3益生菌在食品工业中的应用

乳制品是益生菌应用最多（高达70%），也是最为成熟的领域。早在1971 年，日本的MorinageMilk Industry 公司就开发了第1 款含有长双歧杆菌和嗜热链球菌的发酵乳制品。1978 年，Yakult 公司开发了含有短双歧杆菌、两歧双歧杆菌和嗜酸乳杆菌的液体酸奶，命名为MilMilTM。1987 年，美国Mayfield 公司生产出含有1%嗜酸乳杆菌和双歧杆菌的非发酵低脂乳。此后，法国、德国、丹麦等欧盟国家也致力于益生菌乳制品的研究与开发。

目前，益生菌在日本、欧美等发达国家已发展成为1 个高度成熟的产业， 并且开发出多款具有自主知识产权的国际知名益生菌株及益生菌乳制品，如丹麦Chr. Hansen 公司的BB12、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus） LA-1 和LA-2 菌株，丹麦Danisco 公司的Howaru 系列菌株， 德国Biogaia 公司的罗伊氏乳杆菌（L. reuteri）SD2112、MM2 菌株， 芬兰Valio 公司的LGG 菌株等以及雀巢公司的LC1 优酪乳和妈咪go，瑞士EMMI 公司的Aktifit Plus，达能公司的Activia，荷兰康必奶公司的Vifit，日本的养乐多等。在益生菌产品技术开发方面，我国与欧美等国家尚存在差距。近年来随着益生菌市场的不断壮大， 筛选国产益生菌种并进行工业化应用研究，正在逐渐受到国内科技界和企业界的重视。内蒙古农业大学张和平课题组经多年研究， 选育出包括干酪乳杆菌（L. casei Zhang）、乳酸双歧杆菌（Bifidobacterium lactis） V9、瑞士乳杆菌（L.helveticus）H9 等多株具有优良功能的益生菌株，实现了具有自主知识产权功能性益生菌株的重要突破，并与内蒙古伊利集团合作，成功将L. casei Zhang 应用于多种活性乳酸菌饮料的生产。江南大学陈卫课题组在建立功能性益生乳酸菌筛选模型的基础上， 筛选出多株拥有自主知识产权的益生乳酸菌，开发了含有功能性益生菌的发酵乳制品， 并在光明乳业股份有限公司实现了产业化生产。哈尔滨工业大学张兰威课题组针对国内乳品行业优良菌株缺乏， 产品中所用菌株生理功效无法得到保证这一问题，联合蒙牛乳业集团，选育出了1 株在生产性能方面表现出独特性质的高产胞外多糖的嗜热链球菌，并开发出具有我国自主知识产权的乳品发酵剂， 这对后续研发适合我国工业化生产以及开发功能更加完善的特色酸奶产品意义重大。除益生菌酸奶和发酵乳饮料外，近年来益生菌正在逐步被用于开发婴幼儿奶粉、冰淇淋、冷冻酸奶等各种功能性食品中。随着我国益生菌研究的深入以及乳品业市场竞争的需要，今后势必会有越来越多国内自主研发的特色益生菌株用于益生菌高端产品的开发。

益生菌对人体肠道功能和免疫调节带来的良好作用已得到广泛的认同， 这为益生菌的发展提供了良好的机会。近年来随着益生菌市场的逐渐壮大，益生菌的应用范围不断扩大。目前，在全球范围内，益生菌被广泛运用到乳制品、肉制品、发酵果蔬、发酵谷物以及保健品行业中，产品形式扩展到片剂、胶囊、颗粒状包装的菌体、冻干菌粉以及发酵乳或果蔬的干燥和冻干粉剂等等， 并逐步形成相对成熟的市场，销量逐年上升，应用范围不断扩大。根据市场调研机构BCC 公司发布的1 份新的市场研究报告——益生菌市场：原料、补充剂及食品显示：2007 年，全球益生菌原料、补充剂及食品的市场规模达到149 亿美元，2008 年达到159 亿美元，到2013 年达到196 亿美元，年均复合增长率（CAGR）为4.3%。由此可见益生菌市场发展势头之强劲。在过去的十几年里，中国的益生菌市场从无到有，从单一产品发展到多元化产品，逐渐形成了一定的规模， 并一步步走向专业化和产业化。

4益生菌在发酵果蔬中的应用

益生菌在发酵果蔬中的应用可追溯到上个世纪的60 年代。Pederson 等在1961 年率先将纯种发酵接种技术应用于泡菜的研究。随后，加拿大考德威尔生物发酵股份有限公司（Caldwell Bio Fermentation Canada lnc）在1998 年获得了复合菌种接种发酵蔬菜的专利技术。2001 年，Nancy JGardner 等将植物乳杆菌NK-312、乳酸片球菌AFERM772 和肠膜明串珠菌BLAC 进行冻干后复配，用于胡萝卜、甘蓝、甜菜和洋葱混合蔬菜的复配发酵菌剂试验。Rodríguez-Gómez 等采用由两种戊糖乳杆菌复配而成的复合发酵剂发酵西班牙绿橄榄，取得了良好的效果。我国李幼筠等在1996 年分离出干酪乳杆菌和短乳杆菌， 开发出1种利用纯种乳酸菌生产泡菜的工艺， 并申请了发明专利。西南大学等单位筛选出的纯种乳酸菌菌种可使四川泡菜的发酵周期由传统工艺的25d缩短为2d。蔡永峰等在2004 年开发了1 种用于生产泡菜的直投式复合菌粉产品及其生产方法，并获得了发明专利。随着益生菌蔬菜发酵剂研究日渐深入， 国内外越来越多的发酵蔬菜生产企业开始采用直投式发酵剂生产泡菜， 给发酵蔬菜行业的发展带来了可喜的增长。大宗蔬菜的益生菌高效发酵技术不仅从根本上解决了传统发酵泡菜存在的食品安全问题，稳定了产品质量，而且大大缩短了泡菜的发酵周期（将传统的15～60 d 发酵周期缩短至2 d 内），提高了生产效率，降低了生产成本。益生菌发酵泡菜产品酸鲜可口， 营养丰富，天然风味浓郁，具有良好的保健功能（富含益生菌和天然植物化学物）。

近年来，随着果蔬深加工技术的发展，人们对益生菌发酵果蔬产品认识的不断深入， 关于益生菌用于果蔬汁饮料加工中的研究报道也在不断增多。采用益生菌生物发酵技术开发具有特殊营养保健功能的发酵果蔬汁饮料， 是果蔬深加工技术的延伸，不仅可以改善果蔬制品的风味，增加果蔬制品的医疗保健作用， 而且大大丰富了果蔬制品的花色品种， 解决了制约果蔬加工产业发展的瓶颈问题。日本、韩国、德国等一些国家都进行了发酵蔬菜汁的研究与开发，尤其是日本，大力开发蔬菜饮料市场，并形成了良好的发展态势。2001 年，日本大制药公司开发出1 款名为“蔬菜的战士”的植物性乳酸菌发酵蔬菜汁饮料产品，其中有大蒜、甘薯、南瓜、西红柿等富含胡萝卜素的8 种蔬菜，风味独特，且营养丰富，颇受市场欢迎。2010 年，瑞典Skane 公司推出了1 种益生菌果汁， 有医学证据表明其所含的益生菌可以促进女性对铁的吸收。Kyung 等以甘蓝汁为原料，接种干酪乳杆菌、植物乳杆菌保加利亚乳杆菌，于30 ℃温度下发酵48 h 后， 获得了含有大量活性益生菌，并且可以缓解乳糖不耐症的发酵甘蓝汁。Gardner 等采用胡萝卜、甘蓝、洋葱和甜菜的混合果蔬汁分别接种植物乳杆菌、乳酸片球菌、肠膜明串珠菌的单菌及其组合物进行发酵， 有效提高了蔬菜汁的风味口感及安全性和耐贮藏性。Filannino 等选用植物乳杆菌接种有机石榴汁， 开发出1 款风味和健康功效俱佳的发酵石榴汁产品。据报道， 自2005 年至今， 全球大约80 多个发酵果蔬汁新产品上市，主要集中在日本市场。近年来，国内外关于乳酸菌发酵果蔬汁饮料的研究也逐渐增多。张建华的混浊型菜汁饮料是采用保加利亚杆菌、嗜热乳菌链球菌混合，在接种量2%～3%、温度40℃、脱脂乳含量4%、发酵16 h 的发酵模式下生产。张亚雄等采用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌种进行单一果蔬汁及复合果蔬汁发酵制作果蔬乳酸发酵饮料及果蔬乳酸发酵型果冻。夏其乐等以杨梅为主要原料，复配胡萝卜、番茄榨汁后添加保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和植物乳杆菌进行发酵，并确定了最佳的发酵工艺及果汁混合方式。邹玉红等以保加利亚乳酸杆菌和嗜热酸链球菌混菌比例1∶1 发酵苹果、胡萝卜混合果汁，并对发酵饮料的生产工艺进行了研究。戈西赛夫等在专利“发酵蔬菜汁饮料的生产方法及用此方法生产的蔬菜发酵饮料” 中将多种干燥脱水的蔬菜粉末的混合物浆化、液化、糖化、脱胶，通过接种保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵， 得到适于饮用的蔬菜发酵饮料。丘裕选用南瓜和火龙果为原料，干酪乳杆菌及植物乳杆菌为菌种， 研究了益生菌在两种果蔬汁中的发酵特性以及发酵果蔬汁在冷藏条件下的稳定性。

5益生菌发酵果蔬关键技术研究

5.1 发酵果蔬中微生物的研究

上个世纪80 年代，美国Fleming课题组为更好地指导以圆白菜为原料的酸菜规模化生产，对自然发酵酸菜微生物区系进行了研究， 结果表明以圆白菜为原料的酸菜发酵包括初始异型发酵和后续同型发酵两个阶段， 发酵过程中的主体微生物为乳酸菌。Fleming课题组通过对酸菜发酵微生物的动态研究， 发现抑制酸菜发酵过早进入同型发酵阶段可避免酸菜过酸， 并产生