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生物技术与饮料（第1页）

生物技术与饮料

生物技术应用于饮料生产，可以在资源利用、产品开发、改进生产工艺以及提高产品质量等方面发挥巨大作用。

发酵乳酸饮料

乳酸发酵食品（活性乳）日益受到消费者青睐。发酵乳是利用微生物对乳的乳酸发酵作用而制得的乳制品，所用的乳酸菌品种繁多，主要包括乳酸链球菌、乳脂链球菌、双歧杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳酪乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳杆菌等数种乳酸菌。发酵乳含有许多营养成分，如乳糖、半乳糖、蛋白质、脂类、乳酸、葡萄糖、呈味物质、芳香物质、SOD、细胞壁外多糖、抗生物质、乳酸菌增殖因子及乳酸菌等。这些物质对维持肠道内菌群平衡，促进人体健康具有十分重要的作用。

1、结构与生物功能

发酵乳营养价值很高，它比鲜乳易于吸收，并能改善肠道菌群，调节胃肠功能，是一种很有价值的保健食品，在增强人体健康方面起到了食疗的作用

（1）营养功能

牛乳经乳酸菌发酵后其营养成分得到改善并有生物活性物质形成。牛乳含有碳水化合物、蛋白质、乳脂类物质、维生素与矿物质等。

①碳水化合物乳糖是乳中存在的唯一碳水化合物，经发酵后，其中20％～30％变成乳酸，乳糖利用率为20％～30％，剩下的乳糖由肠道乳糖酶等继续作用。另外，新鲜的发酵乳中存在乳糖酶活性，促进乳糖的分解，因此乳糖不适应症者可安心食用。营养和生理的功效主要有提高保存性、增加爽口的风味、抑制有害微生物、促进胃的蠕动和胃液分泌、提高对Ca、P等的吸收利用等。菌体多糖可作为抗肿瘤活性的主要物质之一。发酵过程产生的有机酸类，如醋酸、酪酸、苯甲酸、柠檬酸等还能起到收敛止泻的生理作用。

②蛋白质发酵作用可使乳蛋白变成微细的凝乳粒，易被人体消化吸收；酪蛋白发生一定程度的降解，故发酵乳中总氨基酸和肽的含量比牛乳中多出几倍；容易受消化酶的作用，易于吸收。发酵乳比牛乳的生物价要高5．9％，其必需氨基酸，如缬氨酸及丙氨酸等的含量也比牛乳高。

③乳脂类物质发酵过程中产生少量的游离脂肪酸，而且脂肪的结构发生变化，故易于消化吸收。

④维生素和矿物质牛乳在加工成发酵乳后，其维生素A的含量基本无变化，而维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12及叶酸等可由乳酸菌和双歧杆菌合成。矿物质以K、P较多，Fe、1较少。Ca2+可促进乳酸菌在肠道中的附着。

（2）改善肠道菌群的作用

研究证实，人体内肠道细菌的种类，如厌气性葡萄球菌、粪链球菌、大肠菌群、乳酸菌、嗜酸乳杆菌、双歧杆菌等的数目随年龄的增长而变化。由于人的消化、内分泌、免疫等生理功能随年龄的增长逐渐下降，导致大多数以前占优势的双歧杆菌等有益菌群数量大减甚至消失，而大肠杆菌和链球菌大量增加，产气夹膜梭菌、葡萄球菌和变形杆菌等有害微生物明显增多，甚至占优势，即出现所谓肠道菌群失调。有害菌产生的肠毒素、细菌毒素、肠内菌群腐败等可引起病原性疾病。因此设法增加人体内有益菌的数量，使微生物尽量保持平衡，对保持人体健康，预防疾病具有十分重要的作用。

增加肠道内双歧杆菌、嗜酸乳杆菌等有益菌的数目，是调整肠道菌群失调的有效途径。发酵乳具有较强的抗菌活性，抑制有害菌的生长，使乳酸菌占优势。嗜酸乳杆菌、双歧杆菌等耐酸能力强，能适应内脏器官中的生态和环境条件，进入肠道后可以在肠道内附着繁殖，其作用尤其突出。这些菌在肠道内能代谢适应产生乳酸等物质，使肠道内pH下降，从而抑制肠道球菌、牛痘、脊髓灰质炎病毒和生孢菌的作用，维持肠道有益菌群的活性。在发酵过程中产生的有机酸、H2O2以及抗生物质对G+菌、G-菌及其他一些致病菌的抗菌作用也很明显。双歧杆菌具有防止便秘，预防和治疗细菌性下痢，维持肠内菌正常平衡及合成维生素B族等功能，能利用其他细菌不能利用的寡糖类物质作为它的生长促进因子。

（3）调整和预防肠道疾病

乳酸菌具有很强的β-半乳糖苷酶活力，牛乳经发酵后，乳糖利用率可达30％左右。尽管很多乳酸菌无法抵抗胃酸液和胆汁内脱氧胆酸强有力的杀菌作用而不能通过胃进入肠道，但β-半乳糖苷酶这种孢内酶通过胃液时可以保存其活力而进入肠道。

肠道系统紊乱以及消化液分泌不足时，腐败菌能使蛋白质形成氨、胺类、酚类、吲哚及硫化氢等物质，这些物质对细胞有毒性，需要在肝脏中用酸解毒，以葡萄糖醛酸盐、硫酸盐等形式从尿中排出。如果这些物质在肝脏中不能及时解毒，将导致肝功能紊乱，循环系统失调，进而产生贫血、癌症、下痢等各种疾病。通过发酵乳调整肠道菌群，使腐败有毒物质大大减少，可以达到预防治疗肝病的目的和效果。

（4）降低胆固醇

对于高胆固醇的人来说，血清胆固醇的大量减少意味着心脏病危险的大大减少。肠道菌群可以影响血清胆固醇的水平。乳酸菌细胞有抑制胆固醇的作用，保持血清中低胆固醇是由于发酵乳能削弱生物体内胆固醇的合成能力。

Gilliand等人在含有胆固醇的培养基中进行培养试验得出：随着胆汁酸生成，培养基内胆固醇含量大大下降，而菌体内胆固醇含量却大大增加，说明微生物细胞能较好地吸收胆固醇，通过微生物代谢有利于胆固醇转化为胆酸及胆汁酸排出体外。

（5）抗肿瘤作用

一些乳酸菌具有抗肿瘤作用和抗诱变能力，发酵乳具有抗肿瘤效果也有不少报道，如嗜酸乳杆菌可以产生某些物质，抑制肿瘤细胞的增殖。乳酸菌抑制肿瘤发生，主要有以下几方面：

调整肠道内菌群，抑制有害菌过量生成，同时降低各种有害物质（致癌诱变剂）的浓度，减少肿瘤发生几率。

乳酸菌培养物具有抗诱变能力，如1987年发现的保加利亚乳杆菌细胞壁中的抗肿瘤物质Blastolysin。Hosoda等人试验了几种发酵乳杆菌（瑞士乳杆菌、保加利亚乳杆菌、乳酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌和链球菌），发现这些发酵乳杆菌的每一个培养物都具有一定的抗MNNG（N-甲基—N′，-硝基-N-亚硝基胍）诱变的能力，嗜酸乳杆菌的某一亚种（LA2）抑制MNNG诱变作用能力高达77％。证明乳酸菌发酵乳的营养和疗效作用。

肠道中三种酶，即β-葡萄糖醛酸糖苷酶，偶氮还原酶和硝酸还原酶的活力与致癌物的形成直接有关，因为这3种酶都可以把肠道中的致癌剂前体转化成致癌物，它们活力的降低就意味着致癌物形成机率的减小。在Goldin和Gor'bach的研究中，饲喂鼠被注射二甲胺（DMH）后，对照组每天用肉汤加0．4ml牛乳饲喂，控制组用肉汤加嗜酸乳杆菌（1010个细菌／0．4m1）饲喂，7周后发现控制组3种酶的活力明显低于对照组。

用发酵乳中乳酸菌菌体、细胞壁成分及胞外多糖物质进行饲喂试验，发现具有抑制癌细胞增殖效果。动物实验也发现了类似的效果。

（6）预防衰老延长寿命