乳酸菌是一种以碳水化合物为唯一或主要碳源的革兰氏阳性细菌，主要代谢产物为乳酸及其他低级分解产物。乳酸菌在发酵乳制品、饮料制品和肉制品中应用广泛，在茶产业中的开发应用主要包括乳酸菌发酵茶叶、乳酸菌发酵茶食品以及其他乳酸菌发酵茶制品，其中，乳酸菌在发酵茶叶中发挥了重要作用。
重庆市农业科学院茶叶研究所的陈善敏、王奕、杨娟*等介绍乳酸菌的健康功效，并从乳酸菌发酵茶叶分类和工艺比较、发酵对茶叶品质的影响等方面进行综述，以期为乳酸发酵茶产品的研发、茶资源多元化加工和高值化利用等方面提供参考。
1 乳酸菌的健康功效
乳酸菌是益生菌的重要组成部分，在抗菌、免疫调节、提高抗氧化活性、生物强化和“三降”等方面具有突出作用，这些健康功效主要与乳酸菌活菌本身、代谢活动所产生的酶系和多种功能活性成分相关。
乳酸菌菌体在提高健康功效方面主要发挥5点作用：1）与有害菌竞争营养物质和结合位点，抑制其生长和黏附能力，发挥潜在的抗菌和抗癌作用，如短乳杆菌DF01可抑制肠道病原菌对肠道的黏附作用；2）促进或抑制与健康功效相关的酶活性，如通过促进抗氧化酶活性提高对羟自由基、过氧化氢和脂质过氧化等的抗性或减弱致癌作用酶活性，如β-葡萄糖苷酸酶、硝基还原酶和偶氮还原酶等，降低癌症的发生率；3）改善肠道菌群结构，调节肠道特性，影响脂质和胆汁酸代谢，直接或间接对降脂、降胆固醇、免疫调节和抗癌等发挥重要作用；4）充当介导复杂通信的信号分子，调节机体的特异性和非特异性免疫功能，改善机体免疫能力，如双歧杆菌H3-R2可促进分泌性免疫球蛋白A的产生，促进小鼠脾淋巴细胞增殖，增强自然杀伤细胞活性和巨噬细胞吞噬能力；5）乳酸菌的菌体成分具有一定的健康功效，如乳酸菌的细胞壁成分及其细胞裂解物具有调节血压的作用。
乳酸菌的代谢活动对发酵体系中健康功效的影响可概括为以下3点：1）代谢过程中合成的酶系可促进底物基质中相关物质的转化与生成，降低、增加原有物质含量或产生新的化合物。2）乳酸菌代谢产物本身具有多种健康功效。3）基质中原有成分或合成的代谢产物改变了乳酸菌的代谢途径，形成新的功能活性成分。表1列举了乳酸菌的主要健康功效及其在部分发酵食品中的应用。
2 乳酸菌在发酵茶叶中的研究进展
2.1 乳酸菌发酵茶叶工艺及优势菌株比较
乳酸菌发酵茶是指以茶鲜叶或茶在制样为底物，利用单一乳酸菌或乳酸菌协同其他微生物进行固态发酵所得的茶叶产品，一般包括传统的乳酸菌发酵茶（如布朗族和德昂族酸茶、泰国酸茶Miang和日本酸茶Awa-bancha等各类酸茶）、乳酸菌协同发酵茶（如普洱茶、茯砖茶等黑茶）和其他发酵型茶叶。各类乳酸菌发酵茶的制作工艺见图1，分类及其优势菌株见表2。
由于地区、环境和文化的差异，不同国家的传统乳酸菌发酵茶（酸茶）加工工艺也具有差异。由图1可知，在酸茶的加工工艺中，杀青和厌氧发酵是必不可少的工序，采用蒸汽杀青可抑制茶叶中的酶促作用，而厌氧发酵作为核心工艺，主要是为了创造适合乳酸菌生长的无氧环境，如国内酸茶均采用传统土坑法，日本和缅甸酸茶分别于木桶和陶罐中密封，泰国酸茶采用香蕉叶或塑料包紧密封等。此外，不同的发酵方式使得酸茶的优势微生物菌群亦有差异。除了德昂族酸茶、长发酵的Miang som和日本酸茶Awa-bancha为严格的厌氧发酵外，其他酸茶均采用两步发酵法，即先进行有氧发酵再进行厌氧发酵。严格厌氧发酵前期，明串珠菌属、乳球菌属、片球菌属和乳杆菌属等是发酵茶叶中的优势乳酸菌，其中不耐酸的明串珠菌属、乳球菌属和片球菌属在发酵前、中期迅速增殖并主导发酵过程，为中后期的酸性及厌氧环境提供了有利条件，使之形成以植物乳杆菌和戊糖乳杆菌为主要的微生物区系。而两步发酵法使相应酸茶具有更加复杂的微生物群落结构，包括以乳杆菌属、乳球菌属、片球菌属和明串珠菌属为主的乳酸菌和醋酸杆菌等细菌菌群以及以嗜酒假丝酵母和毕赤酵母属为主的真菌菌群。
黑茶是一种后发酵茶，同时它也是一种常见的乳酸菌协同发酵茶，其基本加工工艺为毛茶经洒水或汽蒸后进行渥堆发酵、干燥制得的产品，具体工艺见图1。黑茶的核心工艺为渥堆发酵，在这个过程中，乳酸菌一般起到辅助作用，在某个发酵阶段为优势菌株。在普洱茶的加工过程中，乳杆菌属主要在晒青毛茶原料中存在并在渥堆发酵前、中期丰度高达15%。发花是茯砖茶加工的独特工序，通过接种优势菌冠突散囊菌，促进物质代谢和微生物酶促作用，形成茯砖茶特有的“金花”和“菌花”香。乳酸菌主要在发花后期与冠突散囊菌保持共生关系，其中，乳球菌属和乳杆菌属为优势乳酸菌。在六堡茶加工中，乳酸菌作为主要的优势细菌，在渥堆发酵的不同阶段和成品茶中均能被分离鉴定出来。
其他发酵型茶叶是指以茶在制叶为原料，接种单一乳酸菌或混菌发酵形成的茶产品，目前仍处于实验室研究阶段，但可作为利用茶叶资源的一种新形式。陈莹玉在原有茶叶加工工艺上，研究复合乳酸菌发酵茶叶的工艺，为乳酸菌发酵型茶叶的生产提供理论支持。此外，共生发酵也常应用于发酵型茶叶的研究中，与单一发酵相比，共生发酵可显著提高乳酸菌的存活率，促进多种香气化合物和代谢产物的生成，从而形成发酵茶叶独特的感官和风味品质。
2.2 乳酸菌发酵对茶叶品质的影响
乳酸菌发酵对茶叶形成独特的感官、风味品质和提升功能特性等方面具有重要作用。一方面，微生物以茶叶为底物进行生物转化，产生多种呈味成分和影响香气的化合物，产品形成特征风味；另一方面，微生物本身及其代谢产物具有多种生理功能，促进发酵茶叶产品功效提升。因此，与未发酵茶（微生物发酵）相比，乳酸菌发酵茶叶具有特殊的感官、风味品质和良好的健康功效。总体而言，乳酸菌发酵对茶叶的影响主要包括改善茶叶产品的风味品质、提高产品的功能特性和提高茶基质生物转化综合利用率等方面。
2.2.1 改善茶叶产品的风味品质
1） 降低茶叶产品苦涩味，改善滋味品质
夏秋鲜叶中多酚类物质含量高，氨基酸含量低，所制夏秋绿茶滋味苦涩、香低，严重影响茶叶的风味品质，其中，儿茶素类（尤其是酯型儿茶素）、黄酮醇及黄酮醇苷类、酚酸和多体多酚（水解单宁和缩合单宁）等是茶叶中苦涩味的主要呈味物质。而乳酸菌发酵能通过合成降解苦涩味物质的相关酶类、自身代谢合成转化或水解茶叶中的氨基酸、糖类、多酚类和色素等物质，产生一系列有利于改善产品感官和风味品质的化学成分。
为提高菌株对茶叶中单宁酸和茶多酚等抗菌物质的耐受性，乳酸菌通常具有合成单宁酶、植酸酶和苯醇脱氢酶等酶类的能力，如从Miang中分离出的戊糖乳杆菌具有较高单宁酶合成能力。单宁酶可将酯型儿茶素降解成非酯型儿茶素和没食子酸，同时水解多体多酚，而植酸酶可减少植酸的生成，从而改变茶叶中苦涩味物质的含量和组分，最终降低乳酸菌发酵茶叶产品的苦涩味。
通过改变茶叶中的内含成分含量及组分，乳酸菌发酵使茶叶产品苦涩味降低，滋味更加醇厚柔和。Huang Youyi等对采用深层发酵工艺制备的酸茶进行动态品质分析，结果表明，随着发酵时间的延长，酸茶的感官品质逐渐提高，苦涩味降低，茶叶中主要内含成分发生显著变化，如咖啡碱和部分儿茶素降低，可溶性糖和游离氨基酸等成分增加，多种有机酸如没食子酸、乳酸和乙酸生成，使酸茶形成酸爽回甘的滋味品质。此外，作为辅助发酵菌株，乳酸菌在普洱茶渥堆发酵过程中发挥着重要作用，可抑制普洱茶发酵过程中茶红素向茶褐素的转化，对普洱茶醇厚滋味和红浓汤色的形成具有积极影响。
2 ）促使多种香气物质合成，形成独特香气品质
乳酸菌作为发酵食品中主要的风味产生菌，可通过自身代谢产生多种酶类，将底物中内含成分水解为风味前体物，为香气化合物的形成提供基础。多数乳酸菌具有合成如糖苷酶、酚酸脱羧酶等酶类的能力，在发酵过程中能水解相应糖苷类或酚酸类物质，从而产生影响产品香气的化合物。糖苷类物质是茶叶中重要的香气前体，相应的糖苷水解酶与之反应能释放出脂肪族醇类、芳香族醇类和萜烯醇类等香气成分。而酚酸脱羧酶可将酚酸类物质如没食子酸、对香豆酸和绿原酸等脱羧为它们相应的乙烯基衍生物，其在较低浓度条件下呈现愉悦香气，因此，微生物发酵型茶常呈现醇和的花果香。
此外，乳酸菌还具有碳水化合物代谢、氨基酸代谢和脂质代谢等多种代谢途径，可形成丰富的代谢产物，促进产品香气成分的转化与合成。碳水化合物代谢途径主要涉及乳酸、有机酸及多元醇等物质的合成，有机酸的大量生成使乳酸菌厌氧发酵茶叶具有酸香带清香的独特香气特征，与六大茶类的香气品质明显不同。Nishioka和Horie等对Awa-bancha发酵过程中微生物组和糖类、有机酸及氨基酸等风味成分进行了关联分析，研究表明，发酵茶叶的特征成分和风味受戊糖乳杆菌和植物乳杆菌等微生物菌群的调控。茶鲜叶中有机酸和氨基酸主要包括柠檬酸、脂肪酸和茶氨酸等，它们不仅是重要的香气前体物质，更是主要的风味物质成分，影响着茶叶的风味品质。酸类物质不仅能与醇类发生酯化反应产生酯类等香气成分，经乳酸菌发酵后还能产生乳酸、乙酸和2,3-丁二醇等物质。乳酸菌发酵能显著提高绿茶中D-苯乳酸、对羟基D-苯乳酸和乙酸等有机酸类物质的含量。氨基酸代谢途径主要在酯类、酮类和醛类等风味物质的合成与降解方面发挥着重要作用，其主要通过氨基酸裂解酶催化的降解反应和氨基酸氨基转移酶的脱氨或转氨反应形成相应的香气物质，如茶叶中的苯丙氨酸可脱氨脱羧生成苯乙醛，再进一步生成苯乙醇。脂质水解后可释放游离脂肪酸，而脂肪酸衍生物途径是茶叶中挥发性化合物形成的重要途径之一，不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸能通过氧化还原作用形成酮、醛、醇、酯和内酯等风味物质，具有清香气味的青叶醇就是通过这一途径产生。
2.2.2 提高产品的功能特性
乳酸菌作为常见的益生菌潜力菌株，本身具有免疫调节、抑菌和抗氧化等多种健康功效（表1）。此外，茶叶中还含有多酚类、氨基酸类、茶多糖和生物碱类物质等多种活性成分，通过乳酸菌发酵，活性成分进行合成与转化，乳酸菌代谢产物的生成使得乳酸菌发酵茶叶大多具有减肥、改善睡眠和三抗等重要生理功能。同时不同的发酵方式对茶叶产品功能特性的影响亦不同，乳酸菌厌氧发酵茶抗氧化、抗衰老效果较好，而乳酸菌协同发酵茶降脂、降血糖效果明显。
乳酸菌厌氧发酵茶中厌氧发酵为核心工艺，该过程有利于乳酸、乙酸和咖啡酸等有机酸和酚酸以及γ-氨基丁酸、没食子酸等功能活性成分的累积，促使高酸性环境的形成和茶多酚的生物转化，这些代谢产物使乳酸菌厌氧发酵茶大多具有抗氧化、抑菌和抗衰老等功能。研究表明，Miang良好的抗氧化活性主要通过乳酸菌本身具有良好的抗氧化能力和茶多酚、没食子酸等多种抗氧化活性成分的积累实现；在酸茶中没食子酸含量（＞20 mg/g）极显著高于茶鲜叶中没食子酸含量（0.2～1 mg/g）。
而乳酸菌协同发酵茶中，有氧发酵过程促使茶叶中多酚类物质发生水解和氧化聚合，形成以简单儿茶素、没食子酸和茶褐素等为主的具有降脂功效的活性成分，使相关茶叶产品如六堡茶、茯砖茶和普洱茶具有显著的降血脂和降血糖作用。副干酪乳杆菌NTU101发酵茶通过刺激脂肪分解抑制成熟3T3-L1脂肪细胞的生成，能降低因高脂饮食诱导的肥胖大鼠体质量增加和摄食效率，具有较好的抗肥胖效果。
2.2.3 提高茶基质生物转化综合利用率
乳酸菌能利用茶叶基质中的糖类、蛋白质、类脂和维生素等营养成分以及氨基酸、多酚类和有机酸等活性成分，通过厌氧发酵或兼性厌氧发酵过程，使茶叶中内含成分的组分、含量发生变化，并产生相应的乳酸菌代谢产物，常应用于茶废弃物的资源化利用和天然活性成分的工业化生产。
茶废弃物主要包括茶枝条、茶籽和茶饼粕等，常用于青贮生产。乳酸菌发酵使茶废弃物中有机酸含量显著增加，有效保留了茶叶中的活性成分，提高了青贮的营养和生物价值。对于富含蛋白质的茶废弃物，乳酸菌发酵对蛋白质降解效果好，提高了乳酸和游离氨基氮含量。此外，采用多菌株发酵能有效降解茶籽饼中的茶皂素，提高青贮的营养价值和适口性。
生物转化的效果和天然活性成分的产生种类主要与乳酸菌代谢活动产生的关键酶类和代谢产物紧密相关。乳酸菌酶系通过水解、去糖基化、脱脂和脱氢等作用改变茶叶中内含成分结构，或通过代谢产物对乳酸菌代谢途径的影响，降解、合成原有组分或形成新的化合物。如柠檬酸乳杆菌DSM 5577具有良好的葡聚糖蔗糖酶活性，可对儿茶素进行有效葡糖基转糖基化，提高儿茶素水溶性和生物利用度；利用乳酸乳杆菌工程菌株对绿茶进行生物转化，可生产天然生物活性花青素如矢车菊色素、飞燕草色素及其衍生物；通过外源添加乳杆菌可提高酸茶中VB3的生成量；植物乳杆菌ST可促进液态发酵酸茶中儿茶素的生物转化，提高儿茶素的生物利用率。
结 语
综上所述，乳酸菌具有抗菌、抗氧化、生物强化和“三降”等健康功效，应用于食品能带来健康益处。此外，乳酸菌能以茶鲜叶、茶在制样或茶副产物作为发酵底物，合成或降解多种活性成分，对改善并形成茶叶产品的风味品质、提高产品的功能特性和提高茶基质生物转化综合利用率等方面起到重要作用，但相应产品的研究存在专用菌剂开发应用不足、产品品质形成机理的研究深度不够、对产品的生物活性成分和功能探究较少和产品品类单一等问题。基于此，后续乳酸菌在发酵茶产品中的研究可以从以下3 个方面开展：1）基础研究方面，应用微生物组学、代谢组学和感官组学等多组学技术，开展发酵茶叶专用乳酸菌菌株的筛选工作，筛选出产香优良、具有益生特性及代谢特异性物质的菌株；研究乳酸菌发酵茶叶中生物活性成分，并对其健康功效进行深入研究；关注产品风味品质形成机制，这些工作可为产品专用菌剂的研发、健康功效和风味品质调控提供理论依据；2）技术研究方面，结合夏秋茶资源利用需求，针对不同夏秋茶原料、菌株变化及多菌株复配、多种植物性或动物性食品基质，开展乳酸菌发酵茶叶感官、风味品质评价及产品稳定性研究，寻找适合用于发酵茶叶的原料、菌株和发酵工艺；3）产品研发方面，首先可针对特定人群需求（如高血压、高血脂），研发富含γ-氨基丁酸、高氨基酸和具有调节血脂等功效的功能性发酵茶产品或原料；其次，针对消费者特殊嗜好，利用乳酸菌代谢合成相关代谢产物和酶系（如单宁酶），改善夏秋茶茶汤滋味，研发出高鲜爽度、低苦涩味或具有特殊香气等独特风味的新产品。
本文《乳酸菌的健康功效及其在发酵茶叶中的应用进展》来源于《食品科学》2024年45卷13期365-372页. 作者：陈善敏，王奕，常睿，罗红玉，袁林颖，杨娟. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230724-268. 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
