戊糖乳桿菌應用下食品工業(yè)論文

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1戊糖乳桿菌的生物學功能

1.1抗微生物性質(zhì)

L.pentosus的抗微生物性質(zhì)主要是由于菌體可以分泌乳酸和細菌素等抗菌物質(zhì)。ZHENGPX等發(fā)現(xiàn)L.pentosus主要通過分泌的乳酸抑制具有耐多種藥物性質(zhì)的幽門螺桿菌（Helicobacterpylori）。L.pentosus分泌的細菌素可以抑制陰溝腸桿菌（Enterobactercloacae）、肺炎桿菌（Klebsiellapneumoniae）、干酪乳桿菌（Lactobacilluscasei）、彎曲乳桿菌（Lactobacilluscurvatus）、綠膿桿菌（Pseudomonasaerugi-nosa）等多種微生物。此外，L.pentosus還可以通過抑制腸道有害微生物，促進益生菌的生長來改善腸道菌群。

1.2調(diào)節(jié)免疫功能

L.pentosus具有調(diào)節(jié)機體免疫功能的性質(zhì)。IZUMOT等研究發(fā)現(xiàn)，L.pentosus可以誘導縱膈淋巴結(jié)細胞產(chǎn)生白細胞介素（interleukin，IL-12）和γ型干擾素（interferon，IFN-γ），調(diào)節(jié)輔助T細胞Th1/Th2平衡。體外實驗發(fā)現(xiàn)，L.pentosus可以促進派伊爾結(jié)淋巴細胞（Peyer’spatchcells）產(chǎn)生IL-5、IL-6和免疫球蛋白A（immunoglobulinA，IgA），從而調(diào)節(jié)黏膜免疫。

1.3抑制結(jié)腸突變因子

L.pentosus可以降解和清除腸道內(nèi)積累的苯酚、甲苯酚、吲哚等有害物質(zhì)，從而預防結(jié)腸癌的發(fā)生。體外研究發(fā)現(xiàn)，L.pentosus不但可以顯著減少添加在MRS培養(yǎng)基中苯酚和對甲酚的含量，而且對這些有害酚類物質(zhì)具有較高的耐受性，表明L.pentosus對突變因子有較好的黏附或降解作用。

2戊糖乳桿菌在食品工業(yè)中的應用進展

2.1戊糖乳桿菌與功能食品開發(fā)

2.1.1功能性乳制品益生菌酸奶是近些年功能乳制品的研究熱點。通常的酸奶發(fā)酵劑德式乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌對膽汁的耐受性不好，也就是說益生菌很難活著到達腸道，因此不利于發(fā)揮酸奶的益生功能。L.pentosusKCA1具有抑制腸道病原體等多種益生作用，還具有耐酸耐膽鹽的能力。ANUKAMKC等將該菌與正常酸奶發(fā)酵劑一同使用發(fā)酵酸奶，生產(chǎn)出一種名為PENTOYO的新型益生酸奶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)正常酸奶與益生酸奶的pH值沒有顯著不同，L.pentosusKCA1在4℃儲藏過程中表現(xiàn)出更強的生存能力（49d）。分析L.pentosusKCA1的基因組序列發(fā)現(xiàn)其可能還具有潛在的解毒重金屬的作用，因此OSADOLORH等評價了L.pentosusKCA1對鎘和鉛的解毒作用，該研究是以30名職業(yè)油漆工人為實驗組和15名成年健康男性為對照組，實驗組連續(xù)飲用以L.pentosusKCA1發(fā)酵的發(fā)酵乳10d，利用原子吸收光譜檢測血清中的鎘和鉛，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血清中的鉛和鎘濃度均顯著下降，且血鉛濃度下降的更為明顯。另外，PAND等研究了L.pentosus作為發(fā)酵劑對酸奶風味的影響，結(jié)果表明添加1%木糖顯著增加了酸奶中的揮發(fā)性化合物乙醇（3.08%）、2,3-丁二酮（7.77%）和乙酸（22.70%）的濃度，感官評價也表明添加1%木糖L.pentosus發(fā)酵酸奶的酸味（乙酸）和奶香味（2,3-丁二酮）的得分尤為突出。金蘇發(fā)現(xiàn)L.pentosusInd1和Ind3具有較強的消化道逆境環(huán)境抵抗能力和腸上皮細胞黏附能力，清除體內(nèi)誘變物質(zhì)，調(diào)節(jié)腸道菌群；并利用L.pentosusInd1和Ind3作為輔助發(fā)酵劑添加到新疆傳統(tǒng)奶酪中，結(jié)果表明添加L.pentosus使干酪的切割時間由5h減少為4h，成品的產(chǎn)率從5.72%提高至6.25%，有望作為益生菌應用于功能乳品加工中。

2.1.2老年人功能性食品隨著生活水平的不斷提高，人口的老齡化日漸凸顯，老年人的健康問題受到了越來越多的關(guān)注。老年人功能食品對于維持和改善老年人的身體健康具有重要的作用，受到老年人的歡迎與喜愛，因此老年人功能食品成為功能食品開發(fā)的熱點。研究發(fā)現(xiàn)，L.pentosus具有開發(fā)老年人功能食品的潛力。唾液中分泌型免疫球蛋白（secretoryimmunoglobulinA，SIgA）是指示黏膜免疫功能的指標。隨著年齡的增長，唾液中SIgA也隨之減少，這也許是老年人易患呼吸道感染的原因。KOTANIY等開展了一項關(guān)于含L.pentosus飲料（含有4×109cells）對老年人唾液SIgA影響的隨機雙盲實驗，將80名健康老年人隨機分為干預組和安慰劑組，結(jié)果顯示飲用12周這種飲料可以顯著增加唾液中SIgA，這說明L.pentosus具有改善黏膜免疫功能的潛力。SHINKAIS等采用隨機對照實驗評價了L.pentosus預防老年人感冒的效果，300名老年人隨機分為安慰劑組、低劑量組（2×109cells）和高劑量組（2×1010cells）三組，干預實驗進行20周，結(jié)果顯示L.pentosus顯著降低了老年人的感冒風險，提示L.pentosus也許可以通過改善黏膜免疫來抵抗炎癥的侵襲。以上研究結(jié)果為利用L.pentosus開發(fā)老年人功能食品奠定了理論基礎。

2.2戊糖乳桿菌與橄欖發(fā)酵食品

發(fā)酵橄欖食品（Tableolives）是西方國家食品工業(yè)中最重要的的發(fā)酵食品之一，尤其是在地中海地區(qū)，其中60%的Tableolives產(chǎn)量都是西班牙式Tableolive。這種發(fā)酵橄欖的傳統(tǒng)加工步驟主要是先用氫氧化鈉溶液（質(zhì)量分數(shù)1.8%～2.5%）處理橄欖果實，直到浸透果實的2/3；然后用清水沖洗掉過量的堿，再用10%～11%NaCl浸泡果實，接著進行乳酸發(fā)酵。傳統(tǒng)加工方式是自然發(fā)酵，自然發(fā)酵受發(fā)酵環(huán)境變化的影響，不利于控制產(chǎn)品質(zhì)量，且乳酸菌、酵母菌、霉菌等多種細菌都有生長。為了解決上述問題，橄欖發(fā)酵劑的開發(fā)對于控制產(chǎn)品品質(zhì)變得至關(guān)重要。自20世紀90年代，科學家就開始對比橄欖自然發(fā)酵和發(fā)酵劑發(fā)酵的特點，并推薦利用乳酸菌發(fā)酵橄欖。L.pentosus是發(fā)酵橄欖過程中的優(yōu)勢菌種，不僅可以加快發(fā)酵進程，改善產(chǎn)品的感官特性，而且產(chǎn)生的大量乳酸有助于食品保藏，對于橄欖發(fā)酵起著至關(guān)重要的作用。列舉了近些年來利用L.pentosus作為橄欖發(fā)酵劑的一些研究。發(fā)酵劑要根據(jù)橄欖品種和加工方法來選擇，除了單獨使用L.pentosus作為橄欖發(fā)酵劑以外，往往也要和其他菌種結(jié)合使用，如Lactobacillusplantarum等。

2.3戊糖乳桿菌與生物表面活性劑

由于表面活性劑可以通過改善疏水化合物的溶解性來形成乳劑，因此在制藥、化妝品、石油和食品工業(yè)具有廣泛的應用前景。高濃度表面活性劑的使用是為了保證微乳化的完全性和配方的穩(wěn)定型，卻容易產(chǎn)生毒性和大量不可再利用物質(zhì)的殘留；而生物表面活性劑是具有生物降解性和低毒性的可再生資源，因此使用生物表面活性劑是解決上述問題有效途徑。生物表面活性劑在食品工業(yè)可作為食品添加劑，起到乳化、發(fā)泡、增溶、潤濕、抗黏著和抗菌的作用，可改善食品組織結(jié)構(gòu)、口感和外觀，從而提高食品品質(zhì)和延長貨架期。近來一些研究表明L.pentosus具有利用農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)生物表面活性劑的能力，為低成本生物表面活性劑的生產(chǎn)提供了可能。RODRIGUESL等在培養(yǎng)基中篩選具有產(chǎn)生表面活性劑能力的乳桿菌，發(fā)現(xiàn)L.pentosus的產(chǎn)表面活性劑能力是最強的。MOLDESAB等評價了L.pentosus利用農(nóng)業(yè)廢物（大麥麩、修剪后的葡萄枝條、玉米棒和藍桉樹碎屑）作為碳源生產(chǎn)生物表面活性劑的能力，結(jié)果顯示L.pentosus利用修剪后的葡萄枝條產(chǎn)生生物表面活性劑的能力是最強的。VECINOX等以葡萄園的剪枝作為碳源，利用傅里葉變換紅外光譜和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對L.pentosus表面活性劑的提取工藝進行了優(yōu)化，結(jié)果表明最優(yōu)提取工藝的鹽濃度、提取時間和溫度分別是9g/kg、120min和45℃，并對提取的表面活性劑進行了化學結(jié)構(gòu)鑒定，發(fā)現(xiàn)其是一種C18和C16脂肪酸的糖肽，具有在食品工業(yè)中作為乳化劑的潛力。

3結(jié)語與展望

目前，國內(nèi)外學者對戊糖乳桿菌的生理生化性質(zhì)、生物學功能以及其在功能食品開發(fā)、橄欖發(fā)酵食品和生物表面活性劑的合成方面做了大量的工作，并且獲得了很多有意義的研究成果，拓寬了其在食品工業(yè)中的應用前景。然而大規(guī)模工業(yè)化的應用實例卻很少，仍有許多問題需要進一步深入研究：解讀戊糖乳桿菌全基因組與功能的聯(lián)系，這將有利于對特殊功能菌株的篩選、鑒定和工程菌的構(gòu)建；利用基因組學、蛋白組學、轉(zhuǎn)錄組學研究戊糖乳桿菌代謝調(diào)控機制，繪制代謝指紋圖譜，這將有利于提高菌株產(chǎn)細菌素等代謝物的能力，增強菌株耐鹽、耐酸或耐凍干脅迫等能力；開展戊糖乳桿菌益生作用的人體實驗，有助于完善其與人體健康之間的關(guān)系；研究發(fā)酵食品中戊糖乳桿菌與其他微生物相互作用的機制，如群體感應。相信隨著上述問題的解決，將加快戊糖乳桿菌在食品工業(yè)中的應用速度，充分發(fā)揮其價值，造福人類。

作者：孫茂成 張嵐 劉敏 王舒然 單位：吉林醫(yī)藥學院