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1、乳酸菌及其在发酵产品中的应用,齐鲁工业大学 生物工程学院 王婷 博士 2015.12,1,主要内容,乳酸菌简介 在传统发酵产品中的应用 作为功能性益生菌的应用 乳酸菌的其它应用,2,1.乳酸菌简介,乳酸菌是一类利用可溶性碳水化合物产生乳酸的细菌统称，是一类不运动、无芽孢、Gram+、H2O2阴性、耐氧或兼性厌氧的细菌。根据糖酵解产物的不同，分为同型乳酸发酵和异型乳酸发酵两类乳酸菌。 生态分布：动物肠道、植物表面、乳制品中。,3,1.1常见乳酸菌菌属,乳球菌（Lactococcus）,双歧杆菌（Bifidobacterium）,乳杆菌（ Lactobacillus）,4,1.2常见乳酸菌菌株,B
2、ifidobacterium.longum,Streptococcus thermophilus,Lactobacillus delbrueckii ssp,Lactobacillus plantarum,Lactobacillus rhamnosous,Lactobacillus acidophilus,5,2、乳酸在发酵产品中应用,乳制品发酵 制作酸泡菜 肉制品加工 乳酸菌饮料 酵素 饲料青贮 ,6,2.1 乳制品发酵,常见发酵乳制品有：酸奶、奶油、干酪、发酵豆奶和发酵花生牛奶等； 酸奶发酵基础菌种为嗜热链球菌和德士乳杆菌保加利亚亚种；在此基础上添加其它乳酸菌或肠道益生菌。,A+BB菌,乳
3、酸链球菌、 干酪乳杆菌、 嗜酸乳杆菌等,S.thermophilus & L. bulgaricus,7,2.2 酸泡菜发酵,泡菜发酵常用的乳酸菌有：肠 膜 明 串 珠 菌 （ Leuconostoc mesenteroides）、植物乳杆菌（ Lactobacillus plantarum）、短乳杆菌（ Lactobacillus brevis）、赖氏乳杆菌（ Lactobacillus leichmannii ）、干酪乳杆菌（ Lactobacillus casei ）等。 接种乳酸菌发酵能显著降低亚硝酸盐生成。,8,2.3 乳酸菌饮料,Lactobacillus casei,Lactob
4、acillus paracasei,S.thermophilus L.bulgaricus L. paracasei Lactococcus Lactis subsp. lactis Lactococcus Lactis subsp. cremoris Lactococcus Lactis subsp. diacetylactis,乳酸菌饮料按类型分为：活性乳酸菌饮料、二次灭菌发酵型乳酸菌饮料及调配型酸乳饮料；,活性乳酸菌饮料按发酵菌株不同分为：单株菌发酵和多株菌发酵型饮料；,9,2.4酵素,10,经过乳酸菌发酵，可以将果蔬、谷物、中草药等原料的营养进行提升、口感进行调节。 目前市场上有些酵素
5、产品的包装上标注了多种乳酸菌。,2.5饲料青贮,青贮是将青绿饲料经切碎后，在密闭缺氧的条件下控制发酵使饲草保持多汁状态而长期贮存的一种传统饲草调制工艺。,青贮过程示意图,11,2.5饲料青贮,成功的青贮过程应以乳酸菌起主导作用，从而抑制其他腐败细菌、酵母和霉菌的生长繁殖； 青贮过程常用的乳酸菌有：发酵乳杆菌、短小乳杆菌、布氏乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、噬淀粉乳杆菌、香肠乳杆菌等。,青贮过程中微生物变化示意图,12,3、功能性益生菌,1965年，Lilly提出“益生菌”是对饲养动物肠道菌群平衡有益的促进物或微生物； 1991年，对益生菌的定义做了补充：“益生菌是含生理活性物质，能
6、通过胃肠或定植于结肠或在肠道内增殖，调整肠道菌群，提高机体免疫力的活的微生物； 1996年，对益生菌的概念不再强调活菌，它指出：“益生菌剂是含有生理活性菌或死细胞（包含代谢产物与细胞组成），摄取后可改变粘膜表面群体或酶的平衡，或刺激机体的特异性或非特异性免疫力的微生态制剂”。,益生菌概念,13,胃肠道微生态系统,胃肠道中的微生物数量占了人体总携带量的78.7%；,14,平均重量约1.5Kg，相当于肝脏的重量；,胃肠道微生态系统,数目达10121014个，是人体自身细胞数目的10倍；,人体为胃肠道微生物提供生存环境，胃肠道微生物帮助人体摄取食物中的能量。,15,益生菌通过肠道微生态对人体健康的影
7、响,1.调理肠道： 益生菌可以粘附于肠粘膜上皮细胞,通过自身及产生代谢物和抑制物排斥致病菌; 在微环境下保持优势,并与肠道内其它细菌保持作用,调整菌群间关系,以保证肠道内菌群最佳优势组合,并维持肠道内菌群平衡.,16,2.抑制肿瘤的发生： 慢性结肠炎患者发生结肠癌概率显著增高； 益生菌的存在及其生成的代谢产物优化了肠道菌群组合，增强了免疫功能，抑制了肿瘤细胞的增殖和致癌物质的产生；但其具体作用于人体的抗肿瘤机制尚未明确，可能是益生菌中的细胞壁酰二肽(muramyldipeptide，MDP)能激活巨噬细胞释放白细胞介素(IL-1、IL-6)等，增强自然杀伤细胞(NK)的作用，抑制肿瘤发展。 酸
8、乳杆菌、干酪乳杆菌、德式乳杆菌、保加利亚乳杆菌的菌体或用其做成的酸奶食用后可活化单球巨噬细胞的活性，增强全身免疫应答。,益生菌通过肠道微生态对人体健康的影响,17,益生菌通过肠道微生态对人体健康的影响,3.激活免疫调节：,人体免疫功能随着年龄的增长而降低，免疫功能的失调将带来健康问题， 如过敏和炎症反应；,动物实验说明双歧杆菌能激活机体吞噬细胞的吞噬活性，促进特异性和非 特异性IgA抗体产生，增强了免疫系统功能，提高机体抗病能力；,益生菌能够通过激活巨噬细胞,增强细胞活性和增强免疫球蛋白（特别是lgA）的水平来增加非特异性免疫和特异性免疫应答；,益生菌的活菌细胞、死细胞或是发酵产物都具有免疫调
9、节功功能；,18,乳酸杆菌表面蛋白(surfacelayerpro-tein，SLP)可介导细菌对靶细胞的黏附，使细菌与肠上皮细胞紧密结合，维持肠黏膜的低通透性。 菌群可大量、迅速繁殖和分解，产生醋酸和乳酸等物质，形成酸性肠道微环境，抑制肠道菌群易位。 免疫和抗炎特性主要是通过刺激肠黏膜细胞因子，诱导免疫细胞活化，分泌SIgA 、IgE等，并且可通过激活受体(PPA-)，调节抗炎因子的表达。,益生菌通过肠道微生态对人体健康的影响,19,4.营养作用：,益生菌通过肠道微生态对人体健康的影响,对脊椎动物重要的20种氨基酸中，10种是脊椎动物完全不能合成或合成量不够的主要氨基酸。它们可以从膳食中被取
10、得，肠道微生物也可以提供这些氨基酸；,益生菌代谢产生的酸可以促进宿主对维生素D、钙离子和铁离子的吸收；,研究表明益生菌可以合成多种维生素，如硫胺素、核黄素、尼克酸、 吡哆醇、泛酸、叶酸和维生素B12等；,当某些因素造成肠道菌群失调时，明显表现出维生素缺乏症。,20,5.影响衰老进程：,益生菌通过肠道微生态对人体健康的影响,益生菌可以使某些抗衰老作用的酶的活性升高，使引起衰老的物质浓度降低；,研究表明：用婴儿双歧杆菌活菌液喂养老龄大白鼠，观察到实验组的大白鼠 经喂养后，血液中抗衰老生化指标（如超氧化物歧化酶SOD）比对照显著升高，衰老生化指标（过氧化脂质LPO）显著降低。,21,6.影响脂肪代谢
11、与肥胖调节：,益生菌通过肠道微生态对人体健康的影响,上海交通大学赵立平教授团队的临床研究表明：随着体重的减轻，肥胖患者 肠道中阴沟肠杆菌的比重由35%下降至1.8%，乃至无法检出；,将从患者肠道分离到的产内毒素的阴沟肠杆菌B29，重新接种于无菌小鼠后 小鼠产生了肥胖及糖尿病症状。,22,益生菌通过肠道微生态对人体健康的影响,7.影响血糖调节：,A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes Junjie Qin,Yingrui Li,Zhiming Cai,Shenghui Li,Jianfeng
12、 Zhu,et al.,对170名二型糖尿病患者与174名健 康个体进行了粪便宏基因组高通量测 序;,主要发现而型糖尿病患者肠道中一些 梭菌以及短链脂肪酸产生菌存在显著 差异；,总体来看，二型糖尿病患者与健康人 群相比 存在中度的肠道微生物菌群 失调；,23,8.影响高血压与冠心病调节：,益生菌通过肠道微生态对人体健康的影响,9.中草药作用的重要媒介：,含有多糖成分的补益类中药对益生菌的扶植作用明显优于致病菌。 “补中益气汤”能显著增加肠道乳酸杆菌、双歧杆菌数量； 很多中药的有效成分只有通过肠道菌群的代谢，才能产生药效成分，起到治疗效果。例如黄芪中的黄芪苷难以被肠道直接吸收，只有经肠道菌群降解为黄芪素才能吸收入血发挥作用。,10.对毒素的控制,。,24,功能益生菌菌剂,25,乳酸菌是基因工程药物和口服疫苗的理想载体； 遗传修饰的乳酸菌-载体表达抗原、医药分子等； 乳酸菌的代谢过程-细胞工厂生产高附加值产品；,4.乳酸菌的其它应用,26,27,
