乳酸菌功能开发新方向：降低重金属危害性

　　重金属污染是引起食品安全问题的重要方面，其在生物体内具有富集效应，过程具有隐蔽性，危害具有长期性，而人类又处于生物链的顶端，重金属富集效应明显，过量累积会对人体的神经系统、消化系统、免疫系统、生殖系统等造成损伤，对健康的危害不容小觑。

　　食品重金属污染的来源

　　重金属是指比重大于5的金属，其广泛存在于自然界中，在食品中主要以无机态、有机态和络合态三种形式存在。食品中的重金属来源于自然界的富集和人为的环境污染，植物通过表面吸附、渗透作用等对重金属进行吸收，然后又通过加工聚集、环境污染和生物富集效应等使重金属污染物转移到食品中。GB2762-2017中将食品中常见的重金属污染物进行限量要求，有铅、镉、汞、砷、铬、锡和镍7种，其中铅、镉、汞、砷、铬被认为是人体健康危害最严重的5种重金属。

　　重金属的危害

　　重金属与其他危害物最显著的差别是异体排出性差，其不像其他的毒素那样可以在肝 脏分解代谢，然后排出体外。重金属反而容易在人体组织器官中积累，它极易积存在大脑、肾 脏等器官，渐进式的损坏身体正常功能。重金属进入人体后，会与我们体内的蛋白质、核酸结合。蛋白质是生命的基础物质，在体内起着至关重要的作用，还参与人体的代谢调节，如某些酶类和调节蛋白，当重金属与蛋白质结合后，蛋白质的活性就会降低甚至消失，相关的代谢过程就会受到干扰，从而造成机体异常的发生。当重金属和核酸结合，便会导致核酸的结构发生变化，使得基因突变，影响细胞遗传，产生畸胎或癌症。

　　铅、镉、汞、砷、铬这5种重金属对人体的危害也是极大的。铅：铅及其化合物进入机体后将对神经、造血、消化、肾 脏、心血管和内分泌等多个系统造成危害，铅的入侵会破坏成年人的神经系统，消化系统，男性生殖系统且影响骨骼的造血功能，进而人出现头晕、乏力、眩晕、困倦、失眠、贫血、免疫力低下，如果儿童铅中毒则会出现发育迟缓、食欲不振、行走不便和便秘、失眠、多动、听觉障碍、注意力不集中和智力低下等现象；镉：镉对人体最大的伤害是损害肾 脏及骨骼的完整性，可使肾 脏发生慢性中毒，主要是损害肾小管和肾小球，导致蛋白尿、氨基酸尿和糖尿。同时，由于镉离子取代了骨骼中的钙离子，从而妨碍钙在骨质上的正常沉积，也妨碍骨胶原的正常固化成熟，导致软骨病；汞：汞对人体的危害较大，会使人体神经系统失调、对肾 脏、造血系统、肝 脏构成威胁，甚至造成不孕不育、胎儿畸形等；砷：砷中毒是一个以皮肤损害为主的全身性疾病，进而可以危害人的皮肤、呼吸、消化、泌尿、心血管、神经、造血等系统，严重者表现为神经异常、呼吸困难、心脏衰竭而死亡；铬：铬是人体必需的一种微量元素，同时也是容易引起金属中毒的元素之一，主要是因为其存在价态不同。三价铬对人体几乎不产生有害作用，六价铬比三价铬毒性高100倍，并易被人体吸收且在肝、肾和内分泌腺中蓄积，进而导致肾 脏和肝 脏的损伤以及恶心、胃肠道不适、胃溃疡、肌肉痉挛等症状，严重时会使循环系统衰竭。

　　重金属的清除措施

　　重金属化学性质极其稳定，在自然环境中很难被降解，而常见的物理、化学等常规清除方法又面临效果差、残留多、成本高等问题，因此近年发展起来的生物吸附技术深受关注。生物吸附是指利用生物体本身代谢和结构特点，对污染物进行吸附，从而降低污染物对生物体的危害，具有高效、环保、低成本等优点。上世纪80年代，就有研究发现一些真菌、细菌、放线菌等微生物具有吸附重金属的能力，对微生物吸附的研究现已成为食品重金属控制的重要方向。

　　乳酸菌的应用优势

　　乳酸菌是人体肠道中定殖的一类微生物，具有改善肠道状态、预防和治疗疾病、增强免疫力等众多作用，是目前主流的功能食品原料。研究指出乳酸杆菌属、肠球菌属、双歧杆菌属等多种乳酸菌具有显著的吸附重金属的能力，而乳酸菌中大多数是安全级别的微生物，不具有致病性，因此成为首选的微生物菌种。

　　乳酸菌对重金属危害的抑制

　　乳酸菌对于重金属危害的抑制主要有两个途径：抑制吸收和重金属吸附。重金属会引起肠道的氧化应激损伤，破坏肠道的透性，从而加大重金属的吸收，乳酸菌能够抑制肠道氧化应激和炎症水平，从而维持肠道的正常状态，减少重金属的吸收和积累。在吸附方面则有两个阶段，一是乳酸菌表面的吸附作用，细胞壁是细胞与重金属接触的第一环节，细胞壁主要由多糖、酸类等组成，其形成的网状结构有利于重金属的吸附，同时表面含有的羧基、羰基和磷酸二酯键等负电荷基团，可作为与重金属的结合位点，能够吸附金属阳离子，发生静电吸附作用；二是细胞的主动吸收，细胞表面的一些转运蛋白将表面吸附的重金属转移至胞内，并在细胞中积累，从而降低环境中的重金属含量。

　　乳酸菌吸附的影响因素

　　乳酸菌对重金属的吸附主要取决于菌种和吸附活性，菌种决定了细胞壁的结构状态和主动吸收能力，因此菌种的选择直接关乎重金属的吸附效果，也比如植物乳杆菌对铅和镉具有很好的吸附效果，但对砷的吸附效果较差。乳酸菌的吸附活性则与温度、pH、接触时间和重金属浓度等有关。

　　乳酸菌清除重金属的研究现状

　　乳酸菌对重金属的清除效果在动物试验中已经得到验证，未来在菌株筛选、条件验证方面将有更细致的研究。从目前研究数据分析，乳酸菌在饲料养殖行业等上游产业的应用，除了能够提高成活率与产量外，还可以有效缓解重金属的富集效应，从而减少人体与重金属的接触。同样，在功能保健食品中，乳酸菌在抑制重金属毒性方面的开发也将是全新的命题，其价值日益凸显。