徐欣維，費(fèi)孝桐，陶紅艷，孫文芮，李尚霖，魏 嘉

西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730030

0 引言

乳酸菌（Lactic Acid Bacteria）是世界公認(rèn)的腸道益生菌，廣泛存在于泡菜、食醋、乳制品等發(fā)酵食品中[1]，可改善食品風(fēng)味，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)具有抑菌、抗氧化、抗炎癥、抗過(guò)敏、降低膽固醇、提高機(jī)體免疫力、緩解乳糖不耐癥等多種生理功能。乳酸菌作為天然抗氧化劑，是國(guó)內(nèi)外益生菌抗氧化活性研究的熱點(diǎn)之一，其抗氧化活性可緩解機(jī)體內(nèi)的氧化應(yīng)激反應(yīng)。氧化應(yīng)激反應(yīng)是由體內(nèi)活性氧（ROS）或自由基與抗氧化防御之間不平衡所引起的[2]，會(huì)導(dǎo)致機(jī)體氧化損傷，使其出現(xiàn)衰老與病變現(xiàn)象。研究表明，攝入外源性抗氧化物質(zhì)是緩解機(jī)體氧化應(yīng)激的重要途徑[3]。本文對(duì)乳酸菌抗氧化活性在食品中的作用以及國(guó)內(nèi)外對(duì)其的應(yīng)用研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，為進(jìn)一步研究乳酸菌抗氧化活性提供理論參考。

1 抗氧化劑的作用和種類

抗氧化劑對(duì)氧化應(yīng)激具有緩解作用，根據(jù)來(lái)源分類，主要分為天然抗氧化劑和合成抗氧化劑兩大類。應(yīng)用于食品中的天然抗氧化劑主要包括維生素A、C、E，茶多酚，樹(shù)莓酮，蝦青素等[4～6]。合成抗氧化劑主要有乙氧基喹啉、二叔丁基羥基甲苯、叔丁基羥基茴香醚、叔丁基對(duì)苯二酚、沒(méi)食子酸丙酯等[7]?？寡趸瘎┖妥杂苫鶖?shù)量的不平衡是蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和脫氧核糖核酸氧化損傷的重要原因[8]。Cristina等[9]研究表明，天然抗氧化劑與合成抗氧化劑均不會(huì)引起食品外觀和營(yíng)養(yǎng)特性的改變，且防腐效果一致。目前，市場(chǎng)上人工合成抗氧化劑大多對(duì)人體存在一定的危害[10]，相對(duì)而言，從生物中提取獲得的天然抗氧化劑具有更高的安全性，因此更受大眾歡迎。近年來(lái)，功能性乳酸菌的篩選成為研究熱點(diǎn)，田圓等[11]在第十六屆益生菌與健康國(guó)際研討會(huì)中指出，乳酸菌已被證明具有抗氧化作用，可作為天然抗氧化劑。

2 乳酸菌抗氧化活性在食品中的作用

2.1 縮短發(fā)酵周期

發(fā)酵作為一種傳統(tǒng)食品加工方法，是利用微生物的代謝作用改善食品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味[12]，從而對(duì)人類健康產(chǎn)生有益的影響。傳統(tǒng)發(fā)酵中常用的菌株有短乳桿菌、腸球菌屬、明串珠菌、凝結(jié)芽孢桿菌、戊糖乳桿菌和植物乳桿菌等[13]。試驗(yàn)研究表明，與單菌株發(fā)酵相比，混合乳酸菌發(fā)酵，可顯著縮短發(fā)酵時(shí)間。Luo等[13]通過(guò)研究明串珠菌、乳酸桿菌和魏斯氏菌混合發(fā)酵對(duì)四川泡菜品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，與單菌株發(fā)酵相比，混合發(fā)酵能加速發(fā)酵，且對(duì)亞硝酸鹽的降解效率最高。許惠雅等[14]研究發(fā)現(xiàn)，接種具有體外抗氧化活性的乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵可以減少發(fā)酵開(kāi)始的滯后時(shí)間，縮短發(fā)酵周期。

2.2 改善食品風(fēng)味

食品中主要芳香物質(zhì)有2-乙基己醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇和乙酸乙酯等。在工業(yè)生產(chǎn)中，許多肉制品及飲料主要通過(guò)發(fā)酵改善食品風(fēng)味。對(duì)于發(fā)酵肉制品而言，乳酸菌可使肉質(zhì)更加緊實(shí)富有彈性，并產(chǎn)生不同的有機(jī)酸類、醇、酮以及醛類物質(zhì)，以促使發(fā)酵肉制品產(chǎn)生良好風(fēng)味[15]。Zhang等[16]通過(guò)構(gòu)建香腸模型發(fā)現(xiàn)，乳酸菌可降低香腸水分含量、水分活度、亞硝酸鹽和酸堿度，并能顯著增強(qiáng)香腸提取物的抗氧化活性，提高香腸的口感和安全性。大多數(shù)具抗氧化特性的乳酸菌均可用作香腸的發(fā)酵劑，但對(duì)于不同的發(fā)酵食品而言，并非每一株具有抗氧化活性的乳酸菌都能達(dá)到最佳的發(fā)酵效果，甚至可能產(chǎn)生相反的效果。有研究人員對(duì)用作發(fā)酵香腸生產(chǎn)中的8 種菌株進(jìn)行技術(shù)及安全特性評(píng)估[17]發(fā)現(xiàn)，鼠李糖乳桿菌Lr-32在香腸發(fā)酵和成熟模擬階段最能耐受鹽、硝酸鹽和低pH的菌株，是受測(cè)試的益生菌中最有前途的香腸發(fā)酵劑。對(duì)于發(fā)酵飲料而言，乳酸菌可產(chǎn)生蘋(píng)果酸羧化酶，將酸味尖刻的蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)變成酸味柔和的乳酸，從而改善發(fā)酵飲料的風(fēng)味[18]。Cai等[19]在37 ℃下對(duì)三類不同乳酸菌進(jìn)行24 h的受控乳酸發(fā)酵試驗(yàn)，研究不同乳酸菌菌株對(duì)發(fā)酵棗汁的影響，發(fā)現(xiàn)不同的菌株發(fā)酵劑在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)含量不同，與干酪乳桿菌和屎腸球菌發(fā)酵的棗汁相比，植物乳桿菌發(fā)酵的棗汁能產(chǎn)生更多的芳香族化合物和更少的含硫有機(jī)化合物，其味道主要以酸味為特征，同時(shí)具有更少的苦味和澀味。發(fā)酵過(guò)程中，乳酸菌還能分解食品中的蛋白質(zhì)、糖類、合成維生素等，從而顯著提高食物消化率，促進(jìn)胃腸道吸收，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[20]。

2.3 延長(zhǎng)食品保質(zhì)期

為防止食品變質(zhì)，最好且最簡(jiǎn)單的方法就是添加天然抗氧化劑?？寡趸樗峋饕ㄟ^(guò)生物保護(hù)功能，降解亞硝酸鹽作用以及產(chǎn)抑菌物質(zhì)的途徑，抑制腐生菌株的生長(zhǎng)[20]，從而達(dá)到防止食品腐敗變質(zhì)的目的，被廣泛應(yīng)用于食品儲(chǔ)存中，是一種低廉節(jié)能的防腐方法。在對(duì)番茄生物保藏的研究中發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌TR7和植物乳桿菌TR71發(fā)酵的生物保藏番茄微生物含量較低[21]。Li等[22]研究表明，植物乳桿菌AB-1和干酪乳桿菌共接種后，蝦樣品中的腐敗菌被顯著抑制，共接種蝦的總揮發(fā)性堿性氮（TVB氮）和酸堿度也顯著降低（P＜0.05），此外，共接種蝦的AI-2活性在冷藏期間顯著提高。Carlos等[23]將從西紅柿和酸面團(tuán)中提取的9 種具有抗真菌活性的乳酸菌用于芝士干酪乳清發(fā)酵，所得到的發(fā)酵乳清作為生物防腐劑用于面包制作，試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照面包相比，含該發(fā)酵乳清的面包對(duì)1，1-二苯基-2-三硝基苯肼的抑制活性提高了33.00%?？傊谑称芳庸ば袠I(yè)用具有抗氧化性能的乳酸菌作生物防腐劑具有更多的益生特性，且安全性更高。

2.4 降低食品中的有害物質(zhì)

病原菌產(chǎn)生的毒素通常隨著食物或飲料進(jìn)入人體，在食品生產(chǎn)過(guò)程中，添加有效的抑菌劑，是避免病原菌滋生的有效途徑。乳酸菌具有抑菌特性，其在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，一些代謝產(chǎn)物（乳酸、醋酸、甲酸、丁酸等）[24]能夠使體系的pH降到4.8～5.4，從而抑制部分有害微生物的生長(zhǎng)與繁殖，最終降低食品中有害菌的含量。Gutiérrez等[25]研究檢測(cè)了5 種乳酸菌發(fā)酵液對(duì)7 種潛在致病微生物活性的影響，結(jié)果表明乳酸菌發(fā)酵液可抑制沙門(mén)氏菌，金黃色葡萄球菌、肉毒桿菌等[15]致病菌的生長(zhǎng)，其中表皮葡萄球菌是受影響最大的有害菌株。

2.5 減少自由基的累積

自由基（Free Redical）是指能獨(dú)立存在，含有不配對(duì)電子的任何原子、原子團(tuán)、分子或離子[24]。自由基的形成原因主要包括內(nèi)源性因素和外源性因素兩種。生物在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中均可自發(fā)的產(chǎn)生自由基，而許多能參與氧化還原反應(yīng)循環(huán)的外源性物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞形成自由基，此外，藥物氧化、吸煙、熱輻射、環(huán)境污染等外源性因素也能在細(xì)胞內(nèi)形成自由基[24]。生物體內(nèi)的自由基主要包括羥自由基（·OH）、DPPH自由基、超氧陰離子（O2-）和過(guò)氧化氫（H2O2）[26]。體內(nèi)過(guò)多自由基的累積，會(huì)引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，一般情況下，氧化應(yīng)激并不一定會(huì)造成機(jī)體的氧化損傷，但是在過(guò)高的氧化應(yīng)激狀態(tài)下，活性氧就會(huì)以不同的機(jī)制作用于體內(nèi)的酶、脂肪酸、蛋白質(zhì)和核酸等生理活性物質(zhì)和遺傳物質(zhì)[24]。當(dāng)出現(xiàn)氧化損傷時(shí)，攝入外源性抗氧化劑，如乳酸菌[27]，是緩解氧化損傷的重要途徑。乳酸菌的抗氧化作用機(jī)制主要有4 種：抵抗氧脅迫作用、調(diào)控信號(hào)通路途徑、清除自由基系統(tǒng)、抑制脂質(zhì)過(guò)氧化和金屬離子影響。趙榮敏[28]在對(duì)復(fù)合果蔬汁品質(zhì)的研究中，通過(guò)加入兩種含有不同菌種的發(fā)酵劑及其等體積混合發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)相比單一菌種發(fā)酵復(fù)合果蔬汁，兩種菌株耦合發(fā)酵可顯著增加體外抗氧化活性。Maria等[29]研究了屬于5 個(gè)物種的14 株乳桿菌菌株對(duì)百草枯誘導(dǎo)的氧化脅迫下土壤線蟲(chóng)壽命的保護(hù)作用，發(fā)酵乳桿菌U-21菌株降低了百草枯在線蟲(chóng)模型中的毒性，使土壤線蟲(chóng)的壽命延長(zhǎng)了25.00%。Eiji等[30]研究發(fā)現(xiàn)，加氏乳桿菌SBT2055（LG2055）可通過(guò)c-Jun NH2末端激酶激活Nrf2-ARE信號(hào)通路，從而增強(qiáng)哺乳動(dòng)物細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激的防御系統(tǒng)。

3 乳酸菌抗氧活性在食品中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 國(guó)外應(yīng)用研究進(jìn)展

Beatriz等[31]研究了4 種不同乳酸菌輔助發(fā)酵對(duì)橙汁乳飲料中多酚、類胡蘿卜素、有機(jī)酸和抗氧化能力的影響，結(jié)果顯示，發(fā)酵期后，試驗(yàn)組（發(fā)酵）中總多酚和總類胡蘿卜素的含量明顯高于對(duì)照組（非發(fā)酵），且具有更高的抗氧化特性。Kolawole等[32]從發(fā)酵木薯泥和玉米漿中獲得乳酸菌和酵母菌，稀釋濃度至500～1 050 mg/mL，進(jìn)行鎘和鉛的耐受性篩選，抗氧化活性體內(nèi)研究在雄性Wistar大鼠中進(jìn)行，篩選出益生菌潛力和抗氧化活性最佳的菌株，試驗(yàn)結(jié)果證明植物乳桿菌ML05（Lactobacillus plantarumML05）和庫(kù)德里阿茲威畢赤酵母FY05（PichiakudriavzeviiFY05）表現(xiàn)出最佳的益生菌潛力和抗氧化活性。Izuddin等[33]研究了植物乳桿菌RG14、RG11和TL1后生物制劑的抗氧化活性以及斷奶羔羊日糧對(duì)血清和瘤胃抗氧化活性、肝臟抗氧化酶和瘤胃屏障功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，后生物制劑可增強(qiáng)血清和瘤胃液抗氧化活性，降低血清脂質(zhì)過(guò)氧化，上調(diào)肝臟抗氧化酶和瘤胃屏障功能。乳酸菌在癌癥預(yù)防和治療中的作用也有報(bào)道，有人曾用MTT法和DPPH法評(píng)估了嗜酸乳桿菌和德氏乳桿菌的無(wú)細(xì)胞提取物對(duì)HT-29細(xì)胞系的抗增殖和抗氧化活性[34]，凋亡的誘導(dǎo)通過(guò)Hoechst染色和流式細(xì)胞術(shù)分析來(lái)評(píng)估，并通過(guò)使用實(shí)時(shí)定量PCR對(duì)BCL-2、BAX、caspase-3、caspase-8和caspase-9基因的表達(dá)，研究結(jié)果表明，嗜酸乳桿菌和德氏乳桿菌提取物都顯示了凋亡誘導(dǎo)作用，caspase-9和caspase-3的過(guò)表達(dá)以及Bax/Bcl-2比率的增加揭示了兩種益生菌誘導(dǎo)內(nèi)源途徑依賴性凋亡的能力，嗜酸乳桿菌和德氏乳桿菌的DPPH清除率分別為59.37%±3.97%和71.19%±3.64%，這些發(fā)現(xiàn)為益生乳酸菌菌株驅(qū)動(dòng)的抗增殖、促凋亡和抗氧化作用提供了證據(jù)。

3.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)用研究進(jìn)展

Wang等[35]研究了硒添加方式對(duì)接種植物乳桿菌發(fā)酵杏鮑菇和自然發(fā)酵杏鮑菇抗氧化活性與風(fēng)味特性的影響，發(fā)現(xiàn)硒的添加，尤其是采用富硒植物乳桿菌接種的方法，對(duì)總酚含量和DPPH自由基清除活性均有顯著的積極影響，非揮發(fā)性物質(zhì)分析表明，接種富硒植物乳桿菌發(fā)酵的杏鮑菇中乳酸與乙酸的比例最高，鮮味最濃。Wang等[36]研究證明了用植物乳桿菌423發(fā)酵的米糠和麥麩具有增強(qiáng)的氣味強(qiáng)度，特別是對(duì)硫化物和芳烴。Luan等[37]研究了植物乳桿菌CD101的體外抗氧化活性及其對(duì)發(fā)酵香腸中抗氧化肽形成的影響，結(jié)果表明，植物乳桿菌CD101主要分布在細(xì)胞表面和細(xì)胞外分泌物中，并影響發(fā)酵過(guò)程中的酸化和蛋白水解，CD101可通過(guò)其體外抗氧化活性而有益于抑制發(fā)酵香腸的氧化酸敗，同時(shí)有效地促進(jìn)蛋白質(zhì)降解，而對(duì)形成抗氧化肽的促進(jìn)作用較弱。Ge等[38]研究探討了從傳統(tǒng)干腌肉制品金華火腿中篩選出的一株抗氧化菌株植物乳桿菌NJAU-01在調(diào)節(jié)D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠亞急性衰老中的潛在作用，結(jié)果表明，109 CFU/mL的植物乳桿菌NJAU-01處理組在血清、心臟和肝臟中的總抗氧化能力（T-AOC）和超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）和過(guò)氧化氫酶（CAT）顯示出更高的抗氧化酶活性，相比之下，氧化應(yīng)激標(biāo)記物丙二醛（MDA）的含量低于其他組（P＜0.05），隨著NJAU-01濃度的增加，抗氧化能力增強(qiáng)，因此，該研究表明植物乳桿菌NJAU-01可以通過(guò)提高小鼠抗氧化相關(guān)酶的活性和降低脂質(zhì)氧化水平來(lái)減輕氧化應(yīng)激。

4 展望

乳酸菌因其具有多種益生功能在食品加工行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)乳酸菌抗氧化活性的作用機(jī)制尚未詳細(xì)闡述[27]，未來(lái)幾年對(duì)其作用機(jī)制的研究將會(huì)成為研究人員的重點(diǎn)突破對(duì)象，抗氧化調(diào)控體系的闡明將為乳酸菌在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)新的突破。氧化應(yīng)激損傷與多種疾病相關(guān)，乳酸菌抗氧化活性的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，將為新型藥物的研制提供新的方向，同時(shí)也為相關(guān)疾病的治療提供新的思路，具有抗氧化活性的乳酸菌有望成為醫(yī)療領(lǐng)域的重要菌株?？傊S著乳酸菌抗氧化活性的深入研究，新型抗氧化乳酸菌產(chǎn)品必將在食品領(lǐng)域與醫(yī)療領(lǐng)域深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)。