益生菌在发酵饮料中的研究进展

张 璇，遇世友，乔丽燕，杜欣宇

（哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨 150028）

0 引言

益生菌定义较为规范的表达是经适量服用后，对宿主健康有益的活性微生物[1]。因其有着调节肠道菌群生态均衡、促进排便、防止腹泻、抗抑郁等功能，在食品、养殖、医药等行业存在着广泛的使用价值。目前，益生菌发酵技术已在饮料范畴中遍及应用，其将益生菌发酵技术同谷物、果蔬、富含蛋白质原料结合，开拓了益生菌饮料发展思路，将益生菌及其活性代谢产物与益生元（膳食纤维等）有机结合起来，对改善肠道健康、预防和缓解慢性疾病具有重要作用[2]。在对益生菌进行了简要介绍之后，重点对其在发酵饮料的应用研究进展进行了综合论述。

1 益生菌

1.1 益生菌定义演变

俄罗斯诺贝尔奖获得者Elie Metchnikoff是第一个提出益生菌概念的人，他指出人类摄入含有乳酸菌的发酵乳品后，因乳酸菌伴随食物进入人体肠道，抑制了有害微生物，从而能够促进健康和延长寿命。自此提出后，益生菌的概念始终在演变。

益生菌定义演变见表1。

表1 益生菌定义演变

1.2 益生菌的分类

益生菌广泛分布于人类生活中，如肠道中有大量乳酸菌，可灵敏监测、指示人类身体状况的双歧杆菌等。其种类繁多，常见的益生菌有双歧杆菌类、乳酸杆菌类等，其中双歧杆菌类包括长、短、卵形双歧杆菌等，乳酸杆菌类包括嗜酸、保加利亚、干酪、发酵乳杆菌等[3-4]。

1.3 益生菌功能

益生菌具有降胆固醇、通过调节肠道菌群改善便秘、缓解腹泻，增强免疫力等功效。

1.3.1 降低胆固醇

自1974年，乳酸菌具有降低血清胆固醇水平的作用被Mann G V[5]初次报道开始，已发现多种可减少胆固醇的益生菌，如乳杆、肠球、双歧杆菌等。大量试验表明，益生菌具有显著降低胆固醇的作用。

孙昕等人[6]研究发现，发酵乳品中分离的4种酵母菌与10种乳酸菌在培养基中能够有效降低胆固醇，且单株菌株效果低于复合益生菌。斯妲等人[7]在对一种植物乳杆菌体内降低胆固醇的作用机制研究中，表明植物乳杆菌KLDS1.0386通过抑制小鼠肝脏HMGCR蛋白表达与通过下调小鼠肝脏FXR蛋白的表达激活CYP7A1的表达，调节体内胆固醇水平。

1.3.2 调节肠道菌群

大量益生菌存在于人体肠道中，其可通过调节肠道菌群，降低肠道中有害菌的数量，扩大有益菌的分布率，维持肠道菌群均衡，从而缓解腹泻、改善肠道便秘等。

臧凯丽等人[8]研究表明，益生菌剂可改变肠道微生物多样性，通过改变关键菌群间的丰度比例，起到促进部分有益菌的繁殖、减少肠道有害微生物生长并维持肠道菌群结构稳态的作用，再次确定了应用益生菌剂调节和恢复便秘、腹泻人群肠道健康具有科学价值。

1.3.3 增强免疫力

益生菌主要通过2个方面增强免疫力，一是益生菌可以黏附于人体肠道内，调节胃肠道均衡，通过肠道黏膜的抵抗力和免疫功能构成了一道屏障；另一方面宿主的免疫系统可直接被益生菌影响，而引发肠道免疫，并刺激脾脏、胸腺等免疫器官，增强巨噬细胞活性，经过增强T、B淋巴细胞对于抗原刺激的反响，发挥其特异性免疫活性，进一步使体液、肝胰脏免疫力获得改善，此外其还经过肠屏障功效的变化使得肠道微生态发生变化，发挥代谢作用，从而提高机体的免疫力[9]。

2 益生菌在发酵饮料的应用状况

发酵饮料就是指根据微发酵调配，酒精浓度在容积1%以下的饮料。伴随着人们消费能力的飞速发展，对现在生活和饮食搭配的要求趋向营养成分和风味的优良。这样的行业背景为发酵饮料在饮料行业的发展提供了一个良好的发展环境。依据国际性饮料研究会的要求，微生物原料可以包含乳酸菌、酵母等其他应用批准菌苗。乳酸菌饮料能高效预防泌尿生殖系统感染，具有保护肝脏、排热解毒、抗衰老、延年益寿、消除腹泻、增加维生素等有益的作用，这样的原料条件为发酵饮料的开发与研究提供了无限可能。在各种有益因素的促使下，发酵饮料在不断的开发与研究中不断进步与成熟，新技术与新口味的不断碰撞，迎合消费者需求与口味的新产品不断涌入市场，发酵饮料逐渐在饮料市场占据了不可忽视的地位。

2.1 益生菌谷物发酵饮料

谷物中富含B族维生素、不饱和脂肪酸和少量磷脂，是获得B族维生素的重要途径。将益生菌和谷类物质结合，提高谷类物质的附加值，具有很大的市场潜力。

近年来，谷物发酵饮料逐渐成为研究的热门，魏然等人[10]以藜麦为原料，利用短乳杆菌、乳酸乳球菌进行乳酸发酵发酵，制成有水果风味的益生菌饮料。周爽等人[11]以黑糯米和燕麦原料，选用保加利亚乳酸杆菌发酵，研发出香气独特的全新发酵乳酸菌饮料。黄晰等人[12]以发芽及未发芽的大麦、青稞、大米经处理后加入植物奶中混合均匀，再接种植物乳杆菌开发非乳益生菌发酵饮料。和树平等人[13]以大麦、燕麦、薏仁为原料，加入双歧杆菌、干酪乳酸杆菌和嗜热乳酸杆菌进行发酵，制备出色泽均一、酸甜适度、风味较佳的发酵型谷物饮料。张桂芳[14]将杂粮原料中淀粉、蛋白和纤维等大分子物质去除后，加入乳酸菌、酵母菌和雪莲菌等益生菌发酵酶解制成杂粮浆，将其进行杀菌、调配、均质等一系列工艺，制备出风味优良的低酒精度澄清型杂粮发酵饮料。同时小米发酵饮料也是发酵饮料中重要组成部分，运用了多种现代生物技术，即现代酶工程技术、微生物技术和饮料加工技术等。发酵剂主要包含乳酸菌、酵母菌和少量真菌[15]。不仅留住了谷物本身的天然活性物质，还通过现代微生物发酵技术产生的益生因子减少了谷物中的蛋白质、淀粉和不溶性纤维等大分子物质，解决了谷物饮料适口性差等问题，是目前谷物饮料开发的新方向。不仅将谷类原本的天然活性物质保存，还降低了淀粉、蛋白质、不溶性纤维等大分子物质含量，是谷物饮料研发的新方向。

2.2 益生菌果蔬发酵饮料

益生菌果蔬发酵饮料的研究为果蔬汁饮料的发展提供了新思路，将会成为行业未来研究的热点。

果蔬是膳食营养中不可或缺的重要组成，其中水果含大量维C、叶酸等物质，具有降低血压、减缓衰老、保护皮肤等功效；蔬菜含有多种化学物质，可以有效预防慢性、退行性疾病。根茎类蔬菜含有大量淀粉，可为人的日常生活提供能量。果蔬汁可以作为良好的益生菌发酵基，将益生菌和果蔬结合可以保留果蔬的营养物质[16]，还兼具益生菌的益生保健功能，制成的发酵饮料能够改善果蔬汁的风味，延长保质期，对充分利用果蔬资源、提升产品价值具有深远的意义。

目前，施俊凤等人[17]将黄肉甘薯为原料，以乳酸菌葡聚糖明串珠菌发酵菌株红薯浆34.0℃的发酵条件下发酵36.0 h，口感香醇，有一定保健功能。杜静婷等人[18]以密本南瓜为发酵原料加入山西代县传统发酵酱菜中的汉逊德巴利酵母制成南瓜汁发酵饮料。刘秉坤[19]初步研制出益生菌发酵百合植物基乳品，为研发新型百合发酵产品提供基础和思路。黄天等人[20]以山药粉为原料，益生菌Lactobacillus plantarum P-8和Ifidobacterium lactis V9为发酵剂制成益生菌山药饮料。刘聪[21]以阿方索芒果为原料，接种直投式乳酸菌发酵剂，研发出一种色泽诱人、富含营养物质的芒果乳酸菌发酵饮料。高玉荣等人[22]利用益生菌嗜酸乳杆菌L2-16菌株发酵巨峰葡萄汁，延长了葡萄产业链。赵处敏[23]将红枣、竹笋同乳酸菌一起发酵，制得含有膳食纤维的减糖饮料。朱星[24]以沙果为原料，并添加保加利亚乳酸杆菌与植物乳酸杆菌，研制出一种口感丝滑且具有一定保健功能的乳酸菌沙果发酵饮料。张业芳[25]以贵长猕猴桃为原料，经植物乳杆菌发酵使猕猴桃中还原型维C稳定存在，提高猕猴桃饮料的抗氧化能力及总酚含量。王辉等人[26]用番茄木瓜为原料，添加双歧杆菌与植物乳杆菌菌体优化复合益生菌饮料工艺。黄杰等人[27]以植物乳杆菌和发酵乳杆菌为发酵菌种加入至香蕉和胡萝卜的原料中，进行工艺优化，制备出一种口感风味良好的香蕉胡萝卜复合型果蔬汁饮料。管章瑞等人[28]以柚子和菊芋为原料，经药酒、酿酒酵母、植物乳酸杆菌、醋酸菌混合发酵制备出果蔬发酵饮料，具有较强抗氧化活性。徐安书等人[29]用优质龙眼、胡萝卜、番茄汁同德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌发酵，制备龙眼混合果蔬汁乳酸菌饮料。董基[30]以杨桃和黄瓜为主要原料，将保加利亚乳酸杆菌和嗜热型链球菌作为发酵剂，制得一种细腻爽口、酸甜适宜的乳酸菌杨桃黄瓜复合汁发酵饮料。益生菌果蔬发酵饮料的研究为果蔬汁饮料的发展提供了新思路，将会成为行业未来研究的热点。

2.3 蛋白发酵饮料

蛋白发酵饮料依据蛋白的特性不一样，可分成动物蛋白的发酵饮料和大豆蛋白发酵饮料。近年来试验对于乳酸菌及乳酸杆菌作为发酵菌种的研究尤其细致。比如张玉双等人[31]通过试验发现益生菌的种类、牦牛乳与豆乳的比例，以及添加浓缩果汁的类型对发酵饮料感官品质及益生菌活菌数有显著影响。产品发酵过程的结果表明，以乳酸菌为益生菌，牦牛乳与豆乳比例为50∶50的处理组活菌数最高，感官品质最优。蔺志颖等人[32]选用沙拉酱为原料研发制成绿色植物类蛋白质发酵饮料，选用单因素及响应面试验提升其发酵加工工艺标准，在沙拉酱使用率提高的同时，丰富了蛋白发酵饮料类型、增加了沙拉酱乳的营养成分。刘凤锦等人[33]以甜玉米罐头和分离出来乳清蛋白为原料，各自制取乳酸菌、鼠李乳酸杆菌、乳杆菌可溶蛋清、分散氨基氮；融合可滴定管酸值关键质量标准的转变，及其感官点评，综合考核不同菌苗发酵甜玉米乳清蛋白粉饮料的特点，并为开发设计发酵乳种类给予理论创新。近10年来各个研究组织还通过研究将益生菌里面的其他菌种作为发酵菌种与各种蛋白发酵饮料相结合，结合上述方面的研究将益生菌在发酵饮料的应用研究与开拓推向了一个新的高峰。

2.4 其他发酵饮料

其他类发酵饮料是指除上述原料之外，如蜂蜜、中草药等均可酿制出相应的风味各异的发酵饮料。近年来，我国其他类发酵饮料的研究也在不断推进，比如王虹玲等人[34]的试验将市面上完善且无机械设备损害的西瓜皮与蜂蜜一起发酵，在单因素试验的基础上，开展四因素三水平正交试验，明确了西瓜皮汁乳酸发酵饮料的最佳酿制加工工艺，致力于“变宝”西瓜皮，法国发酵获得的蜂蜜西瓜皮汁乳酸发酵饮料不但口味与众不同、营养丰富，口味、颜色和结构情况备受顾客热烈欢迎，与此同时也是灵活运用资源开发商品的重要途径。彭涛等人[35]以甘肃省产花菜蜂蜜为原料生产制造蜂蜜发酵饮料，通过繁殖塑造、平板电脑分离纯化、初筛、再筛和蜂蜜发酵试验，从花菜蜂蜜中得到2株发酵工作能力很强的酵母，基本运用评定为耐糖量蜂蜜酵母菌（Saccharomyces mellis）和克雷氏酵母（Kloeckera sp）的Kloeckera sp.4-18开展花菜蜂蜜研发试验，发酵液原始甜度为22～24 °Bx。盛洁等人[36]将新疆阿克苏红枣和乳酸菌发酵制成红枣益生菌饮料，酸甜可口、营养开胃。杨琳琳等人[37]提取重瓣玫瑰花液，接种植物乳杆菌发酵，得到一种富含益生菌和花色苷的益生菌产品。刘晓辉等人[38]在红茶中添加乳酸菌、酵母菌进行固态发酵制成益生菌发酵红茶，在茶香风味基础上兼具发酵风味，酵母菌发酵茶叶酒酿香显著，乳酸菌发酵茶酸感强烈，均具有很好的开发利用价值。

3 结语

综上所述，益生菌是有益的活性微生物，对其开发和利用是一件有益于人类的事情。发酵饮料又是其应用形式之一，其具有营养价值高、保健疗效好、风味大为改善的作用。益生菌果蔬发酵饮料中的黄酮、生物碱、多糖、皂苷、萜类和多酚等物质含量增多，提高健康效益。益生菌谷物发酵饮料借助微生物发酵产生的益生因子可增加谷物的营养价值，益生菌发酵饮料的研究与开发将会取得一定的经济效益与社会效益。