發(fā)酵食品中乳酸菌的作用探討

蔣大成，郝沛研，程 文，李潘賢，方曙光

（微康益生菌（蘇州）股份有限公司，江蘇蘇州 215200）

發(fā)酵食品中的乳酸菌對食品風(fēng)味和質(zhì)地的改善有著積極影響，如植物乳酸桿菌菌株可顯著提高發(fā)酵食品的口感和產(chǎn)量，并對各種致病菌的生長起到良好的抑制作用。在食品加工、存儲環(huán)節(jié)，植物乳酸桿菌菌株的益生菌特性還能有效抑制有害微生物，進一步延長發(fā)酵食品存儲的保質(zhì)期。發(fā)酵食品中的益生菌菌株在降低化合物含量的同時，還能為消費者的身體健康提供良好保障。在發(fā)酵食品開發(fā)領(lǐng)域的未來發(fā)展中，應(yīng)重點開發(fā)適用于發(fā)酵食品的益生菌菌株。

1 發(fā)酵食品與乳酸菌概述

1.1 發(fā)酵食品

發(fā)酵是指人們借助微生物在有氧或無氧條件下的生命活動制備微生物菌體本身或其代謝產(chǎn)物的過程，如酵母、乳酸菌等微生物的厭氧呼吸作用。發(fā)酵食品主要由谷物、大豆、水果、蔬菜、魚類以及其他海洋產(chǎn)品等原料組成，近年來發(fā)酵食品及其配料的市場規(guī)模呈現(xiàn)出顯著增長的趨勢，截至2023年預(yù)計增長到6 165.7元。發(fā)酵乳制品作為有益菌株的重要來源，其可以為這類功能性菌株提供重要的標(biāo)準(zhǔn)模式，而發(fā)酵蔬菜、水果、植物原料等非乳制品逐漸成為潛在的有益菌株來源，如植物乳桿菌可以視為一種潛在的益生菌。發(fā)酵食品可以分為發(fā)酵大豆產(chǎn)品、發(fā)酵魚肉產(chǎn)品、發(fā)酵蔬菜產(chǎn)品、發(fā)酵面包和面食、酒精飲料5種，在此過程中乳酸菌不僅起到重要作用，還對產(chǎn)品的最終結(jié)果有著直接影響。酸性食品發(fā)酵可以有效阻止食品腐敗變質(zhì)、產(chǎn)生生物毒素等，大幅度降低通過食品傳播疾病的概率，在改善食品風(fēng)味的同時，充分發(fā)揮食品本身的營養(yǎng)價值[1]。

1.2 乳酸菌

乳酸菌是指通過發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌。乳酸菌具有抑制有害微生物生長、延長食品保質(zhì)期、改善食品質(zhì)地和風(fēng)味的作用。在發(fā)酵食品中乳酸菌有著悠久的歷史背景，在食品開發(fā)中還形成了全新的研究領(lǐng)域。如植物乳酸桿菌是食品工業(yè)中應(yīng)用最普遍的益生菌和微生物發(fā)酵劑，其可以對有害微生物起到一定的抑制作用，在延長發(fā)酵食品保質(zhì)期的同時，還能提高發(fā)酵食品的安全性。乳酸桿菌主要用于工業(yè)發(fā)酵、食品加工等領(lǐng)域，其在人體胃腸道中具有較強的生存能力，還能黏附于上皮細(xì)胞。發(fā)酵不但能改善食品的質(zhì)量和功能，還能影響食品的口感和風(fēng)味，在現(xiàn)代社會發(fā)展中發(fā)酵食品與健康之間也存在密切的聯(lián)系。

發(fā)酵食品是重要的微生物來源，大多數(shù)發(fā)酵食品中的乳酸菌具有良好的益生元特性，但并非所有乳酸菌都適合食品生產(chǎn)。食品或保健食品生產(chǎn)中的乳酸菌不僅具有益生功效，還體現(xiàn)出較強的安全性和穩(wěn)定性。人體胃腸道中的乳酸菌作為一種益生菌，可以保障人體腸胃道健康。在人體消化道環(huán)境下，乳酸菌具有良好的耐胃酸、耐膽鹽特性，其對腸道黏膜上皮細(xì)胞具有較強的吸附能力，因此可以在腸道內(nèi)實現(xiàn)快速繁殖生長。乳酸菌對大部分抗生素都有著敏感、無溶血活性的特點。目前已知的乳酸菌主要源于乳桿菌屬、鏈球菌屬、腸球菌屬、乳球菌屬等屬種，大部分菌株可以在人體腸道中存活，并體現(xiàn)出良好的生理功能。當(dāng)前乳酸菌菌株尚未在食品應(yīng)用領(lǐng)域得到全面開發(fā)，其中乳酸菌屬在食品行業(yè)應(yīng)用中占據(jù)的比例最高，如發(fā)酵乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、植物乳桿菌等[2]。

2 發(fā)酵食品中乳酸菌的作用

乳酸菌作為一種重要的益生菌，其本身具有較強的益生特性和發(fā)酵活性，目前已在發(fā)酵食品生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如乳制品、肉類、蔬菜等領(lǐng)域。目前大部分源于發(fā)酵食品中的乳酸菌菌株均對人體健康有著積極的作用，并體現(xiàn)出明顯的益生菌潛力。在發(fā)酵食品中不僅有助于改善食品的營養(yǎng)品質(zhì)、生成有機酸、減少食品pH，還能使食品原料生成酚類、氨基酸等物質(zhì)。發(fā)酵食品主要涉及乳制品、豆制品、蔬菜制品、果品和肉制品等種類，發(fā)酵可增強食品原料風(fēng)味、改善食品質(zhì)地以及增加功能特性，同時還能延長食物的保質(zhì)期，利用微生物代謝產(chǎn)生的有機酸、醇等抗菌物質(zhì)抑制腐敗微生物生長，為食品行業(yè)的安全發(fā)展提供強有力的支持[3]。

2.1 抗菌活性

發(fā)酵食品中的乳酸菌不僅具有較強的抑菌作用，還能有效預(yù)防和控制食源性疾病，有效平衡人體腸道微生物環(huán)境。乳酸菌的抑菌活性主要體現(xiàn)在以下兩個方面。①乳酸菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)對致病菌的生長有較強的抑制作用，如植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌等乳酸菌能抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等食源性細(xì)菌的活性。乳酸菌在人或動物體內(nèi)黏附在腸上皮細(xì)胞上，能迅速繁殖成菌膜，并與有害微生物搶奪營養(yǎng)物質(zhì)，分泌細(xì)菌素、乳酸等抗菌活性物質(zhì)。細(xì)菌素是一種多肽或前體多肽，對食源性致病菌具有很強的抗菌活性。②蘑菇乳桿菌可對致病菌毒力相關(guān)基因的表達產(chǎn)生一定的影響，或通過鹽橋、氫鍵和金屬的相互作用起到抗菌作用。

2.2 抗氧化活性

一旦人體內(nèi)出現(xiàn)過量的自由基，將會對脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、脫氧核糖核酸等大分子物質(zhì)造成一定的破壞。調(diào)查研究表明，在膳食搭配中補充抗氧化劑可有效預(yù)防心臟病、糖尿病等疾病，而發(fā)酵食品中的乳酸菌可有效增強食品的抗氧化活性。發(fā)酵食品中的乳酸菌在動物機體內(nèi)可表現(xiàn)出較強的抗氧化活性，如植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌等，這些菌株的抗氧化體系不同，其對自由基防御能力的機制也各不相同，如清除自由基、調(diào)節(jié)酶活性、提高多酚物質(zhì)含量等。

2.3 免疫功能調(diào)節(jié)

免疫系統(tǒng)指在細(xì)胞、組織、器官等組成的共同作用下，幫助人體抵抗有害物質(zhì)和生物的侵害，同時大幅度提高人體抵抗疾病的能力。其中免疫調(diào)節(jié)劑主要用于抵抗疾病，誘發(fā)宿主的保護性免疫反應(yīng)。在腸道微生態(tài)中，乳酸菌細(xì)胞表面碳水化合物、修飾脂磷壁酸結(jié)構(gòu)的酶和代謝物均能起到調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的作用。發(fā)酵食品中的乳酸菌主要通過以下3個途徑增強機體免疫功能：①提高機體的非特異性免疫功能，增強宿主自然殺傷細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的活力；②激發(fā)機體細(xì)胞免疫和體液免疫，調(diào)節(jié)機體細(xì)胞因子的表達；③釋放多種生物活性因子，有效增強宿主機體的免疫力[4]。

2.4 降低膽固醇

在哺乳動物細(xì)胞膜中，膽固醇主要用于維持細(xì)胞膜的流動性和完整性，但過多的膽固醇同樣會引發(fā)心血管疾病，而乳酸菌、雙歧桿菌等益生菌可以有效防控高膽固醇對人體造成的危害。結(jié)合國內(nèi)外對乳酸菌降解膽固醇的作用機理的研究，乳酸菌主要通過以下兩種方式降解膽固醇：①乳酸菌可使膽固醇吸附于細(xì)胞膜，或?qū)⒛懝檀嘉刖w細(xì)胞，從而有效控制機體內(nèi)膽固醇含量；②乳酸菌可利用膽鹽水解酶，使膽固醇與游離膽鹽結(jié)合生成機體無法吸收的膽汁酸，以此達到減少機體內(nèi)膽固醇含量的目的。

2.5 調(diào)節(jié)脂代謝

肥胖作為全球性的代謝紊亂疾病，極易引發(fā)心血管疾病、腎病、糖尿病、高血壓等慢性疾病，其主要與脂代謝紊亂、腸道微生物群結(jié)構(gòu)和功能改變有關(guān)。在脂代謝調(diào)節(jié)中，乳酸菌既可調(diào)節(jié)宿主脂代謝，又可利用發(fā)酵改變食品中的成分結(jié)構(gòu)，從而起到減脂的作用。例如，發(fā)酵食品中的植物乳桿菌、短乳桿菌、彎曲乳桿菌等乳桿菌具有較強的抗脂肪作用，在肥胖小鼠的動物實驗中，這些菌株不僅能保證腸道屏障的完整性，還能有效改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，并能生成脂肪酸、降低腸道通透性等[5]。

2.6 抗癌

生物療法可利用生物制劑增強機體免疫力，以此起到抗癌的作用。乳酸菌可干擾與癌癥相關(guān)的信號通路，減輕藥物治療可能產(chǎn)生的副作用，在癌癥預(yù)防和治療中主要以生物療法載體的形式存在。乳酸菌的抗癌特性主要體現(xiàn)在以下幾方面：①抑制癌細(xì)胞的產(chǎn)生及擴散；②優(yōu)化腸道菌群結(jié)構(gòu)，改善腸黏膜特性，在修復(fù)受損上皮細(xì)胞的同時，還能加強上皮細(xì)胞之間的關(guān)聯(lián)，從而有效保護腸道黏膜屏障；③利用抗炎因子調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，同時有效激發(fā)免疫細(xì)胞抗腫瘤的活性；④生成功能性糖肽等抗癌細(xì)胞增殖物質(zhì)。近年來，我國結(jié)直腸癌的發(fā)病率和致死率顯著上升，而乳酸菌可有效預(yù)防、治療結(jié)直腸癌。例如，發(fā)酵植物、發(fā)酵乳的乳酸菌中的乳酸脫氫酶具有較高的活性，對原癌基因編碼的細(xì)胞膜受體表達進行下調(diào)的同時，還能對結(jié)腸癌細(xì)胞起到一定的抑制作用。

2.7 降血壓

高血壓作為心血管、腎臟、腦血管疾病的重要誘因，對人體健康構(gòu)成了極大的威脅。這種慢性非傳染性疾病主要與衰老、肥胖以及不規(guī)律的飲食有關(guān)，屬于環(huán)境、遺傳、行為等因素相互作用的成果，并且高血壓還伴有糖和脂肪代謝紊亂、腎臟系統(tǒng)功能障礙等問題。乳酸菌對高血壓的抑制主要體現(xiàn)在影響機體氧化應(yīng)激、血管緊張素系統(tǒng)以及炎癥的產(chǎn)生等方面。在高血壓患病率防控過程中，可攝入具有乳酸菌的功能性食品以及乳酸菌補充劑，其作用機理主要體現(xiàn)在以下兩方面：①乳酸菌可利用胞外酶水解底物蛋白特定的蛋白組，依托于血管緊張素轉(zhuǎn)換酶起到抑制作用；②乳酸菌菌體成分主要包括細(xì)胞壁、細(xì)胞自溶后的裂解物等，如血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制肽可有效抑制高血壓。

3 結(jié)語

發(fā)酵食品中的乳酸菌具有調(diào)節(jié)免疫功能、降低膽固醇、預(yù)防癌癥等作用，因此在食品開發(fā)行業(yè)中融入乳酸菌具有重要的現(xiàn)實意義。但乳酸菌的潛在毒性研究大多以臨床為主，使得人體臨床結(jié)果與臨床前結(jié)果之間存在明顯差異，在未來發(fā)展階段應(yīng)進一步完善乳酸菌安全性評價體系，深入探究乳酸菌在人體內(nèi)具有的功效，針對特定人群、特定環(huán)境開發(fā)乳酸菌產(chǎn)品，這也是乳酸菌產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的主流趨勢。