用科研支撑商业版图拓展 益生菌启动新征程

2020-04-27 07:33:45来源: 中国食品报网

  进入21世纪以来,人类对于益生菌的探索步伐明显加速。全球消费者对益生菌的认知与接受度正达到一个前所未有的高度。益生菌产品的销售数据也一路突飞猛进。益生菌广阔的商业版图正吸引着全球食品产业的目光。

  研究机构Market Research Future的一份最新报告预测,2019年到2025年,全球益生菌制剂市场的年均复合增长率将达到8.48%,预计达到32.6亿美元,其中大部分,约17.5亿美元将用于功能性食品与饮料。而2019年,全球所有益生菌相关产业的总市场规模已经超过400亿美元。

  在益生菌产业发展中,科学研究无疑起到了重要的支撑作用,成为食品产业的增长新动能。那么益生菌领域近几年发生了哪些值得关注的新动向,这些动向将如何拓展益生菌的商业空间呢?企业又该如何抓住益生菌产品超过400亿美元的商机呢?

  新技术让益生菌潜力完美变现

  孢子益生菌 近年来,益生菌市场的一大重要进展是发现了可以形成孢子的益生菌。通过极端条件下的应激反应来形成孢子,可以帮助菌种提高抗逆性,使之比一般益生菌更能抵抗pH、热、冷和压力等极端条件。应用这些孢子,可以提高菌种在不同生产工艺下的成活率和在肠胃中的定植率,使它们更适合添加在食品和饮料中强化功能。

  这一成果彻底改变了益生菌类产品的面貌,打破了传统市场“只有酸奶中会含有益生菌”的思维桎梏,开辟了更多可能。孢子型益生菌如今几乎可以添加到任何产品中,包括茶、咖啡、燕麦片、松饼、披萨、薯片甚至是花生酱。

  其中,凝结芽孢杆菌GanedenBC30是孢子型益生菌最成功的商业化产品。其特有的极强耐受力使其可用于热、冷、冷冻等各类储藏和食用、烹制条件,覆盖900多种食品饮料。有研究显示,BC30与酪蛋白一起服用时,比单独使用酪蛋白更能有效地减少运动后的肌肉损伤。另一项研究表明,BC30能促进消化道对植物蛋白的消化吸收,可减少结肠中过量未消化的蛋白质,促进结肠环境健康。BC30是目前唯一一种已证实的对蛋白质消化有影响的凝结芽孢杆菌。

  基因工程益生菌 2019年,美国一家基因工程公司推出市场上首个商业化基因工程益生菌制品。该产品采用专利菌株枯草芽孢杆菌ZB183,利用同源重组技术,将人体肝脏内促进乙醛分解的DNA片段,在自身DNA中复制表达。加入这种益生菌的饮料具有抗宿醉功能。与市面上加入植物提取物获得抗宿醉功能的同类型饮料相比,益生菌抗宿醉饮料能够同时实现优化肠道微生态、促进消化和免疫提升等多重功效,具有更好的市场前景。

数量和稳定性同样重要

  2019年5月,第14届益生菌与健康国际研讨会发布《益生菌科学共识》(2019年版),提出益生菌的3个核心特征,即:足够数量、活菌状态、有益健康功能。这种描述传递出两个信息:数量是益生菌发挥功效的一个重要参照指标,但活菌状态同样需要重视。所以对于益生菌,真正重要的是生存能力、稳定性和适应性。

  实际上,许多菌株是脆弱的,对加工条件极其敏感,只能使用在冷藏乳制品中。而孢子型菌株形成保护壳的能力使其能够承受更严苛的加工过程,如粉末混合、高温短时杀菌、高压、巴氏杀菌、煮沸和冷冻。

  乳酸菌和双歧杆菌是发酵乳制品的传统菌株。有效剂量、货架期和成本效益之间的平衡取决于菌株类型、pH值、发酵温度(影响益生菌生长)、储存温度、包装类型(氧气传递性)、加工步骤(热处理和均质化)以及与其他成分的相互作用(水果,谷物和甜味剂),这些因素都会对益生菌的生存能力造成不利影响。

  由于食品基质更为复杂,诸如pH值、酸和花青素等小分子成分的影响,使含益生菌的非乳基食品的货架期明显短于其他膳食补充剂。将制冷和pH平衡等技术结合有助于维持菌株代谢活性,避免果汁、发酵培养基(如康普茶)或植物基酸奶等液体的变质。

  在货架期稳定的饮料中,将益生菌隔离在瓶盖或吸管等独立空间中的辅助包装,有助于在食用前保护益生菌并释放适当的剂量。

  水分活度在控制固体食物形式(如早餐谷物、薯条、巧克力、糖果、饼干、零食、花生酱和格兰诺拉谷物棒)的益生菌稳定性和生存能力中起着关键作用。一般来说,要满足25℃以下12个月的货架期,水分活度应小于0.25。巧克力和花生酱是水分活度准则的例外,因为它们的脂肪基质可以支持益生菌的稳定性,水分活度可高达0.4。

  冰淇淋可以使益生菌存活一年以上。重要的是将冰淇淋基料保持在中性或接近中性的pH值,具有较高的总固体含量,特别是脂肪含量。高充气冰淇淋存在充气过多的问题,氧气暴露的增加会干扰益生菌存活。

益生菌家族不断扩大

  随着研究范围的扩大,益生菌产业及科学界对益生菌的理解也在发生变化。其中最大的变化在于对益生菌的分类和命名。

  根据《原核生物国际命名规则》(2008年修订版)的原则,分类学名称应该保持稳定。而目前的乳酸菌属种类过于庞杂,2017年,乳酸菌家族超过260种菌株且仍在不断增加,已经成为细菌分类学中最大的种属之一,超过了可接受的“正常多样性”。

  益生菌菌株的分类学分析对于基础研究和应用研究都十分必要,因为在菌种和菌株水平上的可靠识别是进行安全评估、质量保证和非欺骗性标记的基础。因此,这个特殊的“生物部落”必须被精准划分并重新分类。

  研究人员利用系统发育分析(即核糖体蛋白质和一组管家基因的多位点序列分析)、平均氨基酸特性及保守蛋白质百分比评估相结合的方法,分析了两百多种乳酸菌和相关物种,发现目前的乳酸菌属可划分为至少10个进化类群。每一个类群将至少代表一个新属。在这些类群中,至少有7个具有重要商业价值。目前有研究团队对乳酸菌属进行了完整的重新分类,并向原核生物系统学国际委员会(ICSP)提交了研究结果。

  2018年10月,乳酸菌产业平台(LABIP)召开研讨会,讨论了各利益相关方对改变当前乳酸菌分类的意见。学术方与行业相关方达成共识:对乳酸菌的重新分类应以实现分类的稳定性为目标。尽管这可能会带来新属,但也为未来接纳新菌株提供了更大的灵活性。

  重新分类乳酸菌属将带来实质性的好处。通过创造更准确地命名法并降低当前乳酸菌属的多样性,可以更好地对其进行表征、识别与交流,加深对其代谢、生态和特性的理解;紧凑、清晰、稳定的分类单元可以更好地反映物种间的遗传亲缘关系。这将是确定特定益生菌群归属和支持其作用机制的重要一步。

  可以预计,科学研究的快速发展必将助力益生菌产品市场更具发展潜力。

  (梅诗)


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