乳酸菌的益生特性及應用研究進展

王立芳

（河北鑒明檢測技術服務有限公司，河北廊坊 065000）

乳酸菌是指發酵糖類主要產物為乳酸的無芽孢革蘭氏陽性細菌的總稱。由于乳酸菌具有改善食品的風味、調節胃腸道菌群平衡、促進機體對營養物質的吸收、防治腹瀉、降低膽固醇、改善血脂水平、增強機體免疫力等多種功能。所以最近幾年來，對乳酸菌的研究越來越受到不同領域科學家的關注和重視。同時，乳酸菌也被廣泛應用于食品、醫藥、保健品和飼料工業等領域的生產中，人們的生活也越來越多地受到乳酸菌所帶來好處的影響。

1 基本特性和種類

乳酸菌的基本特性[1]是革蘭氏染色陽性、兼性厭氧、不形成芽孢、無運動性或極少運動、不生成色素、過氧化氫酶陰性、不能還原硝酸鹽、分解蛋白質但不產腐敗物質，脂肪分解能力較弱，消耗的葡萄糖50%以上生成乳酸。不能耐受較高的溫度，但是能耐受較低的酸度，對胃酸有一定的耐受性。乳酸菌對培養基要求比較嚴格，除了需要供給水、碳源、氮源和無機鹽外，還需要維生素、多種氨基酸和肽等生長因子，不能利用復雜的糖類，但它具備大部分微生物所沒有的乳糖分解能力[2]。

乳酸菌目前至少可分為18個屬，共有200多種。其中，鏈球菌屬和乳桿菌屬是最主要的2個屬類[3]。

2 乳酸菌的益生特性

2.1 調節腸道菌群微生態平衡

調節宿主微生態是乳酸菌最早發現的功能之一。乳酸菌能夠黏附在腸道中，通過代謝產生乳酸、乙酸等有機酸，抑制致病菌的生長繁殖，從而達到維持腸道微生態菌群平衡的作用。

人體在正常情況下，腸道有數百種菌生存，各菌群種類和數量都保持穩定，且各類菌之間相互牽制，成為均衡的微生態系統。當機體抵抗力較弱時，致病菌大量繁殖，就會打亂菌群平衡，使機體發病。當機體食用乳酸菌，就會在腸道內定植，通過產生酸性代謝產物來調節腸道pH值，還會產生H2O2、雙乙酰和細菌素等抑菌物質[4-5]，細菌素除了作用細胞膜外，還能抑制細胞壁的生物合成，導致細胞液流失，加速致病菌的死亡。何冬梅等人[6]研究了活性乳酸菌飲料對人體腸道菌群的影響，結果表明，試食組自身前后對比，雙歧桿菌、乳桿菌數量明顯增加，產氣莢膜梭菌數量明顯減少，說明乳酸菌具有調節人體腸道菌群、改善腸道環境的作用。

2.2 促進營養物質吸收

乳酸菌可以將食物中大分子物質經發酵分解成氨基酸、維生素等小分子物質，顯著提高了機體對營養物質的吸收。此外，益生菌還可產生淀粉酶、蛋白酶和葡萄糖苷酶等多種消化酶，促進了營養物質的消化吸收[7]。

乳糖不耐癥就是一種常見的營養吸收障礙，普遍存在于哺乳動物中，乳糖不耐癥是由于小腸黏膜上乳糖酶分泌少或活力較低、不能完全水解乳糖成葡萄糖和半乳糖，以致剩余的乳糖被送到了消化功能較差的大腸和結腸，這里聚集著各種腸道細菌，乳糖被細菌分解產生短鏈脂肪酸及氫氣、甲烷等，出現腹瀉、腹脹或腹絞痛等癥狀[8]。通過在乳品中加入嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌等乳酸菌，使其中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，從而治療乳糖不耐癥癥狀[9]。

2.3 降低膽固醇作用

酸奶中的乳酸菌及相關制品具有降低人體血清膽固醇含量的作用，已得到大量體內和體外試驗證實。目前乳酸菌降低膽固醇的機制主要如下：①共沉淀理論。體外試驗證明，乳酸菌中的膽鹽水解酶水解結合膽鹽為游離膽鹽，可以與膽固醇形成共沉淀。②乳酸菌吸收理論。體外試驗證實，乳酸菌可以通過細胞壁、細胞膜或細胞質吸附膽固醇。國外研究者進行體內試驗，讓患有高膽固醇人群等量服用半年的乳桿菌制劑，半年后檢測血清發現，總膽固醇含量均有所下降，且試驗前膽固醇越高的人群，下降越明顯[11]。

2.4 其他益生作用

人體長期服用乳酸菌制品，還具有防癌抗癌、增強機體免疫力、改善血脂水平、預防齲齒、抗高血壓、改善肝功能、延緩衰老等功效[10]。

3 乳酸菌的應用現狀

3.1 在食品工業中的應用

3.1.1 在發酵乳制品中的應用

牛乳、羊乳等動物乳品通過乳酸菌發酵制成發酵乳制品或進一步調配制成乳酸菌飲料。經發酵后的乳品無論從口感、風味還是組織結構上都得到了很好的改善[12]。酸奶生產常用的菌種是嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌，還可以同時加入嗜酸乳桿菌或雙歧桿菌等菌株，進一步提高酸奶的保健作用。其中活性乳酸菌飲品受到越來越多消費者的喜愛，不僅由于它酸甜的口感，更因為它含有大量乳酸菌活菌，乳酸菌在腸道內繁殖，能有效調節腸道菌群平衡。

傳統的酸奶發酵劑是接種液體發酵劑，這種發酵劑發酵工序繁瑣，需要經過擴培工藝過程，且技術要求嚴格，操作不當就會出現質量問題。而且存放過程極易污染雜菌、保存時間較短、運輸成本較高等問題。所以，這種液體發酵劑已經被酸奶廠家所淘汰。目前，大多數企業采用的是直投式酸奶發酵劑——凍干菌粉，這種發酵劑不需要經過活化、擴培等預處理工作，可以直接投入到熱處理后的原料乳中發酵酸奶，簡化了生產工藝、提高了工作效率，而且降低了污染的可能性。另外，這種發酵劑運輸成本和貯藏成本都很低，大大降低了生產成本，提高了產品的穩定性和產品品質。

3.1.2 在釀造工業中的應用

在葡萄酒的生產過程中，加入特定的乳酸菌，使其發生蘋果酸-乳酸發酵，會顯著降低葡萄酒的酸度，提高果香和酒香，使酒的滋味會更柔和[13]。同樣在白酒、啤酒、米酒的釀造過程中，利用乳酸菌發酵產生的乳酸和雙乙酰等，可以提升酒的風味和口感。

在釀造醬油食醋的過程中，乳酸菌代謝產物會增加醬油和食醋的酯香風味，可以釀造出更加香氣濃郁的醬油和食醋。

3.1.3 在肉制品加工中的應用

乳酸菌在肉制品中發酵產酸，pH值降低，NO2-還原成NO，NO與肉中肌紅蛋白結合形成亞硝基肌紅蛋白（NO-Hb），使肉制品呈亮紅色；乳酸菌產酸還能抑制雜菌的生長繁殖，防止了肉質的腐敗[14]。利用乳酸菌發酵肉制品，還可以延長發酵肉制品的保質期，降低亞硝酸鹽含量，提高肉制品的食用安全性。

3.1.4 其他應用

由于乳酸菌具有改善食品的風味，且能夠提高食品的保藏性能，所以近年來研究人員經過大量的試驗，將乳酸菌的發酵延伸至食品生產的各個領域，如發酵果蔬汁、發酵植物蛋白飲料、干酪的生產、面包的發酵等。

3.2 在醫藥工業中的應用

3.2.1 防治腹瀉

目前，乳酸菌在醫療上應用最普遍的就是治療小兒腹瀉。引起小兒腹瀉的主要原因有細菌感染、脾胃虛弱。細菌感染會使腸道菌群失調，引發急性小兒腹瀉；另外，濫用抗生素也會殺死有益菌，有害菌趁虛而入，導致腹瀉。針對腸道菌群失衡引發的小兒腹瀉，臨床上多采用微生態制劑治療，乳酸菌定植在腸道內，抑制腸道內其他致病菌和腐敗菌的生長繁殖，從而調節菌群平衡，達到治療腹瀉的目的。近年來出現了很多益生菌制劑產品，如“合生元”“麗珠腸樂”“媽咪愛”等。另外，利用乳酸菌的代謝產物開發的乳酸菌素片，也可抑制腸道內病原菌的生長繁殖，乳酸菌素片在腸道形成保護層，阻止病原菌、病毒的侵襲，選擇性殺死腸道致病菌，保護有益菌的生長，從而恢復腸道菌群平衡。

3.2.2 在醫學上的其他應用

近年來，國內外科學家對乳酸菌具有降低膽固醇、抗腫瘤、增強機體的免疫力等作用正在深入研究，并不斷地選育優良菌株。但乳酸菌及其代謝產物在醫學上還沒有大量應用，這些研究都會有助于其在醫療和保健方面的應用和推廣。

3.3 在飼料工業中的應用

近年來，微生物學家開發出新型微生態制劑，將其添加到飼料中，應用于養殖領域取得了良好的效果。目前，應用的乳酸菌主要有嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌和糞鏈球菌。在微需氧或厭氧條件下產生乳酸，能有效抑制大腸桿菌、沙門氏菌的生長。李慧芬等人[15]總結了乳酸菌發酵飼料的優勢，動物食用乳酸菌發酵固態飼料后，不僅能夠提高生產性能，還能提高動物的免疫性能，減少發病率。因此，乳酸菌類微生態制劑為養殖業提供了一條高效、無害、無污染的新選擇，為綠色養殖業、有機畜牧業的發展指明了方向。

4 乳酸菌發展現狀與前景

隨著人們消費水平的不斷提高和對健康的關注，近年來，乳酸菌在發酵乳制品方面的研發和應用已經取得了很大進展。而國外的乳酸菌已經廣泛應用于食品、膳食補充劑、藥品、化妝品、飼料等領域，已經形成了產業規模。而由于我國乳酸菌行業起步較晚，更多地應用于乳制品中，其他領域的應用還比較薄弱，行業發展面臨技術瓶頸。所以乳酸菌未來的發展空間是巨大的，期待微生物學家去深入研究并應用到實際生產中。