德氏乳杆菌的益生功能及其在发酵食品中的应用

◎ 叶朋飞，刘 静，李秋达，黄杰秋，马 冉，范紫腾，龚五一，周 杰

（曲靖职业技术学院现代农业系，云南 曲靖 655000）

德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）属乳杆菌属，革兰氏阳性菌，D-乳酸发酵菌种。德氏乳杆菌在食品、养殖、医疗保健和化工等行业均有广泛的应用前景，原卫生部《关于印发真菌类和益生菌类保健食品评审规定的通知》（卫法监发〔2001〕84号）批准德氏乳杆菌保加利亚种可用于保健食品。本文综述了德氏乳杆菌的益生功能及其在发酵食品中的应用研究，以期从传统发酵食品中分离筛选益生特性较好的德氏乳杆菌，进一步探究其对人体的益生功能及作用机制，研发更多功能性食品。

1 德氏乳杆菌的益生功能

1.1 降血压

研究表明，乳酸菌可通过酶解乳蛋白释放血管紧张素Ⅰ转换酶（Angiotensin Ⅰ Converting Enzyme，ACE）抑制肽，该抑制肽可与ACE活性中心结合，从而阻碍血管紧张素Ⅱ的生成以及促进缓激肽的降解，达到降血压的功效。叶弘基[1]研究发现德氏乳杆菌保加利亚亚种（Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus）DQHXNS8L6的12 h发酵乳经过消化后具有较多ACE抑制肽，24 h发酵乳具有较高的降压二肽Tyr-Pro含量，且在消化前后都拥有较高的ACE抑制活性；Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusD11M188的24 h发酵乳在消化前具有较高的ACE抑制活性。采用自发性高血压大鼠对保加利亚亚种和乳酸亚种发酵乳乳清进行血压调节功能评价，单次灌胃实验结果表明Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusDQHXNS8L6的24 h发酵乳乳清具有血压调节效果；长期灌胃实验结果显示，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusDQHXNS8L6的24 h发酵乳乳清能在4周内有效缓解自发性高血压大鼠的血压升高，第5周开始具有降压效果。于紫薇等[2]研究表明L. delbrueckiiQS306产的细胞壁蛋白酶活性在溶菌酶添加量为2 mg·mL-1、裂解温度为53 ℃、裂解时长为4.5 h的条件下达到最高，为8.40 U·mL-1，用纯化后的细胞壁蛋白酶水解牛乳蛋白，其血管紧张素转换酶抑制率达到31.50%。以上研究结果表明，德氏乳杆菌可分泌细胞壁蛋白酶水解牛乳产生血管紧张素抑制肽，具有调节血压的功能。

1.2 免疫调节

乳酸菌可产生免疫活性物质，如胞聚糖、肽聚糖和脂多糖等，这些具有免疫调节功能的物质可有效促进免疫器官的生长发育。陆巧玲[3]研究结果表明，L.delbrueckii活菌和灭活菌体均能抑制脂多糖（LPS）引起的白介素-6和白介素-8水平升高，从而缓解LPS引起的炎症反应，且适当剂量的活菌和灭活菌体可将白介素-6和白介素-8恢复至正常水平。朱杰瑞[4]研究发现，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusCICC 6103与大豆蛋白致敏的小鼠脾细胞共培养能够显著提高脾细胞体外分泌γ干扰素/白介素-4的水平；Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusCICC 6103能够显著降低大豆蛋白致敏Balb/c小鼠的过敏症状评分，显著降低过敏小鼠血清中特异性抗体的水平，抑制辅助性T细胞的分化，促进细胞毒性T细胞的分化，促进小鼠脾细胞中调节性T细胞的分化，显著提高调节性T细胞型细胞因子白介素-10的分泌，显著抑制辅助性T细胞17型细胞因子白介素-17A和Th2型细胞因子白介素-4及白介素-6的分泌，显著促进Th1型细胞因子γ干扰素和白介素-2的分泌，一定程度上促进小鼠肠道黏膜和集合淋巴结中CD103+树突状细胞的分化，促进Th1细胞的分化，而抑制Th2细胞的分化，显著抑制小鼠肠道黏膜中辅助性T细胞的分化，显著促进调节性T细胞的分化。MAKINO等[5]研究了Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusOLL1073R-1的胞外多糖（Exopolysaccharides，EPS）免疫调节作用，结果显示，EPS显著增加了小鼠脾细胞γ-干扰素的产生，口服高分子量酸性EPS增强了自然杀伤细胞的活性。NISHIMURA-UEMURA等[6]将小鼠巨噬细胞J774.1培养于由Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusOLL1073R-1产生的中性多糖或磷酸多糖中，结果显示，用200 μg·mL-1的磷酸多糖刺激细胞12 h，检测到强烈的白介素-1α基因表达，同时也增加了白介素-6、白介素-10、白介素-12p40和肿瘤坏死因子-α在小鼠巨噬细胞上的表达。上述研究表明，德氏乳杆菌可通过分泌胞外多糖在体内发挥抗肿瘤作用，且能够在一定程度上提高机体的免疫力。

1.3 抑菌活性

乳酸菌通过代谢释放的酸类、肽类、生物素类和过氧化氢类，对常见致病菌有一定抑制作用。刘冬梅等[7]研究表明，从内蒙古家庭自制酸奶中筛选出的德氏乳杆菌DMLD-H1发酵产物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有抑制效果。陈华等[8]通过细菌共培养法及牛津杯药物敏感试验发现，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus发酵产物对于临床常见的多种革兰阳性、革兰阴性病原菌均具有较强的抑菌活性。MITEVA等[9]研究分析，从保加利亚黄奶酪中分离的德氏乳杆菌1043产生的细菌素对单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌、粪肠球菌、大肠杆菌、小肠结肠炎耶尔森菌和假结核杆菌具有抑制活性。朱婕旭[10]研究发现，从青藏高原传统发酵牦牛酸奶中分离的产Ⅱa类细菌素德氏乳杆菌F17所产细菌素能明显抑制微生物生长，降低葡萄的失重率、褐变率及腐败率，能延缓葡萄有机酸含量到达高峰的时间，且通过测定总酚含量发现其对葡萄起到了抗氧化的作用。以上研究表明，德氏乳杆菌可通过代谢产生胞外多糖、细菌素、抗菌肽等抑菌活性物质，抑制常见致病菌的生长。

1.4 促进营养物质吸收

L. delbrueckii在调节肠道微生态平衡和猪营养物质消化吸收中发挥着重要作用。袁勇[11]通过饲喂德氏乳杆菌对生长猪肠道养分消化吸收的影响研究发现，L. delbrueckii能够通过改善肠道黏膜形态、提高消化酶活性和回肠黏膜养分转运载体基因表达水平，进而提高生长猪对养分的消化吸收。侯改凤[12]研究发现，L. delbrueckii改变了生长育肥猪回肠食糜微生物组成，增强回肠段胆汁酸去结合，减少回肠胆汁酸重吸收，促进粪胆汁酸排泄，干扰胆汁酸肠肝循环，抑制FXR-FGF19轴，增强肝胆汁酸合成。L. delbrueckii通过增加结肠食糜中Akkermansia、Megasphaera和Butyrivibrio的丰度，增加乙酸、丙酸和丁酸的含量，促进肝脏、肌肉和脂肪组织中的脂肪分解和能量消耗，进而降低生长育肥猪血清甘油三酯水平。李瑞等[13]研究发现，L. delbrueckii可通过干扰育肥猪回肠对胆汁酸的吸收来调控肝脏胆固醇和脂肪代谢。

1.5 改善肠道健康

研究表明，L. delbrueckii可通过减少肠道炎症、增强肠道屏障功能和调节肠道菌群来改善肠道健康。李顺[14]以SD大鼠为动物模型，旨在研究L.delbrueckii对高能日粮下SD大鼠肠道炎症的缓解作用，结果表明在日粮中添加L. delbrueckii对高能饮食环境下SD大鼠的血糖血脂水平、肠道炎症水平具有降低作用。BARROSO等[15]在肠黏膜炎症小鼠模型中进行试验后，发现摄入L. delbrueckii发酵的牛奶能够显著降低白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6和白细胞介素-17A等炎症相关基因的表达，从而减轻结肠炎的症状，降低炎症水平。文伟[16]研究发现，在饲粮中添加L. delbrueckii可缓解腹腔注射LPS诱导断奶仔猪肠上皮细胞内质网应激及细胞凋亡，且减轻因LPS诱导的肠道炎症损伤。BATISTA等[17]研究发现，L. delbrueckii或无菌上清液，减少小鼠肠黏膜内的中性粒细胞浸润，改善了由5-氟尿嘧啶破坏的肠上皮结构，显著减轻小鼠结肠炎的严重程度，降低炎症程度、促炎因子的表达以及肠道屏障的受损程度。上述结果表明，德氏乳杆菌或其EPS能够促进肠道黏液分泌、增强肠道屏障功能、抑制有害菌群的生长和降低内毒素水平，从而减少炎症反应的发生和发展。

2 德氏乳杆菌在发酵食品中的应用

2.1 发酵乳制品

乳酸菌是传统发酵乳制品的主要微生物，在乳制品发酵过程中乳酸菌可分解乳糖产生乳酸，还可分解代谢乳制品中的蛋白质形成具有特殊风味的物质，对提升乳制品营养价值、特殊风味的形成都具有重要作用。任为一[18]利用SPME-GC-MS技术对从蒙古国和我国西藏、新疆等少数民族地区传统乳制品中筛选出的17株Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus发酵终点时发酵乳中的挥发性风味物质进行检测分析，结合发酵特性筛选具有优良风味的菌株，并分析其挥发性风味物质之间的差异。结果发现，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusIMAU20312(B14)和Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusIMAU62081(B16)具有较好的发酵性能和良好的发酵风味，可作为酸奶发酵剂应用于乳制品加工中。定向筛选市售酸奶产品和菌剂中高风味物质含量菌株显示，产乙醛能力呈现出L. delbrueckii＞S. thermophilus＞L. lactis＞L. acidophilus＞L.rhamnosus。丹彤等[19]研究结果显示，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricusMGA17-6在牛乳发酵和贮藏期间产生的主要风味化合物包括酸类、醛类、酮类、酯类和醇类等，其中乙酸、乙醛、庚醛、乙偶姻和1-庚醇等对发酵乳的风味产生重要的影响。以上结果表明，德氏乳杆菌可发酵乳制品产生乙醛等风味化合物，提高发酵乳制品风味物质含量。

2.2 发酵肉制品

乳酸菌作为发酵肉制品中常用的发酵剂，对低盐肉制品减少水分损失、降低硬度以及颜色形成具有一定的积极作用。研究表明，L. delbrueckii和S. carnosus之间不存在明显的拮抗作用，可混合在一起，作为微生物发酵剂使用。刘海燕[20]对L. delbrueckii冻干发酵剂制备的关键技术和S. carnosus冻干发酵剂的关键技术进行了研究。结果表明，L. delbrueckii在麦芽复合汁培养基中增殖培养的最适工艺条件为培养温度37 ℃，静置培养，接种量5%。通过研究离心力、离心时间对L. delbrueckii离心损失率、离心存活率及离心收得率的影响，确定了L. delbrueckii细胞浓缩分离的最适离心条件，即7 500 r·min-1离心10 min和9 000 r·min-1离心5 min。通过L8(27)正交实验筛选出L. delbrueckii抗冻干、耐贮藏的复合保护剂，其配方为10%的脱脂乳+甘油20 mL·L-1+蔗糖30 g·L-1+吐温10 mL·L-1+麦芽糊精10 g·L-1+谷氨酸钠20 g·L-1+酵母浸提膏20 g·L-1。其冻干发酵剂于-4 ℃、常压保存。上述结果表明，德氏乳杆菌可与肉糖葡萄球菌复合制成肉制品发酵剂、冻干发酵剂，用于发酵肉制品，对提高发酵肉制品质量具有重要作用。

2.3 发酵果蔬汁

发酵果蔬汁是将果蔬汁以单一或复配形式作为原料，经灭菌后接种单一乳酸菌或与醋酸菌、酵母菌等混菌发酵，制成的一类饮料产品，不仅解决了发酵乳制品存在的胆固醇含量高、乳蛋白过敏、乳糖不耐受等问题，且满足了素食主义消费者的需要。郑佐兴等[21]研究了L. delbrueckiiZL-513以玉米粉为原料发酵生产乳酸的条件。一次性添加5%碳酸钙，可使发酵液pH值维持在产酸的最适范围4.8～5.0；玉米粉中添加0.5%麸皮、0.5%米糠，可提高乳酸产量；以12%～18%的高浓度玉米粉为底物发酵72 h，乳酸钙产量为16.5%～20%；底物浓度在16%以下时残糖均低于0.1%。杜袁莹[22]用Lactobacillus delbrueckiisubsp.lactis发酵阿克苏、秦冠、澳洲3个品种青苹果复配苹果清汁，结果显示，经Lactobacillus delbrueckiisubsp.lactis发酵的苹果汁总酚含量达8.64 mg·L-1；发酵后30 h pH值为3.60；发酵代表物鞣花酸在发酵16 h检测到最大含量；Lactobacillus delbrueckiisubsp.lactis菌株发酵的苹果汁能有效降低小鼠血清中总胆固醇、低密度脂蛋白含量，同时显著提升高密度脂蛋白含量（P＜0.05）。李晴晴[23]选取Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus和L. delbrueckii对山楂果胶寡糖进行了体外发酵，结果表明，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus和L. delbrueckii在聚合度3.2的山楂果胶寡糖组中的生长状态最佳；Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus代谢山楂果胶寡糖的产酸能力较强；在24 h的发酵周期中，Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus和L. delbrueckii发酵山楂果胶寡糖生产的短链脂肪酸总量分别为60.5 mmol·L-1和46.2 mmol·L-1；Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus和L. delbrueckii代谢山楂果胶寡糖产生的乳酸比例相对较高。曹凝等[24]以普通玉米渣为原料，筛选出最佳发酵乳酸菌为L. delbrueckii和L.plantarum。依据感官评价确定L. delbrueckii接种1.5%、L.plantarum接种2%时发酵效果较好，为理想发酵剂。以上研究表明，德氏乳杆菌可单独或与其他益生菌复配发酵果蔬汁，发酵具有一定保健功能的饮料制品。

2.4 发酵酒

L. delbrueckii被广泛应用于生产酸啤酒中，它能够在酿造过程中产生乳酸并降低pH值，从而赋予啤酒酸味，改善啤酒口感和稳定性，增加啤酒的口感丰富度和复杂度。且与酿酒酵母共同作用，能改善啤酒的风味和口感，提高啤酒的稳定性。DJAMEH等[25]研究发现，与传统自然发酵法相比，添加L. delbrueckii进行发酵的啤酒在颜色和浑浊度方面存在差异，添加L. delbrueckii发酵法得到了更高水平的总挥发性化合物（353 mg·L-1），乙醛含量相对较高，且添加L. delbrueckii发酵的啤酒具有更加明显的香气，保质期延长了2 d，受试者对添加L. delbrueckii发酵啤酒的香气有偏好。

3 结语

德氏乳杆菌是乳酸杆菌的一个重要菌种，因其在调节畜禽肠道微生态平衡、机体肠道免疫力、促进营养物质消化吸收等方面具有重要作用，可作为饲用添加剂，故多年来对德氏乳杆菌的研究主要集中在提高动物生产性能、预防和治疗疾病、调节脂代谢和改善畜产品品质等方面。目前，德氏乳杆菌在食品生产中的研究主要有发酵乳制品、发酵豆制品、发酵肉制品和发酵果蔬汁等，且益生作用机理尚不完全明确。因此，从传统发酵食品中分离筛选益生特性较好的德氏乳杆菌，进一步探究其对人体的益生功能及作用机制，对于研发更多功能性食品具有重要意义。