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1、酸奶发酵工程及其对人体的影响朱远达.生态学摘要酸奶是一种传统发酵乳制品，具有丰富的营养价值和良好的保健功能。致病菌的各种 胃肠道疾病对人类健康造成危害，应用益生菌制剂防治致病菌感染，具有安全和减少耐药性 等优点，为控制致病菌感染性疾病提供了新的途径。应用厌氧双歧杆菌作为量子点输送载体， 为小动物在体生物肿瘤成像提供依据。益生菌及其制品有降低人体提血清胆固醇的功效，起 降胆固醇作用可能与胆盐水解酶有密切联系。关键词 发酵乳制品丰富的营养 益生菌 双歧杆菌Abstract Yogurt is a traditional fermented milk products, with abundant
2、nutrition and good care function. Pathogenic bacteria of various gastrointestinal diseases are harmful to the human health, application of probiotics in prevention and treatment of infection, with safety and reducing resistance and other advantages, for the control of pathogens of infectious disease
3、s to provide a new way. Application of anaerobic bifidobacteria as quantum dot delivery carrier, for small animal in vivo tumor imaging provide a basis. Probiotics and its products with lower body lift serum cholesterol, cholesterol and may be associated with bile salt hydrolase are closely linked.K
4、ey words Fermented milk products Rich nutrient Probiotics Bifidobacterium酸奶是以鲜奶为原料，接种乳酸杆菌在温度适宜及无氧条件下发酵而成乳酸，但仍保留有部分的乳 发酵的程度不同，乳糖和乳 会稍甜一些，而有的品种会 能是添加了糖。的。酸奶经过发酵后，原有的乳糖部分转变成 糖，所以形成特有的酸甜风味。不同品种可能 酸的比例有一定差异，因而在口感上有的品种 稍酸一些。但不会是很甜，如果真是很甜，可酸奶是一种传统发酵乳制品，具有丰富的营养价值和良好的保健功能。酸奶 发酵剂是制作酸奶所用的特定的微生物培养材料。发酵剂在酸奶生产过程中
5、的作 用非常重要，发酵剂是酸奶产品产酸和产香的基础和主要原因。酸奶质量的好坏 主要取决于酸奶发酵剂的品质类型及活力。1 酸乳制作工艺1.1 精选原料对于发酵酸乳制作，原料的选用非常重要，一定要用优质的新鲜牛乳，要采 自健康奶牛生产的牛乳。凡施用抗生素等药物的奶牛产生的牛乳切忌用于生产酸 牛乳。因为各种乳酸菌对抗生素十分敏感。牛乳中只要残留0.03IU/ml的青霉素 就可能抑制乳酸细菌的生长，从而导致发酵的失败。为了保证原料的新鲜，挤奶 后应迅速将奶温降至10C以下，在运送过程中 也要保持低温，以减少微生物 污染。对于原料乳其乳蛋白含量应 在2.9%以上，乳非脂固形物在8.1%以上。 如果含量不
6、够可适当添加脱脂奶粉以提高产量。1.2 净乳、均质以及加热灭菌新鲜牛乳需要除去可能存在的各种杂质。最简单的方法就是过滤。离心去乳 不仅可以除去乳中存在的各种小颗粒类物质，同时还可以除去存在在乳中的部分 细菌、酵母细胞以及霉菌孢子等。均质是指将乳液通过一定压力的均质泵，使乳中各种物质均匀的悬浮于乳中 并形成均匀的组织状态，防止乳脂上浮而分离。均值还可以减少乳清分离析出， 提高产品的粘稠度。为了提高均质效果，均质前先将乳液预热至5060C，然后 经2.510MPa压力进行均质。制作酸乳时的加热灭菌一般采用9095C 15min，也可用130140 C 1545s或7090 C 30min。物料灭菌
7、后应迅速冷却 至4045 C。1.3 制备和添加发酵剂按培养及类型分，微生物发酵分为固体发酵和液体发酵；按对氧气的 需要可分为厌氧发酵和好氧发酵；需氧培养按所用的设备又可分为浅盘发 酵、厚层通风发酵和液体深层发酵。目前市售的发酵剂主要有液态和粉剂两种类型。粉剂一般是经浓缩、 冷冻干燥而成的，活菌含量很高。如果从液态保存物或斜面保存菌种开始，则应该经制备母发酵剂、中间发酵剂和工作发酵剂等几个步骤，最后转入 主发酵。采用混合培养必须注意两种菌的合理比例。实践证明，以保加利 亚乳杆菌和湿热链球菌1:1的配比进行培养较 为合适。11.4 主发酵与后发酵接入主发酵罐后的保温培养要根据乳酸的品种而定。一般
8、凝固性的乳 酸是将工作发酵剂接入后立即均匀搅拌并分装 于小容器中，然后置于42C 下培养。注意接种后要快速 分装，保证在1h内分装完毕并放于温度均衡的 保温室中培养。一般培养将至2.54h pH即可降至4.54.3左右，并产生 凝乳。若测定酸度在70 T左右，此时就可结束主发酵。结束主发酵后要将装乳的小容器转移至冷室中放置过夜，进行后熟，这就是 后发酵。22 发酵菌种对人体影响菌粉中含菌种种类越多，制作出的酸奶营养更丰富致病菌的各种胃肠道疾病3对人类健康造成危害，应用益生菌制剂防治致 病菌感染，具有安全和减少耐药性等优点，为控制致病菌感染性疾病提供了新的 途径。致病菌黏附到肠上皮细胞的机制之一
9、是和肠上皮细胞表面的分子的受体结 合，而益生菌细胞壁上的表面大分子能够阻断或抑制致病菌和这些受体的结合。 乳酸杆菌的细胞壁上又不同的大分子组成，这些大分子对益生菌的一些特性起到 决定性作用。研究表明，益生菌与宿主的相互作用主要与菌体S-层蛋白(S-layer protein )、脂磷壁酸(Lipoteichoic acids,LTA )和胞外多 糖有关 (Exopolysaccharides,EPS) 等。乳酸杆菌表层蛋白的分子量在25-71kD之间，是已知表层蛋白分子中分子量 最小的一类。乳酸杆菌表层蛋白的等电点为9.35-10.4，均为碱性蛋白，这是乳 酸杆菌独有的特性。乳酸杆菌表层蛋白的
10、氨基酸组成与其他表层蛋白的氨基酸组 成基本相似，含有大量疏水性氨基酸，含量在31.9%-38.7%之间。正是因为高含 量的疏水性氨基酸，S-层蛋白才不会被水等溶剂溶解，这是S-层蛋白自动聚集 性的基础。另外,S-层蛋白中高含量的疏水性氨基酸也有助于乳酸杆菌与致病菌 竞争粘附位点，进而对致病菌的粘附起到一定阻碍作用。相对于其他细菌而言， 目前已发现的含有S-层蛋白的乳酸菌并不多二主要包括嗜酸乳杆菌 (L.acidophilus)、瑞士乳杆菌(L.helveticus)、短乳杆菌(L.brevis)等 乳酸杆菌的胞外多糖(EPS)具有复杂结构，不仅糖单体特性存在差异，而且单 糖的链接、分支和替代方
11、式也存在不同，构成乳酸杆菌菌种特有的细胞壁结构。 EPS通过影响细胞表面理化特性，在乳酸杆菌的生物性和非生物性表面特异性相 互作用中起关键作用。另外，EPS也通过屏蔽其他细胞表面黏附因子对黏附形成 间接影响。Neeser等4研究发现L.johnsonii对EPEC和ETEC的抑制主要是与 致病菌竞争糖基黏附位点。Mukai等5发现L.reuteri通过与Helicobacter pylori竞争上皮表面中相同的糖基位点，使得H.pylori失去黏附位点而被排出 体外。EPS起到空间阻排的作用。由此可见，EPS作为益生菌和致病菌的竞争结 合位点在抑制机制中起主要作用。脂磷壁酸（LTA）为乳酸杆菌
12、和双歧杆菌细胞外层的疏水成分，起到非特异 性黏附作用6。LTA在益生菌表面形成微毛结构，构成益生菌黏附过程中的配 位体。另外，LTA具有低等电点特性，这样就会导致益生菌表面分布多为负电荷， 这种静电作用成为益生菌与受体细胞黏附的基础。肠道益生菌表面的黏附受体位 点而引发与致病菌的竞争性黏附。目前据资料报道，LTA是双歧杆菌表面的主要 黏附物质，另外双歧杆菌中LTA还具有很多生物活性。72.1 双歧杆菌双歧杆菌分布在胃肠的数量随年龄阶段的增长而减少，分布最多的是母乳营 养儿。目前已经发现，双歧杆菌有32个亚型，含有双歧杆菌的生物制剂多达70 种。8应用厌氧9 双歧杆菌作为量子点输送载体，为小动物
13、在体生物肿瘤成像提 供依据。采用电穿孔方法，脂酰胆碱将二棕酰磷脂酰胆碱（DPPC）包被的硫硒镉 水溶性量子点转入细菌内，得到“量子点-细菌”复合探针，在“量子点-细菌” 表面通过1- （3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺（EDC）活化法进一步偶联叶 酸分子，制得“量子点-细菌-叶酸”复合纳米生物探针。将纳米生物探针经尾静 脉注入Lewis肺癌小鼠体内，采用冷冻组织切片，考察探针在小鼠体内脏器及肿 瘤的分布情况。结果表明，在肿瘤部位检测到较强的量子点光致发光信号，而在 肺肝脾等脏器中只检测到微弱的量子点发光信号。“量子点-细菌-叶酸”复合纳 米生物探针小动物在体肿瘤靶向成像是可行的。10心血管
14、疾病是人类死亡最重要的因素之一，多由血清胆固醇过高引发。降低 血清胆固醇对预防心血管疾病至关重要。大量研究证实，益生菌及其制品有降低 人体提血清胆固醇的功效，起降胆固醇作用可能与胆盐水解酶有密切联系。双歧 杆菌是能在健康人肠道内定植的益生菌，作为人体健康的标志之一，是被公认为 安全食物成分的食品级微生物，在体内具有比其他乳酸菌更强的定殖力，比其他 细菌拥有更高的BSH活性。双歧杆菌作为肠道内的主要菌群，对肠道内胆盐的转化发挥着重要作用。陈 文学等11认为，双歧杆菌通过3条途径降低胆固醇含量：把胆固醇转化为人体 不吸收的类固醇；产生的烃戊二酸单酰辅酶A影响胆固醇的合成；通过酶解作用 降低肠内胆固
15、醇水平，阻断肠-肝循环。吕耀龙等12认为，血清胆固醇的降低 是由于游离胆汁酸可与胆固醇在肠道共沉淀后从粪便排出。虽然有越来越多BSH的相关研究报道，但其降胆固醇机理及对宿主的影响还 未确定，有待深入研究，以充分利用BSH的生理功能，通过基因工程、发酵工程 来提高双歧杆菌在肠道中的存活率，生产高效降胆固醇菌株，通过双歧杆菌及其 制品控制血清胆固醇水平。133 绪论：酸奶是一种营养价值很高的食品，健康人一天吃多少较合适没有 严格限制。专家们认为，健康成人每天喝不超过一千毫升都是可以的。一 天之中任何时候想喝都可以喝。参考文献：1 张刚主编.乳酸菌与乳酸、酸奶饮料.北京：化学工业出版社，2007.2
16、 江宁主编.发酵工程.北京：化学工业出版社，2008.3 郭本恒主编.人胃肠道的微生态学.北京：化学工业出版社，2004.4 Neeser JR, Granato D, Rouvet M, et al.Lactobacillus johnsonii Lalshares carbohydratebinding specificities with several enteropathogenic bacteriaJ. Glycobiology, 2000,10(11):1193-1199.5 Mukai T,Asasaka T,Sato E,et al.Inhibition of binding of Helicobacter pylori to the glycolipid receptors by probio
