菌型乳酸菌飲料則對儲存條件的要求更為嚴格，僅能在2-10℃下儲存15天。飲用活菌型乳酸菌飲料促進人體腸胃中有益菌生長，平衡腸道菌群，有助于消化，尤其適用于老人和消化不良的人飲用[21]。市面上主要的乳酸菌飲料有明治優漾、蒙牛優益、養樂多和味全活性乳酸菌飲料。

3.5 益生菌與微膠囊相結合應用

食品中常用到的微膠囊，也稱微囊，是被覆蓋層或殼包裹的含有活性成分或核心物質的小顆粒。具有容易制造、對人體無害、可提供穩定長期保護的特點。微膠囊常用壁材為乳清蛋白、大豆分離蛋白、植物膠、變性淀粉、美拉德反應產物等，在食品行業廣泛應用于發酵乳、干酪、冰淇淋、乳粉等乳制品加工的益生菌包埋[22]。

實驗表明，將益生菌裝入微膠囊后，可以將益生菌與外界隔離，益生菌的耐酸性得到明顯提高，而且也杜絕了噬菌體的侵害；此外微膠囊還可以調節胞外多糖的釋放功能，胞外多糖分泌量上升，有助于益生菌在人體腸道內抵抗膽汁、胃酸等不良因素的影響，提升在腸道定植的活菌數[23]。

3.6 益生菌在嬰幼兒食品中的應用

通過食用嬰幼兒益生菌食品，可調節“免疫功能不完全期”嬰幼兒的腸道菌群平衡，達到保障嬰幼兒正常發育生長、身體健康的目的[24]。

目前市面上最主要的嬰幼兒益生菌食品就是益生菌配方奶粉，奶粉廠商通過不斷調整加工過程中的溫度、濕度、時間等，完善優化加工工藝，提供消費者更多的選擇。國家對嬰幼兒食品中添加的益生菌種類有嚴格規定，常用于嬰幼兒食品中的益生菌種類及功能如表1所示。

目前市場上涌現了一批嬰幼兒烘焙食品、休閑零食，例如在谷物制品中添加雙歧桿菌，制作成雪餅、磨牙棒等產品，這種零食的口感和味道受小朋友的喜愛，在攝入益生菌的同時，還可以促進牙齒的生長發育。

3.7 益生菌在果蔬加工中的應用

新鮮的果蔬汁往往呈現酸澀、異味和辛辣味，使用益生菌發酵果蔬制品后，延長了儲藏期，增加了營養價值，產品附加值和利潤空間均得到提升。

菠蘿果汁經乳酸菌發酵后，總酚含量、固形物含量、抗氧化能力都得到提高，且感官評價好，保留了菠蘿果汁的揮發性風味物質。R. Di Cagno等將石榴汁發酵后，飽和直鏈醛類物質含量減少，醇類和酯類物質含量增加，有效減輕異味，改善了石榴汁的風味[25]。

4 結論

人類對益生菌的研究深入且成果顯著，目前已分離出多種腸道益生菌，經過各類實驗觀察和臨床應用，保健功能也得到證實。國內經濟發展迅速，生活水平得到提高，消費者對保健需求有所提升。但目前市面上部分益生菌產品的包裝方法亟待改進，例如活菌型乳酸菌飲料普遍保質期短，針對這一問題，可嘗試通過包裝創新的方法解決。即將活性穩定的益生菌粉末與飲料單獨包裝，消費者食用之前再將二者混合，在保證飲料口感的前提下，也讓益生菌活性和貨架期得到保障。

我國食品中所使用的益生菌菌種大多是依靠進口的專利菌種，制約著我國益生菌食品的生產和持續發展，我國研究機構應在加強益生菌基礎研究和新功能探索的同時，不斷嘗試自主研發新型擁有知識產權的益生菌，讓菌種生產使用免受他國制約，以獲得更高效的發展。

國內市場益生菌食品發展迅猛、種類繁多，其中添加的益生菌群和數量也日益增加，但產品質量良莠不齊，質量評判和監管力度具有局限性，還存在著消費者認識度不夠等諸多問題。建議消費者購買時慎重選擇商品，首選知名度高、口碑好的品牌和生產廠家，同時希望有關部門可以加強對益生菌產品類型、活菌數量等方面的質量監督管理。

在益生菌食品市場，依舊是傳統乳制品占據較大比例，研發機構可以將開發方向轉化為果蔬制品、休閑食品、烘焙食品等方向。尤其是利用益生菌發酵果蔬汁，使用非乳原料作為發酵基質，為乳糖不耐受群體提供攝入益生菌的更多種選擇。還可將資源優勢轉化為產業優勢，將具有地區特色的沙果、沙棘等水果作為原材料研制發酵果汁，這類產品具有商業化潛力，有望成為大眾青睞的新型益生菌飲料。

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收稿日期：2022-08-10

通訊作者：烏力吉德力根（1967-），男，內蒙古赤峰人，副教授，博士。研究方向：生物教育、食品微生物發酵。

基金項目：內蒙古自治區重點研發和成果轉化計劃（科技支撐東北振興）項目（2022YFDZ0012）