双歧杆菌在乳制品生产中存在的问题和对策

《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 V01．2O增刊(总s3) 文章篇号：1 007-2764(2004)增：lqJ-O01 1 9-032 双歧杆菌在乳制品生产中存在的问和对策 仝千秋 ’ 杨国宇 ’郭爽 ’付彦峰 (1．河南农业大学牧医工程学院，郑州450002；2．山东聊城出入境检验检疫局，聊城 252000) 摘要：双歧杆菌对人体健康有着重要的作用，但是在乳制品生产中它的应用却受到了限制。本文就双歧杆菌的厌氧J}生，低耐酸 性，营养要求严格等特点综述了其在乳制品生产中存在的一些问题，并针对各个问题提出相应的解决办法或建议。 关键词：双歧杆菌；乳制品；问题；对策 The Problems and Solutions of bifidobacterium in the Fermentation Industry Tong Qianqiu ，Yang Guoyu ，Guo Shuang ，FuYanfeng2 (1．Technological College ofAnimal Husbandary，Henan Agriculural University，zhengzhou,450002；) (2．LiaoChengEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau，liaocheng，252000) Abstract：Bifidobaeterium has all important effect on hunman health．it was used widely in some ways，such as food industry and medicine．This article recites some problems ofBifidobacterium in the fermentation industry and introduces many methods to solve these problems． Key words：Bifidobacterium；Fermentation；Problem；Solution 研究表明，双歧杆菌与人类的健康有密切的关 系。由于双歧杆菌有很强的医疗和保健作用，因此在 饮食中补充双歧杆菌及其生长促进物越来越受到重 视，与双歧杆菌相关的研究和产品开发也引起了人们 的极大关注。目前，国内的双歧杆菌乳制品主要有双 歧杆菌酸奶，奶粉，奶酪，稀奶油，冰激凌等。由于 双歧杆菌本身的生物学特性，使得双歧杆菌乳制品存 在较多的问题，如菌株培养较困难，生产周期长，产 品的活菌数量少，货架期短，风味差等。 1 存在的问题 1．1 菌种的严格厌氧，对生产设备要求较严格 双歧杆菌是一类专性厌氧菌，对厌氧环境要求严 格。目前在国内，能生产出双歧杆菌的厂家不多，问 题就在于它对生产设备要求比较高，工艺过程比较繁 琐。如果生产过程中不能保持严格的厌氧，容易造成 发酵失败和原材料的浪费。因此解决双歧杆菌的耐氧 问题，是双歧杆菌酸奶生产中的关键。 1．2 双歧杆菌不耐酸，生产过程易死亡，难贮藏 双歧杆菌在PH<5．5时易死亡，在 l—6℃条件下 贮3—4天，死亡率达95％以上Ilj。双歧杆菌乳品到消 费者饮用时，活菌数必须达到 106cfu／ml以上，才能发 挥其特定的功效。在生产发酵过程中双歧杆菌产生大 量的乳酸和乙酸，而且在贮藏过程中还会继续产酸， l19 大量的活菌会被杀死。饮用后，双歧杆菌到达小肠以 前，人体中大量的胃酸和胆汁酸也会杀死一部分活菌。 因此，能在肠道中定植的双歧杆菌就会比较少，对人 体的益生作用也不大。双歧杆菌欲在乳品工业上广泛 应用，就必须避免低PH值对双歧杆菌的影响。 1．3 双歧杆菌对营养要求严格，增殖数量少 双歧杆菌的培养必须有氨基酸、维生素、核酸物 质和盐类，如果缺少天冬氨酸则菌的活性降低50％。 如缺少含硫氨基酸 (半胱氨酸和蛋氨酸)则活性完全 丧失。维生素中Bl、B2、B3、尼克酸、泛酸也是必须 物质。双歧杆菌对营养要求的复杂使菌种生长缓慢， 培养困难，生产周期也大大延长[21。 1．4 双歧杆菌酸奶产品在风味上存在缺陷 双歧杆菌分解葡萄糖产生大量的乙酸和乳酸，如 果乙酸与乳酸的摩尔比超过 l：5时，产品就会有不良 风味，人们希望找到产乙酸能力差的双歧杆菌，但目 前尚未发现这种菌株，故在双歧杆菌发酵制品加工时 必须采取控制乙酸的生成量。太酸或太淡、酵母 味、干酪味、酸败味、芳香味不足是双歧杆菌酸奶常 见的风味缺陷。另外，风味也受生长因子的影响[31。 1．5 使用双歧杆菌菌株存在一定的安全性问题 随着抗生素的应用，细菌的抗药因子也越来越 多，抗性水平也越来越高，近十几年来迅速发展的益 生素其目的之一就是避免抗生素带来的种种副作用， 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 Vo1．20增刊(总 83) 在不使用抗生素的情况下通过活菌制剂达到调整肠道 菌获得对氧的耐受性。张莉滟利用电场诱导原生质体 菌群平衡，治疗某些消化道疾病。但是生态制剂中有 融合的方法，将兼性厌氧菌保加利亚乳杆菌热灭活的 的菌株携带抗药性因子的问题却令人担忧。现在市场 原生质体与长双歧杆菌的原生质进行融合，筛选出了 上所用的益生素基本上是野生菌株，绝大多数没有用 兼具两个亲本性状，又有一定耐氧性的融合子L7J。 分子生物学方法检查是否有抗药性因子。如果携带抗 2．2 筛选耐酸的双歧杆菌菌株 药性质粒的益生素被使用，那么抗药性质粒将在人体 不同的双歧杆菌在酸性方面亦有不同，Ibrahim等 中肠道的菌群中传播，某些致病菌或条件致病菌获得 报道婴儿双歧杆菌对胆汁有最强的耐受性，次之为两 某一种或者几种抗药因子，抗生素将对患者将无能为 歧双歧杆菌、短双歧杆菌和长双歧杆菌 (胆汁浓度 力【4j。双歧杆菌酸奶就是利用活菌来调整肠道菌群的 o_-3g )，但是Clark等研究认为在2．0％—4．0％胆汁 微生态平衡，而且几种人源双歧杆菌都检测到了质粒， 中长双歧杆菌的抗性最强，后依次为两歧双歧杆菌、 但目前未见有抗药性质粒或转座子的报道，因此使用 婴儿双歧杆菌，这种相反的结果可能反映了菌种对胆 未安全检测的双歧杆菌仍有很大的风险。此外，随着 汁耐受的专一性。Berrada等，Clark等，lbranhim 遗传修饰微生物的技术迅速发展，构建具有某种优良 等，Chung等分别研究不同双歧杆菌株的抗酸，抗胆汁 特性的新菌种在食品中的应用也同样存在一定的风 的能力，并建立了一套较完善的筛选耐酸、抗胆汁的 险。 双歧杆菌的方法。这种方法为实际的工业应用提供了 2 对策或建议 2．1 ．对双歧杆菌菌株进行改造，培育和筛选出适合生 产的耐氧型菌株 虽然双歧杆菌是一类专性厌氧菌，但有些双歧杆 菌的自然变种具有一定的耐氧力，这类菌株有弱的过 氧化氢酶活性，可部分降解过氧化氢，有的菌株还能 一 定程度的耐受过氧化氢。在生产中需要筛选对氧有 耐受力的菌株。纯培养物接入脱脂乳后，在充满氮气 的厌氧条件下，逐步增加氧气的含量来逐步提高菌株 的耐氧性，经过数百代的驯化便可筛选理想的菌株。 张苓花【5j用耐氧一需氧的交替培养的方法得到耐氧驯 化的菌株，将驯化后的菌株在有氧条件下对牛乳进行 发酵，与未驯化的菌株相比，发现驯化后的菌株在有 氧环境下的凝乳时间平均缩短了30~,4，而且细胞浓度 增加了2．2倍。对驯化后的菌株进行生理鉴定，发现 驯化后的耐氧菌与未经驯化的菌株生理特性一致，没 有发生变异。 随着生物技术的迅猛发展，利用生物工程技术对 双歧杆菌进行改造已成为广大科研工作者所青睐的方 法。双歧杆菌厌氧的原因是因为细胞体内缺乏超氧化 物歧化酶和过氧化氢酶。对双歧杆菌可以改变超氧化 物歧化酶的调控基因，提高超氧化物歧化酶的活性， 或将超氧化物歧化酶基因和过氧化氢酶基因转入严氧 菌中。郭兴华在这方面进行了研究，并获得了耐氧的 双歧杆菌和在乳酸杆菌中克隆了超氧化物歧化酶基因 【6J 。 还希望能利用原生质体融合技术，将某种具有耐 氧性的菌株与双歧杆菌进行原生质的融合，可以将耐 氧的基因随机地整合到双歧杆菌中，从而可使双歧杆 技术上的保证和可能【3j。酸奶的最终 PH 值依赖于菌 种的差异而明显不同，如最终PH可为4．0_．3．7，PH3．5 和 PH3．3，为防止酸奶在进一步冷却和长时间贮存过 程中过度酸化，选择的菌株的最低 PH值不低于4．3。 2-3 利用混菌培养使双歧杆菌增殖 一 般我们在牛乳培养基添加酵母提取物，胨，乳 蛋白水解物，胰酶，肠肽酶，粘蛋白等双歧杆菌的促 生长物质，但是双歧增殖物质的添加使发酵乳产生不 良风味，最好在制备双歧制品时不添加双歧增殖物质， 而是利用混合培养来使双歧杆菌的增殖。现已确认 B．bifid啪 Y1T40O2和 B．breves_一l、B．1ongum E 194b、 B．adolescentis E194a、B．infa埘 l2等混合培养， Lactobacillus acidophilus对这些菌株均有明显的增殖 作用。Lactobacillus acidophilusYIT0165和多种双歧杆 菌混合培养有增殖作用，但 Lactobacillus acidophilus 和B．bifidum混合培养时对B．bifidum的增殖有抑制作 用【8】。由于牛乳培养基中双歧杆菌株主要缺乏的营养 素是氨基酸，在培养基中加入含硫氨基酸，天冬氨酸 和丝氨酸对双歧杆菌的增殖效果也很明显。 2．4 利用与其他菌混合发酵改善来改变酸奶的风味 与其他菌混合培养不仅可以利用好氧菌和兼性厌 氧菌对氧的利用，造成厌氧环境以有利于双歧杆菌的 生长，而且还可以改善双歧杆菌的风味。但是选择合 适的菌种进行混合培养也很重要，嗜热链球菌生长消 耗了氧，可以促进双歧杆菌生长和存活，但是保加利 亚乳杆菌产生较多的酸和过氧化氢，则抑制双歧杆菌 的生长。因此我们应选择对双歧杆菌生长无太大影响 的产酸菌和香气菌，如嗜热链球菌，嗜酸乳杆菌，乳 脂明串菌和丁二酮乳酸链球菌。它们与双歧杆菌共同 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 Vo1．20增刊(总s3) 发酵，不仅能使产品产酸力提高，凝乳时间缩短，而 双歧杆菌的开发具有巨大的潜力和广阔的市场， 且口感和风味较好。在培养过程中应以双歧杆菌为主 解决好双歧杆菌在生产中的问题，将会为双歧杆菌的 发酵剂，接种量大一些，辅助菌的接种量要小一些。 开发提供有力的技术保障。随着对双歧杆菌的生物学 丹麦汉森公司已生产出直接使用的冷冻浓缩型和冷冻 特性，作用的不断研究和探索以及生物工程技术 干燥型两歧双歧杆菌和嗜酸乳杆菌混合发酵剂 (AB 的迅猛发展，运用分子学手段对双歧杆菌遗传背景的 发酵剂)，此外还研制成功了AB发酵剂与嗜热链球菌 分析及对其某些特性的优化和改造，已成为新型乳酸 混合的混合的发酵~IJ(ABT发酵剂)，以及 AB发酵剂 菌制剂的理想构思。相信双歧杆菌产品的不断研究和 与香气菌 (乳脂明串球菌和丁二酮乳酸链球菌)的混 开发，将会为人类的健康做出巨大的贡献。 合发酵剂【3】o ． 事 赫 2．5 对所用菌种要进行安全性检测 丐义陬 郭兴华[61等曾建议把不携带耐药性因子作为活菌 I 黄友谊．双歧产品的开发现状冲国乳品工业，1999，27 制剂的质量指标之一，使用前要对菌株要进行抗药性 (3)：32．34 质粒或转座子的检测。这将有利于益生茵活茵制剂的 2 章建浩．双歧杆菌的生物学特性、生理功能及食品中的开 顺利、稳步的发展，如果作为法律条款则可以引起生 发应用．食品科学，2002，23(10)：141．142 产者的足够重视。 3 郭本恒．功能性乳制品．中国轻工业出版社．2001 对遗传修饰的乳酸菌要进行安全性评价，要对 4 杨沽彬，凌代文等．乳酸菌-一生物学基础及应用．中国轻 受体菌的特性有很好的了解，除一般特性外要求受体 工业出版社．1996 菌有较强的适应性，这样可以使受体菌在发酵中成为 5 张苓花．双歧杆菌厌氧培养及耐氧驯化的研究．中国乳品工 优势菌，控制发酵过程，抑制其他菌系的生长，而且 业，1996，24(3)：13．15 还应将具有卫生和工艺重要特性编码的基因供给受体 6 郭兴华．益生菌基础与应用．中国科学技术出版社．2002 菌。为减少遗传修饰微生物菌系所产生的潜在危险， 7 张莉滟，黄勇等．双歧杆菌原生质体的制备与回复研究．微 构建过程中所需要的受体、外来基因、载体等零件均 生物学杂志．2004，24(2)：24．26 需要是食品级的。 8 郭本I叵，汪河．双歧杆菌及其相关乳制品．食品工业， 3 结语 998’( )： 26 (上接第 11O页) 但是还是高于所选霉菌。实验还同时检测了中性条件 下常规食品防腐剂山梨酸钾的最低抑菌浓度，从而对 提取组分的抑菌效果作了比较。山梨酸钾在霉菌和酵 母菌的抑制方面明显强于提取物，对细菌的抑制效果 与同浓度的功能因子提取物相当。结果提示：在尽量 减低山梨酸钾添加量又能达到方法效果的前提下，将 功能组分复配加入将有可能提高抑菌谱及抑菌效果。 实验选用抑制炎性肿胀实验对功能因子的消炎 特性进行初步研究 对二甲苯致小鼠耳廓肿胀的抑制 作用实验及对蛋清所致大鼠足跖肿胀的影响实验均表 明功能因子对炎症肿胀有显著的抑制作用，消炎作用 明显。其抗炎作用机制有待于进一步研究。 荸荠有着众多的功能效果，如清热、生津、开胃、 消食、化痰、润燥、明目、清音、醒酒等功效。本实 验仅针对其抑菌的功能效果对提纯的功能因子进行了 验证。其他方面的功效有待于进一步验证是由此功能 因子产生，还是另有其他功能因子。而且其作为一种 l2l 微生态制剂，能否对有益菌的生长繁殖起到促进作用 有待于进一步研究。荸荠是一味良药，如能针对其众 多有效的功能因子深入的研究下去，将会有更广阔的 前景。 参考文献 l 盛继群．孝感荸荠种质资源及应用价值．氨基酸和生物资 源,2002．24(3)：1l～l3 2 宋元林，陈顺才．出口创汇蔬菜高产栽培与加工大全．北京： 中国农业科技出版社，1995：245~248 3 张文治等编．实用食品微生物学．轻工业出版社．1991 4 程丽娟等．微生物学实验技术．科学技术出版社，1993：57 5 陈叔云等．药理实验方法学．北京 ：人民卫生出版社， 1985：524，1063 6 陈奇．中药药理研究方法实验．北京 ：人民卫生出版社， l99B：ll8 7 陈奇．中药药理研究方法学．北京 ：人民卫生出版社， 1994：378,444 维普资讯 http://www.cqvip.com