益生菌在發(fā)酵乳制品中的應(yīng)用

1、益生菌在發(fā)酵乳制品中的應(yīng)用益生菌在發(fā)酵乳制品中的應(yīng)用 陜西師范大學(xué)食品學(xué)院陜西師范大學(xué)食品學(xué)院 張富新張富新1 益生菌的概念益生菌的概念 1.1 益生菌益生菌（Probiotics, Probiotic bacteria） The original definition of a probiotic was “a live microbial food supplement which beneficially affects the host animal by improving its intestinal microbial balance (Fuller,1989)”. 一種通過改善

2、腸道微生物平衡一種通過改善腸道微生物平衡從而對宿主施加有益影響的活性從而對宿主施加有益影響的活性微生物食品添加物。微生物食品添加物。 Probiotic bacteria are live microbial strains that, when applied in adequate doses, beneficially affect the animal by improving its intestinal microbial balance (Tiian and Maria,2003). The probiotics were “a live microbial food ingre

3、dient that is beneficial to health (Salminen etal 1998)”. 1.2 益生元益生元（Prebitics） A prebitics is a “non-digestible food ingredient that beneficially affect the host by selectively stimulating the growth and/or activity of one or a limited number of bacteria in the colon that have the protential to imp

4、rove host health”(Gibson and Roberfroid,1995). 通過選擇性的刺激一種或少數(shù)種菌落中的通過選擇性的刺激一種或少數(shù)種菌落中的細(xì)菌的生長與活性而對寄主產(chǎn)生有益的影響細(xì)菌的生長與活性而對寄主產(chǎn)生有益的影響從而改善寄主健康的不可被消化的食品成分。從而改善寄主健康的不可被消化的食品成分。 益生元大多屬于在人體內(nèi)不易消化的寡糖益生元大多屬于在人體內(nèi)不易消化的寡糖（non-oligosaccharides,NDOS）如：）如：低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚異低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚異麥芽糖和水蘇糖等。麥芽糖和水蘇糖等。 1.3 合生元合生元（Sy

5、nbiotics） The definition of a synbiotic was “a mixture of probiotics and prebiotics that beneficially affects the host by improving the survival and implantation of live microbial dietary supplements in the gastrointestinal tract, by selectively stimulating the growth and/or activating the metabolis

6、m of one or a limited number of health-promoting bacteria and thus improving host welfare”(Gibson and Roberfroid,1995). 1.4 益生菌食品益生菌食品（Probiotic foods） Probitic foods are food products that contain a living probiotic ingredient in an adequate matrix and in sufficient concentration,so that after thei

7、r ingestion,the postulated effect is obtained,and is beyond that usual nutrient supplers (de Vrese and Schrezenmeir,2001). 益生菌微生物主要來源于人、動物及自益生菌微生物主要來源于人、動物及自然界。人們研究和應(yīng)用比較多的是然界。人們研究和應(yīng)用比較多的是: 乳酸桿菌（乳酸桿菌（Lactobacillus） 雙歧桿菌（雙歧桿菌（Bifidobacterius） 這些菌大部分是可以產(chǎn)生乳酸的乳酸菌，這些菌大部分是可以產(chǎn)生乳酸的乳酸菌，且是宿主腸道內(nèi)的重要生理菌。因此這兩屬且是宿主

8、腸道內(nèi)的重要生理菌。因此這兩屬菌也經(jīng)常出現(xiàn)在益生菌制品中。菌也經(jīng)常出現(xiàn)在益生菌制品中。2 益生菌的分類益生菌的分類 美國食品藥物管理局認(rèn)為安全的益生菌有美國食品藥物管理局認(rèn)為安全的益生菌有40 40 種。種。 青春雙歧桿菌、動物雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、動物雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、 嗜酸乳酸桿菌、嗜熱性雙歧桿菌、短乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳酸桿菌、嗜熱性雙歧桿菌、短乳桿菌、保加利亞乳桿菌、 干酪乳桿菌、啤酒片球菌、戊糖片球菌、費氏丙酸菌、謝曼氏干酪乳桿菌、啤酒片球菌、戊糖片球菌、費氏丙酸菌、謝曼氏 丙酸桿菌、釀酒酵母、乳酸鏈球菌、二乙酰乳酸鏈球菌、糞鏈球

9、菌、丙酸桿菌、釀酒酵母、乳酸鏈球菌、二乙酰乳酸鏈球菌、糞鏈球菌、 中中( (間間) )鏈球菌、乳鏈球菌、嗜熱鏈球菌、黑曲霉、米曲霉、鏈球菌、乳鏈球菌、嗜熱鏈球菌、黑曲霉、米曲霉、 凝固芽孢桿菌、粘連芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、凝固芽孢桿菌、粘連芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、 枯草芽孢桿菌、厭氧性擬桿菌、發(fā)酵乳桿菌、纖維二糖乳桿菌、枯草芽孢桿菌、厭氧性擬桿菌、發(fā)酵乳桿菌、纖維二糖乳桿菌、 彎曲乳桿菌、載耳布呂克氏乳桿菌、乳酸乳桿菌、胚牙乳桿菌、彎曲乳桿菌、載耳布呂克氏乳桿菌、乳酸乳桿菌、胚牙乳桿菌、 羅特氏乳桿菌、腸系膜明串球菌、乳酸片球菌、毛狀擬桿菌、羅特氏乳桿菌、腸系膜明串

10、球菌、乳酸片球菌、毛狀擬桿菌、 瘤胃擬桿菌、豬擬桿菌。瘤胃擬桿菌、豬擬桿菌。 2001 年我國衛(wèi)生部公布了可用于保健食品的年我國衛(wèi)生部公布了可用于保健食品的益生菌菌種名單：益生菌菌種名單： 兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、 短雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、保加利亞乳桿菌、短雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、嗜熱鏈球菌嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、嗜熱鏈球菌9種。種。3 益生菌的特征益生菌的特征 益生菌有一些共同的特征，也是在研究實踐中鑒定益生菌有一些共同的特征，也是在研究實踐中鑒定益生菌的很好的標(biāo)準(zhǔn)益生菌的很好的標(biāo)準(zhǔn).源于宿主并

11、對宿主健康有一定的促進用；源于宿主并對宿主健康有一定的促進用；對胃酸、胃腸內(nèi)或胰的酶及膽汁消化作用表現(xiàn)出一對胃酸、胃腸內(nèi)或胰的酶及膽汁消化作用表現(xiàn)出一定的抵抗力，從而能在胃腸道內(nèi)存在并正常生活；定的抵抗力，從而能在胃腸道內(nèi)存在并正常生活；能有效的定植于胃腸道中，從而抑制腸內(nèi)病原體的能有效的定植于胃腸道中，從而抑制腸內(nèi)病原體的粘附、定植、復(fù)制或有活性；粘附、定植、復(fù)制或有活性；是公認(rèn)安全的微生物；是公認(rèn)安全的微生物；準(zhǔn)確識別菌準(zhǔn)確識別菌( (基因、種屬、菌株基因、種屬、菌株) )及其特性，保證及其特性，保證具有已證明的安全性；具有已證明的安全性；其制品按合理劑量服用時具有臨床有效性；其制品按合理

12、劑量服用時具有臨床有效性；在其產(chǎn)品制備及儲存期間能保持活性及穩(wěn)定性，在其產(chǎn)品制備及儲存期間能保持活性及穩(wěn)定性，能用于大量生產(chǎn)并具有經(jīng)濟價值。能用于大量生產(chǎn)并具有經(jīng)濟價值。4 益生菌對人體的生理作用益生菌對人體的生理作用 調(diào)節(jié)腸道菌群調(diào)節(jié)腸道菌群 人體腸道中存在大量對人體有益的益生菌和病原人體腸道中存在大量對人體有益的益生菌和病原菌，只有當(dāng)益生菌占優(yōu)勢時，才能對人體健康有益。菌，只有當(dāng)益生菌占優(yōu)勢時，才能對人體健康有益。 益生菌通過黏附到腸道內(nèi)表面以抵抗腸道的蠕動益生菌通過黏附到腸道內(nèi)表面以抵抗腸道的蠕動從而保證其不被宿主排出，繼而與腸上皮和相關(guān)免疫從而保證其不被宿主排出，繼而與腸上皮和相關(guān)免疫

13、細(xì)胞相互作用激發(fā)免疫反應(yīng)。細(xì)胞相互作用激發(fā)免疫反應(yīng)。 抑制病原菌的生長繁殖抑制病原菌的生長繁殖 益生菌與致病菌競爭消化道上皮細(xì)胞的附著位點，從益生菌與致病菌競爭消化道上皮細(xì)胞的附著位點，從而抑制其他外來微生物在腸道內(nèi)的定植或增殖，這種現(xiàn)象而抑制其他外來微生物在腸道內(nèi)的定植或增殖，這種現(xiàn)象被稱為被稱為“競爭排斥競爭排斥”（Competitive exclusion），或），或“定植定植抗力抗力”（Culonization resistance）。益生菌還可以通過分）。益生菌還可以通過分泌抗菌物質(zhì)來抑制病原菌的生長及繁殖。如乳酸、過氧化泌抗菌物質(zhì)來抑制病原菌的生長及繁殖。如乳酸、過氧化氫、細(xì)菌素、

14、類細(xì)菌素等抗菌物質(zhì)。氫、細(xì)菌素、類細(xì)菌素等抗菌物質(zhì)。免疫調(diào)節(jié)作用免疫調(diào)節(jié)作用 益生菌可以用來治療各種胃腸道疾病，如腹瀉、炎癥性腸益生菌可以用來治療各種胃腸道疾病，如腹瀉、炎癥性腸疾病、結(jié)腸癌等疾病、結(jié)腸癌等(Roberfroid，2001)。例如，給已經(jīng)感染霍亂。例如，給已經(jīng)感染霍亂病菌的小鼠口服雙歧桿菌可促進小鼠體內(nèi)病菌的小鼠口服雙歧桿菌可促進小鼠體內(nèi)IgA 的分泌。的分泌。 由黏膜淋巴結(jié)和固有膜淋巴細(xì)胞分泌產(chǎn)生的由黏膜淋巴結(jié)和固有膜淋巴細(xì)胞分泌產(chǎn)生的IgA 是機體黏是機體黏膜防御感染的重要因素，膜防御感染的重要因素，IgA與腸上皮腺體細(xì)胞合成的分泌與腸上皮腺體細(xì)胞合成的分泌片結(jié)合后可以形成

15、片結(jié)合后可以形成SIgA，它是機體黏膜免疫系統(tǒng)的一部分，它是機體黏膜免疫系統(tǒng)的一部分，能夠阻止細(xì)菌對腸上皮細(xì)胞表面的吸附，中和毒素、病毒和能夠阻止細(xì)菌對腸上皮細(xì)胞表面的吸附，中和毒素、病毒和酶等生物活性抗原，具有廣泛的保護作用。酶等生物活性抗原，具有廣泛的保護作用。 降低血清膽固醇降低血清膽固醇 隨著人們生活水平的不斷提高，高血壓、冠心病、動脈隨著人們生活水平的不斷提高，高血壓、冠心病、動脈硬化等心腦血管疾病的發(fā)病率逐年上升，嚴(yán)重的威脅著人類硬化等心腦血管疾病的發(fā)病率逐年上升，嚴(yán)重的威脅著人類的健康，而引起這一系列疾病的原因之一就是人體血清中膽的健康，而引起這一系列疾病的原因之一就是人體血清中

16、膽固醇水平過高。早在固醇水平過高。早在1963年，年，Shaper等就發(fā)現(xiàn)非洲兩個不同等就發(fā)現(xiàn)非洲兩個不同部落的人由于每天都飲用乳桿菌發(fā)酵的乳制品，與其他部落部落的人由于每天都飲用乳桿菌發(fā)酵的乳制品，與其他部落相比，飲用乳桿菌發(fā)酵乳的人血清中膽固醇含量顯著下降。相比，飲用乳桿菌發(fā)酵乳的人血清中膽固醇含量顯著下降。國內(nèi)外的大量研究也證實，乳酸菌具有降低血清中膽固醇的國內(nèi)外的大量研究也證實，乳酸菌具有降低血清中膽固醇的作用。作用。促進營養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)生、代謝和利用促進營養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)生、代謝和利用 益生益生菌在宿主的消化道內(nèi)進行生長、繁殖活動，此過程可以直菌在宿主的消化道內(nèi)進行生長、繁殖活動，此過程可以直

17、接產(chǎn)生多種營養(yǎng)物質(zhì)如乳酸、維生素、氨基酸等物質(zhì)，這些物質(zhì)接產(chǎn)生多種營養(yǎng)物質(zhì)如乳酸、維生素、氨基酸等物質(zhì)，這些物質(zhì)又可以參與到宿主的新陳代謝中去，促進宿主的消化和營養(yǎng)吸收。又可以參與到宿主的新陳代謝中去，促進宿主的消化和營養(yǎng)吸收。除此之外，益生菌在動物體內(nèi)還可產(chǎn)生多種消化酶如淀粉酶、蛋除此之外，益生菌在動物體內(nèi)還可產(chǎn)生多種消化酶如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和葡萄糖苷酶等，這些消化類酶可以促進營養(yǎng)物質(zhì)白酶、脂肪酶和葡萄糖苷酶等，這些消化類酶可以促進營養(yǎng)物質(zhì)特別是下消化道營養(yǎng)物質(zhì)如脂肪的消化和吸收。研究表明，含有特別是下消化道營養(yǎng)物質(zhì)如脂肪的消化和吸收。研究表明，含有益生菌的動物腸道內(nèi)，蛋白酶和糖酶含量

18、要明顯高于不含有益生益生菌的動物腸道內(nèi)，蛋白酶和糖酶含量要明顯高于不含有益生菌的動物。乳酸菌不僅可以產(chǎn)生多種酶類，而且還能通過自身代菌的動物。乳酸菌不僅可以產(chǎn)生多種酶類，而且還能通過自身代謝過程中產(chǎn)生的乳酸，提高鈣、磷、鐵的利用率，同時促進維生謝過程中產(chǎn)生的乳酸，提高鈣、磷、鐵的利用率，同時促進維生素素D D 的吸收和利用。的吸收和利用。5 益生菌在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀益生菌在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 益生菌主要應(yīng)用在藥品、保健品和食品中。益生菌主要應(yīng)用在藥品、保健品和食品中。目前國際上對乳酸菌等益生菌的研究顯得非?；钴S，目前國際上對乳酸菌等益生菌的研究顯得非常活躍，產(chǎn)品消費成績驚人，據(jù)粗略估計，目前全球的年

19、產(chǎn)產(chǎn)品消費成績驚人，據(jù)粗略估計，目前全球的年產(chǎn)品生產(chǎn)總值約為品生產(chǎn)總值約為300 億美元左右，其中使用益生菌億美元左右，其中使用益生菌生產(chǎn)的乳制品總產(chǎn)值超過生產(chǎn)的乳制品總產(chǎn)值超過50 億美元，且增長指數(shù)億美元，且增長指數(shù)在逐年上升，呈上升發(fā)展態(tài)勢。根據(jù)明特爾的全球在逐年上升，呈上升發(fā)展態(tài)勢。根據(jù)明特爾的全球新產(chǎn)品數(shù)據(jù)報告（新產(chǎn)品數(shù)據(jù)報告（GNPD），），2008 年度全球的益生年度全球的益生菌產(chǎn)品增加了菌產(chǎn)品增加了136 種，種，2006-2007 年間益生菌產(chǎn)品年間益生菌產(chǎn)品的增長速度達(dá)到了的增長速度達(dá)到了131%，是近幾年全球最快的增，是近幾年全球最快的增長速度。長速度。 日本益生菌菌粉原

20、料及菌粉 制造公司所用菌種Healthwal長雙歧桿菌Minato制藥雙歧桿菌Nichinichi腸球菌熱處理后制成菌粉FK-23若素制藥長雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌、乳球菌、嗜酸乳桿菌日本凍結(jié)耐酸性長雙歧桿菌，嗜酸乳桿菌，腸球菌三共制藥有孢子的乳桿菌森永乳業(yè)長雙歧桿菌森下仁丹長雙歧桿菌協(xié)和發(fā)酵長雙歧桿菌Yakuruto制藥耐酸性短雙歧桿菌、干酪乳桿菌組合制藥熱滅活腸球菌（Fecalis）：活腸球菌制劑歐洲市場上的益生菌功能性食品產(chǎn)品生產(chǎn)廠家活性成分ACTILINESPREADVamdermoortele菊粉ActimelDanone干酪乳桿菌雙歧桿菌發(fā)酵乳Arla長雙歧桿菌，保加利亞乳桿菌，嗜熱

21、鏈球菌低糖冰糕Thiriet低聚果糖FyosNutriciaGefilusValioLGGLigneBifidedieteticrangeVivis低聚果糖Procult3Muller長雙歧BB536ProvivarosehipSkanemejerier植物乳桿菌299vTykmaelkKlover嗜酸乳桿菌YosaBiofermefy嗜酸乳桿菌，兩歧雙歧桿菌美國市場上的益生菌制劑 制造公司所用菌種AmericanHealth嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌Futurebiotic嗜酸乳桿菌Generl Nutrition Corp.（GNC）嗜酸乳桿菌GNC復(fù)方嗜酸乳桿菌GNC嗜酸乳桿菌，雙歧乳桿菌，保

22、加利亞乳桿菌Losargeles鼠李糖桿菌，干酪乳桿菌，短乳桿菌，植物乳桿菌，嗜酸乳桿菌Nutrition Now INC嗜酸乳桿菌，干酪乳桿菌，植物乳桿菌，嗜熱乳桿菌，兩歧雙歧桿菌，嬰兒雙歧桿菌，糞鏈球菌Natures Boundy嗜酸乳桿菌，兩歧雙歧桿菌Pharm Assure嗜酸乳桿菌RiteAcidPharmecists嗜酸乳桿菌，兩歧雙歧桿菌，保加利亞乳桿菌Wakaunage of American co.嗜酸乳桿菌、長雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌Westcadwell嗜酸乳桿菌國內(nèi)常見雙歧桿菌制品簡表 類型制品名稱采用菌種說明藥品藥品麗珠腸樂膠囊麗珠腸樂膠囊青春雙歧桿菌青春雙歧桿菌調(diào)整腸

23、道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡培菲康、貝飛達(dá)培菲康、貝飛達(dá)嗜酸乳桿菌、長雙歧桿菌、糞嗜酸乳桿菌、長雙歧桿菌、糞腸球菌腸球菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡整腸生整腸生地衣芽孢桿菌地衣芽孢桿菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡金雙歧金雙歧長雙歧桿菌、保加利亞桿菌、長雙歧桿菌、保加利亞桿菌、嗜熱鏈球菌嗜熱鏈球菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡促菌生、樂腹康、源首膠囊促菌生、樂腹康、源首膠囊蠟樣芽孢桿菌蠟樣芽孢桿菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡威特四聯(lián)活菌片威特四聯(lián)活菌片兩歧雙歧、嗜酸乳桿菌、糞腸兩歧雙歧、嗜酸乳桿菌、糞腸球菌、蠟樣芽孢桿菌球菌、蠟樣芽孢桿菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道

24、微生態(tài)平衡酪酸菌膠囊酪酸菌膠囊酪酸梭狀芽孢桿菌酪酸梭狀芽孢桿菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡常樂康常樂康嬰兒雙歧桿菌、酪酸梭狀芽孢嬰兒雙歧桿菌、酪酸梭狀芽孢桿菌桿菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡媽咪愛媽咪愛枯草芽孢桿菌、尿腸球菌枯草芽孢桿菌、尿腸球菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡波迪佳膠囊波迪佳膠囊枯草芽孢桿菌枯草芽孢桿菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡乳康生乳康生蠟樣芽孢桿菌、干酪乳桿菌蠟樣芽孢桿菌、干酪乳桿菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡定菌生膠囊定菌生膠囊德氏乳桿菌德氏乳桿菌調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡調(diào)整腸道微生態(tài)平衡食品食品雙歧奶

25、、奶酪雙歧奶、奶酪雙歧桿菌、乳桿菌雙歧桿菌、乳桿菌發(fā)酵制品發(fā)酵制品冰淇淋、奶粉、飲料冰淇淋、奶粉、飲料雙歧因子雙歧因子保健食品保健食品 目前應(yīng)用益生菌自我保健在國外非常流行。這目前應(yīng)用益生菌自我保健在國外非常流行。這是一種被稱為不依賴藥物的保健方法，即利用乳是一種被稱為不依賴藥物的保健方法，即利用乳酸菌、雙歧乳酸桿菌等益生菌進行疾病預(yù)防和保酸菌、雙歧乳酸桿菌等益生菌進行疾病預(yù)防和保健。健。 藥品中治療腸道疾??；藥品中治療腸道疾??； 保健品調(diào)整腸道微生態(tài)平衡；保健品調(diào)整腸道微生態(tài)平衡； 食品中大部分都是發(fā)酵乳制品。食品中大部分都是發(fā)酵乳制品。我國益生菌菌株選擇標(biāo)準(zhǔn)我國益生菌菌株選擇標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生部衛(wèi)生

26、部2001年年84號文件頒布的號文件頒布的9種菌種；種菌種；不提倡以液態(tài)形式生產(chǎn)益生菌類保健食品。因為微生態(tài)不提倡以液態(tài)形式生產(chǎn)益生菌類保健食品。因為微生態(tài)保健食品中的功能因子為活菌，因而從保證活菌含量的保健食品中的功能因子為活菌，因而從保證活菌含量的角度而言，應(yīng)大力提倡發(fā)展微膠囊或膠囊劑型的凍干菌角度而言，應(yīng)大力提倡發(fā)展微膠囊或膠囊劑型的凍干菌粉；粉； 活菌類益生菌保健食品在貯藏期內(nèi)活菌數(shù)不得少于活菌類益生菌保健食品在貯藏期內(nèi)活菌數(shù)不得少于106cfu/mL(g)，從而達(dá)到對人體健康有促進作用的良好，從而達(dá)到對人體健康有促進作用的良好效果。效果。5 益生菌粉的制備益生菌粉的制備 益生菌菌株益

27、生菌菌株 特定增殖培養(yǎng)基中培養(yǎng)特定增殖培養(yǎng)基中培養(yǎng) 離心富集菌體離心富集菌體 菌體加入冷凍保護劑菌體加入冷凍保護劑 真空冷凍干燥真空冷凍干燥 真空包裝真空包裝 5.1 益生菌培養(yǎng)方法益生菌培養(yǎng)方法 益生菌培養(yǎng)基通常選用益生菌培養(yǎng)基通常選用MRSMRS培養(yǎng)基（桿菌）培養(yǎng)基（桿菌）和和M17M17培養(yǎng)基（球菌），培養(yǎng)方法通常采用好氧培養(yǎng)基（球菌），培養(yǎng)方法通常采用好氧和厭氧培養(yǎng)。厭氧培養(yǎng)方法較多，有燭缸厭氧和厭氧培養(yǎng)。厭氧培養(yǎng)方法較多，有燭缸厭氧、焦性沒食子酸、真空袋、雙層瓊脂等方法，、焦性沒食子酸、真空袋、雙層瓊脂等方法，一些對氧氣要求嚴(yán)格的厭氧乳酸菌應(yīng)采用嚴(yán)格一些對氧氣要求嚴(yán)格的厭氧乳酸菌應(yīng)采

28、用嚴(yán)格的厭氧培養(yǎng)方法。的厭氧培養(yǎng)方法。 5.2 益生菌生長特性益生菌生長特性 益生菌的生長曲線通常分為益生菌的生長曲線通常分為4 4個階段：延滯期，對個階段：延滯期，對數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期。數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期。 延滯期：延滯期：益生菌緩慢生長，適應(yīng)生長環(huán)境。益生菌緩慢生長，適應(yīng)生長環(huán)境。 對數(shù)期：對數(shù)期：益生菌大量生長繁殖，呈對數(shù)生長。益生菌大量生長繁殖，呈對數(shù)生長。 穩(wěn)定期：穩(wěn)定期：益生菌的生長量與衰亡量基本一致，益生菌的生長量與衰亡量基本一致， 益生菌保持基本穩(wěn)定。益生菌保持基本穩(wěn)定。 衰亡期：衰亡期：由于酸的大量產(chǎn)生，抑制了益生菌由于酸的大量產(chǎn)生，抑制了益生菌 的生長，出現(xiàn)自溶現(xiàn)象，活

29、菌數(shù)下降。的生長，出現(xiàn)自溶現(xiàn)象，活菌數(shù)下降。 5.3 益生菌益生菌增值培養(yǎng)增值培養(yǎng) 益生菌的增殖培養(yǎng)，即在一定的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加益生菌的增殖培養(yǎng)，即在一定的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入有利于益生菌生長的各種營養(yǎng)因子，提供充足入有利于益生菌生長的各種營養(yǎng)因子，提供充足的營養(yǎng)素。這些營養(yǎng)素稱益生菌增殖因子。的營養(yǎng)素。這些營養(yǎng)素稱益生菌增殖因子。 碳源：碳源：葡萄糖、乳糖、麥芽糖等；葡萄糖、乳糖、麥芽糖等； 氮源：氮源：酪蛋白水解物、胰蛋白胨等、氨酪蛋白水解物、胰蛋白胨等、氨 基酸等；基酸等； 維生素：維生素：酵母提取物、絲氨酸、甲硫氨酸酵母提取物、絲氨酸、甲硫氨酸 、 維生素維生素C等。等。 由于益生菌在代謝過

30、程中產(chǎn)生的大量乳由于益生菌在代謝過程中產(chǎn)生的大量乳酸，抑制益生菌的生長，因此國內(nèi)外通常在酸，抑制益生菌的生長，因此國內(nèi)外通常在益生菌培養(yǎng)過程中采用中和乳酸的方法，延益生菌培養(yǎng)過程中采用中和乳酸的方法，延長了益生菌的對數(shù)生長期，以獲得最多量的長了益生菌的對數(shù)生長期，以獲得最多量的益生菌菌體。益生菌菌體。o緩沖鹽法緩沖鹽法 在培養(yǎng)基中加入緩沖鹽，可以調(diào)節(jié)在培養(yǎng)基中加入緩沖鹽，可以調(diào)節(jié)pH在在一定范圍內(nèi)變化，不會出現(xiàn)酸度過高的情況，一定范圍內(nèi)變化，不會出現(xiàn)酸度過高的情況，有利于益生菌的生長。一些國外學(xué)者利用奶自有利于益生菌的生長。一些國外學(xué)者利用奶自身含有的磷酸鹽、檸檬酸鹽和蛋白質(zhì)作為緩沖身含有的磷

31、酸鹽、檸檬酸鹽和蛋白質(zhì)作為緩沖劑添加到益生菌培養(yǎng)的體系當(dāng)中。另外，常用劑添加到益生菌培養(yǎng)的體系當(dāng)中。另外，常用的緩沖劑還有的緩沖劑還有CaCO3，與乳酸反應(yīng)生成，與乳酸反應(yīng)生成Ca () 2中和乳酸，同時中和乳酸，同時Ca2+可以在冷凍干燥時?？梢栽诶鋬龈稍飼r保護益生菌菌體，特別對于乳桿菌尤為重要。護益生菌菌體，特別對于乳桿菌尤為重要。 o化學(xué)中和法化學(xué)中和法 在益生菌培養(yǎng)過程中，由于乳酸的積累在益生菌培養(yǎng)過程中，由于乳酸的積累，當(dāng)超過益生菌可以耐受的范圍時，會抑制，當(dāng)超過益生菌可以耐受的范圍時，會抑制益生菌的生長，為了解除這種抑制作用，可益生菌的生長，為了解除這種抑制作用，可以在培養(yǎng)體系中加

32、入堿液來中和。常用的中以在培養(yǎng)體系中加入堿液來中和。常用的中和劑有和劑有NH3H2O、Ca(OH)2、NaOH和和Na2CO3等。等。o滲析法滲析法 滲析法是目前最先進的方法。其原理是滲析法是目前最先進的方法。其原理是益生菌代謝產(chǎn)生的廢物通過膜過濾除去，使益生菌代謝產(chǎn)生的廢物通過膜過濾除去，使發(fā)酵液始終保持著最適合益生菌生長的環(huán)境發(fā)酵液始終保持著最適合益生菌生長的環(huán)境，以用最短的時間獲得最多的菌體。但其設(shè)，以用最短的時間獲得最多的菌體。但其設(shè)備投資過大，對超膜材料的要求非常嚴(yán)格，備投資過大，對超膜材料的要求非常嚴(yán)格，同時在培養(yǎng)過程中衛(wèi)生條件不易達(dá)到。同時在培養(yǎng)過程中衛(wèi)生條件不易達(dá)到。5.4 益

33、生菌益生菌菌體的濃縮菌體的濃縮 益生菌的濃縮是為了獲得濃度較高的菌體，益生菌的濃縮是為了獲得濃度較高的菌體，以獲得活性較高的凍干菌粉。同時濃縮過程可以獲得活性較高的凍干菌粉。同時濃縮過程可除去培養(yǎng)液中大部分水分，一方面可以減少凍除去培養(yǎng)液中大部分水分，一方面可以減少凍干過程中形成的冰晶體對益生菌細(xì)胞的機械損干過程中形成的冰晶體對益生菌細(xì)胞的機械損傷作用，另一方面可減少凍干過程要蒸發(fā)的水傷作用，另一方面可減少凍干過程要蒸發(fā)的水分，縮短凍干時間，提高效率。益生菌分，縮短凍干時間，提高效率。益生菌菌體的菌體的濃縮通常采用膜滲析法和離心法兩種方法。濃縮通常采用膜滲析法和離心法兩種方法。o 膜滲析法膜滲

34、析法 此法是將此法是將益生菌益生菌在發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)，利在發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)，利用膜裝置將用膜裝置將益生菌益生菌菌體和發(fā)酵液分離，以濃菌體和發(fā)酵液分離，以濃縮菌體?？s菌體。 優(yōu)點：優(yōu)點：對菌體的損傷較小，獲得的菌體濃度對菌體的損傷較小，獲得的菌體濃度 較高，培養(yǎng)液可以循環(huán)利用。較高，培養(yǎng)液可以循環(huán)利用。 缺點：缺點：膜裝置造價過高，過濾膜的清洗、殺膜裝置造價過高，過濾膜的清洗、殺 菌、老化、污染等一系列的問題。菌、老化、污染等一系列的問題。 o 離心法離心法 離心法是濃縮分離離心法是濃縮分離益生菌益生菌菌體最常用的菌體最常用的方法，即借助離心機的離心力作用將方法，即借助離心機的離心力作用將益生菌益生菌菌

35、體沉積，與發(fā)酵液分離。菌體沉積，與發(fā)酵液分離。 優(yōu)點：優(yōu)點：簡便、快速、處理量大，較為適合簡便、快速、處理量大，較為適合 商業(yè)化生產(chǎn)商業(yè)化生產(chǎn) 。 缺點：缺點：離心過程中機械損傷較大，離心過程中機械損傷較大，益生菌益生菌 存活率較低。存活率較低。5.5 益生菌益生菌的冷凍干燥的冷凍干燥 益生菌冷凍干燥分為益生菌冷凍干燥分為冷凍冷凍和和干燥干燥兩個部兩個部分，首先將益生菌在一定溫度下冷凍，使分，首先將益生菌在一定溫度下冷凍，使其凍結(jié)，然后再經(jīng)過真空冷凍干燥過程。其凍結(jié)，然后再經(jīng)過真空冷凍干燥過程。其中冷凍過程對益生菌活性損失最大。其中冷凍過程對益生菌活性損失最大。o益生菌的冷凍益生菌的冷凍 冷凍

36、溫度冷凍溫度 益生菌益生菌對低溫冷凍的耐受性與菌株有關(guān)。對低溫冷凍的耐受性與菌株有關(guān)。細(xì)胞在冷凍過程中會出現(xiàn)以下變化：當(dāng)冷凍時細(xì)胞在冷凍過程中會出現(xiàn)以下變化：當(dāng)冷凍時細(xì)胞外溶液先結(jié)冰，細(xì)胞內(nèi)溶液仍保持未結(jié)冰細(xì)胞外溶液先結(jié)冰，細(xì)胞內(nèi)溶液仍保持未結(jié)冰狀態(tài)，這時由于滲透壓的作用，細(xì)胞內(nèi)水分會狀態(tài)，這時由于滲透壓的作用，細(xì)胞內(nèi)水分會向細(xì)胞外流動，引起細(xì)胞脫水死亡。向細(xì)胞外流動，引起細(xì)胞脫水死亡。 若快速冷凍時，細(xì)胞內(nèi)外同時凍結(jié)，形成的若快速冷凍時，細(xì)胞內(nèi)外同時凍結(jié)，形成的冰晶體較小，在細(xì)胞內(nèi)外分布均勻，細(xì)胞死亡冰晶體較小，在細(xì)胞內(nèi)外分布均勻，細(xì)胞死亡率較少。因此冷凍溫度越低、冷凍速度越快，率較少。因此

37、冷凍溫度越低、冷凍速度越快，對益生菌的對益生菌的損傷越小。損傷越小。 冷凍保護劑冷凍保護劑 由于益生菌細(xì)胞在冷凍過程中不可避免由于益生菌細(xì)胞在冷凍過程中不可避免地遭受冰晶體的機械損傷，因此通常采用添地遭受冰晶體的機械損傷，因此通常采用添加冷凍保護劑的方法以最大程度的減少益生加冷凍保護劑的方法以最大程度的減少益生菌細(xì)胞的死亡。通常選用的保護劑可分為菌細(xì)胞的死亡。通常選用的保護劑可分為小小分子化合物分子化合物和和大分子化合物大分子化合物 。 o益生菌的真空冷凍干燥益生菌的真空冷凍干燥 將濃縮分離得到的益生菌菌體，添加冷將濃縮分離得到的益生菌菌體，添加冷凍保護劑低溫凍結(jié)后，在真空低溫條件下干凍保護劑

38、低溫凍結(jié)后，在真空低溫條件下干燥。一般的干燥方法是將物料中的水分由液燥。一般的干燥方法是將物料中的水分由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，但是真空冷凍干燥則是將物態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，但是真空冷凍干燥則是將物料里的水分先凍結(jié)成固態(tài)，然后再由固態(tài)轉(zhuǎn)料里的水分先凍結(jié)成固態(tài)，然后再由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，使干燥的益生菌中水分減少至其變?yōu)闅鈶B(tài)，使干燥的益生菌中水分減少至其長時間內(nèi)無法再繼續(xù)維持生物和化學(xué)反應(yīng)的長時間內(nèi)無法再繼續(xù)維持生物和化學(xué)反應(yīng)的水平。水平。 6.益生元及其應(yīng)用益生元及其應(yīng)用 6.1概念概念o 最基本的益生元為最基本的益生元為碳水化合物碳水化合物，但定義并不排除被用作，但定義并不排除被用作益生元的非碳水化合物物質(zhì)。理

39、論上來講，任何可以減益生元的非碳水化合物物質(zhì)。理論上來講，任何可以減少有害菌種，而有益于促進健康的菌種或活動的物質(zhì)都少有害菌種，而有益于促進健康的菌種或活動的物質(zhì)都可以叫做可以叫做益生元益生元。o 益生元給益生菌提供益生元給益生菌提供“食物食物”,能夠被腸道內(nèi)有益細(xì)菌能夠被腸道內(nèi)有益細(xì)菌分解吸收，促進有益細(xì)菌生長繁殖。分解吸收，促進有益細(xì)菌生長繁殖。o 益生元主要包括各種寡糖類物質(zhì)（益生元主要包括各種寡糖類物質(zhì)（Oligosaccharides）或稱）或稱低聚糖低聚糖（由（由210個個分子單糖組成）。分子單糖組成）。o 非消化性寡糖非消化性寡糖(non-oligosaccharides,NDO

40、S)可以促進可以促進有益菌有益菌從而產(chǎn)生有益效應(yīng)，這種情況下它們可從而產(chǎn)生有益效應(yīng)，這種情況下它們可以被認(rèn)為是益生元。非消化性寡糖同樣可以促進有害菌以被認(rèn)為是益生元。非消化性寡糖同樣可以促進有害菌而產(chǎn)生有害效應(yīng)（如在乳糖不耐癥中）。而產(chǎn)生有害效應(yīng)（如在乳糖不耐癥中）。NDOs 也可也可以對腸菌落無任何作用。以對腸菌落無任何作用。 6.2 益生元種類益生元種類 益生元種類很多，有益生元種類很多，有低聚糖低聚糖、多糖、植物、多糖、植物中草藥提取物、蛋白質(zhì)水解物、多元醇等。大中草藥提取物、蛋白質(zhì)水解物、多元醇等。大量生產(chǎn)商品化的主要是一些有雙歧因子功能的量生產(chǎn)商品化的主要是一些有雙歧因子功能的低聚糖

41、。如低聚糖。如異麥芽糖低聚糖異麥芽糖低聚糖(IMO)：低聚果低聚果糖糖(FOS)、低聚半乳糖低聚半乳糖(GOS)、低聚木糖低聚木糖(XOS)、低聚乳果糖低聚乳果糖(LACT)、大豆低聚糖大豆低聚糖(SOS)、菊粉菊粉(Inulin)等。等。 6.3 益生元的作用益生元的作用o 雙歧桿菌增殖效果雙歧桿菌增殖效果 一般而言，腸內(nèi)雙歧桿菌共有一般而言，腸內(nèi)雙歧桿菌共有8種，其中以兩歧雙歧桿菌、種，其中以兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、長雙歧桿菌和短雙歧桿菌的數(shù)嬰兒雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、長雙歧桿菌和短雙歧桿菌的數(shù)量最多。不同年齡階段人群的腸內(nèi)雙歧桿菌，其組成和比例有量最多。不同年齡階段人群

42、的腸內(nèi)雙歧桿菌，其組成和比例有一定差別，如兒童階段主要是嬰兒雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌和一定差別，如兒童階段主要是嬰兒雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌和長雙歧桿菌，青壯年和老年人腸道中則主要是青春雙歧桿菌和長雙歧桿菌，青壯年和老年人腸道中則主要是青春雙歧桿菌和長雙歧桿菌。隨著年齡增長，或不良飲食習(xí)慣及疾病等的影響長雙歧桿菌。隨著年齡增長，或不良飲食習(xí)慣及疾病等的影響，腸內(nèi)雙歧桿菌數(shù)量和比例很有可能會大幅下降，不利于人體，腸內(nèi)雙歧桿菌數(shù)量和比例很有可能會大幅下降，不利于人體健康狀態(tài)的保持。大量研究表明：健康狀態(tài)的保持。大量研究表明：異麥芽低聚糖異麥芽低聚糖、低聚果糖低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖低聚半乳糖、低聚木糖等有明顯的雙歧桿菌增殖作用。等有明顯的雙歧桿菌增殖作用。 o 乳酸桿菌增殖效果乳酸桿菌增殖效果 經(jīng)過體外試驗和臨床研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過體外試驗和臨床研究發(fā)現(xiàn)，異麥芽低聚糖異麥芽低聚糖、低、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等對人體聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等對人體腸內(nèi)乳酸桿菌均有明顯的增殖作用。其中低聚半乳糖對腸內(nèi)乳酸桿菌均有明顯的增殖作用。其中低聚半乳糖對