酸奶中乳酸菌的研究与展望

酸奶中乳酸菌的研究与展望 安徽科技学院 食品药品学院 本科毕业论文 酸奶中乳酸菌的研究与展望 食品科学与工程:呼庆真 指导老师:吴士云 摘 要:本文主要分析了酸奶现状及酸奶发展趋势进行了展望。同时～对酸奶中乳酸菌的作用 进行说明。并对酸奶的现状、未来、储存方式及消费群体等方面进行分析。 关键词:酸奶～乳酸菌,室温 1概述 酸奶是以新鲜牛乳经有效杀菌,用不同乳酸菌发酵剂制成的乳制品,味酸甜细腻,营养丰 [1]富,深受人们喜爱,专家称它是“21世纪的绿色食品”,是一种“功能独特的营养品”。它对人体 [2]有较多的好处,可以维持肠道正常菌群平衡,调节肠道有益菌群到正常水平等;在我国,近几年生产销售的酸乳及酸乳饮品数量直线上升,品种花样繁多,很受消费者的青睐。目前市售的各种酸奶制品中,作为发酵剂的乳酸菌,通常为保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌这两株菌,乳 [3]制品中可任意添加乳粉、脱脂乳粉、乳清粉等,在最终产品中必须大量存在这些微生物。 乳酸菌是一种存在于人类体内的益生菌。乳酸菌能够将碳水化合物发酵成乳酸，因而得名。益生菌能够帮助消化，有助人体肠脏的健康，因此常被视为健康食品，添加在酸奶之内。在人体肠道内栖息着数百种的细菌，其数量超过百万亿个。其中对人体健康有益的叫益生菌，以乳酸菌、双歧杆菌等为代表，对人体健康有害的叫有害菌，以大肝杆菌、产气荚膜梭状芽胞杆菌等为代表。益生菌是一个庞大的菌群，有害菌也是一个不小的菌群，当益生菌占优势时(占总数的80%以上)，人体则保持健康状态，否则处于亚健康或非健康状态。长期科学研究结果表明，以乳酸菌为代表的益生菌是人体必不可少的且具有重要生理功能的有益菌，它们数量的多和少，直接影响到人的健康与否，直接影响到人的寿命长短，科学家长期研究的结果证明，乳酸菌对人的健康与长寿非常重要。 目前世界上常用于益生菌的菌种大多为乳酸菌，如嗜酸乳杆菌 (Lactobacillusacidophilus)、发酵乳杆菌(Lactobacillusfermentum)、干酪/副干酪乳杆菌(Lactobacillus casei/paracasei)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、罗伊氏乳杆菌Lactobacillus reuteri)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillusrhamnosus)、双歧杆菌(Bifidobacterium)等中的一些菌株。但并不是这些菌种中的每一株菌都可以作为益生菌，只要经过科学验证的菌株才可以作为益生菌。同时，并不是每一株益生菌都是全面手，能够发挥所有的健康 [4]功效。 目前的食品和保健品市场上,很多产品的保健概念比较好,但是对人体的实际效果则很一般。益生菌常常耐受不了销售过程中的环境条件而导致含量大幅度下降,或者耐受不了胃酸和胆汁的杀菌作用而丧失活性。因此,选育耐酸和耐胆汁的益生菌菌株以保证它们能够在 [5]人的胃酸和肠道的胆汁中生存等菌种选育课题都是非常活跃的研究领域。鉴于乳酸菌在 - 1 - 安徽科技学院 食品药品学院 本科毕业论文 酸奶制品中的重要性,本研究对市售主要品牌酸奶中乳酸菌进行了分离鉴定及益生特性研究,在此基础上对市售主要品牌酸奶开展了保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌存在情况与品质的调查,为广大消费者选购酸奶提供理论支撑。 2 乳酸菌的作用 酸奶在室温下放置过程中，制品中酸度、PH随时间延长，PH逐渐减小、酸度变大。在贮存过程中，乳酸菌继续生长繁殖，菌体的生长消耗掉残存的乳糖产生乳酸，导致酸度进一步升高，这也是酸奶pH 值不断下降的原因。酸奶的乳酸菌数都随着贮存天数的增加而减少。这可能是因为随着贮存时间的延长，活菌代谢产物进一步使环境酸度升高，菌体生长受到其代谢产物的抑制，同时菌体老化、死亡数增多，菌数逐渐降低。 人体胃肠道中有大量多种细菌，其数量、种类及分布定居部位相对稳定，共同形成人体中最大也最复杂的微生态系统。一个健康的成年人肠道内微生态系统一旦被破坏，就会引起疾病，称为肠道菌群失调。研究表明，腹泻患者的肠道乳酸菌菌群的数量和种类都较 [6]少，在服用乳酸菌制剂治疗后能调节肠道菌群，健康肠道。乳酸菌在进入到肠道后，可以迅速生长、代谢、繁殖，为机体提供部分必需氨基酸和维生素等营养物质;产生酸和酶类帮助宿主消化;同时代谢出乳酸、二氧化碳以降低肠道内pH值，抑制病原菌繁殖，从而起到维持机体肠内菌群平衡的作用。酸奶的特征微生物培养中,培养基上可见两面凸起的,不规则的星形菌落,经涂片染色显微镜观察及发酵证实为乳酸杆菌而培养基上可见两面凸起的圆形或椭圆形的菌落,经显微镜观察及发酵证实为乳酸杆菌。通过对混合菌种与单独菌株进行对照,发现此方法虽不能准确地计数出菌种的活菌数,但通过研究国内外各类菌种在平板上呈现的特征菌落比例与酸奶的风味及口感,可以确信“球杆比”是酸奶风味的源头,从而为改善酸奶品质开辟了一条新的思路。为此采用传统的营养琼脂法对单菌株及混合菌种进行菌落计数。在对市售酸奶进行特征微生物时可以发现酸奶存放时间越长活菌数越少,新鲜的酸奶中活菌数与酸奶的酸度有关,但有一点是可以肯定的,经过长时间发酵,成品 [7]酸奶中杆菌已经微乎其微。 3 乳酸菌相关领域国际现状 从世界发达国家对益生乳酸菌研究开发现状来看，具有以下特点和发展趋势: 1.1 建立专业化的菌种资源库，用于益生菌菌种筛选和改良的遗传资源十分丰富，并具有自主知识产权。在乳酸菌产业发达国家，都十分重视乳酸菌资源的搜集、保存及资源库和基因库的建立，在此基础上对乳酸菌进行开发利用。除了国家的一些研究中心设立乳酸菌资源库之外，一些大的乳业公司或专业生产乳酸菌制剂的企业都建立了自己的乳酸菌资源库，且每年不断的从世界各国收集、补充，如丹麦Chr. Hansen、荷兰DSM公司、芬兰的维里奥公司(Valio Ltd)、法国达能(Danone)、日本Calpis Co., Ltd、日本养乐多株式 会社(Yakult Honsha Co., Ltd)、日本明治乳业(Meiji Dairies)、中国台湾的味全公司等。像法国达能(Danone)在过去的90年，建立了一个乳酸菌保藏中心，称为Bacterial Bank，收集乳酸菌大约3，500株，尽管目前只对百余株进行了系统的研究，其中50株用于生产。 - 2 - 安徽科技学院 食品药品学院 本科毕业论文 但这些资源为公司的下一部发展奠定了长远的基础，目前Danone正采用基因组学的方法和技术来研究、筛选益生菌。 1.2 采用现代生化技术、分子生物学技术对乳酸菌进行系统深入的研究，包括菌种分类、重要生物学特性研究。特别是分子生物学技术的应用，如应用基因组学、蛋白组学、代谢组学、生物信息学等从整体研究乳酸菌菌株的分子特性、代谢特性、益生特性等。新技术的采用大大提高了研究科学性和效率。 1.3 在发酵剂制备技术上，优化了高效增菌和高密度培养技术，筛选出适宜的菌体保护剂，开发出了深冻浓缩、冻干、低温真空喷雾干燥等技术，制成了单一菌株、复合菌株的深冻浓缩和干粉状发酵剂。通过不同菌株的合理搭配，开发出具有不同益生特性的优质发酵剂。 1.4 益生菌领域，日本和欧美国家的大型乳业集团和乳酸菌制剂公司都已开发出了属于自己品牌的国际知名菌株及产品品牌，并将益生菌产品推向市场。如法国达能公司的Actimel (L. caseiDN-114001，L.casei Immunitas)、瑞士雀巢公司的LC1(L.Johnsonii La1和Lj1)、Muller的“Prokult”、日本养乐多(Yakult)的L.casei shirota、维利奥(Valio)的LGG(L.rhamnosus GG)、明治乳业的LG21(L.gasseri)和LB81、森永的BB536，丹 麦科汉森公司的BB12和L.acidophilus LA-1和LA-2、丹麦丹尼斯克公司的Howaru系列，德国Biogaia公司的L.reuteri SD2112、MM2等。国际上一些知名的益生乳酸菌菌株及益生 [8]乳酸菌发酵剂制备技术都进行了专利保护。 1.5 尽管发达国家关于益生菌及益生菌发酵乳制品的也不尽相同，但各个国家关于益生菌的立法及相关政策法规正在建立，并逐步趋于统一。在日本，益生菌作为食品及营养补充剂的应用没有硬性规定，但是对列为特定保健食品(Foods for Specific Health Uses，FOSHU)则具有严格的规定，使用FOSHU 标志的产品在上市前必须经过严格的审批和验证，要求对该产品进行流行病学试验及临床试验验证后方可投入市场。目前具有该标志的产品主要集中在改善肠道环境、降低胆固醇及降低血压等方面具有益生功效。在澳大利亚和新西兰，对关于益生菌的产品标签已有立法，凡使用益生菌产品标签的产品，对每一改善健康的功效要求进行市场前期论证，并给予科学证明。在美国、法国等国家均有益生菌及其制品的法规，对其进行。IDF国际乳品联合会)也曾对益生菌进行多次限定。所有这些国家、行业协会关于益生菌及其发酵乳制品的立法、标准都指导着各国益生菌及相关制品的生产，规范益生菌及其制品的市场。在益生菌发酵乳制品方面，国际上大量的研究表明，只有产品中益生菌的活菌数达到1×107个/mL才能够发挥其应有的功效。 [9]1.6 益生乳酸菌在动物微生态制剂研究开发方面已逐渐成为主流。 4乳酸菌及其发酵乳制品的国内现状 近些年，益生菌在我国食品中得到广泛应用，其中80%应用于发酵乳制品。据统计，2006年我国益生菌酸奶和乳饮料市场规模已达25亿元，年总产量突破50万吨。该类产品年增长速度高达25%。但是，目前国内益生菌发酵乳制品采用菌种和发酵剂几乎完全被国外企业和产品垄断，如伊利公司采用了芬兰Valio公司开发的LGG菌株、蒙牛乳业则采用丹麦科汉森公司的BB12菌株，而真正具有自主知识产权的、适合中国人群生理特性益生 - 3 - 安徽科技学院 食品药品学院 本科毕业论文 菌产品的产业化几乎为零。我国乳品工业大规模的采用国外的益生菌发酵剂不仅生产成本高，更重要的是长期下去必将制约我国益生乳酸菌产业和发酵乳制品的发展。解决这一问题的根本在于制定长远的战略目标，研究和开发具有自主知识产权的益生乳酸菌菌种和发 [10]酵剂相关技术和产品。 5 中国益生菌酸奶市场增长的动因 中国已经不可避免地进入老龄社会，而家庭组成小型化已经成为必然的趋势;市场的全球化导致人们生活方式的改变加剧了健康问题的困扰。酸奶作为一种传统营养食品，是许多新型营养概念的理想载体。伴随着医疗费用的高涨、替代医疗方式的兴起、药品及化妆品市场的成熟饱和，健康食品的研究及相关法规的改变，加速了以益生菌酸奶为代表的健康酸奶的市场发展。由于关于益生菌功效的大面积宣传，国内消费者对益生菌的认识达到了空前的高度，2007 年益生菌酸奶市场出现了喷涌。益生菌酸奶厂商通过添加益生菌、 对普通酸奶进行机能性提升，并围绕产品的健康功效、安全性、嗜好性、消费者接受度等进行通力打造，从而造就了这个蓬勃的市场。 6 展望 很多乳酸菌是人体肠道固有的益生菌类，且人类对其应用的历史长达五千多年，特别是近代对其的研究，发现乳酸菌对动物、人体在医药及医疗保健方面具有许多特殊的生理功能，因而对乳酸菌作更深入、广泛的研究显得格外重要。采用包括基因工程在内的现代化生物高科技手段，开发优势菌种，稳定遗传特性，提高发酵将成为以后这一领域的主要攻关的热点。在今后,随着研究的不断深人，挖掘乳酸菌新的医药保健功能，以利于其应用的水平提高，范围扩大。乳酸菌会以其自身的特性和魅力，吸引人们对其进行研究和 [11]利用，使这为人类的健康事业作出更大的贡献。 益生菌酸奶的产品种类和形式应更为丰富，所用的益生菌菌株也可以更广泛;益生菌酸奶细分(提高附加值)是长久健康发展之路，且应有更多针对特定功效或/和目标人群的细分产品;益生菌产品按功能营销的子品牌战略是企业差异化的途径之一。 国内许多大的乳品企业早就把益生菌酸奶作为战略方向，而把足够消费者需求和良好的益生菌功效相结合是益生菌酸奶发展的方向。益生菌酸奶被消费者看作是优于果汁、果汁饮料、调酸乳饮料的健康饮品，因而在佐餐饮料市场将会大有可为。它能满足佐餐饮料的各种产品诉求，如增进食欲和辅助消化、提供丰富的改制和维生素、提供不亚于果汁和普通酸奶的营养、提供方便性和随机性等等。 - 4 - 安徽科技学院 食品药品学院 本科毕业论文 参考文献 [1] 王淑军,韦友兵,潘元兵.酸乳制品种乳酸菌分离筛选方[J].淮海工学院学报(自然科学版),1997,9 [2] 张玉洁.国际乳品联合会标准一酸奶特征微生物的菌落计数[J].中国乳品业,1990,18(4):l78-190. 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Key words:acidophilus milk; lactobacillus; Room temperature - 5 -