益生菌的特性及其在成人奶粉中的应用

乳品加工Dairy Industry 542008.10 口服足量益生菌后，可改善宿主 肠道微生物的平衡，进而对宿主健康产 生有益影响。市场热销产品中的益生菌 种类繁多，然而国际上认定的益生菌大 约有50种，其中美国划定为42种，我 国划定为12种。目前在奶粉中添加的 益生菌主要有：嗜热链球菌、双歧杆 菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李 糖乳杆菌。 1益生菌的主要功能 1.1 营养作用 能产生多种维生素 （V B1、V B2、V B1 2、 VA、VE等）。通过酶解 作用可使蛋白质、脂肪及 糖分解，有利于消化吸 收。乳酸菌发酵后产生的 乳酸，可提高胃内食物的 预消化，提高钙、磷、铁 的利用率和维生素Ｄ的吸 收 。 1.2 抑制腐败菌的生长并在 人体肠道中定植，起生物 屏障作用 益生菌中双歧杆菌特 有的F6PPK酶（果糖-6- 磷酸解酮酶），在代谢途 径中可把葡萄糖分解为醋 酸和乳酸，降低肠道中pH 值，抑制一些腐败菌和致 病菌的生长，从而维持肠 道菌群的平衡，保护身体 健康。另外，所有益生菌的代谢产物 及抗菌物质对致病菌具有很强的拮抗作 用，同时与肠黏膜上皮细胞相互作用， 密切结合，与其它厌氧菌一起共同占据 肠黏膜面，形成生物学屏障，在空 间上构成肠道的定植力，并通过代谢物 阻止致病菌、条件致病菌的定植和入 侵 。 1.3提高免疫功能 人体免疫功能会随着年龄的增长而 降低，免疫系统的功能失调将带来健康 问题，如过敏和炎症反应。对益生菌 免疫效果的研究表明，益生菌能通过激 活巨噬细胞，增强 NK细胞活性和增加 免疫球蛋白（特别是IgA）的水平等来增 强非特异性免疫和特异性免疫应答。益 生菌的活菌细胞、死细胞或是发酵产物 都具有免疫调节功能。研究表明，一些 乳杆菌发酵制品可使肠中与结肠癌有关 的β－葡萄苷酸酶、β-葡糖苷酶、甘 氨胆酸还原酶和硝基还原酶活性下降， 可使γ－干扰素和白细胞介素等非特异 性免疫系统激活物增加，可使B淋巴细 胞和NK细胞数量增加，增强包括轮状 病毒疫苗在内的各种激发物的特异性免 疫应答。 1.4抑制肿瘤产生 与抗癌基因、抗诱变剂、抗肿瘤活 性有关，能改善肠道菌群，抑制致癌物 质的产生，如干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、 奶油链球菌及各种双歧杆菌的菌体或酸 奶上清液均具有相当强的抗肿瘤活性。 1.5对肝脏及人体代谢具有保健作用 一些致病菌的代谢产物如甲酚、 胺、吲哚等具有较强的毒性，如果这 些产物积累较多，大大超过了肝脏的 解毒能力，将导致肝脏功能紊乱，循 环系统失常，还将干扰神经系统的活 动。益生菌能抑制腐败菌的生长，从 而抑制这些物质的产生。同时，益生 菌还能利用这些物质作为营养源，防 止毒害，从而维护肝脏的健康和代谢 的正常。 1.6延缓机体衰老 人的衰老与肠内有害细菌产生的 益生菌的特性 及其在成人奶粉中的应用 雷艳琴 湖南亚华乳业有限公司技术中心 55 2008.10 □乳品加工D a i r y I n d u s t r y 氨、胺、硫化氢、吲哚、酚、粪臭 素等有害腐败产物有很大关系。嗜酸乳 杆菌、乳酸菌等益生菌代谢产生的乳酸 可抑制这些腐败物，使机体衰老的过程 变得缓慢。 成年人，特别是进入中年以后， 肠道功能开始老化，身体机能也跟着 衰退，肠内有益菌减少，肠蠕动降 低，容易引发便秘，同时，中老年便 秘也会诱发和加重多种疾病，可以 说，健康的肠道是好身体的“本 钱”。而当今社会正朝着老年化社会 发展，卫生部门对60～65岁人群的粪 便检测发现，肠道内有益菌群比20岁 时下降了70％，所以中老年人补充益 生菌迫在眉睫。 2保持益生菌活性的技术方法 2.1利用基因工程对微生物进行改造 益生菌的特性是由其基因决定的， 故可以利用现有的在压力胁迫下培养的 细菌的基因库，或是在抗性突变体中特 异性表达的基因，来产生食品级的益生 菌突变体。也可利用食品级的质粒，将 外源DNA整合到目标菌的染色体上，并 且利用调节系统来进行修饰。通过这些 方法，可以得到在不利环境下（比如食 品加工过程）更有活力的益生菌。 2.2改善培养条件 培养条件能够影响工业微生物菌种 的活力，故对于改变发酵液的组成或是 改善发酵条件的研究一直都在进行。据 报道，在发酵液中添加Tween 80或是 Ca对冷冻过程中的菌的存活有促进作 用。此外，菌体收集时间、生长温度、 发酵液的pH值也被认为是发酵过程中 的重要因素，需要适当地调整，它们 也决定着冷冻及冷冻干燥过程中益生菌 的活性。 2.3下游加工 2.3.1添加保护性化合物 添加保护性化合物能够降低细胞在 冷冻和干燥过程中的死亡，添加剂包 括一系列简单或是复杂的化合物。冷 冻保护化合物可以分为两大类：渗透 性冷冻保护剂，如二甲基亚砜、甘 油，它们能够穿越细胞膜；非渗透性 冷冻保护剂，如羟乙基淀粉、各种 糖，它们不能进入细胞。渗透性冷冻 保护剂能够降低细胞中溶液或电解液的 有害浓度，稳定细胞蛋白，通过静电 作用稳定质膜，通过降低细胞内凝固 点来防止细胞内冰晶的形成。据报 道，高浓度的细胞外或细胞内冷冻保 护剂能够显著减少晶核的形成和冰晶的 生长，从而促进玻璃化。 2.3.2益生菌的包埋 一种保持益生菌活性的可行方法是 将细胞包埋到保护性的结构中，使它们 在不利环境下的存活得到改善。与未被 包埋的细胞相比，被包埋的细胞在体外 胃肠环境下的存活有所改善，而且它们 的保护性外壳能够使它们在食品体系中 更好的存活。 2.3.3冷冻和干燥条件的优化 冷冻菌粉常作为最终产品或是制 造用于后续冷冻干燥过程的中间产品。 冷冻速率对于达到高存活率非常重要， 但是冷冻速率对不同微生物的作用差 别很大。据推测，冷冻速率主要影响 冰晶的大小和晶核形成晶体生长的位 点，这些最终决定了冷冻细胞损伤的 类型及玻璃化是否发生。据报道，快 速冷冻（－196℃冷冻）对于微生物 存活率及储存稳定性有益。 3 添加工艺 乳制品已成为现代家庭的普通 营养品，所以通过在液态奶和奶粉 中添加益生菌就能让人们很自然地 得到肠道所需要的益生菌。液态奶 （酸奶）中添加益生菌已经有很成 熟的工艺，下面主要介绍成人奶粉 中益生菌的添加。 因益生菌属于活性物质，对温度 极其敏感，而奶粉在制粉过程中的受 热温度达100℃左右，所以不能采取 湿法添加，只能先制得奶粉基粉，然后 再将益生菌干混其中。在干混过程中 还应做到以下2点：①生产前12h应将 菌种整袋移到室温下的生产场地；在 奶粉中添加益生菌时，奶粉基料水分 活度应小于0.17，混料间温度应控制 在20～25℃，混料间相对湿度应低于 40％，混料时间应低于20min。②成 品应低温保存（5℃），较高的温度对益 生菌会有或多或少的影响，温度越高 活性损失率就越大；储存时间应该在 12个月以内，大于12个月菌种数量就 会明显衰减；应严格控制湿度和温度； 采用高湿气阻隔的包装材料，最好能 充入一定量的氮气。 4展望 益生菌由于其功能特性受到极大 的重视，全方位开展益生菌的研究具有 重要的社会价值。但食品的加工、储藏 和销售过程对益生菌活性的保持提出了 严峻考验，已有研究表明，利用基因工 程对益生菌进行改造，改善益生菌的培 养条件，以及下游加工中采用菌种包 埋，添加保护性化合物，益生菌冷冻和 干燥条件优化等方法能够在一定程度上 提高益生菌的活菌率。随着对益生菌研 究的不断深入，其作为食品配料添加 到更多品种的食品中的应用前景将越来 越广阔。