如何維持益生菌活性? 篩菌、製程到添加物步步揭密

日期2022-08-31
從篩選耐胃酸、膽鹼的益生菌開始,到包埋、嚴格控管培養環境以及最後的冷凍乾燥,都需要步步為營,才能讓益生菌在到達胃腸道時還能維持活性。(圖 / freepik)

益生菌長年都是最夯的保健產品,但鮮少人知道益生菌是怎麼製作,才能讓益生菌到達胃腸道時還能維持活性。從篩選耐胃酸、膽鹼的益生菌開始,到包埋、嚴格控管培養環境以及最後的冷凍乾燥,都需要步步為營才能維持益生菌的活性;此外,益生菌製作成產品時,還需要添加食品添加物、益生質,以提升適口性、穩定度,並幫助益生菌在腸道中生存更久。

撰文/李林璦


中華穀類食品工業技術研究所的《2020國內保健營養食品產值暨產業概況分析》報告中提到,臺灣2020年保健營養食品產值約達906億元,而整體乳酸菌產值約達123億元,益生菌在最夯保健產品中名列前茅。

大多數消費者都知道益生菌具有許多好的機能性,卻鮮少人知道益生菌是怎麼製作,又是什麼樣的獨特製程,才能真正讓益生菌到達胃腸道時還能維持活性?

包埋、發酵、冷凍、乾燥環環相扣

首先,胃酸和膽鹼是身體抵抗壞菌的重要防線之一,在胃酸的強酸破壞下,會導致益生菌的存活率降低。因此,在篩選益生菌時,就要篩選出耐胃酸、膽鹼、體質良好的益生菌,再以多層「包埋」的技術層層保護益生菌。

包埋是利用科學製程包覆上可強化酸鹼耐受性的大衣,並讓菌株在特定的環境下開始釋放與定殖,不僅可有效提升益生菌在貨架期間的抗吸濕潮解性、儲存安定性、耐氧化性,更可提高吃進體內後對於胃酸、膽鹼耐受性及胃腸道酵素分解耐受性。

第二,必須嚴格管控發酵中的氧氣、溫度與酸鹼值等重要參數。由於益生菌是兼性厭氧菌,氧氣對於益生菌來說是種傷害,如何維持無氧環境培養益生菌需要極高的技術要求與標準。

此外,每一種菌株適合的酸鹼值大不相同,必須在培養過程的每一分一秒都管控好發酵參數,這樣才能保證培養出來的益生菌活性最高。若產品使用的是多種複合菌株,則需要加倍的製程工段,製造工藝的繁雜度以直線提高。

最後,進入冷凍乾燥階段,必須使用急速冷凍設備來進行冷凍,急速冷凍相對慢速冷凍來說,產生的冰晶顆粒較小,才不會產生大冰晶刺穿益生菌的情形。而乾燥過程中,也要使用低溫的製程來乾燥,避免高溫對益生菌的傷害,且低溫乾燥的同時,也要將益生菌水分維持在最適當的特定值之內,讓益生菌可以在休眠狀態下,也維持活性。

可見益生菌的生產過程中,從篩選菌株到包埋、發酵、冷凍、乾燥,必須每個環節緊緊相扣才能製造出好品質、活性高的益生菌。

破除食品添加物迷思 提升適口性、穩定度、存活率

許多消費者認為挑選食品添加物越少的食品越健康,更視食品添加物為危害,尤其看到不熟悉的化學名稱標示,更增加了消費者的不安全感。

其實,有許多食品添加物存在於天然食材中,例如煮飯時會加的味精,最初是由海帶提煉出來的,經過加工技術而成為食品添加物(調味劑),食品添加物並不如民眾想像的可怕,實際上,食品添加物因為具備食品調味、安定品質、促進發酵、強化營養、防止氧化等目的,而有其添加的必要。

乳酸菌也因菌種不同而帶有不同的味道,有一些帶有奶香味,有一些帶有酸味,更有特殊的菌種帶有像是臭豆腐的味道。

為了讓大眾都能接受益生菌的特殊風味,「提升適口性」便是產品設計時考量的要點之一,常見的如果糖粉、檸檬酸,或搭配不同的風味香料。如果適口性不好,消費者不能接受或喜愛,功能再強的成分,也無用武之地。

除了提升適口性,食品添加物的另一項重要功能就是提升產品的穩定度,例如二氧化矽,其具有抗結塊及抗吸濕性之特性,可防止益生菌產品因外在因素造成聚集結塊或流動性不良等問題,同時避免產品吸濕與水份增加,使產品較穩定也確保益菌存活率。

而乳糖、玉米澱粉、麥芽糊精等,則可使顆粒產品成形、改善產品粉末的流動性。

研發益生質配方 幫助益生菌存活生長

部分益生菌產品還會添加益生質(Prebiotics)幫助益生菌生長,國際上將益生質定義為:不被宿主吸收消化,但能被與宿主共生的微生物利用,賦予宿主健康益處的物質。

常見的益生質有半乳寡糖、異麥芽寡糖、膳食纖維等,益生菌需要從外界吸收養分才能存活,若沒有提供營養來源,益生菌一般來說只能在腸道存活3至5天,若是益生質與益生菌可同時進入腸道,益生質可作為營養的來源,幫助益生菌繁殖,使其於複雜的腸道環境中生存更久。此外,益生菌也會將益生質代謝轉化為短鏈脂肪酸,可抑制壞菌生長、調整菌相、促進腸道蠕動。

因此,挑選益生菌產品時,必須挑選具有研究實力、包埋技術與益生質配方的品牌廠商,相對於較無研發能力的品牌大多是將外購的益生菌進行混合包裝,有研發能力的品牌廠商,不僅掌握了菌株的挑選、培養、菌粉製作並對製程熟悉度高,特殊的包埋技術更可讓益生菌存活率高達90%以上。

>>本文刊登自《環球生技月刊》Vol. 98