益生菌在發酵飲料中的研究進展

張 璇，遇世友，喬麗燕，杜欣宇

（哈爾濱商業大學食品工程學院，黑龍江哈爾濱 150028）

0 引言

益生菌定義較為規范的表達是經適量服用后，對宿主健康有益的活性微生物[1]。因其有著調節腸道菌群生態均衡、促進排便、防止腹瀉、抗抑郁等功能，在食品、養殖、醫藥等行業存在著廣泛的使用價值。目前，益生菌發酵技術已在飲料范疇中遍及應用，其將益生菌發酵技術同谷物、果蔬、富含蛋白質原料結合，開拓了益生菌飲料發展思路，將益生菌及其活性代謝產物與益生元（膳食纖維等）有機結合起來，對改善腸道健康、預防和緩解慢性疾病具有重要作用[2]。在對益生菌進行了簡要介紹之后，重點對其在發酵飲料的應用研究進展進行了綜合論述。

1 益生菌

1.1 益生菌定義演變

俄羅斯諾貝爾獎獲得者Elie Metchnikoff是第一個提出益生菌概念的人，他指出人類攝入含有乳酸菌的發酵乳品后，因乳酸菌伴隨食物進入人體腸道，抑制了有害微生物，從而能夠促進健康和延長壽命。自此提出后，益生菌的概念始終在演變。

益生菌定義演變見表1。

表1 益生菌定義演變

1.2 益生菌的分類

益生菌廣泛分布于人類生活中，如腸道中有大量乳酸菌，可靈敏監測、指示人類身體狀況的雙歧桿菌等。其種類繁多，常見的益生菌有雙歧桿菌類、乳酸桿菌類等，其中雙歧桿菌類包括長、短、卵形雙歧桿菌等，乳酸桿菌類包括嗜酸、保加利亞、干酪、發酵乳桿菌等[3-4]。

1.3 益生菌功能

益生菌具有降膽固醇、通過調節腸道菌群改善便秘、緩解腹瀉，增強免疫力等功效。

1.3.1 降低膽固醇

自1974年，乳酸菌具有降低血清膽固醇水平的作用被Mann G V[5]初次報道開始，已發現多種可減少膽固醇的益生菌，如乳桿、腸球、雙歧桿菌等。大量試驗表明，益生菌具有顯著降低膽固醇的作用。

孫昕等人[6]研究發現，發酵乳品中分離的4種酵母菌與10種乳酸菌在培養基中能夠有效降低膽固醇，且單株菌株效果低于復合益生菌。斯妲等人[7]在對一種植物乳桿菌體內降低膽固醇的作用機制研究中，表明植物乳桿菌KLDS1.0386通過抑制小鼠肝臟HMGCR蛋白表達與通過下調小鼠肝臟FXR蛋白的表達激活CYP7A1的表達，調節體內膽固醇水平。

1.3.2 調節腸道菌群

大量益生菌存在于人體腸道中，其可通過調節腸道菌群，降低腸道中有害菌的數量，擴大有益菌的分布率，維持腸道菌群均衡，從而緩解腹瀉、改善腸道便秘等。

臧凱麗等人[8]研究表明，益生菌劑可改變腸道微生物多樣性，通過改變關鍵菌群間的豐度比例，起到促進部分有益菌的繁殖、減少腸道有害微生物生長并維持腸道菌群結構穩態的作用，再次確定了應用益生菌劑調節和恢復便秘、腹瀉人群腸道健康具有科學價值。

1.3.3 增強免疫力

益生菌主要通過2個方面增強免疫力，一是益生菌可以黏附于人體腸道內，調節胃腸道均衡，通過腸道黏膜的抵抗力和免疫功能構成了一道屏障；另一方面宿主的免疫系統可直接被益生菌影響，而引發腸道免疫，并刺激脾臟、胸腺等免疫器官，增強巨噬細胞活性，經過增強T、B淋巴細胞對于抗原刺激的反響，發揮其特異性免疫活性，進一步使體液、肝胰臟免疫力獲得改善，此外其還經過腸屏障功效的變化使得腸道微生態發生變化，發揮代謝作用，從而提高機體的免疫力[9]。

2 益生菌在發酵飲料的應用狀況

發酵飲料就是指根據微發酵調配，酒精濃度在容積1%以下的飲料。伴隨著人們消費能力的飛速發展，對現在生活和飲食搭配的要求趨向營養成分和風味的優良。這樣的行業背景為發酵飲料在飲料行業的發展提供了一個良好的發展環境。依據國際性飲料研究會的要求，微生物原料可以包含乳酸菌、酵母等其他應用批準菌苗。乳酸菌飲料能高效預防泌尿生殖系統感染，具有保護肝臟、排熱解毒、抗衰老、延年益壽、消除腹瀉、增加維生素等有益的作用，這樣的原料條件為發酵飲料的開發與研究提供了無限可能。在各種有益因素的促使下，發酵飲料在不斷的開發與研究中不斷進步與成熟，新技術與新口味的不斷碰撞，迎合消費者需求與口味的新產品不斷涌入市場，發酵飲料逐漸在飲料市場占據了不可忽視的地位。

2.1 益生菌谷物發酵飲料

谷物中富含B族維生素、不飽和脂肪酸和少量磷脂，是獲得B族維生素的重要途徑。將益生菌和谷類物質結合，提高谷類物質的附加值，具有很大的市場潛力。

近年來，谷物發酵飲料逐漸成為研究的熱門，魏然等人[10]以藜麥為原料，利用短乳桿菌、乳酸乳球菌進行乳酸發酵發酵，制成有水果風味的益生菌飲料。周爽等人[11]以黑糯米和燕麥原料，選用保加利亞乳酸桿菌發酵，研發出香氣獨特的全新發酵乳酸菌飲料。黃晰等人[12]以發芽及未發芽的大麥、青稞、大米經處理后加入植物奶中混合均勻，再接種植物乳桿菌開發非乳益生菌發酵飲料。和樹平等人[13]以大麥、燕麥、薏仁為原料，加入雙歧桿菌、干酪乳酸桿菌和嗜熱乳酸桿菌進行發酵，制備出色澤均一、酸甜適度、風味較佳的發酵型谷物飲料。張桂芳[14]將雜糧原料中淀粉、蛋白和纖維等大分子物質去除后，加入乳酸菌、酵母菌和雪蓮菌等益生菌發酵酶解制成雜糧漿，將其進行殺菌、調配、均質等一系列工藝，制備出風味優良的低酒精度澄清型雜糧發酵飲料。同時小米發酵飲料也是發酵飲料中重要組成部分，運用了多種現代生物技術，即現代酶工程技術、微生物技術和飲料加工技術等。發酵劑主要包含乳酸菌、酵母菌和少量真菌[15]。不僅留住了谷物本身的天然活性物質，還通過現代微生物發酵技術產生的益生因子減少了谷物中的蛋白質、淀粉和不溶性纖維等大分子物質，解決了谷物飲料適口性差等問題，是目前谷物飲料開發的新方向。不僅將谷類原本的天然活性物質保存，還降低了淀粉、蛋白質、不溶性纖維等大分子物質含量，是谷物飲料研發的新方向。

2.2 益生菌果蔬發酵飲料

益生菌果蔬發酵飲料的研究為果蔬汁飲料的發展提供了新思路，將會成為行業未來研究的熱點。

果蔬是膳食營養中不可或缺的重要組成，其中水果含大量維C、葉酸等物質，具有降低血壓、減緩衰老、保護皮膚等功效；蔬菜含有多種化學物質，可以有效預防慢性、退行性疾病。根莖類蔬菜含有大量淀粉，可為人的日常生活提供能量。果蔬汁可以作為良好的益生菌發酵基，將益生菌和果蔬結合可以保留果蔬的營養物質[16]，還兼具益生菌的益生保健功能，制成的發酵飲料能夠改善果蔬汁的風味，延長保質期，對充分利用果蔬資源、提升產品價值具有深遠的意義。

目前，施俊鳳等人[17]將黃肉甘薯為原料，以乳酸菌葡聚糖明串珠菌發酵菌株紅薯漿34.0℃的發酵條件下發酵36.0 h，口感香醇，有一定保健功能。杜靜婷等人[18]以密本南瓜為發酵原料加入山西代縣傳統發酵醬菜中的漢遜德巴利酵母制成南瓜汁發酵飲料。劉秉坤[19]初步研制出益生菌發酵百合植物基乳品，為研發新型百合發酵產品提供基礎和思路。黃天等人[20]以山藥粉為原料，益生菌Lactobacillus plantarum P-8和Ifidobacterium lactis V9為發酵劑制成益生菌山藥飲料。劉聰[21]以阿方索芒果為原料，接種直投式乳酸菌發酵劑，研發出一種色澤誘人、富含營養物質的芒果乳酸菌發酵飲料。高玉榮等人[22]利用益生菌嗜酸乳桿菌L2-16菌株發酵巨峰葡萄汁，延長了葡萄產業鏈。趙處敏[23]將紅棗、竹筍同乳酸菌一起發酵，制得含有膳食纖維的減糖飲料。朱星[24]以沙果為原料，并添加保加利亞乳酸桿菌與植物乳酸桿菌，研制出一種口感絲滑且具有一定保健功能的乳酸菌沙果發酵飲料。張業芳[25]以貴長獼猴桃為原料，經植物乳桿菌發酵使獼猴桃中還原型維C穩定存在，提高獼猴桃飲料的抗氧化能力及總酚含量。王輝等人[26]用番茄木瓜為原料，添加雙歧桿菌與植物乳桿菌菌體優化復合益生菌飲料工藝。黃杰等人[27]以植物乳桿菌和發酵乳桿菌為發酵菌種加入至香蕉和胡蘿卜的原料中，進行工藝優化，制備出一種口感風味良好的香蕉胡蘿卜復合型果蔬汁飲料。管章瑞等人[28]以柚子和菊芋為原料，經藥酒、釀酒酵母、植物乳酸桿菌、醋酸菌混合發酵制備出果蔬發酵飲料，具有較強抗氧化活性。徐安書等人[29]用優質龍眼、胡蘿卜、番茄汁同德氏乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌發酵，制備龍眼混合果蔬汁乳酸菌飲料。董基[30]以楊桃和黃瓜為主要原料，將保加利亞乳酸桿菌和嗜熱型鏈球菌作為發酵劑，制得一種細膩爽口、酸甜適宜的乳酸菌楊桃黃瓜復合汁發酵飲料。益生菌果蔬發酵飲料的研究為果蔬汁飲料的發展提供了新思路，將會成為行業未來研究的熱點。

2.3 蛋白發酵飲料

蛋白發酵飲料依據蛋白的特性不一樣，可分成動物蛋白的發酵飲料和大豆蛋白發酵飲料。近年來試驗對于乳酸菌及乳酸桿菌作為發酵菌種的研究尤其細致。比如張玉雙等人[31]通過試驗發現益生菌的種類、牦牛乳與豆乳的比例，以及添加濃縮果汁的類型對發酵飲料感官品質及益生菌活菌數有顯著影響。產品發酵過程的結果表明，以乳酸菌為益生菌，牦牛乳與豆乳比例為50∶50的處理組活菌數最高，感官品質最優。藺志穎等人[32]選用沙拉醬為原料研發制成綠色植物類蛋白質發酵飲料，選用單因素及響應面試驗提升其發酵加工工藝標準，在沙拉醬使用率提高的同時，豐富了蛋白發酵飲料類型、增加了沙拉醬乳的營養成分。劉鳳錦等人[33]以甜玉米罐頭和分離出來乳清蛋白為原料，各自制取乳酸菌、鼠李乳酸桿菌、乳桿菌可溶蛋清、分散氨基氮；融合可滴定管酸值關鍵質量標準的轉變，及其感官點評，綜合考核不同菌苗發酵甜玉米乳清蛋白粉飲料的特點，并為開發設計發酵乳種類給予理論創新。近10年來各個研究組織還通過研究將益生菌里面的其他菌種作為發酵菌種與各種蛋白發酵飲料相結合，結合上述方面的研究將益生菌在發酵飲料的應用研究與開拓推向了一個新的高峰。

2.4 其他發酵飲料

其他類發酵飲料是指除上述原料之外，如蜂蜜、中草藥等均可釀制出相應的風味各異的發酵飲料。近年來，我國其他類發酵飲料的研究也在不斷推進，比如王虹玲等人[34]的試驗將市面上完善且無機械設備損害的西瓜皮與蜂蜜一起發酵，在單因素試驗的基礎上，開展四因素三水平正交試驗，明確了西瓜皮汁乳酸發酵飲料的最佳釀制加工工藝，致力于“變寶”西瓜皮，法國發酵獲得的蜂蜜西瓜皮汁乳酸發酵飲料不但口味與眾不同、營養豐富，口味、顏色和結構情況備受顧客熱烈歡迎，與此同時也是靈活運用資源開發商品的重要途徑。彭濤等人[35]以甘肅省產花菜蜂蜜為原料生產制造蜂蜜發酵飲料，通過繁殖塑造、平板電腦分離純化、初篩、再篩和蜂蜜發酵試驗，從花菜蜂蜜中得到2株發酵工作能力很強的酵母，基本運用評定為耐糖量蜂蜜酵母菌（Saccharomyces mellis）和克雷氏酵母（Kloeckera sp）的Kloeckera sp.4-18開展花菜蜂蜜研發試驗，發酵液原始甜度為22～24 °Bx。盛潔等人[36]將新疆阿克蘇紅棗和乳酸菌發酵制成紅棗益生菌飲料，酸甜可口、營養開胃。楊琳琳等人[37]提取重瓣玫瑰花液，接種植物乳桿菌發酵，得到一種富含益生菌和花色苷的益生菌產品。劉曉輝等人[38]在紅茶中添加乳酸菌、酵母菌進行固態發酵制成益生菌發酵紅茶，在茶香風味基礎上兼具發酵風味，酵母菌發酵茶葉酒釀香顯著，乳酸菌發酵茶酸感強烈，均具有很好的開發利用價值。

3 結語

綜上所述，益生菌是有益的活性微生物，對其開發和利用是一件有益于人類的事情。發酵飲料又是其應用形式之一，其具有營養價值高、保健療效好、風味大為改善的作用。益生菌果蔬發酵飲料中的黃酮、生物堿、多糖、皂苷、萜類和多酚等物質含量增多，提高健康效益。益生菌谷物發酵飲料借助微生物發酵產生的益生因子可增加谷物的營養價值，益生菌發酵飲料的研究與開發將會取得一定的經濟效益與社會效益。