乳酸菌胞外多糖生理功能研究报告进展

乳酸菌胞外多糖生理功能的研究进展

摘要：食品级乳酸菌分泌的胞外多糖是近年来乳品科学的研究热点。概述了乳酸菌胞外多糖的来源、分类及生理功能，重点介绍了有关乳酸菌胞外多糖免疫调节和抗肿瘤活性的相关研究，展望了其在发酵制品、保健品和医药等领域研究的开发前景。

关键词：乳酸菌；胞外多糖；生理功能；免疫活性；抗肿瘤

Advancements on physiological functions of LAB exopolysaccharides

Abstract:

Exopolysaccharide produced by lactic acid bacteria (LAB> have been the focus of dairy research

in recent years. This article provides an overview of source, classification and physiological functions of

LAB exopolysaccharides, introduces immunomodulatory and antitumor activities of exopolysaccharides

and looks forward to the prospects of exopolysaccharides in fermented products, health products and

medicine in many fields.

Key words:

lactic acid bacteria (LAB>。 exopolysaccharide (EPS>。 physiological functions。immuno-

modulatory。 antitumor

1 乳酸菌及其胞外多糖

乳酸菌(Lactic acid bacteria，LAB>是能够发酵

碳水化合物并产生大量乳酸的微生物总称，是具

有悠久历史的食品工业生产菌株，被广泛应用于

发酵制品、肉类制品及医药保健品等领域。特别

是在干酪和酸奶等发酵乳制品的生产中，乳酸菌

对产品质构、口感、风味及提高营养价值等方面

发挥重要作用，这些功能特性的改善主要由乳酸

菌分泌的次级代谢产物如胞外多糖来实现

[1]

。

乳酸菌胞外多糖(exopolysaccharides，EPS>

是乳酸菌在生长代谢过程中，发酵产生并分泌

到细胞壁外的一种水溶性长链多糖

[2]

，分子量在

4.0×10

4

~6.0×10

6

u范围之间。它不仅具有改善发酵

食品质构、口感、流变性、稳定性、持水性和提高

乳酸菌对肠道表面的非特异性黏附作用等独特的

理化特性

[3]

。同时还是一种具有生物活性功能的

多糖，具有抑菌、抗诱变、抗肿瘤、免疫调节、降

胆固醇及调节胃肠道功能等多种保健作用

[4-6]

，且

无毒副作用，来源可靠。近年来，食品级乳酸菌

产生的EPS成为了开发和研究的热门领域。

2 乳酸菌EPS的分类

乳酸菌分泌到菌体外的EPS，根据所在位置

的不同可分为：向细胞壁外分泌到培养基中的

黏液多糖(Slime Polysaccharides，SPS>；黏附菌

体表面形成的荚膜多糖(Capsularpolysccharides，CPS>

[7]

。按照其合成位点及合成模式的不同，

EPS又可进一步分为：生物合成过程在细胞壁

外进行的同型多糖(homopolysaccharides>，是由

一种单糖构成，如甘露聚糖、葡聚糖、果聚糖

等；生物合成过程在细胞膜内进行的杂型多糖(heteropolysaccharides>，是由多种结构相同的糖

单元构成，并且每个糖单元中含有两种以上的单

糖，大多数糖单元上都有支链

[7]

。多数的乳酸菌都

产生杂型多糖，这种多糖有助于改善乳制品的口

感、质构及流变学等特性。

3 乳酸菌EPS的生理功能

3.1 乳酸菌EPS的工艺学特性

近年来，乳酸菌因具有益生作用而被广泛

的应用于发酵乳制品等食品加工领域中，其中

包括：植物乳杆菌(L.plantarum>、嗜酸乳杆菌

(L.acidophilus>、青春双歧杆菌(B.adolescentis>、干酪乳杆菌(L.casei>、瑞士乳杆菌(L.helveticus>及发酵乳杆菌(L.fermentium>等。众所周知，这些乳酸菌

株都属于产EPS的菌属

[3]

，因而在食品工业中广泛

使用。乳酸菌EPS作为一种绿色、天然、安全无公

害的添加剂可以取代工业添加剂，防止添加剂超

标带来危害。目前，一些欧美的国家已普遍使用

乳酸菌EPS作为一种新型天然的食品添加剂。乳酸菌EPS的食品工艺学特性如下：

3.1.1 改善发酵制品的质地和组织状态乳酸菌产生的EPS能够提高低脂Mozzarella干酪的持水性及产率

[3]

；Rawsom等人的研究结果发现嗜热乳酸菌

产生的EPS在发酵乳制品的加工生产中，能够防止乳清析出，改善产品的质地和组织状态，使产品

不需要再添加任何的稳定剂，增强了食品安全性

和营养价值，并延长了产品的货架期。

3.1.2 改善流变学特性乳酸菌产生的EPS是天

然的增稠剂，可以使酸奶制品口感滑润、黏度增加、提高抗剪切能力，改善发酵乳制品的流变学

特性。较低浓度的乳酸菌EPS能够增加黏滞性，且不会形成凝胶；很小的切变力就能够增大其流动性，当切变力消除后，黏度能够很快恢复。对发

酵乳制品的感官特性以及内在质量具有重要的改

善作用。

3.2 乳酸菌EPS的生物学特性

乳酸菌EPS具有保护菌体并促进菌体对肠黏

膜的黏附，调节肠道菌群的组成，预防腹泻和抗

氧化等作用。

3.2.1 对菌体的保护作用乳酸菌EPS对菌体细胞的保护作用主要包括：(1>EPS能够螯合金属离

子，并抑制溶菌酶和防御噬菌体的侵袭，防止

对菌体细胞造成伤害。(2>EPS能够提供高氧张

力并且形成亲水性表面，使菌体表面保持适当

的水分，防止菌体细胞干裂，保证菌体耐受低

湿度环境。

3.2.2 黏附作用膳食中的多糖作为益生素不仅能够调节肠道菌群的平衡，同时也促进益生菌在肠

道内的定植。益生菌对肠黏膜的吸附作用首先是

非特异性的，主要是由菌体的结构特异性决定；

然后是在非特异性结合的基础上，菌体特异性的

配体与宿主细胞相应受体的特异性结合，EPS能够提高各类菌株对肠道表面的非特异性黏附作用。

乳酸菌产生的荚膜多糖不仅能够提高益生菌对肠

黏膜表面的黏附作用，同时还能促进菌体更好的

定植于肠道。除此之外，EPS还能够增加食品的黏度，从而延长其在胃肠道停留的时间，促进机体

更好的吸收营养物质，增强发酵乳制品中益生菌