益生菌是一类有利于人体健康的活性微生物食品原料,目前常用的益生菌有嗜酸乳杆菌和双歧杆菌两大类,与干酪乳杆菌一起被称为"健康三益菌",但国内目前对干酪乳杆菌研究的不多。
2001年我国卫生部公布了可用于保健食品的益生菌菌种名单:两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌干酪亚种、嗜热链球菌。
干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)属于乳杆菌属(Lactobacillus),革兰氏阳性,不产芽抱,无鞭毛,不运动,兼性异型发酵乳糖,不液化明胶,接触酶阴性;最适生长温度为37℃,G+C含量为45.6%~47.2%;菌体长短不一,两端方形,常成链;菌落粗糙,灰白色,有时呈微黄色;生化反应能发酵多种糖。干酪乳杆菌,存在于人的口腔、肠道内含物和大便及阴道,也出现牛奶和干酪、乳制品、饲料、面团和垃圾中。
干酪乳杆菌作为益生菌的一种,能够耐受有机体的防御机制,其中包括口腔中的酶,胃液中低pH值和小肠的胆汁酸等,所以干酪乳杆菌进入人体后可以在肠道内大量存活,可以起到调节肠内菌群平衡、促进人体的消化吸收等作用。同时,干酪乳杆菌具有高效降血压降胆固醇,并且能够诱导产生抗菌素,促进细胞分裂,产生抗体免疫,增强人体免疫及预防癌症和抑制肿瘤生长等作用。干酪乳杆菌还具有缓解乳糖不耐症,缓解过敏等益生保健作用。近年来,干酪乳杆菌由于其对宿主营养、免疫、防病等显著的益生功效,越来越成为研究、开发、生产的焦点。随着高血压人群的增加,对干酪乳杆菌研究,开发功能性乳制品具有重要意义。
1 干酪乳杆菌的益生功能
1.1降低血清胆固醇作用
东非Massai族居民长期摄取高胆固醇膳食,但因大量饮用酸奶,故仍保持较低的胆固醇水平。给53名美国人喝酸奶,每餐240ml,1周后可见胆固醇降低。有人认为,干酪乳杆菌作为益生菌能使胆汁酸脱盐结合而使粪便中的胆固醇减少,粪肠球菌及其提取物具有降低血清胆固醇和甘油三脂的作用。
1.2 抗肿瘤作用
许多研究证明结肠中的菌群与结肠癌的发病率相关,可能是由于某些细菌会释放致癌物质、致癌物质前体或辅致癌物质。另一方面在低结肠癌危险的人体内, 乳酸菌的含量更高。干酪乳杆菌作为益生菌之一的抗癌机理可能是由于它们能够消除肠道中的某些有毒物质。有研究结果显示,癌症发病率的高低和膳食组分密切相关,而含益生菌的膳食己被证明具有明显降低癌症发病率的功效。对益生菌的抗癌研究显示,嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、德氏乳杆菌、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,增强全身性免疫应答。干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、奶油链球菌及各种双岐杆菌的菌体或酸奶上清液均具有相当强的抗肿瘤活性。另有研究每日三次使用L.casei干粉制品并持续一年,可以达到抑制表面膀胱癌的再发生。
1.3防治腹泻和提高机体免疫力
虽然炎性肠疾病的发病机理仍不太清楚,但是大量数据显示细菌抗原能够激发免疫反应,引起肠炎。另外Yakult shirota菌株能寄生在小肠内,并能改善毒素引起的婴儿胃肠道疾病的恢复时间,从而改善腹泻;L. refuter MM53菌株是从乳房中分离出来的,它对毒素或过敏性刺激引起的腹泻有很好的防治作用,尤其对儿童更为有效,但关于它的抗病毒性还需要进一步研究。
有些干酪乳杆菌产生的某些活性因子可以以某种免疫调节因子的形式发挥作用,刺激肠道产生免疫反应,调节体液中免疫球蛋白,促使免疫球蛋白上升, 提高免疫力,增强免疫功能。大量证据表明,干酪乳杆菌CRL431菌株能有效提高机体免疫力,并能防止肠道病原菌感染及防治腹泻,进一步的人体试验还需临床医学所证实。
1.4降血压功效
降血压肽,又称为血管紧张素转化酶(Angiotensin I-converting enzyme,简称 ACE) 抑制肽,是从食物蛋白中分离出的一类具有显著降低血压功效的多肽短链物质。到目前为止,对具抗血压升高作用的降压肽研究,是少数特定肠道中具益生作用的菌株如干酪乳杆菌等在以乳为基质的环境中生长时,通过胞外蛋白酶的作用将乳蛋白中特定的蛋白组分分解(主要是β-酪蛋白),产生多种对血管紧张素I(Angiotensin I-converting enzyme,ACE)转化具有抑制作用的小肽和短肽。降血压肽中,以Lb.helveticus和Saccharomyces cerevisiae共同发酵产生的两种三肽,即Val-Pro-Pro和Ile-Pro-Pro在体内的抗血压作用最为显著。其突出优点是只对高血压患者起到降压作用,对血压正常者无降压作用,因往往不会发生有降压过度现象发生,抗凝血,易消化吸收和抗肿瘤等功能。因此降血压肽的开发,以及关键的分离提纯过程,具有很大的现实意义。降血压肽因其无在功能众多的生物活性肽中毒副作用的降压功能成为活性肽研究的热点。
目前,研究最多的就是来源于乳蛋白的ACE抑制肽从1982年Maruyama第一次在酪蛋白水解物中分离到具有ACE抑制活性的小肽以来乳源性抗高血压肽的研究变得越来越热。根据其作用特点乳源性ACE抑制肽可以分为3类:
(1)ACE抑制类型,其对ACE抑制作用的抑制率与接触ACE的时间长短无关。
(2)ACE底物类型,这类小肽与ACE接触后会被ACE进一步分解,其抑制作用随接触时间而减弱。
(3)ACE原抑制剂类型,这类小肽进入体内后会被ACE或消化道的蛋白酶进一步分解,转换成真正意义上的ACE抑制剂。其中一类和二类ACE的抑制肽经动物实验检测发现,可以在SHR (原发性高血压小鼠)体内产生显著的降压作用。
干酪乳杆菌发醉乳制品具有调节人体血压的作用,有研究发现,食用L.caseiTMC0409和S.LhcrmophilusTMC1543制成的发酵乳后8小时收缩压下降7.5mmHg(1mmHg=133.322Pa)。
2 干酪乳杆菌的应用
2.1在食品发酵和防腐方面的应用
自1908年Metchnikoff发现乳杆菌能够抑制肠道中的有害菌后,各国学者陆续发现几乎乳酸菌的每个属中的每个种,甚至每一株都能产生乳酸菌素。这些乳酸菌素成为天然肽类防腐剂的一大来源。干酪乳杆菌能够抑制和杀死食品中的许多腐败菌及致病菌,不影响食物性状,甚至能够改善食品特性,因此在将其添加到食品中作为发酵剂的同时,还能促进食品的优质、稳定生产,且对食品储藏过程中的防腐保鲜也有积极作用。Danone (欧洲)公司所开发的Actimel 桔汁饮料中的活性成分就是干酪乳杆菌。
2.2 在乳制品中的应用
干酪乳杆菌作为益生菌之一被用作牛奶、酸乳、豆奶、奶油和干酪等乳制品的发酵剂及辅助发酵剂,尤其在干酪中的应用较多,适应干酪中的高含量盐及低pH值,通过一些重要氨基酸的代谢以增加风味并促进干酪的成熟。无糖酸奶醇和益生菌结合生产得到的功能性酸奶,它的特殊之处在于:一方面,原料中未添加蔗糖和单糖,而是选用作为功能性甜味剂的木糖醇,可以避免血糖水平的提高;另一方面,有独特保健功能的益生菌存在,可帮助消化,防止便秘,防止细胞老化,低胆固醇的吸收,抗肿瘤和调节人体机能等保健和医疗作用。因此,在食品向天然型和功能型发展的今天,生产这种产品是益生菌制品乃至干酪乳杆菌制品发展方向之一。
2.3 在医疗保健方面的应用
干酪乳杆菌具有良好的耐酸及胆汁抗性,能够降低血浆胆固醇;增强宿主对微生物病原体的非特异性抵抗力,加快肠道内病原体的清除;能够治疗肠道菌群紊乱和肠道通透性增强,从而防止食物过敏和急性腹泻;使抗低密度氧化脂抗体和淋巴细胞增加,粒细胞的噬菌作用明显增强,对宿主进行免疫调节,防止肿瘤的产生。由于能够在人体肠道内稳定存活并具有如此之多的医疗保健功能,干酪乳杆菌作为益生菌被用于功能性食品,特别是乳制品的开发中,并逐渐为人们所关注。在日本,具有改善毒素引起的婴儿胃肠道疾病的恢复时间的Yakult产品每天大约有3000万的消费人群。
3 前景展望
目前高血压发病率已比10年前上升了25 % 患病人数高达1.6亿人。高血压只有通过长期药物治疗才能有效控制。目前用于抗高血压的药物主要分为利尿剂、β-阻滞剂、钙通道阻滞剂、血管紧张素酶抑制剂、交感神经阻滞剂等几大类。其中,作用于血管紧张素酶抑制剂由于其效果明显,毒性减少占据了抗高血压药物市场较大份额,而大多用化学合成的ACEI也会由于吸收排泄速度快,会引起咳嗽,肾脏损伤及血管神经性水肿等副作用。因此,积极开发来源于食物中的安全、天然、高效的ACEI成为开发降压药的新方向。
ACEI的食物来源广泛,从陆生动植物到海洋生物资源都存在,且我国目前的生物蛋白资源总量在世界各国名列前茅,丰富廉价的动植物蛋白资源及食品加工过程中产,尤其是现在水产品加工过程中富含生的大量的下脚料量蛋白的下脚料,从而为ACEI的生产提供广阔的原料源。
在以天然、健康为主题的今天,人们越来越倾向于预,因此来源于食品的降血压肽,具有巨大的防保健和食疗潜在市场。自从20世纪70年代后期,科学家们对唾液链球菌嗜热亚种和德氏乳杆菌保加利亚亚种在生物化学和分子生物学方面已经做了大量工作,相对于研究较多的是双歧杆菌、嗜热乳杆菌和植物乳杆菌等,对于其他益生菌特别是对于用于发胶制作发酵乳饮品的混合菌种之一的干酪乳杆菌的发酵研究和其降压研究更是少之又少。
现实表明,在国内研究开发一种具降压肽活性产品的要求日益迫切,以此使高血压患者可以通过正常不经意饮食间达到降血压目的,并且减少对药物的依赖性。伴随着人们生活水平的不断提高以及对健康问题的日益重视,相信利用干酪乳杆菌制造出的具降压肽活性的相关产品,在国内必然会有广阔的前景。