乳酸菌功能研究進展及限製發展因素分析

任 磊1，楊 玲1，何 方2，霍世和1，賈洪利1，
趙林森1(1.河北一然生物科技股份有限公司，
河北正定 050000;2.四川大學公共衛生學院，四川成都 610041)

摘 要：乳酸菌因具有增強免疫反應、平衡腸道菌群、降低血清膽固醇、抑製幽門螺杆菌等生理功效，成為了功能性食品研發的熱點，但乳酸菌在生產、儲存及運輸過程中，活菌數量和活性難以保持，使其發展嚴重受限。本文通過查閱文獻資料，結合筆者自身工作經驗，總結了乳酸菌的生理功能，並分析了限製乳酸菌應用發展的因素，旨在為乳酸菌應用提供參考。

關鍵詞：乳酸菌;功能;限製發展因素

20世紀初期，梅契尼科夫提出了乳酸菌概念[1]，乳酸菌被作為生長促進劑和疾病抵抗劑引入動物飼料領域。研究結果顯示，乳酸菌在調節腸道菌群、改善胃腸道環境、降低膽固醇、控製內毒素以及提高食物消化效率等方麵發揮著至關重要的作用。對這些功能的應用也大大促進了乳酸菌相關產品的開發。目前，乳酸菌也已應用於植物酵素飲品、酸奶、配方奶粉等食品中。乳酸菌對環境溫度、濕度、氧氣濃度要求較高，雙歧杆菌更是如此，常溫條件下活菌數衰減明顯，如何保證乳酸菌產品的品質已成為當前食品及飲料行業及科研領域研究的熱點及難點。

1 乳酸菌功能研究進展

1.1 免疫反應方向

乳酸菌參與機體免疫機製主要和刺激特異性免疫反應和非特異性免疫反應有關。在非特異性免疫方麵，乳酸菌可通過控製炎症反應、調控細胞因子、增強吞噬細胞作用以及黏膜的屏障作用來提高免疫功能。在特異性免疫方麵，乳酸菌可增強T細胞增殖能力，激活抗腫瘤免疫機製。多數研究結果顯示，乳酸菌在提高免疫力方麵具有顯著功效。錢丹[2]以老年陰道炎患者為研究對象，對比了單純甲硝唑、乳酸菌陰道膠囊聯合甲硝唑治療方式對陰道免疫功能的影響，結果顯示，乳酸菌陰道膠囊聯合甲硝唑不僅可改善患者陰道免疫機製，還能有效降低複發率。LIU等人[3]篩選了具備抗炎活性的益生菌——幹酪乳杆菌，並研究了其對免疫細胞反應和組蛋白乙酰化的影響，結果表明幹酪乳杆菌可通過減少巨噬細胞及其分泌的炎症因子，改善結腸炎。此外，乳酸菌在機體免疫機製調節方麵的功效也可體現在其可顯著降低過敏反應。微生物領域專家普遍認為，乳酸菌可通過調節Th1/Th2和Treg/Th17細胞分化，來平衡免疫係統，進而阻斷過敏反應。

1.2 平衡腸道菌群

腸道內部棲息大量的細菌、病毒以及真菌等微生物種群，腸道菌群的平衡穩定對於人體健康來說至關重要。

郭佳汶等人[4]研究了鼠李糖乳杆菌在調節腸道菌群方麵的功效，以雄鼠為研究對象，分為空白對照組、頭孢曲鬆組及乳酸菌組，分別給予生理鹽水喂養、頭孢曲鬆喂養以及鼠李糖乳杆菌和頭孢曲鬆聯合喂養，每2 d采集雄鼠重量、糞便菌群結構和短鏈脂肪酸組成。結果顯示，鼠李糖乳杆菌在抑製腸道病原菌生長、調節腸道菌群結構等方麵具有顯著功效。同時，鼠李糖乳杆菌還可有效緩解因抗生素誘發的機體損傷。MATSUMOTO等[5]通過實驗研究發現，服用乳酸菌發酵乳後，受試者腸道內的細菌數量、雙歧杆菌以及短鏈脂肪酸含量明顯增加，證明乳酸菌可平衡機體腸道菌群。嶽月等人[6]比較了4種不同植物來源的乳杆菌在緩解大腸杆菌所致腹瀉方麵的效果。結果顯示，大腸杆菌可使雙歧杆菌、紫單胞杆菌豐度下降，同時也可增加腸杆菌種屬豐度。植物乳杆菌可保護雙歧杆菌等其他微生物，提高短鏈脂肪酸水平，修複受損的腸道菌群。

1.3 降低膽固醇方向

膽固醇是人體細胞活動不可或缺的物質，主要參與細胞膜、單程膽汁酸和維生素D的合成。但膽固醇攝入過多也會誘發高膽固醇血症、冠狀動脈硬化，同時，膽固醇也是世衛組織公布的3類致癌物之一。國內外研究結果證明，乳酸菌在降低膽固醇方麵具有良好功效。路四海等人[7]研究發現，隨著培養時間的延長，嗜酸乳杆菌降膽固醇作用效果越明顯，分析原因可能為嗜酸乳杆菌可吸附膽固醇，使膽固醇隨菌體共沉澱，進而降低膽固醇含量。國立東等人[8]通過體外實驗研究發現，雙歧杆菌、明串珠菌屬、片球菌屬、鏈球菌屬、乳杆菌屬均具有良好的降膽固醇功效。其中，乳酸乳球菌乳亞種HUCM201可通過共沉澱作用去除約14.30%膽固醇，通過細胞膜吸附可清除18.10%膽固醇。王秀娟等人[9]研究了一株保加利亞乳杆菌和一株嗜熱鏈球菌的體外降膽固醇能力，通過工藝條件優化，發現溫度為37 ℃，接種量為2%，培養基pH為6.7，培養時間為48 h的條件下，2株菌降膽固醇效果最佳，降解率分別為4.12%和4.53%。通過以上研究結果可知，乳酸菌在降低膽固醇方麵的作用機製可能和以下因素有關：①乳酸菌可分泌使結合態膽鹽分解成膽汁酸的膽鹽水解酶，膽固醇在酸性狀態下可和膽汁酸發生共沉澱反應，進而排出體外;②乳酸菌細胞膜可吸收或吸附膽固醇;③乳酸菌可調控膽固醇合成酶和分解酶，進而調節膽固醇代謝速度，降低膽固醇含量。

1.4 抑製幽門螺杆菌感染

幽門螺杆菌是慢性胃炎、消化性潰瘍的主要致病因素，也與胃癌發病密切相關。幽門螺杆菌()是人類目前感染率最高的慢性感染細菌之一，成為人類所麵臨的重大公共衛生問題。常規的治療手段以“三聯”和“四聯”為主，但基於幽門螺杆菌容易對抗生素類化學藥物產生耐藥性，也可誘發各類胃腸道不良反應。因此，選擇安全有效的治療方法是臨床醫學麵臨的一大難題。臨床試驗研究結果證明，乳酸菌在清除幽門螺杆菌方麵具有顯著功效，其作用機製為乳酸菌可吸附於胃黏膜上，進而抑製幽門螺杆菌對胃黏膜的黏附，降低幽門螺杆菌的感染密度。韋舒靜等人[10]研究了複合乳酸菌膠囊對幽門螺杆菌感染的治療效果，並對治療前後患者胃黏膜內中性粒細胞的浸潤程度進行了對比。結果顯示，服用複合乳酸菌膠囊後，患者胃黏膜炎症反應程度明顯下降，療效與抗生素組基本一致。HORIE等人[11]研究了含有嗜酸乳杆菌、雙歧杆菌和1%幽門螺杆菌尿素酶免疫球蛋白的酸奶在改善幽門螺杆菌感染方麵的作用，與對照組相比，患者連續服用酸奶4周後，幽門螺杆菌數量明顯下降。

2 乳酸菌在我國應用推廣限製因素分析

基於乳酸菌在免疫調節、降低膽固醇、平衡腸道菌群以及抑製幽門螺杆菌方麵的作用效果，多種乳酸菌類食品、藥品備受關注。但由於乳酸菌在生產加工過程中，活菌數量、菌群活性以及菌群穩定性難以保證，成為乳酸菌功能開發領域麵臨的主要問題。冷藏條件下儲存的乳基基質能很好地保持乳酸菌菌株活力，故乳酸菌主要配製成發酵乳產品。但冷藏條件消耗大量能源，且不利於運輸。有些乳製品企業為降低成本，放寬儲存條件，卻難以保證活菌數量及活性。也有學者研究通過噴霧幹燥、流化床幹燥，低溫冷凍幹燥等方式來保存乳酸菌，但幹燥過程會破壞乳酸菌的膜、蛋白質和核酸，難以從根源上解決問題。

針對這些限製因素，有研究發現乳酸菌細胞的形態結構深受培養基組成的影響，例如培養基中氮源成分的變化可以直接影響乳酸菌細胞的大小及細胞壁的厚度，從而使其對酶處理的易感性發生變化，進而影響其加工過程的存活率。此外，還有研究者提出了微囊化概念，所謂微囊化就是利用一些可以成膜的物質，將乳酸菌包埋在其中空間內的一種技術，微膠囊化能保護乳酸菌不受環境中諸如濕度、氧濃度等嚴酷因子的幹擾，從而增加乳酸菌的保存時間。微囊化技術由於可選擇的材料種類較少，同時不能對所有的乳酸菌菌株達到一致的保護效果，所以技術尚不成熟，且在產業化方麵仍會麵臨眾多問題。

3 結語

乳酸菌對人類健康具有特殊功效，在功能食品發展中具有十分重要的現實意義。利用乳酸菌的生理功效，將其製備成特殊功能食品，也是乳酸菌產業發展的主要方向。但基於乳酸菌在生產、儲存和運輸中，活菌數量、活性難以保證，也使得乳酸菌產品發展受限。因此，我國在乳酸菌研究開發方麵可以從以下方麵入手：①加強乳酸菌資源的收集，建立專業化的菌種資源庫;②加強基礎研究積累，突破核心技術，如高密度培養、菌體高效收集及幹燥技術;③產業化層麵上乳酸菌應與新興技術多尺度結合，以解決行業需突破的高密度培養、高活性製備和高穩定性貯存等關鍵工藝技術難題，為乳酸菌行業向價值鏈高端邁進提供重要保障。

參考文獻

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作者簡介：任磊(1988—)，男，漢族，河北石家莊人，碩士，工程師。研究方向：乳酸菌工藝。

通信作者：趙林森(1969—)，男，漢族，河北衡水人，EMBA，高級工程師。研究方向：乳酸菌功能及產業化。