科学引领突破，益生菌领域新动向盘点：新功能、新技术、新概念

       “ 如何抓住益生菌产品超过400亿美元的商机？ ”

       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。含益生菌产品的销售数据也一路高歌猛进。益生菌恢弘的商业版图正吸引着全球食品产业的瞩目！

       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%，预计高达32.6亿美元，其中大部分（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，科学研究无疑起到重要的支撑作用。无论是改善情绪、促进智力发育，还是强化骨密度，改善胆固醇代谢，每一项新的发现都能引发商业热潮，成为食品产业的增长新动能。

       今天，就让Foodaily带领大家一起洞察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。 

       01 益生作用，不止于肠道

       发酵乳制品、康普茶、泡菜……各类含益生菌食品的包装宣称和广告已经让消费者将它们与肠道健康牢牢绑定。但随着对益生菌的了解不断深入，研究人员发现其益处远远不止于肠道。

       起源于本世纪初的脑肠轴研究便是突破固有认知的一个典型例子。研究表明，肠道菌群借助代谢产物参与神经系统的调控，补充益生菌将有助于改善认知、记忆等大脑功能。

       大量荟萃分析表明，益生菌在改善睡眠、缓解焦虑/压力及调节情绪状态方面显示出良好效果。《普通精神病学（General Psychiatry）》上发表的一篇研究综述认为，通过使用益生菌与非益生菌食品及补充剂来调节肠道中的微生物，有助于缓解焦虑。2019年3月，对38名健康志愿者进行的一项双盲安慰对照研究也表明，益生菌的摄入对抑郁情绪状态和睡眠质量有积极影响。

       此外，益生菌对炎症反应、心脏健康、运动机能及免疫系统等多方面均具有潜在益处。在一项临床试验中，DeerlandProbiotics & Enzymes公司的枯草芽孢杆菌DE111补充剂有助于组织恢复、降低受伤的可能性并降低体脂，还可显著降低肿瘤坏死因子α(TNF-a)；杜邦公司的HOWARU Protect Prenatal+可支持孕期及产后母婴健康，不仅能够促进孕妇阴道健康，还可支持孕妇的健康血糖水平及母婴的免疫功能；ROELMI HPC公司开发的乳酸菌属与双歧杆菌属的专利菌株synballance系列，更是涉及多个目标健康领域，如皮肤炎症、认知功能、泌尿生殖支持、怀孕、心脏代谢健康以及运动和能量支持。

       科研成果直接激发出益生菌市场的更大活力。据欧睿国际（Euromonitor International）的调查显示，越来越多的消费者使用益生菌产品来支持记忆（24%的受访者）、美容/皮肤健康（24%）、能量（22%）和情绪/放松（21%）。

       02  新技术让益生潜力**变现

       研究人员在不断挖掘益生菌的潜能，而制造商们则通过改进技术与工艺让这些潜能落地，真正造福于人们。

       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日常的食品和饮料中来强化功能。

       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。

       众所周知，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。2016年，Ganeden公司进行的一项研究表明：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。事实上，BC30同样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

       尽管围绕转基因食物的争论仍将长期持续下去，但是对于通过基因手段获得特殊性能的益生菌，从而不断拓宽益生菌应用，最终推动功能食品创新，毫无疑问早已成为行业共识。

       2019年，美国基因工程公司ZBiotics推出市场上**商业化基因工程益生菌制品Zbiotics。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。将此种益生菌加入到常规饮料中，就变成一款抗宿醉饮品。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，明显具有更好的市场前景。

       基因工程借助益生菌实现以往难以想象的生理诉求，为“药食同源”赋予另一种更直观的含义。

       比利时公司Actobio Therapeutics在一种能够生产乳酪的细菌体内用基因手段表达2种药物成分，刺激调节性T细胞，以指导免疫系统停止攻击胰岛素生成细胞。利用此种原理制成的口服制剂，能够在有限时间内使1型糖尿病患者不需要使用胰岛素，或在诊断后延迟对胰岛素的需求。

       这里不妨展开一下想象：用这种细菌生产的乳酪或其他发酵乳制品，是否可以成为糖尿病人日常生活中的美味药丸？

       03 数量vs稳定性，谁更重要？

       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：①足够数量；②活菌状态；③有益健康功能。这种描述传递出2个信息：1、数量的确是益生菌发挥功效的一个重要参照指标；2、数量不是唯一，或者说是最重要的指标。活菌状态同样需要重视。

       一粒胶囊，可能含有高达2000亿CFU益生菌。然而，没有研究表明高CFU对健康更有益，真正重要的是生存能力、稳定性和适应性。

       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它们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。孢子型菌株的少数配方挑战之一是货架稳定的液体饮料，目前已有瓶盖分配器和吸管技术等解决方案。

       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）都会对益生菌的生存能力造成不利影响。

       Triphase Pharmaceuticals PVT公司创始人兼首席执行官Shrilakshmi Desiraju博士认为，保持冻干菌株的活力颇具挑战，但可以通过使用温度稳定的TSP菌株来克服。该公司的TSP菌株可以在加工过程中的适当工序进行配制，以保持低水分活度并在室温下提供18个月的货架期。

       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，含益生菌的非乳基食品的货架期明显短于膳食补充剂。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℃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。

       04 为益生菌重写家谱：很难，但值得去做！

       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Principle of the InternationalCode of Nomenclature of Prokaryotes》（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”，其稳定性正岌岌可危。 

       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。这意味着与类似的属相比，保持群体的合理紧凑和独特性必不可少。因此，这个特殊的“生物部落”必须被精准划分并重新分类。

       Salvetti等人利用系统发育分析（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269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。Salvetti研究小组对乳酸菌属进行了完整的重新分类，并最终向原核生物系统学国际委员会（TheInternational Committee on Systematics of Prokaryotes, ICSP）提交了研究结果。

       一旦ICSP在其官方期刊《国际系统与进化微生物学杂志（the International Journal of Systematicand Evolutionary Microbiology）》上发布新的命名法，都将被视为科学有效，受到官方认可的结果。

       2018年10月乳酸菌产业平台（theLactic Acid Bacteria Industrial Platform，LABIP）召开了一次研讨会，讨论各利益相关方对改变当前乳酸菌分类的兴趣和意见。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更大的灵活性。乳酸菌的属名会改变，但有机体和种名不会改变，新的属名将以“L”开头以****地减少干扰。

       重新分类乳酸菌属将带来实质性的好处。通过创造更准确的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。

       05小结

       在信息产业里有一个著名的摩尔定律：即每隔18-24个月，整个行业的技术能力就会提高一倍（从2013年开始，这个速度降为每3年一倍）。摩尔定律对于其他行业产生了深刻影响。2013年，科学家就将摩尔定律应用到了地球生命复杂性的研究上。他们将摩尔定律中的晶体管换成了核苷酸，将电路换成了遗传物质进行数学计算。结果显示：有机生命的存在时间远超过地球本身。

       在人类整体知识呈指数增长的背景下，益生菌科学研究和产业发展很可能会沿着摩尔之路走下去。我们可以很容易地发现：针对益生菌的研究论文和专利申请数量正在以指数级别快速增长。尽管益生菌产品的市场表现要相对温和许多，但谁能断言：这不是爆发前的宁静呢？