综述：从拉丁美洲农业工业废弃物与二氧化碳到高附加值生物制品：面向区域生物经济的发酵法生产平台

《Fermentation》：From Latin American Agro-Industrial Waste and CO2 to High-Value Bioproducts: Fermentation-Based Production Platforms for a Regional Bioeconomy

　　

罗伊氏乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri，简称Lmb. reuteri)是一种因其显著的技术特性和功能特性而备受关注的乳酸菌(lactic acid bacteria，LAB)。该菌种能够产生多种代谢物，包括罗伊氏素(reuterin)、胞外多糖(exopolysaccharides，EPSs)、B族维生素、短链脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)以及生物活性肽，这些产物对食品体系和宿主健康均具有益处。然而，高度的菌株特异性和代谢物的复杂性给阐明这些代谢物在其功能和技术作用方面的精确机制带来了挑战。本综述全面阐述了Lmb. reuteri及其代谢物在食品技术中的最新应用，重点关注其在乳制品、植物基产品、膳食补充剂及可食用包装体系等多种基质中的利用情况。在这些应用中，该菌株发挥着延长保质期、提升营养价值和改善感官属性的作用。Lmb. reuteri的菌株特异性使其能够根据技术要求进行定制化应用。随着消费者对清洁标签和促健康食品需求的不断增长，Lmb. reuteri已成为开发下一代功能性食品和保鲜策略的关键乳酸菌物种。深入理解该物种在人类与动物健康及食品安全中的潜在作用，将有助于研究人员为未来的研究和产业化实施构建路线图。

1. 引言

肠道微生物群是存在于肠道生态系统内的复杂微生物群落，其作为中央处理单元不仅吸收营养物质，还产生乙酸、丁酸等分子参与多种信号通路并维持氧化还原平衡，从而促进宿主稳态。在此背景下，某些微生物被认定为益生菌，即适量摄入时对宿主产生可测量健康益处的活微生物。乳杆菌是最早被发现的益生菌之一，目前已广泛应用于补充剂和功能性食品中以改善宿主代谢健康。其中，罗伊氏乳杆菌(Lmb. reuteri)在食品发酵中占据重要地位，常见于人类、猪、鸡等多种宿主的胃肠道(gastrointestinal tracts，GIT)，其分布受宿主物种、年龄及肠道特定区域等因素影响。作为一种具有益生菌潜力的研究热点菌种，大量研究聚焦于评估Lmb. reuteri的代谢响应、生长潜力及病原体抑制能力。发酵是公认的提升保质期和风味质地等感官属性的食品加工方法，而决定发酵食品营养和功能品质的核心因素是所用微生物代谢能力的菌株特异性。Lmb. reuteri是研究最为广泛的物种之一，其菌株特异性产生活性代谢物的能力决定了其益生菌特性。该菌由Gerhard Reuter于1962年首次鉴定，为杆状、兼性厌氧的异型发酵革兰氏阳性乳酸菌，不产孢子，且具有耐胃酸低pH值和胆盐的能力。此外，其能产生黏液结合蛋白和EPS等代谢物，从而黏附于肠上皮细胞并与黏液结合，阻碍病原微生物定植。Lmb. reuteri广泛分布于动物GIT及各类发酵食品环境中。近期研究表明，含有该菌种的合生元制剂可有效降低铅(Pb)重金属和邻苯二甲酸盐的毒性，其在牛奶中作为活细胞或副益生菌(paraprobiotic)应用时，也能在一定程度上实现黄曲霉毒素M₁(aflatoxin M₁，AFM₁)的解毒。除GIT外，Lmb. reuteri还可定植于肛门生殖器区域，部分菌株如DSM 17938作为商业化人源菌株，已被证实能抑制病原体、支持肠道健康、减轻炎症并产生γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)等生物活性代谢物。值得注意的是，该菌不仅可从动物或人类宿主分离，也可从酸面团和乳制品中鉴定出具有功能的菌株。Lmb. reuteri能合成多种兼具生物学和技术相关性的代谢物，其中罗伊氏素因广谱抗菌效力在食品与人类健康领域应用广泛。其他代谢物如EPSs、SCFAs、维生素及各类生物活性化合物，与改善感官品质和营养价值相关，并在体外条件下显示出抗癌、抗氧化和抗炎效应。鉴于其多功能性，Lmb. reuteri及其代谢物已成为益生菌研究和工业应用的重点，并广泛存在于市售非处方(over-the-counter，OTC)产品中。尽管已有综述关注该菌作为益生菌的健康促进特性，但目前尚缺乏对其特定代谢物及其在新型配方开发中技术功能角色的系统性总结，特别是在食品体系中。考虑到该菌的广泛宿主范围，其在新兴生物饲料应用中的潜力值得深入探究。后基因组时代的技术不仅深化了对Lmb. reuteri作为益生菌的理解，也为揭示其技术功能和更广泛的工业潜力提供了关键视角。

2. Lmb. reuteri的主要代谢物及其功能与技术重要性

2.1 罗伊氏素

罗伊氏素是Lmb. reuteri在甘油发酵过程中产生的具有广谱抗菌活性的物质，作为甘油转化为1,3-丙二醇的中间体，由依赖维生素B₁₂的甘油脱水酶催化。该复合物主要由3-羟基丙醛(3-hydroxypropionaldehyde，3-HPA)组成，除抗菌作用外，还具有抗真菌、抗炎、抗氧化和抗癌效应。罗伊氏素在多种加工条件和宽pH范围内稳定性良好，且耐受蛋白水解酶和脂解酶，非常适用于食品保鲜以维持产品质量与安全。研究显示，Lmb. reuteri INIA P572能显著增加奶酪中挥发性化合物的产生(p < 0.001)，改变黄油和酸奶样风味特征，而不影响奶酪核心气味。此外，罗伊氏素可用于蛋白质-罗伊氏素复合物以提升乳化性和发泡性，且不损害其固有抗菌活性。在发酵肉制品研究中，LR21菌株与革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌共培养时，能在活细胞和热灭活细胞存在下促进罗伊氏素产量。其对金黄色葡萄球菌(S. aureus)的抗菌机制涉及干扰脂质和氨基酸代谢破坏细胞膜，进而通过磷酸转移酶系统抑制碳水化合物代谢，最终导致细胞死亡，其最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration，MIC)为18.25 mM（以3-HPA计）。除Lmb. reuteri外，其他乳酸菌如棒状乳杆菌(Loigolactobacillus coryniformis)WBB05也被发现可产生罗伊氏素。

2.2 胞外多糖(EPSs)

EPSs是由多种微生物自然产生的可生物降解聚合物。Lmb. reuteri能合成同型和异型胞外多糖，利用廉价底物蔗糖在温和反应条件下通过葡聚糖蔗糖酶生产同聚EPSs因产率高、纯化回收率好而备受关注。EPSs具有独特的理化性质和生物活性，如益生元、抗菌、抗癌和抗氧化功能，近年来在医药领域被用于控释递送系统，在化妆品领域其EPSs可通过增强抗氧化能力和胶原蛋白含量保护皮肤成纤维细胞免受紫外线辐射。食品工业中，乳酸菌EPSs作为合成添加剂的天然替代品，原位或作为配料改善食品质构和流变特性。罗伊聚糖(reuteran)是源于Lmb. reuteri的一种α-葡聚糖EPS，具有α-(1 → 4)和α-(1 → 6)糖苷键及α-(1 → 4,6)分支点，研究发现其通过控制葡萄糖释放速率降低餐后血糖峰值，小鼠体内实验显示其血糖反应显著低于单独葡萄糖组，表明其可作为慢消化碳水化合物应用于个性化营养策略以支持2型糖尿病患者的血糖平衡。除罗伊聚糖外，Lmb. reuteri还能产生果聚糖类的左聚糖(levan)，其具有β-(2→6)糖苷键，研究显示其可提高受损肠上皮细胞的存活率并具有抗氧化活性，小鼠补充实验证实其能降低血糖、抑制体重增加并减少胆固醇。工程化EC01菌株可过量生产交替聚糖(alternan)，一种具有交替α-1,6和α-1,3连接的α-D-葡聚糖，其高产量的交替聚糖直接贡献了其良好的益生元特性，同时该菌株保留了抗炎、抗氧化、耐酸和胆盐及良好的肠道黏附能力。此外，从骆驼奶中分离的C66菌株能产生由阿拉伯糖、甘露糖和葡萄糖组成的杂多糖EPS-C66，其结构复杂性暗示了不同于同多糖的潜在生物学功能。乳酸菌EPSs的应用还延伸至土壤生态学，Lmb. reuteri产生的EPS是防控苹果连作障碍(apple replant disease，ARD)的关键物质，相关研究已建立了提高EPS产量的发酵条件。

2.3 维生素

研究表明，Lmb. reuteri的JCM1112和CRL1098等菌株能天然产生重要的B族维生素，特别是钴胺素(B₁₂)和叶酸(B₉)。2003年，从酸面团中分离的CRL1098菌株被报道为首个能合成维生素B₁₂的乳酸菌。由于人类无法合成B族维生素，老年人和素食者缺乏风险较高，常需摄入富含B₁₂的发酵食品。Lmb. reuteri的这种产维生素特性使其成为开发营养强化功能性食品的有力工具，其产维生素B₁₂的能力与依赖B₁₂的甘油脱水酶将甘油转化为3-HPA的过程相关。研究发现，在中国发酵豆制品腐乳中添加Lmb. reuteri可显著提高其维生素B₁₂含量。叶酸的产生则高度依赖于培养基成分，包括前体、碳氮源和金属离子。另有研究显示，Lmb. reuteri 6475能产生新型叶酸形式，可能生成乙硫氨酸等非常见氨基酸。

2.4 短链脂肪酸(SCFAs)

SCFAs如丁酸、丙酸和乙酸是肠道厌氧共生菌发酵不可消化碳水化合物的代谢副产物。这些代谢物因对人类健康的多样治疗效果而日益受到关注，其抗炎特性是肠道屏障完整性的关键标志，可被肠上皮细胞直接吸收。除作为微生物的营养底物外，SCFAs在调节免疫细胞分化、增强整体免疫力、影响代谢过程和调控机体对病原体的易感性方面至关重要。平衡的肠道生态系统不仅支持最佳肠道功能，还有助于预防肥胖、调节免疫细胞活性和缓解炎症性疾病。Lmb. reuteri已被证实能产生SCFAs，近期基于Lmb. reuteri的微凝胶递送系统的体内研究显示，其对结肠癌细胞具有显著抗肿瘤效应，这主要归因于Lmb. reuteri Bio-53,258菌株的丁酸生产能力。

2.5 γ-氨基丁酸(GABA)

GABA是一种水溶性非蛋白氨基酸神经递质，由谷氨酸经谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase，GAD)催化产生。Lmb. reuteri具备通过发酵合成该生物活性化合物的代谢能力。研究人员首先通过全基因组测序确定了Lmb. reuteri FBR的GABA生产能力，随后为期四周的小鼠模型显示，喂食经该菌株发酵的糙米可检测到GABA产生并改善心理健康。另有研究表明，口服Lmb. reuteri及其GABA代谢物可能有助于缓解心脏炎症。

2.6 其他代谢物

Lmb. reuteri还能产生生物活性肽、有机酸等多种其他代谢物，共同贡献其功能特性和潜在健康益处。发酵通过蛋白质水解释放生物活性肽，乳蛋白水解物研究已证实其具有抗氧化和降血压活性。近期研究鉴定出一种源自β-酪蛋白的肽VKEAMAPK，在HepG2氧化应激模型中表现出强抗氧化活性，分子对接分析显示该肽通过非竞争性抑制与Keap1蛋白相互作用，激活Nrf2通路并改善细胞抗氧化防御。Lmb. reuteri菌株编码三种γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶(γ-glutamyl cysteine ligase，GCL)即Gcl1、Gcl2和Gcl3，参与γ-谷氨酰肽(γ-glutamyl peptides，γ-GPs)的产生，这些化合物在体内表现出抗炎活性，并通过味觉细胞中的钙敏感受体(calcium sensing receptor，CaSR)介导的信号传导增强浓厚味(kokumi)特征，如醇厚感、浓稠感和延续性。最新研究首次报道Lmb. reuteri菌株能产生烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide，NMN)，这是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD⁺)生物合成的关键中间体。研究发现Lmb. reuteri JCM 1112可产生NMN，将其与产NAD⁺细菌如约氏乳杆菌(L. johnsonii) JCM 2012和加氏乳杆菌(L. gasseri) JCM共培养可显著提高NMN产量，这为开发兼具营养和抗衰益处的NMN强化发酵食品提供了新途径。

3. Lmb. reuteri及其代谢物与宿主的互作

3.1 人类宿主

Lmb. reuteri是人类GIT的早期定植菌，通过阴道分娩和母乳喂养建立定植。该菌株既可用作益生菌补充剂，也可作为功能性发酵剂用于发酵食品。Lmb. reuteri通过多种方式与宿主互作，其存在和代谢物与多种健康益处相关，包括降低感染风险、增强营养吸收和调节宿主免疫系统，同时通过防止病原体定植维持肠道黏膜完整性。观察到Lmb. reuteri流行率的下降可能与炎症性疾病发病率的增加相关。Lmb. reuteri与人类的广泛共进化导致不同菌株间存在显著的遗传多样性，这种多样性导致其效应因菌株和具体环境而异，为开发靶向益生菌疗法提供了机会。多项对照临床试验表明，Lmb. reuteri DSM 17938能有效降低儿童和成人腹泻的发生率和持续时间。研究发现罗伊氏素能促进牙周组织再生，其机制是通过抑制Cx43介导的内质网应激信号的细胞间传递，这些信号参与组织炎症和损伤。除上述生理益处外，Lmb. reuteri补充剂在某些临床研究中甚至显示出对抑郁症状的积极影响。研究人员还发现Lmb. reuteri PTCC 1655的无细胞上清液富含乳酸等有机酸和SCFA乙酸，用后生元强化可生物降解薄膜可作为皮肤伤口愈合并调节炎症反应的新敷料，提示其作为临床伤口管理辅助疗法的潜力。饮食模式直接塑造GIT的微生物景观，鉴于大米是亚洲日常主食及镉(Cd)暴露载体之一，研究发现食用粳米可促进Lmb. reuteri丰度升高，进而刺激SCFAs和生物活性肽等重要代谢物的产生。该菌株及其代谢物发挥双重作用，一方面增强必需矿物质吸收，另一方面与有毒Cd竞争。此外，这种微生物响应诱导肠道紧密连接mRNA表达增加近1.5倍，有效加强肠道屏障，同时SCFAs降低肠道pH进一步调节重金属生物利用度，抑制Cd的系统转运从而降低其生物利用度。合生元是益生菌和益生元的特定组合，通过协同调节肠道微生物群为宿主提供多种健康益处。在此框架下，含Lmb. reuteri菌株的合生元制剂因其增强的功能特性而被越来越多地应用。Lmb. reuteri与低聚果糖(fructooligosaccharides，FOS)联合给药可有效平衡人类肠道菌群，显著促进有益乳杆菌和双歧杆菌增殖(p < 0.05)并抑制机会性病原体，同时增加促健康的乙酸产生并显著减少有害发酵气体。除利用外源性益生元外，某些菌株能合成内源性益生元，如EC01菌株产生的交替聚糖型EPS表现出强抗氧化、抗炎和肠道黏附能力；源自Lmb. reuteri FW2的非消化性EPS左聚糖也被证实可在体外和体内模型中调节体重、高胆固醇血症、肥胖和糖尿病。

3.2 农业意义动物宿主

在家畜管理中，补充Lmb. reuteri旨在促进健康的肠道环境。研究表明其可改善肠道菌群平衡，这对高效消化和营养吸收至关重要。例如，补充E81菌株改善了热应激条件下石鸡的育肥性能和肉品质，通过增强肠道健康和生长，该菌株成为抗生素的潜在替代品。类似地，另有研究分别报道补充Lmb. reuteri能提高安纳托利亚美利奴羔羊的增重和鸡的体重增加，强调了其作为功能性饲料添加剂在改善生长性能的同时提升肉质的潜力。针对苏尼特羊的研究显示，日粮补充Lmb. reuteri增强了肌肉芳香族化合物积累并改善了瘤胃发酵，这些效应协同提升了肉的风味并增加了丙酸型SCFAs的产生。除口服补充外，研究证明卵内注射Lmb. reuteri (10⁶CFU/蛋)可改善肉鸡的早期肠道发育和出壳后生长性能。功能正常的GIT对生长性能、饲料效率和家禽整体健康至关重要。最新研究表明，饲喂接种了产阿魏酸酯酶Lmb. reuteri A4-2的苜蓿青贮给泌乳山羊，可通过减轻氧化应激和炎症来保护肝脏健康。发酵过程中，该菌促进了乳酸、游离阿魏酸和罗伊氏素、组胺、酪胺等抗炎代谢物的积累，最终在摄入后协同增强山羊的全身抗氧化能力和炎症反应。在水产养殖中，日粮添加Lmb. reuteri被证实可改善肠道健康并提升生长性能。关于大口黑鲈的研究考察了含Lmb. reuteri、植物乳杆菌(L. plantarum)和嗜酸乳杆菌(L. acidophilus)的共培养饲料的效果，结果显示共发酵饲料显著提高了饲料效率、增强抗氧化能力、促进膳食蛋白质消化吸收，并提高了ω-3多不饱和脂肪酸(n-3 PUFAs)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)的合成(p < 0.05)，为水产养殖提供了一种有前景的新型饲料策略。除肠道健康和生长外，Lmb. reuteri还在免疫调节中发挥作用，帮助动物抵御感染和疾病。研究人员认为Lmb. reuteri和植物乳杆菌是有趣的功能性添加剂，可作为抗生素替代品预防断奶仔猪腹泻，促进肠道发育并调节黏膜免疫功能。除上述既定益处外，最新研究正在探索Lmb. reuteri菌株减轻重金属等环境污染物有害效应的潜力。例如，在鲤鱼日粮中补充Lmb. reuteri P16可有效防护铅毒性，显著降低组织铅积累（肠道除外），改善生长并恢复肠道功能(p < 0.05)。这些发现表明，特定Lmb. reuteri菌株不仅可作为增强动物健康和生产力的益生菌，还具有作为环境胁迫保护剂的潜力。

4. Lmb. reuteri及其代谢物的技术角色

乳酸菌通过发酵产生多种代谢物在食品技术中发挥关键作用，Lmb. reuteri因其显著的健康促进特性、技术应用和未来潜力而脱颖而出。除在乳制品和植物基发酵中的成熟应用外，研究表明在多种食品中进行Lmb. reuteri共发酵可改善最终产品的理化特性和感官品质，凸显了其在食品应用中的多功能性。益生菌行业正快速增长，受功能性食品和天然保健品需求驱动，微生物组研究使得开发针对特定益处的创新个性化菌株成为可能。2023年，全球益生菌市场估值达877亿美元，并持续扩张，动力源于消费者对健康饮食、保健和支持免疫健康的功能性食品日益增长的兴趣。Lmb. reuteri菌株是市售益生菌产品中的主要乳酸菌菌株之一，市售非处方益生菌通常包含多菌株微生物，如BioGaia^?生产的含Lmb. reuteri菌株(DSM 17938、ATCC PTA 5289、ATCC PTA 6475)的补充剂，已被证实具有胃肠道健康益处。Lmb. reuteri的发酵行为，如酸化能力和产功能代谢物能力，具有高度菌株特异性。例如，研究发现DSM 17938菌株在椰奶中产生的乳酸显著多于LR 92菌株(p < 0.05)，导致pH值急剧下降和储存期间不希望的过度酸化。另一项大麦发酵研究同样观察到该特定菌株产生高水平的乳酸并导致pH大幅下降，同时证实GABA、组胺和罗伊氏素类健康促进生物活性化合物的积累也严格取决于所选菌株。这些发现共同强调，选择合适的Lmb. reuteri菌株对于平衡产品物理稳定性和最大化有益健康效应至关重要。

4.1 乳制品

Lmb. reuteri常被用作开发各类乳制品的关键益生菌和抗菌化合物来源，包括发酵乳、酸奶和奶酪，同时也发挥质构和感官改良剂的作用。近期研究探讨了Lmb. reuteri及其代谢物在乳制品中的应用，发现在发酵乳中使用Lmb. reuteri并原位产生罗伊氏素，虽然未显著改变牛奶的颜色或质地，但表现出强抗菌活性，有效抑制单核增生李斯特菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等有害腐败菌生长，证明了罗伊氏素作为天然生物防腐剂在提高发酵乳制品安全和整体质量方面的潜力。然而，Lmb. reuteri对病原体的抑制效果因乳制品类型而异，例如在白卤干酪中，观察到的对大肠杆菌的减少与盐度和温度等储存条件相关，而非Lmb. reuteri菌株的抗菌活性。尽管Lmb. reuteri菌株具有不同程度的氧化应激抵抗力，但研究发现富含营养和生物活性化合物的 ju?ara 果肉可增强其天然防御，虽然这种保护作用在30天储存期内减弱，但其添加提高了益生菌菌株的整体存活率。研究人员还开发了用Lmb. reuteri DSM 17938发酵并添加蘑菇粉强化的奶酪，所得产品保持了乳酸菌的高活力，促进了有益肠道菌群生长，并对结肠癌细胞表现出细胞毒性活性，这种精神益生菌强化奶酪可能为消化或心理健康挑战个体提供有前景的益处。顺应减少化学添加剂的消费趋势，研究证实Lmb. reuteri E81通过原位产生罗伊氏素有助于白奶酪的保存，该代谢物有效限制了大肠杆菌等腐败微生物的生长，增强了微生物安全性和货架稳定性。后续研究将这一应用扩展至白卤干酪的生物防腐，在奶酪生产和储存的不同阶段补充甘油和五种Lmb. reuteri菌株，在不同盐水浓度和温度下均获得了对五种单核增生李斯特菌混合物的增强抑制效果(p < 0.05)，在24°C、10%盐水中观察到最显著的抑制作用，其中在奶酪加工过程中将Lmb. reuteri与甘油一起接种到巴氏杀菌牛奶中是最有效的方法，限制了单核增生李斯特菌的生长。在为期40天的成熟期，副干酪乳杆菌SMN-LBK与Lmb. reuteri LBK混合发酵通过增强脂肪分解显著增加了哈萨克奶酪的风味，单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids，MUFAs)和饱和脂肪酸(saturated fatty acids，SFAs)显著增加，并产生了有机酸、芳香族氨基酸和鲜味氨基酸(p < 0.05)。在此背景下，混合发酵提高了酶活性，从而改善了奶酪的颜色和质地，积极影响了其整体风味，且Lmb. reuteri发酵有助于产生浓厚味活性物质γ-GPs，通过改善风味特征和营养价值提升了奶酪的浓厚味。在酸奶生产中，唾液链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种作为主要发酵剂，既往研究成功引入Lmb. reuteri作为辅助培养物以提高营养价值和功能特性。研究发现添加两种和三种菌株配方的Lmb. reuteri、瑞士乳杆菌和嗜酸乳杆菌（总添加量5%，v/v）有助于在储存期间保持稳定的理化性质（如pH、持水性）和感官品质。另有研究探讨了在麦卢卡蜂蜜酸奶中添加Lmb. reuteri DPC16的效果，特别关注感官、微生物和理化特性，观察到麦卢卡蜂蜜与Lmb. reuteri的结合影响了酸奶的感官属性，如甜度、酸度和整体接受度。除了传统酸奶发酵外，研究人员还探索了酸奶副产品如乳清作为Lmb. reuteri开发益生菌饮料的底物，证实乳清可有效作为Lmb. reuteri的载体，添加黑刺李果实进一步增强了饮料的特性，特别是在支持Lmb. reuteri在储存期间的生长和活力方面。微生物分析证实Lmb. reuteri在整个28天储存期内保持高水平活力，理化分析显示总固形物、蛋白质含量和黏度均有所增加，感官分析表明添加黑刺李果实改善了所生产饮料的味道和颜色。

4.2 植物基发酵

利用Lmb. reuteri进行植物基发酵因其在多种谷物、蔬菜、坚果和水果基质中改善营养价值、增强感官特性和产生生物活性化合物的能力而备受关注。研究表明Lmb. reuteri对食品的功能性和技术层面具有重要意义，能提高谷物或生物利用度并创造对健康有益的功能性物质。Lmb. reuteri发酵改善了食品的感官特性和整体质量，非靶向代谢组学分析显示其发酵的糙米增加了对代谢至关重要的脂肪酸和必需氨基酸的产生，这些物质作为代谢燃料、所有膜的重要组分和基因调节因子，从而增强了食品的营养谱。另有研究关注糙米的抗氧化特性，包括其氨基酸组成以及酚类化合物、黄酮类化合物和有机酸，发现Lmb. reuteri发酵可改善糙米的营养谱，产生大量的黄酮类化合物和酚类化合物，并合成有机酸和必需氨基酸。研究发现发酵糙米富含香豆酸、GABA、色氨酸、亚油酸、β-胡萝卜素醇、丁香酚、L-抗坏血酸和6-姜辣素等生物活性化合物以及生物活性肽，这些化合物共同贡献了稻米的健康促进特性，且在所有研究的乳酸菌中，Lmb. reuteri的GABA浓度最高。在泡菜研究中，Lmb. reuteri KACC 11452与发酵乳杆菌(L. fermentum) KACC 11441一同被确定为有前景的泡菜发酵剂，两种菌株均能很好地适应泡菜发酵的典型低温，并产生葡萄糖、乙酸盐、甘露醇、乳酸盐、谷氨酸盐和乙醇等关键风味和健康相关化合物，其代谢谱与商业发酵剂肠膜明串珠菌DRC 1506高度相关，感官评价也证实用Lmb. reuteri发酵的泡菜在香气和味道上与商业化生产的泡菜相似，凸显了将Lmb. reuteri与其他菌株结合以改善发酵和益生菌效应的潜力。非乳制发酵酸奶产品作为传统乳制品配方的替代品日益受到关注，在十三株用于大豆酸奶发酵的益生菌乳酸菌评估中，虽Lmb. reuteri表现出较低细胞生长和黏度，但其应用获得了良好的感官接受度，同时研究发现L. fermentum KACC 11441总体偏好最高。研究人员指出，L. fermentum和Lmb. reuteri中存在醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase，ADH)和醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase，ALDH)，促进了醛逐步转化为气味活性较低的化合物，从而减少令人不悦的感官特征，过氧化物酶相关酶也可能有助于减轻异味。两种菌株均以减少豆腥味化合物而著称，表明Lmb. reuteri也可用作大豆基酸奶生产的辅助培养物。除感官丰富化外，增强植物基产品的营养谱至关重要，特别是对于面临维生素B₁₂缺乏风险的素食者和老年人群。在这方面，在腐乳发酵中接种Lmb. reuteri已被证明可在56天发酵期内将其B₁₂含量从37.7 ng/g（湿重）提高到141.7 ng/g。类似地，研究指出利用Lmb. reuteri可有效提高大豆酸奶配方中的B₁₂水平。酸面团发酵中Lmb. reuteri增强了EPS的产生，改善了香气、膨松度和酸化，减少了对添加剂的需求。研究考察了Lmb. reuteri原位和酶促产生的罗伊聚糖对酸面团面包品质的影响，结果显示酸面团发酵过程中直接形成的罗伊聚糖与酶促产生的形式对面包特性的浓度依赖性影响相似，但这些益处受用量影响，例如较低浓度的罗伊聚糖(0.09%)未导致面包体积增加或柔软度明显改善，表明需要适当的水平才能实现理想的烘焙效果。另有研究删除了Lmb. reuteri E81中负责合成具有(α1 → 3)和(α1 → 6)糖苷键的α-葡聚糖的葡聚糖蔗糖酶基因，并研究了该基因的存在与否(ΔgtfA突变体)如何影响酸面团和面包中的原位葡聚糖产生。在酸面团流变学方面，作为发酵剂使用的Lmb. reuteri E81面团的弹性高于ΔgtfA突变体。在面包质地方面，整个8天储存期内样品在黏附性、弹性、内聚性、咀嚼性、胶着度和弹性恢复方面未观察到统计学显著差异(p > 0.05)，但在储存初期，原位产生的葡聚糖对面包硬度有积极影响，尽管这种效应在后期未观察到。有趣的是，将葡聚糖异位添加到用ΔgtfA突变体制备的酸面团中，可在整个储存期内维持其硬度值。

4.3 其他应用

除作为常规乳制品和植物基发酵过程中的功能性微生物菌株外，Lmb. reuteri及其代谢物还被广泛研究用于可食用包装，以增强食品保存和安全性。罗伊氏素作为天然防腐剂也展现出极佳潜力，可用作涂层抑制肉豆蔻上的黄曲霉(A. flavus)增殖，并在草莓采前和采后阶段表现出抗真菌潜力。Lmb. reuteri本身可掺入可食用薄膜中以对抗蜡样芽孢杆菌(B. cereus)、产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)等多种食源性病原体及某些真菌，此外罗伊氏素对金黄色葡萄球菌等细菌表现出抗生物膜活性。在红肉研究中，研究人员探索了源自鼠李糖乳杆菌(L. rhamnosus)和Lmb. reuteri的后生元的抗菌和抗氧化潜力，这两种后生元的组合产生协同效应，导致表面病原体金黄色葡萄球菌(9.6 log CFU/g)和大肠杆菌(5.45 log CFU/g)显著减少，与单独应用相比，其最小杀菌浓度(minimum bactericidal concentration，MBC)和MIC值明显更低，表明以较低剂量实现了有效的微生物控制，且这些后生元具有高总酚含量和强自由基清除活性的强抗氧化能力，提示其具有改善肉类产品营养质量和延长保质期的潜力。除了在食品系统中已证实的抗菌和抗氧化特性外，Lmb. reuteri及其代谢物还被研究用于封装方法以增强其稳定性和递送，从而支持其作为益生菌递送载体的应用。研究表明从Lmb. reuteri提取的EPS具有抗菌和抗氧化活性，并能通过喷雾干燥有效封装咖啡酸，从而增强功能特性。封装研究已成功将微胶囊化Lmb. reuteri纳入新型食品基质，研究人员利用从小鼠分离的具有强抗菌活性的B2菌株，研究了其在海藻酸钠中微胶囊化以实现增强递送和在模拟GIT条件下的保护，这对于强化非发酵饮料（包括酸樱桃汁和速溶谷物饮料）至关重要，研究聚焦于优化海藻酸盐和结冷胶等材料的比例，以确保微胶囊珠的物理特性和储存期间的高益生菌活力。另有研究成功将DSM 17938菌株封装在新型三组分蛋白质-多糖复合物中，证明其系统在模拟胃肠消化、30天储存期和50°C热处理等挑战性条件下为益生菌的活力(p < 0.05)和生物活性提供显著保护，这种增强的热稳定性(p < 0.05)和加工储存期间的整体活力使这些微胶囊化益生菌成为高效的递送系统，探索了未来纳入功能性食品的巨大潜力。专注于稳定性增强的研究采用类似方法，将Lmb. reuteri DSM 26866微胶囊化于柠檬草风味的阿拉伯胶糖果中，报道了28天储存后的高存活率（约7.5 log CFU/g）。Lmb. reuteri菌株的纳米封装代表了极易腐烂的海鲜产品活性包装的前沿领域，一项显著进展涉及通过静电纺丝成功将Lmb. reuteri E81纳米封装到聚乙烯醇基纳米纤维中，用于靶向应用于虹鳟鱼和鲭鱼鱼片表面。这种纳米递送系统在4°C下7天储存期内保持高活力，从初始的4.33 ± 0.03 log CFU/g降至3.39 ± 0.25 log CFU/g，此外用E81负载纳米纤维