西藏益生菌的研究進展及其應用
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摘要：西藏擁有中國極端環境條件下寶貴而獨特的益生菌種質資源。益生菌的研究可促進西藏農產品加工業的發展，獲得經濟效益，推動經濟發展。隨著西藏的高速發展，西藏益生菌產業具有很好的發展前景。結合益生菌與西藏農牧資源，就近幾年的研究進展及其在生產生活上的應用進行了討論，以期為西藏益生菌的研究和開發利用提供參考。
關鍵詞：西藏;益生菌;農產品加工;農牧資源;研究進展;應用
中圖分類號：Q939.1 文獻標識碼：A
文章編號：0439-8114（2019）04-0009-05
Abstract： There are precious and unique probiotics resources in Tibet where the environment is extreme in China. The research of probiotics can promote the development of Tibetan agricultural products processing industry， obtain economic benefits and promote economic development. With the rapid development of Tibet， the probiotics industry in Tibet has a promising prospect. Combined with Tibet agriculture and animal husbandry resources， the research progress and its application in production and living of probiotics in recent years are discussed， aimed to provide reference for research， development and utilization of probiotics in Tibet.
Key words： Tibet;probiotics; agricultural products processing; agriculture and animal husbandry resources; research progress; application
益生菌廣義上是指一種產生可刺激其他微生物生長，與抗生素生理作用相反的物質[1];狹義上，是指能促進人、動物等宿主腸內微生物菌群生態平衡的活性微生物，對健康和生理功能均有益處[2]。益生菌具備以下特征：①對宿主有益處，可產生有用的酶類和代謝物;②無毒無害無致病作用，能適應動物內部消化環境;③能在消化道表面定殖;④在加工和貯存過程中能保持活性等[3]。
1 益生菌的種類和功能
按照目前研究者的分離篩選，益生菌大致可分成三大類：乳桿菌類、雙歧桿菌類、革蘭氏陽性球菌[4]。此外，還有具有益生菌生理功能的一些霉菌和酵母菌等[5]（表1）。目前，已經被研究報道的益生菌有90多種，用于商業化生產的大致有三類：乳酸菌類、真菌類和芽孢菌類[6]。
已有研究表明，除了營養方面的價值外，益生菌在調節人體內菌群平衡（腸道微生物菌群[7]、陰道微生物菌群）、提高機體免疫能力（調節抗炎、抗氧化過程等[8]）、治療慢性?。愿闻K疾病[9]、降低膽固醇、緩解乳糖不耐癥、降血壓功能）、抗腫瘤作用（誘導細胞凋亡，減少腫瘤細胞生長[10]）等方面起直接作用或間接作用[6]。
2 益生菌與西藏農牧資源
益生菌在中國研究廣泛，西藏也不例外，甚至部分資源獨一無二。如冬蟲夏草和藏靈菇，就是極具高原特色的寶貴益生菌資源。研究表明，分離篩選出蟲草多糖產率高的冬蟲夏草菌株，是人工利用冬蟲夏草比較有效、可靠的技術途徑[11]。藏靈菇（Tibetan Kefir Grain）是天然混菌體系，其發酵是乳酸發酵和乙醇發酵的結合，是一種非常有潛力的保健品。
理論上講，獨特的生境孕育獨特的生物資源。西藏號稱“世界第三極”，環境相對封閉，海拔高且高差變化懸殊，疆域遼闊，地形復雜，其獨特的地理環境、高原氣候造就了極富特色的自然資源。西藏擁有中國極端環境條件下寶貴而特有的益生菌種質資源，而這種極端環境下產生的生物遺傳變異和適應機制為功能益生菌的篩選提供了很好的特異性基因庫。西藏擁有的青稞、酒糟、農作物秸稈、牲畜、牛羊奶、果蔬等農牧資源均可以借助益生菌產業的發展，得到最大化加工生產與利用。二者的結合將為西藏益生菌產業發展帶來光明的前景。
2.1 益生菌與青稞加工
青稞作為中國西藏地區支柱性糧食作物，種植面積占農作物種植面積60%以上，是一種兼顧經濟與營養價值的作物。近幾年，隨著農業技術的提升和新品種的推廣，青稞產量逐年增加，素有“青稞增產、糧食增產、農民增收”之說。如何進一步開發青稞價值是西藏科研人員、加工企業所關心的。
探討不同加工方式對青稞中葡聚糖含量及其對青稞降血脂和盲腸發酵性的影響，尋求科學合理的加工方式[12];上海應用技術大學將青稞發酵原漿直接作為化妝品精華液或爽膚水使用，發現其具有保濕、抗衰老、清除自由基等功效，為進一步挖掘青稞價值提供了借鑒。
2.1.1 青稞酒 西藏青稞酒歷史悠久，是藏族人民最重要的傳統飲品，酒曲是青稞酒發酵中的重要組成部分。目前，對青稞發酵酒的研究及開發主要是借用其他酒類較成熟的工藝流程釀造青稞酒，雖取得一定成就，但是不能完全發揮出青稞原料特有的優勢。杜木英[13]對傳統青稞酒曲微生物分離篩選鑒定，選育出優良發酵菌株，并對純種發酵青稞酒工藝進行優化。王麗華[14]從藏曲中篩選出優良菌株后，再進行一系列物理和化學的誘變選育，以此制備純種酒曲進行青稞酒釀造。這些探索為青稞酒發酵工藝的優化奠定了理論和實踐基礎。 2.1.2 青稞醋 實踐表明，青稞醋能有效保留青稞的有益成分，具有經濟價值。不僅可作為日常食用調味品，還可開發成保健飲料。如何優化發酵工藝使益生菌更好地發揮作用是值得探索的。吳慶園等[15]以青稞為原料，通過固態發酵，在單因素試驗的基礎上，運用響應面法優化青稞醋發酵工藝參數。江蘇恒順醋業股份有限公司、迪慶香格里拉青稞資源開發有限公司以不同發酵方式得到不同指標的青稞醋。拉薩藏奇珍特色產品開發有限公司豐富青稞面配料，制作出來的醋飲降血壓效果明顯。
2.2 益生菌與飼料
目前，公認的無毒害、可直接在飼料中添加的菌種有枯草芽孢桿菌、釀酒酵母、乳酸菌、黑曲霉等。周凱[16]以耐人工胃液、耐豬膽鹽、產酶特性等參考目標篩選發酵菌株，以多酶益生菌飼料中活菌數為特征指標確定混菌發酵接種量、接種順序，并在此基礎上對固態發酵底料配方、固態發酵工藝及飼料品質等方面進行了考察，以期改善飼料口味。
2.2.1 酒糟發酵 西藏產酒多，生產產生了大量以皮殼為主的不溶性殘渣，即酒糟。酒糟中含有豐富的無氮浸出物、粗蛋白質、粗纖維和粗脂肪，并含有氨基酸、維生素、發酵產物（醇、酯、酸等）、礦物質及菌體自溶產生的多種生物活性物質（表2）[17，18]，但由于濕酒糟水分高達75%～85%，易腐爛，往往被丟棄，不僅浪費而且污染環境。利用混合菌對酒糟進行發酵，制備多酶益生菌飼料，將飼料原料中的纖維素、半纖維素、非淀粉多糖等碳水化合物轉化為低分子碳水化合物，不僅能提高酒糟的附加值，而且還可以提升飼料的品質。丁良[19]為改善日喀則奶牛場以箭筈豌豆為主要粗飼料的發酵全混合日糧品質，探討了不同比例酒糟（啤酒糟和青稞酒糟）以及不同抗真菌添加劑對其發酵品質、有氧穩定性以及體外消化率的影響，為西藏地區生產優質飼料提供理論依據和技術支撐。
2.2.2 青貯飼草 西藏的雨水分布不均，致使農牧區飼草資源供給不穩定，具有嚴重的地域性和季節性差異，限制了畜牧業的發展。在西藏，農作物收獲后秸稈是一種重要的粗飼料來源，但存在適口性差、消化吸收利用率低等問題，長期被忽略廢棄。若秸稈通過青貯加工，可使硬稈軟化，部分粗纖維降解，則可穩定供給牲畜，提高資源利用率。若在生產混合青貯飼料時接種乳酸菌，能夠顯著提高飼料的發酵品質，改善其營養價值。
李永凱[20]分離篩選出適合生產優質青貯飼料使用的西藏乳酸菌，并對其發酵條件和發酵培養基進行優化，將此乳酸菌作為青貯接種劑加入青貯飼料中，考察了其瘤胃體外發酵特性以及對青貯發酵品質的影響。原現軍[21]以西藏農區主要農作物秸稈為青貯材料，探討了其與禾本科牧草混合青貯及提高混合青貯發酵品質和營養價值的措施。辛鵬程[22]通過添加不同類型青貯添加劑，對西藏青稞秸稈和多年生黑麥草混合青貯發酵品質及有氧穩定性的影響進行了研究。張敏[23]把從西藏青貯飼料中篩出的戌糖片球菌和乳酸片球菌作為添加劑，研究其對當地牧草青貯發酵品質的影響，提高了當地牧草青貯發酵品質。這些益生菌的研究為西藏地區提高青貯飼料生產提供了科學依據。
2.3 益生菌與畜禽生長
益生菌不但能提高飼料質量，而且對畜禽生長起著重要作用。益生菌作為抗生素的替代品或補充品對畜牧業的發展具有重要意義。益生菌主要通過2種方式進入動物胃腸道。①以活菌形式直接進入胃腸道，直接作用腸道菌群，改善腸道內環境;②以內生孢子形式進入腸道復活，可分泌多種酶類和抑制腸道致病菌的多肽物質[24]?？傮w來說，益生菌對畜禽作用有3個方面。
1）提供營養素，提高飼料消化率，促進動物生長。張董燕等[25]給斷奶仔豬添加0.50%和0.75%豬源羅伊氏乳酸桿菌，結果表明其平均日增重分別提高7.56%、20.07%，料重比分別降低了1.96%、14.90%。李龍等[26]以藏雞為對象，從盲腸篩選并分離鑒定出了乳酸菌菌株，其益生特性良好，能提高藏雞的生產性能、降低其死亡率。
2）改善畜產品品質。益生菌可降低蛋雞產品中膽固醇的含量;改善肉雞的脂類代謝，降低低密度脂蛋白膽固醇的含量，而提升高密度脂蛋白膽固醇的含量，不同程度地降低血清膽固醇、三酰甘油含量[27];微生態制劑可以改善肉羊的大理石紋、肉色和失水率[28];合生素有利于改善雞肉的油膩感，即促進氮在雞體內的沉積，降低脂肪含量，提高干物質含量[29]。
3）頡頏病原菌，促進有益菌，改善腸道微生態環境，增強動物抵抗力，凈化環境衛生。豬飼料中加入復合微生態制劑，一方面能降低豬舍中因妊娠、分娩、保育和育肥產生的氨氣、硫化氫、二氧化碳等有害氣體含量;另一方面可消除臭味，改善飼養環境，起到良好的滅蠅效果[30];枯草芽孢桿菌和菊糖能使肉雞盲腸中的沙門菌和大腸桿菌數量顯著減少，抑制排泄物中氨氣的散發[31]。
2.4 益生菌與乳制品發酵
傳統發酵酸奶是藏民的生活必需品，耗牛酸奶是由乳酸菌發酵和酵母菌發酵共同完成[32]。據調查，益生菌產品在乳制品領域中所占比例高達74.5%，其中酸奶制品在益生菌產品中占74%[33]，因此，酸奶是益生菌的最佳乳制品食物載體，也是突破益生菌技術的關鍵領域。
陳孝勇等[34]收集傳統發酵牦牛酸乳中的乳酸菌資源，并對其進行抗性篩選，確定出具有最佳抗性的乳酸桿菌。趙欣等[35]以傳統發酵牦牛酸乳中分出的Lactobacillus fermentum Zhao菌株，研究了其發酵豆漿對小鼠胃潰瘍的預防效果。騫宇等[36]研究了青藏高原傳統發酵牦牛酸奶，發現分離所得乳酸菌均具有抗氧化活性。孫志宏等[37]研究了西藏地區傳統發酵牦牛酸乳中微生物的多樣性，通過高通量測序技術，發現西藏地區傳統發酵牦牛酸乳中細菌的豐度低于真菌，且細菌在屬的水平上的優勢菌群主要為乳桿菌屬。何蕾[38]采集西藏民間自制液體酸奶和新疆自制固體奶酪，利用傳統培養方法與非培養方法結合，對其中的益生菌進行了研究，明確了這些地區自制傳統奶制品中乳酸菌的多樣性。 2.5 益生菌與果蔬飲品
益生菌對發酵果蔬汁飲品也有幫助。以南瓜和火龍果為原料，丘裕[39]對干酪乳桿菌及植物乳桿菌在兩種果蔬汁中的發酵特性以及發酵果蔬汁在冷藏條件下的穩定性進行了研究。夏其樂等[40]以楊梅為主要原料，復配胡蘿卜、番茄榨汁后添加保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌和植物乳桿菌進行發酵，并確定了最佳的發酵工藝及果汁混合方式。這些研究結果表明，果蔬發酵周期、乳酸產量、感官評價等各方面都要優于自然發酵，為中國果蔬發酵產業的發展奠定了重要的理論基礎。
西藏高海拔芫根是非常有特色的資源，能幫助藏民在高原生活中有效緩解缺氧反應，有助于初到西藏的人群高原習服。謝玥等[41]研究了西藏芫根提取物對小鼠的抗缺氧作用，研究表明其能顯著提高小鼠的常壓耐缺氧能力，延長小鼠在急性腦缺血性和亞硝酸鈉中毒的存活時間。此外，其具有良好的抗氧化、抗菌等生物活性[42]以及很好的降血糖作用[43]。研究報道表明，芫根中含有較豐富的三萜皂類[44]，而皂苷類物質具有抗氧化、抗突變、抗衰老、抗腫瘤、抗菌等生物活性。將芫根通過發酵加工成功能型飲品是西藏加工業一大亮點。
3 益生菌的研究及應用在西藏的重要性
高速發展的旅游業帶來了大量外來人口，加上常駐人口300萬，西藏食品消費呈增長趨勢。益生菌對西藏三大產業都有促進作用，西藏有條件、有需求、有必要進行益生菌研究及應用。
3.1 保護菌種資源，促進加工業發展
雖然目前有一定研究進展，但限于實驗室和家庭小作坊，沒有形成產業化、工業化。如酸耗牛奶含中有傳代性好、抗逆性強、凝乳狀態好、風味獨特的優良菌株，但由于各地區地理、地貌和氣候等自然環境不同，牧民的生活習慣不同，制作發酵乳時制作方法、發酵容器具等也存在較大差異，這就造成了各地區自然發酵乳制品中分離到的微生物種類及優勢菌群存在一定差異，造成奶制品口感產量的差異且重復率不高，不能大規模集成化生產，難以形成產業鏈。甚至由于傳統工藝不斷被新技術所替代，使得傳統發酵牦牛酸乳中部分稀有的乳酸菌資源逐漸消失。
3.2 有利于居民身體健康
西藏居民因處高海拔惡劣的地理環境，需更多營養物質補給，否則具有極大患慢性病的風險，相比傳統藥物，益生菌副作用小并且具有其他益生功效。調查發現，拉薩地區藏族人民脂肪肝發病率高于其他民族，相比漢族、黎族等，藏族青少年7～18歲男女生收縮壓與舒張壓較高，尤其低壓值明顯較高[45]。國外有研究稱，每天攝入添加嗜酸乳桿菌和菊糖后發酵的酸牛奶200 mL，可使高脂血癥患者的血脂指數降低約4.4%[46]。
此外，部分益生菌對人體缺陷基因有彌補作用。如嗜酸乳桿菌可通過分泌乳糖酶緩解乳糖不耐癥。針對抗生素、避孕藥皮質類固醇等濫用問題，嗜乳酸桿菌也可以幫助機體解毒和抗菌。益生菌在治療全身性疾病、念珠菌性陰道炎、腸道疾?。òㄅc抗生素相關性腸炎、感染性腸道炎、克隆氏疾病、結腸癌、壞死性結腸）等方面具有肯定的療效[47]。若用適當的方法將高原特色益生菌制成適合西藏居民服用的制品，如帶有活菌的粉劑、片劑或膠囊等，這也將促進西藏醫藥學的發展。
4 益生菌研究的對策
4.1 收集資源，建立菌種保存工程中心
全球對益生菌及其產品的研究開發都非?；钴S。西藏作為中國發展較快的省份，在國家全方位支援中，在科研上理應摒棄陳舊觀念的束縛。據悉，西藏農牧學院生物中心與中國工業微生物菌種保藏管理中心合作，從采集自西藏牧民家庭制作的耗牛發酵乳制品中提取得到乳酸菌，進行生物活性研究、序列分析和系統發育樹的構建[48]。
全面收集益生菌種質資源，不僅能豐富種質庫，還能揭示其多樣性及多樣性與生態環境之間的相關性。制定長遠的戰略目標，收集整理高原特色微生物資源，建立菌種保存工程中心，進而開發出具有自主知識產權的益生乳酸菌種和系列藏族特色發酵制品。
4.2 多方面結合，更深入研究
菌種資源是發酵業的靈魂。除了發展應用已有成熟、可靠的菌種，還要做好進一步探索工作。①多學科結合，加強益生菌的作用機制研究。結合基因組學、蛋白質組學、芯片技術、生物信息學等高效運用的分子生物學手段，改造已知菌種來開發新菌株。②多種制劑結合，加強提升益生效果研究。以保證安全性為前提，探討益生菌使用的劑量與時間，活菌的數量與穩定性，與酶制劑、藏藥材制劑等多種制劑之間的關系。③重視直投式發酵劑制備關鍵技術研究。將高效篩選技術與科學的體內功能性評價體系相結合，開發出高活性低成本的發酵專用益生菌制劑，發展益生菌菌體高密度培養技術，篩選既有優良發酵特性又有利于動植物微生態平衡的專用益生菌株。④保持科學嚴謹態度，防止虛假宣傳。重視益生菌產品質量評價標準的研究，建立符合區情和國情的應用標準，注重乳酸菌益生機理研究和益生功能的臨床檢驗，這需要多方合作。
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