综述:罗伊氏粘液乳杆菌及其关键代谢产物在食品体系中的功能与技术作用

《Fermentation》:Functional and Technological Roles of Limosilactobacillus reuteri and Its Critical Metabolites in Food Systems

【字体: 时间:2026年06月10日 来源:Fermentation 3.3

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  罗伊氏粘液乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri,简称Lmb. reuteri)是一种因显著的技术特性与功能特性而备受关注的乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)。该菌种可产生多种代谢产物,包括罗伊氏素(reuter

  
罗伊氏粘液乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri,简称Lmb. reuteri)是一种因显著的技术特性与功能特性而备受关注的乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)。该菌种可产生多种代谢产物,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)及生物活性肽等,这些产物对食品体系与宿主健康均具有积极意义。然而,高度的菌株特异性与代谢产物的复杂性,为阐明这些代谢产物在其功能与技术作用中的精确机制带来了挑战。本综述从最新应用角度全面梳理了Lmb. reuteri及其代谢产物在食品技术领域的进展,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不同基质中的应用——在这些场景中,该菌可延长产品货架期、优化营养构成并改善感官属性。Lmb. reuteri的菌株特异性使其能够针对技术需求进行定制化应用。随着消费者对清洁标签及健康促进型食品的需求不断增长,Lmb. reuteri已成为开发下一代功能性食品与保鲜策略的关键乳酸菌物种。明确该物种在人类与动物健康及食品安全领域的潜在作用,将有助于为未来的研究与产业落地制定路线图。

1. 引言

肠道微生物群是肠道生态系统内的复杂微生物群落,作为中枢处理单元,不仅参与营养物质吸收,还产生乙酸、丁酸等分子,参与多条信号通路并维持氧化还原平衡,进而维系宿主稳态。在此类健康促进互作背景下,部分微生物被认定为益生菌——世界卫生组织与Hill等(2014)将其定义为“当摄入足够数量时,可对宿主产生可衡量健康益处的活的微生物”。乳杆菌是最早被发现的益生菌类群之一,目前已被广泛添加至膳食补充剂与功能性食品中,以改善宿主代谢健康。其中,罗伊氏粘液乳杆菌(Lmb. reuteri)在食品发酵中占据重要地位,普遍定植于人类、猪、鸡等多种宿主的胃肠道(gastrointestinal tracts,GIT),其定植情况受宿主物种、年龄及肠道区域等因素影响。作为具有充分研究基础的潜在益生菌物种,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。
发酵是成熟的食物加工方式,可延长货架期并优化风味、质构等感官属性。尽管其普遍效益已得到公认,但发酵食品的营养与功能品质核心取决于所用微生物的菌株特异性代谢能力。Lmb. reuteri是研究最为深入的乳杆菌物种之一,其菌株特异性产生活性代谢产物的能力直接决定了益生菌特性,因而备受关注。
Lmb. reuteri是由Gerhard Reuter于1962年首次鉴定的产乳酸微生物,为杆状、兼性厌氧的异型发酵革兰氏阳性乳酸菌,不产芽孢,对胃酸低pH与胆盐具有耐受性,还可产生粘液结合蛋白及EPSs等代谢产物,通过与粘液结合增强对肠道上皮细胞的黏附能力,阻碍病原微生物定植。该菌生态位广泛,除存在于猪、鸡、人类等动物的胃肠道外,也可分离自各类发酵食品环境。近期研究显示,含该物种的合生制剂可有效降低铅等重金属与邻苯二甲酸酯的毒性;将Lmb. reuteri活菌或副益生菌应用于牛奶中,可在一定程度上实现黄曲霉毒素M1(aflatoxin M1,AFM1)解毒。
除胃肠道外,Lmb. reuteri还可定植于肛门生殖器区域等部位。部分特定菌株(如Lmb. reuteri DSM 17938)已成为优质益生菌,其有益效应覆盖胃肠道与口腔健康,并可延缓神经与免疫紊乱进展。Lmb. reuteri DSM 17938为市售人源菌株,研究证实其可抑制病原体、支持肠道健康、减轻炎症反应,并产生γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)等生物活性代谢产物。值得注意的是,Lmb. reuteri的分离来源不仅限于动物或人类宿主,酸面团与乳制品中也可筛选出具有功能特性的菌株。
Lmb. reuteri可合成一系列兼具生物学意义与技术价值的代谢产物,其中罗伊氏素因广谱抗菌效力及在食品与人类健康领域的应用潜力最为突出,其他产物还包括EPSs、SCFAs、维生素及各类生物活性化合物。这些代谢产物既可改善食品的感官品质与营养价值,也在体外实验中显示出抗癌、抗氧化、抗炎等潜在健康促进作用,相关发现已支撑食品开发研究并验证其潜在功能角色。凭借多元功能,Lmb. reuteri及其代谢产物已成为益生菌研究与工业应用的核心对象,广泛存在于各类市售非处方(over-the-counter,OTC)产品中。
现有综述多聚焦于Lmb. reuteri作为潜在益生菌的健康促进特性,尚未有研究系统整合该物种的特征代谢产物及其在技术功能层面的作用,尤其是在新型食品配方开发中的应用。鉴于该物种的宿主范围多样性,其在新兴生物饲料领域的应用潜力值得深入挖掘,以充分释放其在食品与饲料行业的双重价值。此外,后基因组时代的技术手段不仅深化了对Lmb. reuteri益生菌特性的认知,也为解析其技术功能性与工业应用潜力提供了关键支撑。基于此,本综述系统梳理了Lmb. reuteri在食品与膳食补充剂体系中的技术作用及其与宿主的互作机制:首先探讨其作为早期定植者的角色,解析菌株特异性调控肠道屏障完整性、通过生物吸附与屏障强化降低镉(Cd)、铅(Pb)等重金属生物利用度的能力,同时阐述其对人类与动物宿主的互作效应及对整体肠道健康的贡献;其次介绍罗伊氏素、EPSs、维生素、SCFAs、GABA等关键代谢产物的合成途径及其技术功能与健康益处;随后聚焦该菌株作为辅助培养物或共培养体系在不同基质中的适配性,详述其对乳制品生物防腐与感官属性的提升作用、对植物基发酵中豆腥味等不良风味的消减效果,以及对复杂食品配料功能特性的定向调控;最后梳理新兴递送方式与共微胶囊策略,以维持益生菌在各类功能性食品与补充剂中的稳定性。综上,本综述凸显了Lmb. reuteri在开发下一代高稳定性功能性产品中的协同潜力。

2. Lmb. reuteri的主要代谢产物及其功能与技术价值

2.1 罗伊氏素

罗伊氏素是Lmb. reuteri甘油发酵过程中产生的中间代谢产物,由维生素B12依赖的甘油脱水酶催化甘油转化为1,3-丙二醇的过程中生成,于20世纪80年代由Axelsson团队首次发现并报道其抗菌特性,此后被作为天然防腐剂开展多类食品保鲜研究。罗伊氏素为多组分体系,通常指代其核心抗菌成分3-羟基丙醛(3-hydroxypropionaldehyde,3-HPA),除羟基与醛基外,还含有二聚体、水合物及丙烯醛,因此具有优异的水溶性。
除抗菌作用外,研究证实罗伊氏素还具有抗真菌、抗炎、抗氧化及抗癌活性。其在不同加工条件下稳定性良好,且在宽pH范围内保持活性,同时对蛋白水解酶与脂肪水解酶具有耐受性,十分适合用于食品保鲜,维持食品质量与安全。目前,罗伊氏素及产罗伊氏素的菌体已在乳制品、鱼类制品等多类食品中得到有效性验证。研究显示,接种Lmb. reuteri INIA P572可显著提升奶酪挥发性化合物产量(p < 0.001),在不改变奶酪特征风味与羊膻味的前提下,显著增强黄油与酸奶样香气特征(p < 0.01)。此外,罗伊氏素可与蛋白质形成复合物,在保留固有抗菌活性的同时提升乳化与起泡性能。
凭借生物防腐特性,Lmb. reuteri可作为辅助培养物添加至食品中。一项发酵肉制品研究表明,LR21菌株与革兰氏阴性菌(大肠杆菌)及革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)共培养时,无论菌体存活或热灭活,均可促进罗伊氏素合成。Sun等的研究指出,罗伊氏素对金黄色葡萄球菌的抗菌机制为:干扰脂质与氨基酸代谢破坏细胞膜,随后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,其以3-HPA含量计的最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)为18.25 mM。除Lmb. reuteri外,其他乳酸菌也可合成罗伊氏素,如Tsuda团队从日本自制泡菜中分离的棒状乳杆菌(Loigolactobacillus coryniformis,原乳杆菌属)WBB05即为潜在替代来源。

2.2 胞外多糖(EPSs)

EPSs是多种微生物天然产生的可生物降解聚合物,Lmb. reuteri可通过自身代谢或借助菌株来源酶合成同型与异型胞外多糖,其中利用廉价底物蔗糖、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、纯化回收便捷而受到广泛关注。EPS生产需通过条件优化实现高产,可从接种Lmb. reuteri及其他乳酸菌的培养基中分离获取。
EPSs具有独特的理化性质与生物活性,包括益生元、抗菌、抗癌、抗氧化等功能,近年来在多领域备受关注。在医药领域,其可用于构建控释递送系统,拓展至制药与化妆品应用——如SJ-47菌株来源的EPSs可通过增强抗氧化能力与胶原含量,保护人皮肤成纤维细胞免受紫外线损伤,显示出化妆品领域的应用潜力。在食品工业中,乳酸菌EPSs是合成添加剂的安全替代方案,可在原位或作为配料改善食品配方的质构与流变特性。
罗伊聚糖(reuteran)是命名源自Lmb. reuteri的α-葡聚糖类EPS,含α-(1→4)、α-(1→6)糖苷键及α-(1→4,6)分支点。Lim等的研究显示,Lmb. reuteri DSM 17938合成的罗伊聚糖可通过调控葡萄糖释放速率降低餐后血糖波动,小鼠体内实验证实其血糖应答显著低于单独摄入葡萄糖,可作为慢消化碳水化合物,为2型糖尿病人群的个性化营养干预提供支持。Lmb. reuteri还可合成左旋糖(levan)等同聚多糖——一种含β-(2→6)糖苷键的果糖基聚合物,研究显示其可提升受损肠上皮细胞存活率、发挥抗氧化活性,小鼠补充实验进一步证实其可降低血糖、减缓体重增加、减少胆固醇积累。近期研究通过工程改造Lmb. reuteri EC01菌株实现交替聚糖(alternan,一种含交替α-1,6与α-1,3糖苷键的α-D-葡聚糖)的高产,该菌株除保留抗炎、抗氧化、耐酸耐胆盐、强肠道黏附等益生菌特性外,交替聚糖高产还赋予其突出的益生元潜力。不同于上述同聚多糖产生菌株,从骆驼奶中分离的Lmb. reuteri C66可产生含阿拉伯糖、甘露糖与葡萄糖的杂多糖EPS-C66,其糖残基组成的复杂性预示着区别于同聚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领域,可介导植物-病原体互作,增强植物抗逆性并抑制病害发生。Lv等的研究表明,Lmb. reuteri及其代谢产物可作为生物防治剂缓解苹果连作障碍(apple replant disease,ARD),其中EPSs是关键活性物质,研究团队还建立了可提升EPS产量的发酵条件。

2.3 维生素

研究显示,Lmb. reuteri的部分菌株(如JCM1112、CRL1098)可天然合成B族维生素,尤其是钴胺素(维生素B12)与叶酸(维生素B9)。对Lmb. reuteri维生素合成的研究最初聚焦于从酸面团中分离的CRL1098菌株,其于2003年被报道为首个可合成维生素B12的乳酸菌。维生素B12是仅由部分细菌与古菌合成的水溶性维生素,人类无法自主合成该类维生素,老年人、素食者等群体缺乏风险较高,常被建议摄入富含B12的发酵食品。Lmb. reuteri的维生素合成能力与B12依赖的甘油脱水酶催化甘油转化为3-HPA的过程相关。研究人员将Lmb. reuteri接种至中国发酵豆制品腐乳中,56天发酵周期内其维生素B12含量从37.7 ng/g(湿重)提升至141.7 ng/g。Lmb. reuteri合成叶酸的能力高度依赖培养基组成,包括前体物质、碳氮源与金属离子;研究发现Lmb. reuteri 6475可产生新型叶酸形式,可能生成乙硫氨酸等特殊氨基酸。

2.4 短链脂肪酸(SCFAs)

SCFAs(包括丁酸、丙酸、乙酸)是肠道厌氧共生菌发酵不可消化碳水化合物产生的代谢副产物,因对人类健康的多元调节作用受到持续关注。其抗炎特性是肠道屏障完整性的关键标志,可直接被肠上皮细胞吸收。除作为微生物营养底物外,SCFAs还参与调控免疫细胞分化、提升整体免疫力、影响代谢进程、调节机体对病原体的易感性,健康的肠道生态不仅可维持肠道功能,还可预防肥胖、调节免疫细胞活性、缓解炎症性疾病。Lmb. reuteri具有SCFAs合成能力,近期基于Lmb. reuteri的微凝胶递送体系的体内研究显示,其对结肠癌细胞的抗肿瘤效应主要归因于Lmb. reuteri Bio-53,258的丁酸合成能力。

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,由谷氨酸在谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase,GAD)催化下生成,Lmb. reuteri可通过发酵在不同水平合成该生物活性化合物。Tyagi等通过全基因组测序首次证实Lmb. reuteri FBR的GABA合成能力,其四周小鼠模型显示,喂食Lmb. reuteri FBR发酵的糙米可检测到GABA生成,并改善小鼠心理健康状态。另有研究表明,口服Lmb. reuteri及其GABA代谢产物可能有助于缓解心脏炎症。

2.6 其他代谢产物

Lmb. reuteri还可产生生物活性肽、有机酸及其他生物活性化合物,共同贡献其功能特性与健康潜力。发酵可通过蛋白质水解释放生物活性肽,乳源蛋白水解物的抗氧化与降血压活性已得到证实——Zhang等近期鉴定出β-酪蛋白来源肽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蛋白互作,激活Nrf2通路,提升细胞抗氧化防御能力。Lmb. reuteri菌株编码γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶(γ-glutamyl cysteine ligase,GCL)Gcl1、Gcl2、Gcl3,参与合成γ-谷氨酰肽(γ-glutamyl peptides,γ-GPs),该类化合物在体内具有抗炎活性,还可通过味觉细胞钙敏感受体(calcium sensing receptor,CaSR)介导的信号通路增强浓厚感(kokumi)特征,包括醇厚感、粘稠感与风味延续性。Ozaki等近期首次报道Lmb. reuteri菌株可合成烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide,NMN)——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)合成的关键中间体,证实Lmb. reuteri JCM 1112可产NMN,与产NAD+的约氏乳杆菌(L. johnsonii)JCM 2012、加氏乳杆菌(L. gasseri)JCM共培养可显著提升NMN产量,为开发兼具营养与抗衰老功效的NMN富集发酵食品提供了可行路径。

3. Lmb. reuteri及其代谢产物与宿主的互作

3.1 人类宿主

Lmb. reuteri是人类胃肠道的早期定植菌,可通过阴道分娩与母乳喂养完成定植。该菌既可作为益生菌补充剂,也可作为功能性发酵剂应用于发酵食品。Lmb. reuteri通过多种途径与宿主互作,其定植与代谢产物关联多项健康益处,包括降低感染风险、提升营养素吸收效率、调节宿主免疫系统,还可通过阻止病原体定植维持肠道黏膜完整性。研究显示,人群Lmb. reuteri定植率下降可能与炎症性疾病发病率上升存在相关性。Lmb. reuteri与人类的长期共进化使其不同菌株间存在显著的遗传多样性,进而导致效应差异,这种菌株特异性与场景依赖性为开发靶向益生菌干预方案提供了空间。
多项对照临床试验证实,Lmb. reuteri DSM 17938可有效降低儿童与成人的腹泻发生率与病程。基础研究显示,罗伊氏素可通过抑制Cx43介导的内质网应激信号胞间传递(该通路参与组织炎症与损伤)促进牙周组织再生。除上述生理益处外,部分临床研究显示Lmb. reuteri补充剂对抑郁症状具有积极改善作用。研究人员发现Lmb. reuteri PTCC 1655的无细胞上清液富含乳酸等有机酸与乙酸等SCFAs,将该类后生元添加至可生物降解薄膜中,可通过调节炎症反应成为皮肤伤口愈合的新型敷料,具备临床伤口管理的辅助疗法潜力。
饮食模式直接塑造胃肠道微生物组成。稻米是全球尤其是亚洲地区的日常主食,也是镉暴露的主要载体之一。Lin等的研究显示,食用粳米可促进Lmb. reuteri丰度提升,进而刺激SCFAs、生物活性肽等关键代谢产物合成,该菌与代谢产物一方面通过促进必需矿物质吸收、与有毒镉竞争位点发挥双重作用,另一方面可使肠道紧密连接mRNA表达量提升近1.5倍,有效强化肠道屏障,同时SCFAs降低肠道pH进一步调控重金属生物利用度,最终通过抑制系统性转运降低镉的生物利用度。
合生制剂是益生菌与益生元的特定组合,通过协同调控肠道微生物群为宿主提供健康益处。在此框架下,含Lmb. reuteri菌株的合生制剂因功能特性增强而被广泛应用——Lmb. reuteri与低聚果糖(fructooligosaccharides,FOS)联用可显著促进乳杆菌属、双歧杆菌属等有益菌增殖(p < 0.05),同时抑制机会性致病菌生长,在提升促健康的乙酸产量的同时明显减少有害发酵气体产生。除利用外源性益生元外,部分菌株可合成内源性益生元:如EC01菌株产生的交替聚糖型EPS具有强抗氧化、抗炎与肠道黏附能力;Lmb. reuteri FW2产生的不可消化EPS左旋糖,在体外与体内模型中均显示出调控体重、改善高胆固醇血症、肥胖与糖尿病的潜力。

3.2 农业相关动物宿主

在畜禽养殖管理中,补充Lmb. reuteri旨在营造健康的肠道环境,研究显示其可改善肠道菌群平衡,为高效消化与营养素吸收提供基础。例如,补充Lmb. reuteri E81可提升热应激环境下石鸡的育肥性能与肉品质,该菌株可作为抗生素的潜在替代品;另有研究分别证实,Lmb. reuteri补充可提升安纳托利亚美利奴羔羊的增重与肉鸡的体重增长,凸显其作为功能性饲料添加剂在提升生长性能与肉品质方面的价值。针对苏尼特羔羊的研究显示,日粮补充Lmb. reuteri可促进肌肉芳香物质积累、改善瘤胃发酵,协同提升肉风味并促进丙酸类SCFAs合成。除口服补充外,Ayalew等证实,蛋内饲喂Lmb. reuteri(106CFU/枚)可改善肉鸡的早期肠道发育与出壳后生长性能——胃肠道功能最优化是家禽生长性能、饲料效率与整体健康的核心保障。近期研究显示,给泌乳奶山羊投喂接种了产阿魏酸酯酶Lmb. reuteri A4-2的苜蓿青贮,可通过减轻氧化应激与炎症反应保护肝脏健康:发酵过程中该菌促进乳酸、游离阿魏酸及罗伊氏素、组胺、酪胺等抗炎代谢产物积累,摄入后协同提升山羊全身抗氧化能力与炎症应答调控水平。
在水产养殖领域,研究显示日粮添加Lmb. reuteri可改善鱼类肠道健康并提升生长性能。针对大口黑鲈的研究证实,含Lmb. reuteri、植物乳杆菌(L. plantarum)与嗜酸乳杆菌(L. acidophilus)的共发酵饲料可显著提升饲料效率、增强抗氧化能力、促进膳食蛋白质消化吸收、提升n-3多不饱和脂肪酸(n-3 PUFAs)与二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)合成(p < 0.05),为水产养殖共发酵饲料开发提供了新思路。除肠道健康与生长促进外,Lmb. reuteri还可调节免疫,帮助动物抵御感染与疾病——Dell’Anno等认为Lmb. reuteri与植物乳杆菌可作为抗生素替代品,通过促进断奶仔猪肠道发育、调节黏膜免疫功能预防腹泻。近期研究还探索了Lmb. reuteri菌株缓解环境污染物毒害的潜力:给鲤鱼投喂含Lmb. reuteri P16的日粮,可显著降低铅暴露鱼的组织铅积累(肠道除外),改善生长表现并恢复肠道功能(p < 0.05),提示部分Lmb. reuteri菌株不仅可作为提升动物健康与生产性能的益生菌,还可作为环境应激的防护剂。

4. Lmb. reuteri及其代谢产物的技术作用

乳酸菌通过发酵产生多样代谢产物,在食品技术中发挥核心作用,其中Lmb. reuteri因突出的健康促进特性、技术应用潜力与未来发展空间备受关注。除在乳制品与植物基发酵中的经典应用外,研究显示在多类食品中进行Lmb. reuteri共发酵,可同步改善终产品的理化特性与感官品质,凸显其在食品应用中的通用性。
益生菌行业正快速增长,受功能性食品与天然健康产品需求驱动,微生物组研究支撑了靶向功效的创新个性化菌株开发。2023年全球益生菌市场规模已达877亿美元,在消费者健康饮食、 wellness及免疫健康相关功能性食品需求增长的推动下持续扩张。Lmb. reuteri菌株是市售益生菌产品的核心乳酸菌类群之一,市售非处方益生菌多为多菌株复配,BioGaia?等企业生产的含Lmb. reuteri DSM 17938、ATCC PTA 5289、ATCC PTA 6475菌株的补充剂,已被证实可带来胃肠道健康相关益处。
Lmb. reuteri的发酵行为(如产酸能力、功能代谢产物合成)具有高度菌株特异性。例如,Mauro与Garcia的研究显示,在椰奶发酵中,DSM 17938菌株的乳酸产量显著高于LR 92菌株(p < 0.05),导致pH大幅下降并引发储存期不良的后酸化现象;Pallin等在 barley发酵中也观察到该菌株的高乳酸积累与显著pH下降,同时证实GABA、组胺、罗伊氏素类健康生物活性化合物的积累也严格依赖于菌株选择。上述结果共同表明,筛选合适的Lmb. reuteri菌株是平衡产品物理稳定性、最大化健康获益的核心前提。

4.1 乳制品

Lmb. reuteri是开发发酵乳、酸奶、奶酪等各类乳制品的核心益生菌与抗菌化合物来源,同时可发挥质构改良与感官提升作用。Ortiz-Rivera等研究了Lmb. reuteri在发酵乳中的应用,重点关注原位罗伊氏素合成——结果显示罗伊氏素未显著改变乳的颜色与质构,但可有效抑制单核细胞增生李斯特氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有害与腐败菌生长,证明其作为天然生物防腐剂可同步提升发酵乳制品的安全性与整体品质。不过Lmb. reuteri对病原体的抑制效果存在产品依赖性:Al-Nabulsi等的研究显示,在所测试条件下,Lmb. reuteri未能有效抑制白奶酪中的大肠杆菌,其观察到的减少量与盐度、温度等储存条件相关,而非菌株的抗菌活性所致。
尽管Lmb. reuteri菌株对氧化应激的耐受程度存在差异,Fernandes等尝试在发酵乳中添加富含营养与生物活性成分的尤卡里果浆,以增强菌株的天然防御能力——尤卡里果浆初期可保护Lmb. reuteri抵御活性氧化应激(reactive oxidative stress,ROS),但该效应在30天储存期内逐渐减弱,总体仍提升了益生菌株的存活率。Jovanovi?等开发了接种Lmb. reuteri DSM 17938并添加蘑菇粉的功能奶酪,该产品维持了高水平的乳酸菌活性,可促进肠道有益菌群生长,并对结肠癌细胞表现出细胞毒性,可为消化或心理健康存在困扰的人群提供新型功能性食品选择。顺应减少化学添加剂的消费趋势,?spirli等证实Lmb. reuteri E81可通过原位合成罗伊氏素实现白奶酪的防腐保鲜,有效限制大肠杆菌等腐败微生物生长,提升微生物安全性与货架稳定性;Olaimat等进一步拓展了其在白奶酪中的应用,通过在奶酪生产与储存的不同阶段添加甘油与5株Lmb. reuteri,证实在不同盐浓度与温度下均对5株单核细胞增生李斯特氏菌混合菌表现出显著抑制作用(p < 0.05),其中24°C、10%盐浓度条件下的抑制效果最强,将Lmb. reuteri与甘油共同接种至巴氏杀菌乳的工艺为最有效的李斯特氏菌生长限制方案。
为期40天的成熟期内,Lmb. reuteri LBK与副干酪乳杆菌(L. paracasei)SMN-LBK共发酵可强化哈萨克奶酪的风味——通过促进脂解显著提升单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFAs)与饱和脂肪酸(saturated fatty acids,SFAs)含量,同时促进有机酸、芳香族氨基酸与鲜味氨基酸的合成(p < 0.05);共发酵还可提升酶活性,改善奶酪色泽与质构,正向调控整体风味,其中Lmb. reuteri参与合成的浓厚感活性化合物γ-GPs,可进一步优化奶酪的风味特征与营养价值。
在酸奶生产中,唾液链球菌嗜热亚种(Streptococcus thermophilus)与德氏乳杆菌保加利亚亚种(L. delbrueckii subsp. bulgaricus)为核心发酵剂,现有研究已成功将Lmb. reuteri作为辅助培养物添加,以提升酸奶的营养价值与功能特性。Fayyaz等的研究显示,添加总占比5%(v/v)的Lmb. reuteri、瑞士乳杆菌(L. helveticus)与嗜酸乳杆菌(L. acidophilus)两菌株或三菌株复配辅助培养物,可维持储存期内酸奶理化性质(pH、持水力)与感官品质的稳定;Mohan等探究了在麦卢卡蜂蜜酸奶中添加Lmb. reuteri DPC16的效果,发现麦卢卡蜂蜜与Lmb. reuteri联用会影响酸奶的甜度、酸度与整体接受度等感官属性,凸显了Lmb. reuteri与其他配料、共培养体系协同调控发酵乳制品特性的潜力。
除传统酸奶发酵外,研究人员还探索以酸奶副产物乳清为载体开发Lmb. reuteri益生菌饮料——研究显示酸奶乳清可有效负载Lmb. reuteri,添加黑刺李果可进一步提升益生菌在储存期的生长与活性;微生物学分析证实Lmb. reuteri在28天储存期内维持高水平活性,理化分析显示产品总固形物、蛋白质含量与粘度均有所提升,感官分析表明黑刺李果可改善饮料的风味与色泽。

4.2 植物基发酵

Lmb. reuteri植物基发酵因可在谷物、蔬菜、坚果、水果等多种基质中提升营养价值、优化感官特性、生成生物活性化合物而受到广泛关注。Tyagi等指出Lmb. reuteri对食品功能性与技术层面具有重要意义,可通过提升谷物生物利用度、生成健康功能组分发挥作用,其发酵还可改善食品的感官特性与整体品质;非靶向代谢组学分析显示,Lmb. reuteri发酵糙米可提升脂肪酸与必需氨基酸产量,二者作为代谢燃料、细胞膜核心组分与基因调控因子,可显著优化食品的营养构成。另一项研究中,Tyagi等分析了Lmb. reuteri发酵对糙米抗氧化特性、氨基酸组成、酚类化合物、黄酮类化合物与有机酸的影响,证实发酵可大幅提升黄酮与酚类化合物含量,同时生成有机酸与必需氨基酸;发酵糙米还富含香豆酸、GABA、色氨酸、亚油酸、β-胡萝卜素醇、丁香酚、L-抗坏血酸、6-姜酚及生物活性肽等化合物,共同贡献其健康促进特性,且所有受试乳酸菌中Lmb. reuteri的GABA产量最高。
Seo等的研究显示,Lmb. reuteri KACC 11452与发酵乳杆菌(L. fermentum)KACC 11441是泡菜的优质发酵剂候选菌株,二者均可适应泡菜发酵的典型低温环境,产生葡萄糖、乙酸盐、甘露醇、乳酸盐、谷氨酸与乙醇等风味与健康相关化合物,其代谢谱与商业化发酵剂肠膜明串珠菌(L. mesenteroides)DRC 1506高度相关,感官评价也证实其发酵泡菜的风味与传统商业泡菜接近,凸显了Lmb. reuteri与其他菌株复配提升发酵与益生菌效应的潜力,为开发风味佳、健康价值高的泡菜提供了支撑。
非乳发酵酸奶产品作为传统乳制品的替代方案日益受到关注,研究人员评估了包括Lmb. reuteri KACC 11452在内的13株益生菌乳酸菌在豆酸奶发酵中的表现:尽管Lmb. reuteri的细胞生长与粘度较低,但其发酵产品感官接受度良好,而发酵乳杆菌KACC 11441的整体偏好度最高;研究指出L. fermentum与Lmb. reuteri含有的醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,ADH)与醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase,ALDH)可逐步将醛类转化为气味活性更低的物质,从而消减不良风味,过氧化物酶相关酶也可能参与异味缓解,两种菌株均表现出豆腥味消减能力,提示Lmb. reuteri可作为辅助培养物用于豆基酸奶生产。除感官优化外,提升植物基产品的营养构成尤为关键,尤其可满足素食者与老年群体的维生素B12缺乏风险防控需求:腐乳发酵中接种Lmb. reuteri可在56天内将B12含量从37.7 ng/g(湿重)提升至141.7 ng/g,豆酸奶发酵中接种该菌也可有效提升B12水平。
Lmb. reuteri酸面团发酵可提升EPS产量,改善香气、醒发与酸化特性,减少添加剂使用。Chen等研究了Lmb. reuteri原位合成与酶法合成的
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