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如何保持益生菌食品中的益生菌活性？益生菌被定義為活的微生物，研究發(fā)現(xiàn)，這種微生物經(jīng)口服足夠數(shù)量后會(huì)改善宿主腸道微生物的平衡，進(jìn)而對(duì)宿主健康產(chǎn)生有益影響。通常作為益生菌的菌種多為乳酸菌（如嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌等），一些酵母菌也被歸為益生菌的范疇。 根據(jù)益生菌應(yīng)用效果的一般概念，只有活的生物才能產(chǎn)生益生功能。因此，益生菌在被攝入時(shí)必須是活的，并且在胃腸道中保持活性。針對(duì)食品中的益生菌要達(dá)到這種活性所需要的最低活細(xì)胞數(shù)，有各種各樣的建議和標(biāo)準(zhǔn)。通常來說，在消費(fèi)時(shí)，益生菌的活細(xì)胞數(shù)量需要達(dá)到106cfu/g。但是在某些情況下，只要益生菌活細(xì)胞數(shù)在食品保質(zhì)期內(nèi)不低于105cfu/g也被認(rèn)為能達(dá)到益生效果。幾個(gè)世界食品組織提出的官方標(biāo)準(zhǔn)是最低106~107cfu/g。 眾所周知，乳酸菌和酵母菌都是酵素發(fā)酵過程中需要用到的菌種，而發(fā)酵完成的酵素食品中也含有一定量的益生菌。那么，該如何保持酵素食品及其他益生菌食品中益生菌的活性呢？ 在食品生產(chǎn)的整個(gè)過程中都要考慮到益生菌活性的重要標(biāo)準(zhǔn)，以便達(dá)到并保持高活性。增強(qiáng)益生菌活性可以著眼于基因水平（通過基因工程），或是生理水平，即上游（收集階段前）和下游加工步驟（收集階段后）。 利用基因工程對(duì)微生物進(jìn)行改造 01 益生菌的特性是由其基因決定的，故可以利用現(xiàn)有的在壓力脅迫下培養(yǎng)的細(xì)菌的基因庫(kù)，或是在抗性突變體中特異性表達(dá)的基因，來產(chǎn)生食品級(jí)的益生菌突變體�？衫檬称芳�(jí)的質(zhì)粒，將外源DNA整合到目標(biāo)菌的染色體上，并且利用調(diào)節(jié)系統(tǒng)來進(jìn)行修飾。通過這種方法，可以得到在不利環(huán)境下（比如食品加工過程）更有活力的益生菌。但是，目前的立法對(duì)于食品安全設(shè)置了很高的標(biāo)準(zhǔn)，而目前消費(fèi)者對(duì)于食品中基因修飾微生物的存在和應(yīng)用比較排斥，所以這種方法在未來可能不會(huì)很可行。 改善培養(yǎng)條件 02 培養(yǎng)條件能夠影響工業(yè)微生物菌種的活力，故對(duì)于改變發(fā)酵液的組成或是改善發(fā)酵條件的研究一直都在進(jìn)行。據(jù)報(bào)道，在發(fā)酵液中添加Tween80或是Ca對(duì)冷凍過程中的菌的存活有促進(jìn)作用。此外，菌體收集時(shí)間、生長(zhǎng)溫度、發(fā)酵液的pH也被認(rèn)為是發(fā)酵過程中的重要因素，需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，它們也決定著冷凍及冷凍干燥過程中菌的活性。但是，在不控制pH的發(fā)酵過程中（最終pH為4.5）生長(zhǎng)的嗜酸乳桿菌對(duì)低酸性、高乙醇濃度、凍融循環(huán)、過氧化氫、冷凍干燥有一定的抗性；而在控制pH（pH = 6.0）下生長(zhǎng)的細(xì)菌則非常敏感。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌在接近中性pH條件下生長(zhǎng)能夠得到最大生物量和活性細(xì)胞數(shù)的理論提出了質(zhì)疑，因?yàn)樵诘蚿H下生長(zhǎng)的細(xì)菌被證實(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中有更好的存活性。 下游加工 03 保護(hù)性化合物的添加 益生菌的特性是由其基因決定的，故可以利用現(xiàn)有的在壓力脅迫下培養(yǎng)的細(xì)菌的基因庫(kù)，或是在抗性突變體中特異性表達(dá)的基因，來產(chǎn)生食品級(jí)的益生菌突變體�？衫檬称芳�(jí)的質(zhì)粒，將外源DNA整合到目標(biāo)菌的染色體上，并且利用調(diào)節(jié)系統(tǒng)來進(jìn)行修飾。通過這種方法，可以得到在不利環(huán)境下（比如食品加工過程）更有活力的益生菌。但是，目前的立法對(duì)于食品安全設(shè)置了很高的標(biāo)準(zhǔn)，而目前消費(fèi)者對(duì)于食品中基因修飾微生物的存在和應(yīng)用比較排斥，所以這種方法在未來可能不會(huì)很可行。 益生菌的包埋 一種保持益生菌活性的可行方法是將細(xì)胞包埋到保護(hù)性的結(jié)構(gòu)中，使它們?cè)诓焕h(huán)境下的存活得到改善。與未被包埋的細(xì)胞相比，被包埋的細(xì)胞在體外胃腸環(huán)境下的存活有所改善，而且它們的保護(hù)性外殼能夠使它們?cè)谑称敷w系中更好的存活。不過，在很多情況下，無法清楚地證明細(xì)菌究竟是完全被包埋在保護(hù)性外殼中，還是僅僅黏附在保護(hù)性化合物上。 冷凍和干燥條件的優(yōu)化 冷凍被用于制造冷凍菌粉作為最終產(chǎn)品或是制造用于后續(xù)冷凍干燥過程的中間產(chǎn)品。冷凍速率對(duì)于達(dá)到高存活率非常重要，但是冷凍速率對(duì)不同的微生物的作用差別很大。據(jù)推測(cè)，冷凍速率主要影響冰晶的大小和晶核形成晶體生長(zhǎng)的位點(diǎn)，這些最終決定了冷凍細(xì)胞損傷的 類型及玻璃化是否發(fā)生。據(jù)報(bào)道，快速冷凍（-196℃冷凍）對(duì)于微生物存活率及儲(chǔ)存穩(wěn)定性 有益。 干燥也是被廣泛應(yīng)用的一種保護(hù)細(xì)菌細(xì)胞的方法，盡管這個(gè)過程本身以及隨后的儲(chǔ)存會(huì)造成菌體大量死亡。與冷凍細(xì)菌相比，干燥細(xì)菌不需要低溫保存。此外，脫水可以顯著降低產(chǎn)品的重量。但是據(jù)報(bào)道，干燥細(xì)胞酸化開始前的時(shí)間延遲比冷凍細(xì)胞長(zhǎng)。干燥過程中活性的損失跟細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的損傷有關(guān)，因此，干燥的細(xì)胞對(duì)N aCl更敏感。細(xì)胞膜的損傷可以通過β-半乳糖苷酶底物的滲透，細(xì)胞中DNA 酶擴(kuò)散率的提高以及紫外吸收物質(zhì)從細(xì)胞中的滲漏檢測(cè)到。干燥過程中使用的保護(hù)性化合物主要是糖類，糖類的保護(hù)作用跟脫水過程中糖形成高粘性的玻璃狀結(jié)構(gòu)有關(guān)。細(xì)菌的干燥方法包括冷凍干燥、真空干燥、噴霧干燥和流化床干燥，目前大部分干燥細(xì)菌的制備是通過冷凍干燥完成的。冷凍干燥的操作條件溫和，損傷程度小。但是，冷凍干燥過程存在一些缺點(diǎn)，比如加工時(shí)間長(zhǎng)，能源消耗大。許多研究者致力于尋找替換的干燥方法。噴霧干燥是其中比較有前景的一種生產(chǎn)干燥益生菌制品的方法，它可以提高加工速度，降低操作成本，并保持較高的存活性。酵素粉便是由酵素液噴霧干燥而成的。 儲(chǔ)存條件的研究 儲(chǔ)存條件（儲(chǔ)存溫度、濕度、包裝材料等等）能夠極大地影響益生菌制品的穩(wěn)定性。一般冷凍和干燥的制品更適于低溫下儲(chǔ)存以保持菌體活性。儲(chǔ)存溫度降低時(shí)，益生菌制品的貨架期能夠顯著延長(zhǎng)；低于-80℃的低溫能有效保持益生菌的高活性。當(dāng)干燥益生菌制品長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存時(shí)，相對(duì)低的濕度（11%~ 22% ）能夠增強(qiáng)細(xì)菌的穩(wěn)定性。當(dāng)細(xì)菌暴露于氧氣中時(shí)，細(xì)胞膜上的不飽和脂肪酸會(huì)發(fā)生氧化導(dǎo)致膜變質(zhì)。據(jù)報(bào)道，氧化過程是由殘留濕度增大激活的，可以通過將干燥益生菌儲(chǔ)存在缺氧條件下有效的抑制氧化過程。包裝材料也是影響儲(chǔ)存過程中益生菌活性的重要因素。與玻璃瓶相比，PET瓶的透氧性相對(duì)較高。
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