乳酸菌的应用和研究情况

乳酸菌的应用和研究情况

一、乳酸菌介绍

“酸奶、优酸乳、乳酸菌、益生菌……”面对着超市里越来越多的“新面孔”，不少消费者都有点“眼晕”。从最初的酸奶到现在的这菌那菌，到底这些菌有哪些功效？益生菌和传统的“乳酸菌”到底有什么不同？

乳酸菌指发酵糖类，主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。凡是能从葡萄糖或乳糖的发酵过程中产生乳酸菌的细菌统称为乳酸菌。这是一群相当庞杂的细菌，除极少数外，其中绝大部分都是人体内必不可少的且具有重要生理功能的菌群，其广泛存在于人体的肠道中。保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌就是人们通过酸奶最早认识的健康乳酸菌。而“益生菌”是指能够到达人体肠道并产生健康功效的活微生物。当前发酵乳制品市场上常见的益生菌有:长双歧杆菌、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌等。由于它们都能发酵糖产生乳酸，因此也同时属于健康乳酸菌。可以说，益生菌产品是更加注重活性乳酸菌在肠道内的存活率和健康功效。

二、乳酸菌类型及特点

乳酸菌大体上可分为两大类，一类是动物源乳酸菌，一类是植物源乳酸菌。因为动物源取自动物．因此菌种常处于相对不稳定状态．其生物功效也较不稳定，且在大量食用时，很容易导致人体动物蛋白过敏，即排斥反应。而植物源乳酸菌，因为取自植物易被人体认可．不论摄取多大量，都不会产生蛋白排斥反应．且植物源乳酸菌比动物源性更具有活力，能比动物源性蛋白以多8倍的数量到达人体小肠内定植，从而发挥其强大而稳定的生物功效。

三、非活性乳酸菌和活性乳酸菌的区别

乳酸菌饮料分为活性和非活性，主要区别在于乳酸菌发酵后，形成产品前是否再经过杀菌的程序。非活性乳酸菌饮料产品也有营养价值，在乳酸菌发酵过程中消耗掉了乳糖，产生一些代谢产物，如维生素类和酶类等，这些代谢产物对人体也是有益的。而活性乳酸菌饮料产品则不仅具有乳酸菌发酵过程中产生的一些有益人体的代谢产物，还含有一定数量的活性乳酸菌，有利于调节人体肠道微生态的平衡。

四、乳酸菌的生理功能

（一）20世纪，俄国的生物学家梅契尼柯夫(Mechnikof,l845—1916)，在他的“长寿学说”里明确指出。保加利亚的巴尔干岛地区居民，日常生活中经常饮用的酸奶中含有大量的乳酸菌，这些乳酸菌能够定植在人体内，有效地抑制有害菌的生长，减少由于肠道内有害菌产生的毒素对整个机体的毒害，这是保加利亚地区居民长寿的重要原因。人们在认识乳酸菌之前就已利用它们来加工和保存食品，帮助调节肠道微生态平衡，促进排出毒素，促进营养有效吸收。

以下列出了乳酸菌的十大生理功能：

?防治有色人种普遍患有的乳糖不耐症。

?促进蛋白质、单糖及钙、镁等营养物质的吸收，产生维生素B族等大量有益物质。

?使肠道菌群的构成发生有益变化，改善人体胃肠道功能，恢复人体肠道内菌群平衡，形成抗菌生物屏障，维护人体健康。

?抑制腐败菌的繁殖，消解腐败菌产生的毒素，清除肠道垃圾。抑制胆固醇吸收，降血脂、降血压作用。

?免疫调节作用，增强人体免疫力和抵抗力。

?抗肿瘤、预防癌症作用。

?提高SOD酶活力，消除人体自由基，具抗衰老、延年益寿作用。

?有效预防女性泌尿生殖系统细菌感染。

?控制人体内毒素水平，保护肝脏并增强肝脏的解毒、排毒功能。

（二）乳酸菌的抗菌机制

乳酸菌抗菌机制主要表现在以下几个方面：

①产生的乳酸等有机酸能显著降低环境pH值和Eh(氧化还原电位)值，使肠内处于酸性环境。对于致病菌如痢疾杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、葡萄球菌等有拮抗作用；

②产生的过氧化氢能抑制和杀灭革兰阴性菌、过氧化氢酶阳性细菌如假单孢菌属、大肠杆菌类和沙门氏菌属等；

③产生类似细菌素的细小蛋白质或肽类，如各种乳酸杆菌素和双歧菌素，对葡萄球菌、梭状芽孢杆菌以及沙门氏菌和志贺氏菌有拮抗作用，双歧杆菌等还可将结合的胆酸分解为游离的胆酸，

（三）乳酸菌提高机体免疫功能机制

消化道是机体消化和吸收的场所, 同时也是机体重要的免疫器官, 形成肠道防御屏障。消化道内的菌群构成肠道防御屏障的重要部分。当肠黏膜屏障不能有效地阻抑病原微生物入侵, 产生炎症时, 肠粘膜的通透性改变, 抗原通过消化道黏膜的运输明显增加, 进一步加剧肠黏膜损伤和肠道菌群失衡。时刻有大量的经口进入的细菌、病毒、食物及抗原侵袭肠道, 消化道菌群可以诱导和维持口服耐受状态, 使机体对某种抗原保持不应答状态, 同时还可以刺激肠道相关淋巴样组织(GALT) 发育成熟。在肠道接触抗原刺激的过程中, 尤其是肠道菌群的建立过程, GALT 产生分泌IgA细胞的能力逐渐提高。

双歧杆菌分泌的一种蛋白质可以阻止大肠埃希菌与肠黏膜上的受体结合, 抑制大肠埃希菌的粘附。口服双歧杆菌可以提高机体对卵清蛋白的抗体水平, 短双歧杆菌可以促进小鼠对霍乱菌毒素的抗体产生水平。很多乳酸菌体外诱导肿瘤坏死因子等致炎因子产生, 刺激宿主的非特异性免疫。

（四）乳酸菌抗肿瘤机制

益生菌对癌症有预防和治疗的作用，其作用方式主要有: 抗畸变作用; 减低诱导致癌物、畸变剂、致瘤剂产生的酶活力; 抑制肿瘤生长; 改变可致肿瘤易感的饮食结构等。研究表明乳酸菌可降低B2葡糖醛酸苷酶、叠氮还原酶、硝酸盐还原酶、端粒酶等易诱发癌症的酶活性。益生菌对亚硝酸盐腌制牛肉抽提物具有抗突变活性,主要通过吸附作用降低其毒性。乳酸菌细胞对亚硝酸盐的吸收可以减少亚硝胺的形成。部分嗜酸乳杆菌发酵乳经口摄入后, 粪便中排出致大肠癌因子可溶性胆酸浓度与细菌酶活性有所下降,能够降低大肠癌的发病几率。四、乳酸菌的应用

（一）乳酸菌在肉品防腐保鲜中的应用

肉品安全在食品安全中占有重要地位，传统的肉品保鲜是应用食品添加剂、包装、辐照、冷冻、熏烤、腌制等技术来延长货架期。但以上各种方法或多或少都会给肉品的安全带来负面影响，不能达到理想的目的。寻求广谱、高效、低毒、天然的食品防腐保鲜剂是目前研究的热点，乳酸菌于其独特的优越性被关注并作为生物防腐剂应用在食品保鲜中。乳酸链球菌常分泌产生Nisin(乳酸链球菌素)，它对动物没有毒性作用，已经被美国FDA批准认可应用于食品中来控制容易引起食源性疾病的微生物。

肉品的腐败主要由于蛋白质的分解，腐败降低了肉制品的食用价值和营养价值，危害消费者的健康。乳酸菌在发酵过程中产生的代谢产物如有机酸、丁二酮、过氧化氢等具有一定杀菌作用，并使pH值下降，有些乳酸菌可以分泌乳酸菌素(nisin)，能够杀灭食品中其他种类的革兰氏阳性细菌。其作用方式是Nisin先与细胞壁中的脂质1I形成复杂体系，然

后Nisin一脂质Ⅱ进入细胞质膜，使细菌细胞膜产生孔洞，当加热灭菌时，便增加了热对细胞的破坏性，使细胞质中的成分快速流出，导致电化学势的迅速降低，细菌不能维持其正常

渗透压，促进细菌的死亡。

（二）乳酸菌对传统肉品加工的应用

传统烟熏肉制品中亚硝酸盐残留问题给烟熏肉安全性带来很大挑战。亚硝酸盐是一种毒性很强的致癌物，摄人人体后，易与胺合成一种致癌物亚硝胺。运用乳酸菌作为肉品发酵剂能降低亚硝酸盐的残留。

乳酸菌高效降解亚硝酸盐能力是通过乳酸菌产亚硝酸盐还原酶的能力和产生乳酸能力共同影响的，乳酸菌可以产生亚硝酸盐还原酶，使亚硝酸盐降解，从而降低产品亚硝酸盐含量。肉制品在乳酸菌发酵过程中，随着pH值的降低，使亚硝酸盐或硝酸盐的分解加快，产生NO，NO与肌红蛋白(Mb)、血红蛋白(Hb)形成亚硝基肌红蛋白(NO—Mb)和亚硝基血红蛋白(N0一Hb)，使肉具有美丽的樱桃红或玫瑰红色，降低了亚硝酸盐残留量。

（三）饲用乳酸菌制剂

养殖业长期使用抗生素使细菌产生耐药性，引起畜禽体内菌群失调和二重感染，使畜禽免疫力下降，并在动物产品及环境中残留，同时滥用抗生素加大了饲料成本，降低了经济效益. 针对长期使用抗生素添加剂所造成的诸多弊端，研究开发替代抗生素的绿色饲料添加剂具有重要意义，乳酸菌制剂是饲用微生物添加剂中应用最为广泛，效果较好的一类。乳酸菌可以在动物肠道内大量定植，帮助食物消化和代谢，促进营养物质的吸收和利用；同时它还能与致病菌竞争，抑制有害菌的繁殖，改善肠道内环境，调整胃肠道菌群平衡，提高动物健康水平。

在养猪生产中，应用乳酸菌制剂可以达到提高日增重、改善料重比、增强机体抗病力、提高成活率、降低腹泻率、提高经济效益的效果。

（四）开发可预防高血压的乳酸茵饮料

GABA是广泛存在于自然界的一种非蛋白的氨基酸，其在哺乳动物体内相当于一种神经传导物质，该物质被提取并己成为降血压的药用原料。动物实验证明，乳酸菌抽提物具有降血压的功效，但生产乳酸菌抽提物的成本极高，不能普及。

各种蛋白质中都含谷氨酸，最经济实用方法是以乳品为原料，因为乳品中的乳蛋白含谷氨酸最多，可达20％。用乳酸菌将乳蛋白中的谷氨酸转化成GABA。研究从200种乳酸菌中筛选出有优先使乳蛋白中谷氨酸游离的高活性蛋白酶，同时有将谷氨酸再转化为GABA的高活性脱羧酶的乳酸菌。在生产中控制好转化时所需的pH值和温度，就可高效率地将乳蛋白中的谷氨酸转化为GABA。

五、现在乳酸菌的研究方向

普通的乳酸菌，活力极弱，它们只能在相对受限制的环境中存活，一旦脱离开这些环境，其自身也会遭到灭亡只有经过特殊工艺处理的乳酸菌才能到达肠道。进入肠道内的乳酸菌．必须具备数量多、活力强的特性，才能发挥其生物功效。

如何研制出高浓度且活力强的乳酸菌，成为了当今微生物学家们追求的梦想。