第七章益生菌及其发酵.ppt

第七章 益生菌及其发酵制品 微生态制剂称为”微生态调节剂“具有维持宿主微生态平衡，调整其微生态失调，提高其健康水平等生理功能。根据其主要成分，分为：益生菌、益生素和合生素。益生菌(Probiotics）是活的微生物补充品，能改善宿主肠道微生态的平衡，促进健康。益生菌主要是乳酸菌，特别是双歧杆菌。工业化生产应用的菌种要求除满足生产方面的要求外，菌种具有黏附性高、竞争排斥力强、环境适应能强和生长快等特点。用在功能性食品上的菌株要求：能有效地在肠道内定植繁殖，不被迅速排出体外。益生素(Prebiotics)：是一类不被消化吸收的功效成分，能选择性地刺激和促进一种或几种结肠内对宿主健康有益的微生物的生长和活力，改善宿主健康。目前，比较实用的益生素主要是各种功能性低聚糖。合生素指同时包含益生菌和益生素的微生态制剂。第一节 益生菌一、乳酸菌的分类和特性乳酸菌是一类能发酵利用碳水化合物产生大量乳酸的细菌。在Bergey细菌鉴定手册的第9版中，将自然界中已发现的乳酸菌划分19个属，而在此之前，是将乳酸菌分成5个属：乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属和片球菌属。应用在功能性食品上的乳酸菌属与菌种，主要是乳杆菌属、链球菌属和双歧杆菌属中的一些种。（一）乳杆菌属1、细胞形态多种多样：长的、细长的、弯曲形的及短杆状的，也常有棒形球杆状，一般形成链状，通常不运功，运动的具有周身鞭毛，无芽孢，革兰氏染色呈阳性。微好氧，在固体培养基上培养时，通常厌氧条件或减少氧压。2、营养要求比较复杂需要氨基酸、肽、核酸衍生物、盐类、脂肪酸或脂肪酸脂质和可发酵的碳水化合物、几乎每个种都有其各自特殊的营养要求。其生长温度范围253：，最适温度一般是30-40。耐酸，最适pH5.56.2，一般在pH5或更低的情况下可生长，在中性或初始碱性pH条件下时通常会降低其生长速率.3、是成人肠道内的优势菌之一乳杆菌制品以生产工艺相对简单、菌种耐氧性好等特点，而在功能性食品生产中尤受欢迎。使用较多的有：保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、短乳杆菌、植物乳杆菌、莱氏乳杆菌和纤维二糖乳杆菌等。（二）链球菌属在Bergey细菌鉴定手册的第9版中，新建了肠球菌属和乳球菌属两个属，肠球菌的应用较少。仅粪肠球菌和屎肠球菌有应用。修改后的链球菌属，限定是无芽孢的化能异养菌。形成类球或球杆形细胞，排列成对或成链状，发酵碳水化合物的主要产物是乳酸。虽然链球菌代谢不能利用氧，但可在氧中生长，故被认为是耐氧的厌氧菌。另外，有些是嗜CO2的。常用在发酵乳制品上的是：乳酸链球菌、丁二酮乳酸链球菌、乳酪链球菌和嗜热乳链球菌等。（三）双歧杆菌属1、双歧杆菌属的细胞呈现多种形态：短杆状较规则形，或纤细杆状带有尖细未端的细胞。有呈球形者、也有长而稍弯曲状的。或呈各种分枝或分叉形、棍棒状或匙形 。单个或链状，V形、栅栏状排列或聚集成星状。革兰氏染色阳性。不抗酸，不形成芽孢，不运动。2、生长条件厌氧，在好氧条件下不能在平皿上生长。最适生长温度37-41 ，初始生长最适PH6.5-7.0。分解糖，从葡萄糖产生乙酸和乳酸等。3、应用菌种最广泛的双歧杆菌包括短双歧杆菌、长双歧杆菌、两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌和青春双歧杆菌等。二、生理功效作为功能性食品上的应用，集中在维持肠道菌群的平衡，由此引发的对机体的整体效果。复合菌较单一菌种更具优势。1、调节肠道菌群平衡、纠正肠道功能紊乱 乳酸菌通过其自身代谢产物和与其他细菌间的相互作用，调节菌群之间的关系，维持和保征菌群最佳优势组合及稳定性。乳酸菌必须具备黏附、竞争排斥、占位和产生抑制物等特性，才能在微环境中保持优势。产生一些抑制物：1）有机酸：乳酸菌发酵糖类产生大量的醋酸和乳酸，使肠道处于酸性中，这对于抑制病原性细菌意义重大，肠道内pH的下降，还可促进肠蠕动、阻止病原菌的定植。2）H2O2：可抑制葡萄球菌等的生长繁殖。3）糖苷酶：可降解肠黏膜上皮细胞的复杂多糖，而后者是致病菌和其毒素的潜在受体。通过酶的作用，可阻止毒素对上皮细胞可能产生的黏附与侵入作用。4）细菌素：如乳链球菌素，对许多革兰氏阳性菌都具有抑制作用。5）分解胆盐：双歧杆菌等可将结合的胆酸分解成游离的胆酸，后者对细菌的抑制作用较前者强。2、抑制内毒素、抗衰老双歧杆菌可抑制肠道中腐败菌的繁殖，从而减少肠道中内毒素及尿素酶的含量，使血液中内毒素和氨含量下降。乳酸菌产生的乳酸能抑制肠腐败细菌的生长，减少这些细菌产生的毒胺、靛基质、吲哚、氨、硫化氧等致癌物质及其它毒性物质对机体的损害，延缓机体衰老进程。3、免疫激活，抗肿瘤 乳酸菌及其产物能诱导干扰素，促进细胞分裂而产生体液及细胞免疫。乳酸菌的抗肿瘤作用是由于肠道菌群的改善结果抑制了致癌物质的产生，同时乳酸菌及其代谢产物激活了免疫功能，也能抑制肿瘤细胞的增殖。4降低血清胆固醇东非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，240ml/餐，1周后可见胆固醇降低。乳杆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酯的作用。5、促进Ca的吸收、生成营养物质 发酵乳酸菌可提高Ca、P、Fe的利用率，促进Fe和VD的吸收。分解乳糖产生的糖是构成脑神经系统中脑磷脂成分，与婴儿出生后脑的迅速发育有密切关系。“乳糖不耐症”蛋白质水解维生素含量增加 6、抗感染 乳酸菌，主要是乳杆菌，在防治泌尿生殖系统感染方面，有较明显的功效。阴道内源性菌群具有共凝聚作用，可在阴道上皮细胞表面定植，乳杆菌是健康女性阴道的正常菌群，能与其他细菌发生共凝聚，从而抑制病原菌的生长。第二节 益生素 益生素是能促进乳酸菌生长繁殖的物质，由于通常是对双歧杆菌起作用，故双称双歧因子，但有些对乳杆菌也有一定作用。l、双歧因子1 早期的研究发现，母乳中存在能促进两歧双歧杆菌生长的N-乙酰葡萄糖胺的寡糖或多糖，并将此物质命名为双歧因子l。N乙酰半乳糖胺和N乙酰甘露糖胺对两歧双歧杆菌也具有促进作用，但较乙酰葡糖胺弱一些。2、双歧因子2 酪蛋白经酶水解生成的多肽及次黄嘌呤，可促进两歧双歧杆菌的生长，命名为双歧因子2 往牛乳中添加20经胃蛋白酶消化过的乳，对活体外双歧杆菌的生长及产酸影响很大。酵母提取液、牛肉浸液、大豆胰蛋白酶水解产物等，它们均含有一种含硫的肽 3植物提取物 民间常用胡萝卜汁治疗婴儿消化不良或痢疾，汁中含有双歧因子-磷酸泛酰巯基乙胺，是双歧生长因子辅酶A的前体，另外以马铃薯、玉米提取物也能促进双歧杆菌生长。4溶菌酶 母乳中的溶菌酶含量为40mg100mL，牛乳，中的量为13ug/100ml.，鸡蛋中的溶菌酶促进婴儿双歧杆菌的增殖，并使粪便中溶菌酶活力提高。5双泛酰硫乙胺双泛酰硫乙胺 双歧杆菌不能利用泛酸，但双泛酰巯基乙胺能促进其生长 6核苷酸 传统认为核酸是遗传物质，近年研究表明也有一定的营养保健作用，如提高免疫力，抗疲劳等，核苷酸在肠道内可促进双歧杆菌的增殖。婴儿配方乳7、功能性低聚糖最实用的最实用的低聚果糖低聚乳果糖大豆低聚糖低聚异麦芽糖低聚木糖8、膳食纤维壳聚糖菊粉第三节 乳酸菌发酵制品酸奶乳酸菌饮料干酪酸性酪乳双歧杆菌乳等一、酸奶酸牛奶最普遍的发酵乳制品以新鲜乳、脱脂乳、全脂乳粉、脱脂乳粉或炼乳等乳制品为原料，用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的混合菌种共生发酵而制得的发酵酸乳。有静止型（酸凝乳）和搅拌型两种不同工艺产品。1、静止型酸奶的制造原理乳酸菌生长繁殖发酵乳糖产生乳酸，使乳的PH下降。由于酪蛋白胶粒中的胶体磷酸钙变成可溶性磷酸钙，其稳定性下降，乳酸促进了凝乳的形成。由于酪蛋白在等电点PH=4.6-4.7时产生沉淀胶凝作用，在包装容器中形成冻胶状的凝胶产品，故又称酸凝乳。具有“生鲜”的酸风味，“乙醛”2、搅拌型酸奶（软质酸奶）不像酸凝奶那样具有冻胶状的凝乳组织而是高粘度的半流动状凝奶。工艺差别：酸凝奶是灌装后发酵搅拌型酸奶是灌装前发酵和凝乳破碎后灌装。二、乳酸饮料是以新鲜乳及乳制品经乳酸菌发酵所得凝乳为主要原料，配以各种辅料（如甜味剂、酸味剂、稳定剂、果汁等）而制成的直接饮用的液体饮料，要求其MSNF 3.6%。两类：活菌型乳酸饮料 杀菌型乳酸饮料1、活菌型乳酸菌饮料新鲜乳标准化TS12.5%制备蔗糖浆(65-68%)或直接用果葡糖浆添加0.5-1%的藻酸丙二醇酯或果胶等稳定剂稀释2-3倍冷藏2、杀菌型乳酸饮料以发酵酸乳为主要原料，配以蔗糖、有机酸、稳定剂、或一些果汁、果酱等，加水稀释并调整一定的糖酸比，再经均质和杀菌而制成的酸性饮料。采用热灌装（80-85）和二次杀菌工艺，常温下可贮存4-6个月三、酸性乳酪用新鲜脱脂乳经乳酸链球菌或乳酪链球菌与乳脂明串珠菌(香气菌-丁二酮)的混合菌共发酵，制得的一种可饮用、粘性的、具有奶油香和风味的酸性乳，其热量和胆固醇（乳脂肪）含量较低，深受消费者喜爱。美国:F0.5%,MSNF8.5%四、双歧杆菌发酵制品将成为21世纪新一代的发酵乳制品德国:双歧杆菌酸奶丹麦:AB-酸奶日本:Miru-Miru捷克:Biokys我国较少工业化生产的难点双歧杆菌对厌氧环境及营养成分要求较高发酵培养过程中,产酸能力低,凝乳时间长属于异型发酵产生醋酸和乳酸(3:2)使产品风味欠佳关键是耐氧菌株的选育选择最佳的工艺生产条件五、其他益生菌产品1、五株王口服液(培养基加活菌)开封后冷藏2、培菲康胶囊双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、肠球菌三联活菌胶囊3、地衣芽孢杆菌胶囊活菌胶囊、促进生理性厌氧菌增殖，同时对葡萄球菌和酵母样菌的拮抗作用应用：调整肠道菌群，维持人体肠道微生态平衡急慢性腹泻、消化不良等。本章作业1、名词解释益生菌、益生素、乳酸菌、酸牛奶2、简述乳酸菌的生理功效。3、乳酸菌发酵制品主要有哪些？4、画出酸凝乳的生产工艺流程图。