科學引領突破,益生菌領域新動向盤點:新功能、新技術、新概念

Foodaily每日食品
2020.05.11

“ 如何抓住益生菌產品超過400億美元的商機? ”

進入21shijiyilai,renleiduiyuyishengjundetansuobufamingxianjiasu。quanqiuxiaofeizheduiyishengjunderenzhiyujieshouduzhengdadaoyigeqiansuoweiyoudegaodu。hanyishengjunchanpindexiaoshoushujuyeyilugaogemengjin。yishengjunhuihongdeshangyebantuzhengxiyinzhequanqiushipinchanyedezhumu!

Market Research Future的一份最新報告預測,2019年到2025年,全球益生菌製劑市場的年均複合增長率將達到8.48%,預計高達32.6億美元,其中大部分(17.5億美元)將用於功能性食品與飲料。而2019年,全球所有益生菌相關產業的總市場規模已經超過400億美元。

在益生菌產業發展中,科學研究無疑起到重要的支撐作用。無論是改善情緒、促進智力發育,還是強化骨密度,改善膽固醇代謝,每一項新的發現都能引發商業熱潮,成為食品產業的增長新動能。

今天,就讓Foodaily帶領大家一起洞察益生菌領域近幾年發生了哪些值得關注的新動向,這些動向將如何拓展益生菌的商業空間。 

01

益生作用,不止於腸道

發酵乳製品、康普茶、泡菜……各ge類lei含han益yi生sheng菌jun食shi品pin的de包bao裝zhuang宣xuan稱cheng和he廣guang告gao已yi經jing讓rang消xiao費fei者zhe將jiang它ta們men與yu腸chang道dao健jian康kang牢lao牢lao綁bang定ding。但dan隨sui著zhe對dui益yi生sheng菌jun的de了le解jie不bu斷duan深shen入ru,研yan究jiu人ren員yuan發fa現xian其qi益yi處chu遠yuan遠yuan不bu止zhi於yu腸chang道dao。

圖片來源:drianstern.com

起(qi)源(yuan)於(yu)本(ben)世(shi)紀(ji)初(chu)的(de)腦(nao)腸(chang)軸(zhou)研(yan)究(jiu)便(bian)是(shi)突(tu)破(po)固(gu)有(you)認(ren)知(zhi)的(de)一(yi)個(ge)典(dian)型(xing)例(li)子(zi)。研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming),腸(chang)道(dao)菌(jun)群(qun)借(jie)助(zhu)代(dai)謝(xie)產(chan)物(wu)參(can)與(yu)神(shen)經(jing)係(xi)統(tong)的(de)調(tiao)控(kong),補(bu)充(chong)益(yi)生(sheng)菌(jun)將(jiang)有(you)助(zhu)於(yu)改(gai)善(shan)認(ren)知(zhi)、記憶等大腦功能。

大量薈萃分析表明,益生菌在改善睡眠、緩解焦慮/壓力及調節情緒狀態方麵顯示出良好效果。《普通精神病學(General Psychiatry)》上發表的一篇研究綜述認為,通過使用益生菌與非益生菌食品及補充劑來調節腸道中的微生物,有助於緩解焦慮。20193月,對38名健康誌願者進行的一項雙盲安慰對照研究也表明,益生菌的攝入對抑鬱情緒狀態和睡眠質量有積極影響。

此外,益生菌對炎症反應、心髒健康、運動機能及免疫係統等多方麵均具有潛在益處。在一項臨床試驗中,DeerlandProbiotics & Enzymes公司的枯草芽孢杆菌DE111補充劑有助於組織恢複、降低受傷的可能性並降低體脂,還可顯著降低腫瘤壞死因子α(TNF-a);杜邦公司的HOWARU Protect Prenatal+可支持孕期及產後母嬰健康,不僅能夠促進孕婦陰道健康,還可支持孕婦的健康血糖水平及母嬰的免疫功能;ROELMI HPC公司開發的乳酸菌屬與雙歧杆菌屬的專利菌株synballance係列,更是涉及多個目標健康領域,如皮膚炎症、認知功能、泌尿生殖支持、懷孕、心髒代謝健康以及運動和能量支持。

科研成果直接激發出益生菌市場的更大活力。據歐睿國際(Euromonitor International)的調查顯示,越來越多的消費者使用益生菌產品來支持記憶(24%的受訪者)、美容/皮膚健康(24%)、能量(22%)和情緒/放鬆(21%)。

02

新技術讓益生潛力完美變現

研究人員在不斷挖掘益生菌的潛能,而製造商們則通過改進技術與工藝讓這些潛能落地,真正造福於人們。

孢子益生菌

近年來,益生菌市場的一大重要進展是發現了可以形成孢子的益生菌。通過極端條件下的應激反應來形成孢子,可以幫助菌種提高抗逆性,使之比一般益生菌更能抵抗pH、熱、冷leng和he壓ya力li等deng極ji端duan條tiao件jian。應ying用yong這zhe些xie孢bao子zi,可ke以yi提ti高gao菌jun種zhong在zai不bu同tong生sheng產chan工gong藝yi下xia的de成cheng活huo率lv和he在zai腸chang胃wei中zhong的de定ding植zhi率lv,使shi它ta們men更geng適shi合he添tian加jia在zai日ri常chang的de食shi品pin和he飲yin料liao中zhong來lai強qiang化hua功gong能neng。

圖片來源:Google

這一成果徹底改變了益生菌類產品的麵貌,打破了傳統市場隻有酸奶中會含有益生菌的思維桎梏,開辟了更多可能。孢子型益生菌如今幾乎可以添加到任何產品中,包括茶、咖啡、燕麥片、鬆餅、披薩、薯片甚至是花生醬。

眾所周知,凝結芽孢杆菌GanedenBC30是孢子型益生菌最成功的商業化產品。其特有的極強耐受力使其可用於熱、冷、冷凍等各類儲藏和食用、烹製條件,覆蓋900多種食品飲料。2016年,Ganeden公司進行的一項研究表明:BC30與酪蛋白一起服用時,比單獨使用酪蛋白更能有效地減少運動後的肌肉損傷。事實上,BC30同樣能促進消化道對植物蛋白的消化吸收,可減少結腸中過量未消化的蛋白質,促進結腸環境健康。BC30是唯一一種已證實的對蛋白質消化有影響的凝結芽孢杆菌。

基因工程益生菌

盡jin管guan圍wei繞rao轉zhuan基ji因yin食shi物wu的de爭zheng論lun仍reng將jiang長chang期qi持chi續xu下xia去qu,但dan是shi對dui於yu通tong過guo基ji因yin手shou段duan獲huo得de特te殊shu性xing能neng的de益yi生sheng菌jun,從cong而er不bu斷duan拓tuo寬kuan益yi生sheng菌jun應ying用yong,最zui終zhong推tui動dong功gong能neng食shi品pin創chuang新xin,毫hao無wu疑yi問wen早zao已yi成cheng為wei行xing業ye共gong識shi。

圖片來源:forbes

2019年,美國基因工程公司ZBiotics推出市場上首個商業化基因工程益生菌製品Zbiotics。產品采用專利菌株枯草芽孢杆菌ZB183,利用同源重組技術,將人體肝髒內促進乙醛分解的DNA片段,在自身DNA中(zhong)複(fu)製(zhi)表(biao)達(da)。將(jiang)此(ci)種(zhong)益(yi)生(sheng)菌(jun)加(jia)入(ru)到(dao)常(chang)規(gui)飲(yin)料(liao)中(zhong),就(jiu)變(bian)成(cheng)一(yi)款(kuan)抗(kang)宿(xiu)醉(zui)飲(yin)品(pin)。與(yu)市(shi)麵(mian)上(shang)加(jia)入(ru)植(zhi)物(wu)提(ti)取(qu)物(wu)獲(huo)得(de)抗(kang)宿(xiu)醉(zui)功(gong)能(neng)的(de)同(tong)類(lei)型(xing)飲(yin)料(liao)相(xiang)比(bi),益(yi)生(sheng)菌(jun)抗(kang)宿(xiu)醉(zui)飲(yin)料(liao)能(neng)夠(gou)同(tong)時(shi)實(shi)現(xian)優(you)化(hua)腸(chang)道(dao)微(wei)生(sheng)態(tai)、促進消化和免疫提升等多重功效,明顯具有更好的市場前景。

圖片來源:foodnavigator

基因工程借助益生菌實現以往難以想象的生理訴求,為藥食同源賦予另一種更直觀的含義。

比利時公司Actobio Therapeutics在一種能夠生產乳酪的細菌體內用基因手段表達2種藥物成分,刺激調節性T細胞,以指導免疫係統停止攻擊胰島素生成細胞。利用此種原理製成的口服製劑,能夠在有限時間內使1型糖尿病患者不需要使用胰島素,或在診斷後延遲對胰島素的需求。

這裏不妨展開一下想象:用這種細菌生產的乳酪或其他發酵乳製品,是否可以成為糖尿病人日常生活中的美味藥丸?

圖片來源:twitter 

03

數量vs穩定性,誰更重要?

20195月,第14屆益生菌與健康國際研討會發布《益生菌科學共識》(2019年版),提出益生菌的3個核心特征:足夠數量;活菌狀態;有益健康功能。這種描述傳遞出2個信息:1、數量的確是益生菌發揮功效的一個重要參照指標;2、數量不是唯一,或者說是最重要的指標。活菌狀態同樣需要重視。

一粒膠囊,可能含有高達2000CFU益生菌。然而,沒有研究表明高CFU對健康更有益,真正重要的是生存能力、穩定性和適應性。

圖片來源:google

許xu多duo菌jun株zhu是shi脆cui弱ruo的de,對dui加jia工gong條tiao件jian極ji其qi敏min感gan,隻zhi能neng使shi用yong在zai冷leng藏zang乳ru製zhi品pin中zhong。而er孢bao子zi型xing菌jun株zhu形xing成cheng保bao護hu殼ke的de能neng力li使shi它ta們men能neng夠gou承cheng受shou更geng嚴yan苛ke的de加jia工gong過guo程cheng,如ru粉fen末mo混hun合he、高溫短時殺菌、高壓、巴氏殺菌、煮沸和冷凍。孢子型菌株的少數配方挑戰之一是貨架穩定的液體飲料,目前已有瓶蓋分配器和吸管技術等解決方案。

乳酸菌和雙歧杆菌是發酵乳製品的傳統菌株。有效劑量、貨架期和成本效益之間的平衡取決於菌株類型、pH值、發酵溫度(影響益生菌生長)、儲存溫度、包裝類型(氧氣傳遞性)、加工步驟(熱處理和均質化)以及與其他成分的相互作用(水果,穀物和甜味劑)都會對益生菌的生存能力造成不利影響。

Triphase Pharmaceuticals PVT公司創始人兼首席執行官Shrilakshmi Desiraju博士認為,保持凍幹菌株的活力頗具挑戰,但可以通過使用溫度穩定的TSP菌株來克服。該公司的TSP菌株可以在加工過程中的適當工序進行配製,以保持低水分活度並在室溫下提供18個月的貨架期。

由於食品基質更為複雜,諸如pH值、酸和花青素等小分子成分的影響,含益生菌的非乳基食品的貨架期明顯短於膳食補充劑。將製冷和pH平衡等技術結合有助於維持菌株代謝活性,避免果汁、發酵培養基(如康普茶)或植物基酸奶等液體的變質。

在貨架穩定的飲料中,將益生菌隔離在瓶蓋或吸管等獨立空間中的輔助包裝,有助於在食用前保護益生菌並釋放適當的劑量。

圖片來源:google

水分活度在控製固體食物形式(如早餐穀物、薯條、巧克力、糖果、餅幹、零食、花生醬和格蘭諾拉穀物棒)的益生菌穩定性和生存能力中起著關鍵作用。一般來說,要滿足25℃12個月的貨架期,水分活度應小於0.25。巧克力和花生醬是水分活度準則的例外,因為它們的脂肪基質可以支持益生菌的穩定性,水分活度可高達0.4

冰淇淋可以使益生菌存活一年以上。重要的是將冰淇淋基料保持在中性或接近中性的pH值,具有較高的總固體含量,特別是脂肪含量。高充氣冰淇淋存在充氣過多的問題,氧氣暴露的增加會幹擾益生菌存活。

圖片來源:google 

04

為益生菌重寫家譜:很難,但值得去做!

隨著研究範圍的擴大,益生菌產業及科學界對益生菌的理解也在發生變化。其中最大的變化在於對益生菌的分類和命名。

根據《原核生物國際命名規則Principle of the InternationalCode of Nomenclature of Prokaryotes》(2008年修訂版)的原則,分類學名稱應該保持穩定。而目前的乳酸菌屬種類過於龐雜,2017年,乳酸菌家族超過260種菌株且仍在不斷增加,已經成為細菌分類學中最大的種屬之一,超過了可接受的正常多樣性,其穩定性正岌岌可危。 

圖片來源:theartofmed.wordpress.com

益生菌菌株的分類學分析對於基礎研究和應用研究都十分必要,因為在菌種和菌株水平上的可靠識別是進行安全評估、質量保證和非欺騙性標記的基礎。這意味著與類似的屬相比,保持群體的合理緊湊和獨特性必不可少。因此,這個特殊的生物部落必須被精準劃分並重新分類。

Salvetti等人利用係統發育分析(即核糖體蛋白質和一組管家基因的多位點序列分析)、平均氨基酸特性及保守蛋白質百分比評估相結合的方法,分析了269種乳酸菌和相關物種,發現目前的乳酸菌屬可劃分為至少10個進化類群。每一個類群將至少代表一個新屬。在這些類群中,至少有7個具有重要商業價值。Salvetti研究小組對乳酸菌屬進行了完整的重新分類,並最終向原核生物係統學國際委員會(TheInternational Committee on Systematics of Prokaryotes, ICSP)提交了研究結果。

乳酸菌屬可劃分為10個進化類群。圖片來源:naturalproducts insider

一旦ICSP在其官方期刊《國際係統與進化微生物學雜誌(the International Journal of Systematicand Evolutionary Microbiology)》上發布新的命名法,都將被視為科學有效,受到官方認可的結果。

201810月乳酸菌產業平台(theLactic Acid Bacteria Industrial Platform,LABIP)召開了一次研討會,討論各利益相關方對改變當前乳酸菌分類的興趣和意見。學術方與行業相關方達成共識:對dui乳ru酸suan菌jun的de重zhong新xin分fen類lei應ying以yi實shi現xian分fen類lei的de穩wen定ding性xing為wei目mu標biao。盡jin管guan這zhe可ke能neng會hui帶dai來lai新xin屬shu,但dan也ye為wei未wei來lai接jie納na新xin菌jun株zhu提ti供gong更geng大da的de靈ling活huo性xing。乳ru酸suan菌jun的de屬shu名ming會hui改gai變bian,但dan有you機ji體ti和he種zhong名ming不bu會hui改gai變bian,新xin的de屬shu名ming將jiang以yi“L”開頭以最大程度地減少幹擾。

重新分類乳酸菌屬將帶來實質性的好處。通過創造更準確的命名法並降低當前乳酸菌屬的多樣性,可以更好地對其進行表征、識別與交流,加深對其代謝、生態和特性的理解。緊湊、清晰、穩定的分類單元可以更好地反映物種間的遺傳親緣關係。這將是確定特定益生菌群歸屬和支持其作用機製的重要一步。

05

小結

在信息產業裏有一個著名的摩爾定律:即每隔18-24個月,整個行業的技術能力就會提高一倍(從2013年開始,這個速度降為每3年一倍)。摩爾定律對於其他行業產生了深刻影響。2013年nian,科ke學xue家jia就jiu將jiang摩mo爾er定ding律lv應ying用yong到dao了le地di球qiu生sheng命ming複fu雜za性xing的de研yan究jiu上shang。他ta們men將jiang摩mo爾er定ding律lv中zhong的de晶jing體ti管guan換huan成cheng了le核he苷gan酸suan,將jiang電dian路lu換huan成cheng了le遺yi傳chuan物wu質zhi進jin行xing數shu學xue計ji算suan。結jie果guo顯xian示shi:有機生命的存在時間遠超過地球本身。


在人類整體知識呈指數增長的背景下,益生菌科學研究和產業發展很可能會沿著摩爾之路走下去。我們可以很容易地發現:針對益生菌的研究論文和專利申請數量正在以指數級別快速增長。盡管益生菌產品的市場表現要相對溫和許多,但誰能斷言:這不是爆發前的寧靜呢?

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