王輯，楊貞耐

（北京工商大學(xué)北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心，北京100048）

0 引言

益生菌是一類活性微生物，當(dāng)攝入適當(dāng)量時(shí)，會(huì)對(duì)宿主產(chǎn)生健康功效從而改善宿主微生態(tài)平衡[1]。益生菌對(duì)機(jī)體有著其他正常生理菌群無(wú)法比擬的生理功能，如調(diào)整腸道菌群平衡、緩解乳糖不耐癥、降低膽固醇、抗氧化、抗感染和增強(qiáng)人體免疫力等。

乳制品是益生菌的重要載體，能有效的保護(hù)菌株免受不利環(huán)境的影響[2]。近年來(lái)，隨著益生菌乳制品市場(chǎng)的逐漸成熟、消費(fèi)者對(duì)健康需求的增加以及個(gè)性產(chǎn)品的激烈競(jìng)爭(zhēng)，益生菌乳制品商業(yè)化速度正不斷加快，益生菌乳制品的研發(fā)前景將不可估量。本文重點(diǎn)綜述近年來(lái)有關(guān)益生菌在不同種類乳制品如發(fā)酵乳、干酪、乳飲料、冰淇淋和干燥乳制品中的應(yīng)用研究進(jìn)展及技術(shù)展望，以期為益生菌乳制品的進(jìn)一步研究與開發(fā)提供參考。

1 益生菌發(fā)酵乳

近年來(lái)，隨著人們對(duì)健康的追求，普通型發(fā)酵乳已不能完全滿足人們的需求，開發(fā)新型的具有特定健康功能的益生菌發(fā)酵乳已成為各乳品企業(yè)研發(fā)的重點(diǎn)。目前發(fā)酵乳中應(yīng)用最多的益生菌主要是來(lái)源于人或動(dòng)物腸道中的乳桿菌和雙歧桿菌，這些益生菌不僅具有特定的健康功能，還可以在一定程度上提升產(chǎn)品的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)特性。

在益生菌發(fā)酵乳的生產(chǎn)過(guò)程中，由于受到外部環(huán)境及內(nèi)部因素的影響，往往會(huì)導(dǎo)致益生菌在發(fā)酵乳中生長(zhǎng)緩慢或存活能力下降[3]。Olson和Aryana[4]研究發(fā)現(xiàn)過(guò)高的嗜酸乳桿菌接種量會(huì)導(dǎo)致酸奶中乳桿菌數(shù)量的減少。Kailasapathy等[5]研究發(fā)現(xiàn)水果型酸奶在儲(chǔ)存期內(nèi)會(huì)發(fā)生后酸化現(xiàn)象，導(dǎo)致酸奶pH下降，從而影響嗜酸乳桿菌的存活。不同的菌株對(duì)外界脅迫環(huán)境會(huì)表現(xiàn)出不同程度的耐受性。Simpson等[6]比較了動(dòng)物雙歧桿菌和長(zhǎng)雙歧桿菌對(duì)高溫、氧氣和干燥環(huán)境的耐受性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物雙歧桿菌的耐受性要強(qiáng)于長(zhǎng)雙歧桿菌。添加適當(dāng)?shù)囊嫔驅(qū)赀M(jìn)行微膠囊處理可提高益生菌在發(fā)酵乳中的存活能力。Srisuvor等[7]將菊粉和葡聚糖添加到益生菌低脂酸奶中，經(jīng)4℃儲(chǔ)存21 d后，副干酪乳桿菌Lpc-37的活菌數(shù)增加了0.8 g-1（對(duì)數(shù)值）。Oliveira等[8]的研究也得到了相似的結(jié)果。Brinques等[9]將植物乳桿菌進(jìn)行微膠囊處理后添加到酸奶中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌在酸奶整個(gè)冷藏期內(nèi)保持了較高的存活率。

益生菌的添加不應(yīng)對(duì)發(fā)酵乳的感官和質(zhì)構(gòu)特性產(chǎn)生負(fù)面影響。Majchrzak等[10]研究發(fā)現(xiàn)益生菌酸奶的表觀、質(zhì)地和風(fēng)味等感官特性要顯著優(yōu)于普通酸奶。王記成等[11]評(píng)價(jià)了干酪乳桿菌Zhang對(duì)凝固型發(fā)酵乳感官品質(zhì)的影響。結(jié)果表明干酪乳桿菌Zhang與嗜熱鏈球菌復(fù)配發(fā)酵可賦予產(chǎn)品更好的細(xì)膩性、更為濃郁的奶油味和乙醛風(fēng)味。許女等[12]研究發(fā)現(xiàn)相比普通酸奶，添加了植物乳桿菌MA2的益生菌酸奶在冷藏期內(nèi)（4℃、21 d）的后酸化程度顯著降低，且MA2菌株提高了酸奶的黏度，降低了酸奶的乳清析出率；另外，感官評(píng)價(jià)結(jié)果顯示MA2菌株發(fā)酵的酸奶口感更加細(xì)膩、綿滑、黏稠、均勻，香氣更加濃郁。

利用其它奶源替代牛奶生產(chǎn)益生菌發(fā)酵乳可以滿足過(guò)敏人群的需求。Wang等[13]以羊奶為原料，以聚合乳清蛋白和果膠為膠凝劑，制作含嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌和雙歧桿菌的益生菌酸奶。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酸奶在4℃儲(chǔ)存4周后，干酪乳桿菌和雙歧桿菌的存活能力較好，而嗜酸乳桿菌未發(fā)現(xiàn)活菌數(shù)，添加聚合乳清蛋白可以提升羊酸奶的稠度。Ranadheera等[14]研究發(fā)現(xiàn)在益生菌羊酸奶中添加果汁可以促進(jìn)乳桿菌的存活。

2 益生菌干酪

益生菌干酪是指將益生菌以附屬菌的形式在原料乳殺菌處理后加入或在排乳清后添加到凝乳塊中，經(jīng)壓榨成型、成熟而制成的具備有益于人體健康的各種功能性的干酪產(chǎn)品。與其他乳制品相比，干酪基質(zhì)具有更適于益生菌存活的pH環(huán)境，相對(duì)較高的脂肪和固形物含量以及較高的緩沖能力有利于益生菌保持較高的生物活性[15]。但是在益生菌干酪生產(chǎn)過(guò)程中如何在干酪成熟階段保持較高的益生菌活菌數(shù)，從而有利于益生菌在宿主體內(nèi)發(fā)揮其益生作用，同時(shí)對(duì)干酪感官品質(zhì)沒有負(fù)面影響，仍是當(dāng)前益生菌干酪生產(chǎn)中急需研究解決的重要問(wèn)題。Klc等[16]在Beyaz干酪生產(chǎn)中按2.7×109g-1的接種量添加發(fā)酵乳桿菌和植物乳桿菌，在干酪成熟120 d后活菌數(shù)降至7.4×107g-1。Scheller和O'Sullivan[17]對(duì)一株分離自人腸道的雙歧桿菌DJO10A預(yù)先進(jìn)行亞致死處理（酸性、低溫和離心條件處理），然后添加到切達(dá)干酪中，發(fā)現(xiàn)該處理方法雖可一定程度上提高益生菌對(duì)干酪加工過(guò)程中不同工藝條件的適應(yīng)性，但對(duì)干酪成熟過(guò)程中益生菌的存活能力沒有顯著影響。Santillo等[18]對(duì)嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌進(jìn)行微膠囊化處理后用于Pecorino干酪加工，發(fā)現(xiàn)干酪成熟1個(gè)月后，由于微膠囊降解釋放出其中的菌株，導(dǎo)致干酪基質(zhì)中益生菌活菌數(shù)大幅增加。

益生菌作為附屬菌添加到干酪中，基于其在干酪成熟過(guò)程中產(chǎn)生的蛋白酶、脂酶或乳糖酶等的活性不同，同時(shí)有些益生菌在生長(zhǎng)過(guò)程中還能產(chǎn)生胞外多糖、抑菌物質(zhì)和各種功能成分等，會(huì)對(duì)干酪風(fēng)味物質(zhì)的形成、質(zhì)構(gòu)特性、安全性和功能性產(chǎn)生重要影響。Ong等[19]利用SDS-PAGE分析了干酪中蛋白質(zhì)的組成成分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，空白干酪和益生菌干酪的SDS-PAGE指紋圖譜完全不同，但是益生菌干酪之間卻沒有顯著的差別。Minervini等[20]研究發(fā)現(xiàn)益生菌干酪的各項(xiàng)感官指標(biāo)分?jǐn)?shù)均高于普通干酪。Milesi等[21]等研究發(fā)現(xiàn)在干酪中添加干酪乳桿菌I90或植物乳桿菌I91可以改善干酪的感官特性，且不會(huì)對(duì)干酪產(chǎn)生不良影響。Costa等[22]利用產(chǎn)胞外多糖乳酸乳球菌DPC6532制備低脂切達(dá)干酪，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，含有胞外多糖的干酪得率提高了8.17%，水結(jié)合能力增強(qiáng)，硬度降低，形成柔軟圓滑的結(jié)構(gòu)，不易破碎。

近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者對(duì)益生菌干酪的研究也取得了一定的進(jìn)展。Wang等[23]研究發(fā)現(xiàn)在切達(dá)干酪中添加不同比例的干酪乳桿菌Zhang，可增加干酪中乳桿菌活菌數(shù)，提升干酪中ACE（血管緊張素轉(zhuǎn)移酶）抑制活性和γ-氨基丁酸含量。Zhang等[24]將藏靈菇來(lái)源植物乳桿菌K25應(yīng)用于切達(dá)干酪中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌K25在整個(gè)成熟期內(nèi)保持了良好的存活能力，且對(duì)干酪的成分沒有顯著影響；另外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明益生菌干酪可以顯著降低高脂模型小鼠血清中總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和甘油三酯的水平。許女等[25]的研究表明添加了植物乳桿菌MA2的益生菌干酪的可溶性氮及不飽和脂肪酸的含量顯著高于普通干酪，且具有良好的風(fēng)味和質(zhì)地，更加符合國(guó)人的口味習(xí)慣，具有良好的生產(chǎn)開發(fā)前景。

3 益生菌乳飲料

乳飲料是以鮮乳或脫脂乳為主要原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵再添加蔗糖、穩(wěn)定劑、有機(jī)酸等物質(zhì)，再經(jīng)稀釋、調(diào)香、均質(zhì)等工序而制成的飲料。乳飲料具有組織細(xì)膩、粘度低等特點(diǎn)，同時(shí)乳飲料還是益生菌的重要載體。據(jù)報(bào)道，乳飲料對(duì)人類消化系統(tǒng)疾病有比較理想的療效，對(duì)腫瘤生長(zhǎng)有一定的抑制作用，長(zhǎng)期飲用乳飲料可預(yù)防老人骨質(zhì)疏松和嬰兒佝僂病[26]。

益生菌在乳飲料中的存活主要取決于所使用菌株和食物基質(zhì)以及益生菌與發(fā)酵劑菌株的相互作用。Maragkoudakis等[27]研究發(fā)現(xiàn)嗜酸乳桿菌在乳清飲料中生長(zhǎng)良好，當(dāng)與酸奶發(fā)酵劑菌株共存時(shí)，其生長(zhǎng)能力會(huì)大幅提升。周靖等[28]從傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品中篩選出3株在褐色活性乳飲料中具有良好貯藏穩(wěn)定性的干酪乳桿菌，其中菌株IMAU 70020于4℃貯藏28 d后活菌數(shù)仍大于5.0×108g-1。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者主要對(duì)益生菌乳飲料的工藝條件進(jìn)行了深入的研究。馬玲等[29]利用干酪乳桿菌和瑞士乳桿菌作為發(fā)酵劑菌種制作發(fā)酵乳清飲料，應(yīng)用典型分析結(jié)合嶺脊分析得出益生菌乳清發(fā)酵飲料的最佳工藝條件。郭翔等[30]采用Box-Behnken設(shè)計(jì)研究了果膠用量、均質(zhì)壓力和均質(zhì)溫度對(duì)褐色益生菌乳飲料穩(wěn)定性的影響，回歸分析得到優(yōu)化參數(shù)為：果膠用量2.8 g/L，均質(zhì)壓力21 MPa，均質(zhì)溫度42℃。

由于各益生菌乳飲料在組成和加工技術(shù)上存在差異，想要提高益生菌乳飲料的流變、功能及感官特性，就需要更加深入的研究。據(jù)Castro等[31]報(bào)道，益生菌乳飲料中的乳清含量能顯著影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的接受度。當(dāng)產(chǎn)品中的乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于65%時(shí)會(huì)降低消費(fèi)者的接受度；而當(dāng)乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持在49%時(shí)可獲得更高的接受度。Masson等[32]研究發(fā)現(xiàn)利用超高壓均質(zhì)殺菌處理含脫脂乳和乳清的益生菌乳飲料可提升產(chǎn)品的流變特性和稠度，從而減少添加劑和穩(wěn)定劑的添加量。Lollo等[33]利用嗜酸乳桿菌LA 14和長(zhǎng)雙歧桿菌BL 05，分別制作益生菌乳清飲料和酸奶，研究?jī)烧邔?duì)小鼠的免疫調(diào)節(jié)作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，益生菌酸奶在血細(xì)胞、細(xì)胞因子和各項(xiàng)與健康相關(guān)參數(shù)的水平上均高于益生菌乳清飲料。

4 益生菌冰淇淋

冰淇淋是以飲用水、牛奶、奶粉、奶油（或植物油脂）、食糖等為主要原料，加入適量食品添加劑，經(jīng)混合、滅菌、均質(zhì)、老化、凝凍、硬化等工藝而制成的體積膨脹的冷凍食品。冰淇淋的冷凍儲(chǔ)存條件和適宜的pH值均有助于益生菌的穩(wěn)定和存活。然而，在益生菌冰淇淋的生產(chǎn)過(guò)程中，有些因素如益生菌的接種方式、基質(zhì)條件和工藝處理?xiàng)l件都會(huì)影響益生菌的存活，從而降低產(chǎn)品的功能性。Gülden等[34]研究發(fā)現(xiàn)將益生菌與發(fā)酵乳混合后進(jìn)行添加制備的冰淇淋要比直接添加益生菌發(fā)酵劑制備的冰淇淋益生菌活菌數(shù)高，但兩種樣品的活菌數(shù)的下降幅度是接近的。沈微等[35]研究發(fā)現(xiàn)益生菌冰淇淋在凝凍處理時(shí)由于受到攪拌機(jī)械應(yīng)力以及氧氣滲入的影響，會(huì)導(dǎo)致益生菌損失20%～50%，但膨脹率大者損失較少。

近年來(lái)一些研究表明，微膠囊化和添加適合的益生元不僅能有效地控制益生菌損失，還能賦予產(chǎn)品較好的感官品質(zhì)。Homayouni等[36]將干酪乳桿菌Lc-01和乳雙歧桿菌Bb-12進(jìn)行微膠囊包埋后添加到冰淇淋中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膠囊化包埋可以顯著提高益生菌在冰淇淋中的存活率。Shah和Ravula[37]將發(fā)酵冷凍甜點(diǎn)中的嗜酸乳桿菌MJLA1進(jìn)行微膠囊處理，儲(chǔ)存12個(gè)星期后，嗜酸乳桿菌MJLA1的活菌數(shù)顯著高于未處理的菌株。Akalin和Erisir[38]研究發(fā)現(xiàn)在冰淇淋中添加菊粉和低聚果糖不僅能提高嗜酸乳桿菌La-5和動(dòng)物雙歧桿菌Bb-12的存活率，而且還能增加產(chǎn)品表面粘性，降低融化性，改善冰淇淋質(zhì)構(gòu)。

近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者對(duì)益生菌冰淇淋也有相關(guān)報(bào)道。周坤等[39]根據(jù)口感和活菌數(shù)量的綜合評(píng)定，確定了益生菌冰淇淋的最佳配方和工藝條件。宋士良等[40]就益生菌在冰淇淋中的穩(wěn)定性及冰淇淋添加益生菌后的風(fēng)味變化情況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，益生菌初始濃度為8.4×106g-1，經(jīng)過(guò)近6個(gè)月的凍藏后，產(chǎn)品中活菌數(shù)仍有9.6×105g-1，并且風(fēng)味基本保持不變。蘆志新等[41]研究發(fā)現(xiàn)益生菌在冰淇淋中的存活率會(huì)隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，隨著膨脹率的增大而逐漸增大，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低。

5 益生菌干燥制品

目前，市場(chǎng)上比較常見的益生菌干燥制品主要包括奶粉和奶片。益生菌在添加到干燥制品前需進(jìn)行干燥處理，這樣可以延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期。真空冷凍干燥和噴霧干燥是目前應(yīng)用較為廣泛的干燥處理方法，該方法成本較低，且可以保證益生菌保持較高的活菌數(shù)。生產(chǎn)益生菌干燥制品時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。首先，益生菌在起始發(fā)酵時(shí)需要適宜的生長(zhǎng)基質(zhì)和生長(zhǎng)條件（適宜的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值和溫度）；其次，當(dāng)益生菌達(dá)到最大生物量時(shí)需通過(guò)離心或膜過(guò)濾等方法對(duì)菌體進(jìn)行富集；最后，將富集的菌體進(jìn)行干燥處理至達(dá)到適宜的含水量，再將獲得的固態(tài)益生菌菌粉進(jìn)行磨碎混合處理后添加到產(chǎn)品中。包裝材料應(yīng)選用對(duì)氧氣和水分阻隔性較好的材質(zhì)，以保證產(chǎn)品的貨架期壽命。

益生菌在干燥制品的制作和儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)受到多種不利因素（水分的缺失、暴露在氧氣下、產(chǎn)品基質(zhì)的物理特性和儲(chǔ)存條件等）的影響，從而導(dǎo)致益生菌的存活能力下降。通過(guò)添加保護(hù)劑或微膠囊化可提高益生菌的存活率。常用的保護(hù)劑有脫脂乳、糖類、甘油、蛋白質(zhì)、氨基酸和益生元等。Li等[42]研究發(fā)現(xiàn)益生菌在以脫脂乳為保護(hù)劑進(jìn)行凍干和儲(chǔ)存時(shí)，其存活能力要高于其他單一保護(hù)劑或混合保護(hù)劑。呂嘉櫪等[43]研究了甘油、蔗糖、脫脂奶粉和海藻酸鈉等保護(hù)劑對(duì)益生菌存活率的影響，發(fā)現(xiàn)這幾種保護(hù)劑均可以有效的保護(hù)益生菌耐受濕熱條件。Fu和Chen[44]研究發(fā)現(xiàn)利用再造脫脂乳作為微膠囊包埋材料可以有效提高菌株在噴霧干燥和存儲(chǔ)期間的存活能力。

6 展望

大量的研究已證實(shí)了益生菌的重要性和功能性，然而它們最大的缺點(diǎn)是活菌期時(shí)間短。益生菌乳制品加工過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題是如何保持益生菌穩(wěn)定，并使益生菌達(dá)到足夠量從而充分發(fā)揮其益生作用。近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，添加益生元和應(yīng)用微膠囊包埋技術(shù)已成為提升益生菌存活和保持產(chǎn)品穩(wěn)定性的兩個(gè)十分有效的方法。結(jié)合適當(dāng)益生元不僅可以保證菌株的存活和產(chǎn)品的穩(wěn)定，還可以提高益生菌乳制品的功能性。微膠囊包埋技術(shù)是通過(guò)一層保護(hù)膜將益生菌與外界環(huán)境分隔開，有效地保護(hù)菌體免受外界不利環(huán)境的影響，從而使其以活菌的形式到達(dá)人體腸道內(nèi)，發(fā)揮益生功能。

雖然益生菌在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，其消費(fèi)量不斷增加，但是關(guān)于益生菌的安全性評(píng)價(jià)卻報(bào)道不多。通常使用的益生菌，如乳酸菌和雙歧桿菌被認(rèn)為是健康人體腸道菌群的一部分，對(duì)宿主不會(huì)有危害。盡管如此，益生菌的安全性問(wèn)題仍需要得到重視，特別是那些沒有長(zhǎng)期安全使用歷史的新型益生菌菌株以及那些所在的菌屬無(wú)法保證其服用安全性的益生菌?，F(xiàn)今由于各國(guó)對(duì)益生菌的規(guī)定不同，在國(guó)際上還缺乏統(tǒng)一的益生菌安全性評(píng)價(jià)方法和管理要求。通常情況下，益生菌的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：菌株的鑒定、在食物中安全使用的歷史、致病基因與產(chǎn)生毒性代謝物對(duì)腸道的影響、抗生素抗性和對(duì)宿主組織的粘附。

在未來(lái)的益生菌開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)一步深入研究菌株的作用機(jī)制，篩選出具有特定功能，且耐受性較好的益生菌應(yīng)用于乳制品中，開發(fā)出能夠滿足不同消費(fèi)人群的各類益生菌乳制品。如運(yùn)動(dòng)食品、緩解壓力食品、減肥食品、宇航食品、孕嬰食品、老年保健食品、艾滋病患者食品、陰道炎患者食品、過(guò)敏人群食品及口腔健康食品等。

隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用組學(xué)方法和已測(cè)定完成的幾十株益生菌的全基因組序列來(lái)研究益生菌健康功效的分子機(jī)制將是未來(lái)發(fā)展的新方向。應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)方法可為益生菌的蛋白質(zhì)生物功能、應(yīng)激反應(yīng)和粘附機(jī)制提供更全面的信息。應(yīng)用代謝組學(xué)的新方法可研究與益生菌參與免疫調(diào)節(jié)的相關(guān)效應(yīng)分子。高通量測(cè)序技術(shù)和宏基因組學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)將有助于鑒定腸道中所有微生物菌群以及了解它們之間的相互作用。未來(lái)有關(guān)益生菌的臨床試驗(yàn)將會(huì)結(jié)合更多復(fù)雜的新方法，為益生菌與人類健康和疾病預(yù)防提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，疾病模式的改變以及人們對(duì)生活和健康的日益重視，益生菌乳制品將受到更多的關(guān)注，益生菌乳制品市場(chǎng)也將日趨成熟，這將極大地促進(jìn)益生菌乳制品的進(jìn)一步研究和開發(fā)。目前有些益生菌產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)?；?，有些產(chǎn)品正在被深入地研究開發(fā)中，但還有些產(chǎn)品的生產(chǎn)仍然停留在古老傳統(tǒng)的方式上，這就需要今后運(yùn)用現(xiàn)代的技術(shù)手段來(lái)縮小產(chǎn)品差異，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)益生菌產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化生產(chǎn)。

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