益生菌产品在生产和运输、存储过程中的影响因素

近年来，人们对益生菌（最常见的是乳酸菌（LAB））的健康益处的认识迅速提高，益生菌产品的全球市场也是如此。因此，益生菌产品的市场供应变得越来越多样化，有大量发酵食品和补充剂、配方、种类和菌株。21世纪初期，赫坦研发团队就致力于益生菌的研究，申请了多项发明专利，同时在改善幽门螺杆菌感染的应用中取得重大进展，开发出赫坦益生菌系列产品，成为益生菌行业的一颗新星。

市场上的益生菌产品种类繁多，提供可靠的方法来确保益生菌的生存能力是衡量益生菌产品优劣至关重要的标准。益生菌是一类独特的产品，因为它们由活生物体组成，粮农组织/世界卫生组织将益生菌定义为“当给予足够量时，会给宿主带来健康益处的活微生物”。为了确保益生菌产品含有足够数量的活生物体，在一定保质期内菌落形成单位（CFU）中活菌的存活率信息体现了这一点。

益生菌产品在生产和运输、存储过程中的影响因素

生产过程：

在发现有益的益生菌菌株后，需要在益生菌产品上市之前进行生产，而生产过程中的不同操作会影响益生菌的生存能力等许多方面。

首先，新菌株必须能够通过大规模发酵保持其质量。在规模化发酵中，几个因素可能与实验室规模有很大不同，例如培养基组成、培养时间、pH值，这些因素都会影响细胞对后续加工步骤的耐受程度。

其次，为了方便进一步处理，通常优选干燥步骤，例如冷冻干燥（冻干）或喷雾干燥。干燥是将细胞置于静止、非代谢状态以长期保存直至消耗的一种方式。脱水通常涉及细胞膜的剪切应力和严重的机械应力，这可能导致细胞死亡。水的去除迅速增加了细胞表面积和细胞体积之间的比率，导致膜变形。细胞膜与周围空气的接触增加了活性氧物种造成损害的风险。

根据选择的干燥方法，会引入额外的应力。在冷冻干燥中，细胞外冰晶的初始形成导致介质溶质浓度增加，导致渗透压力。冰晶也在细胞内形成，可能导致膜破坏和细胞器破坏。此外，冰晶的形成会导致活性氧的浓度增加。在喷雾干燥中，热是主要的应激源，影响了大部分细胞成分。尽管喷雾干燥中的确切失活机制尚未完全了解，但暴露于热应力可能导致蛋白质变性和膜失稳，核糖体损伤可能是热失活的关键成分。

运输和储存

生产后，益生菌产品必须从生产现场运输，并在给定条件下保存，保存时间通常超过12个月，如赫坦复合益生菌可在常温下存储24个月。在储存期间，细菌细胞可能会暴露于环境压力源，如温度、水、氧化、pH和光照。储存期间的一个不希望的影响是膜脂质氧化，一般来说，低温和低湿度有助于提高储存期间的存活率。

对益生菌产品的影响因素有很多，这些影响不仅体现在生产、运输、存储过程中，甚至在人体中益生菌依然受到不同应激源的影响。益生菌产品必须能够在其生命周期内耐受多种不同的应激源。首先，在制造过程中，其次，在储存和运输过程中，最后，在其通过胃肠道GIT过程中。

益生菌产品在通过胃肠道时的影响因素

除了应对制造、储存和运输的不同压力外，最终的益生菌产品还应该能够在通过人体的过程中存活并保持其活性。 根据产品类型，在食用前或食用过程中，干细胞必须进行再水化。 再水化对细胞膜具有挑战性，因为它包括从凝胶状状态转变为液晶状态。

补液后，细菌细胞必须通过具有挑战性的上消化道才能存活。上GIT为摄入的益生菌提供了多项试验，第一个挑战是通过胃，胃液将细菌暴露在低pH值 (< 3) 和高浓度胃蛋白酶中，这两种应激源均可导致细胞失活和死亡。然而，胃液的pH值、成分、缓冲能力和容量以及转运时间在很大程度上受近期食物消费史的影响。此外，通过GIT的存活高度依赖于应变并取决于产品基质，例如粉末或胶囊。

第二个挑战是通过小肠的十二指肠环，主要发生胆汁盐暴露。与低pH值相比，胆汁对细菌的危害更大，因为它起到清洁剂的作用，从而破坏细胞膜。暴露于胆汁会改变细胞膜中的脂质，可能会影响细胞渗透性和细胞膜与其环境之间的相互作用。正如Bustos等人所强调的那样。菌株之间胆汁耐受性的差异也取决于表达胆盐水解酶的能力。 胆盐水解酶阳性的 LAB 菌株对胆汁暴露的后果更耐受。根据世界卫生组织，水解胆汁盐的能力被认为是益生菌的主要特征之一，尽管并非所有益生菌都具有这种能力。除了胆汁盐水解，LAB 菌株还可以拥有其他能力来应对胆汁暴露，例如胆汁盐的主动外排以及细胞壁和细胞膜成分的变化。除了胆汁盐，小肠还含有胰酶和脂肪酶，它们也可能对细菌有害。

除了在通过人体的过程中存活之外，益生菌还必须处于充分的状态才能产生有益的健康效果。 与现有微生物群的营养相互作用、上皮屏障的增强、免疫调节、抗菌物质的分泌、通过定植在肠道中的长期持久性以及形成生物膜的能力，都是与益生菌功能相关的因素。粘液结合菌毛，它能够实现宿主相互作用、粘附和生物膜形成，并且可能参与免疫调节相互作用，可以在具有挑战性的宿主环境中以较低程度表达，或者通过暴露于例如剪切应力而被破坏。

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