 没有人愿意吃腐烂的食物，但我们对于面包、酸奶、巧克力等发酵食品却是爱不释手。实际上，腐烂与发酵的原理基本相同，均起源于微生物对食品的代谢作用。  穿越时空的美味 近代微生物学之父路易·巴斯德（Louis Pasteur）在1857年提出，所有发酵都是由微生物引起的，而特定的微生物会引起特定种类的发酵。 尽管我们直到19世纪才弄明白发酵的个中缘由，但人们制作和食用发酵食品已有近万年的历史。发展至今，各种发酵制品繁多，按照制成的食品通常可以分为５类： 第一，酒精饮料类，如黄酒、啤酒等； 第二，乳制品类，如奶酪、酸奶等； 第三，豆制品类，如豆豉、纳豆、毛豆腐等； 第四，发酵蔬菜类，如辣白菜、泡菜、酸黄瓜等； 第五，调味品类，一般是谷物发酵制品，如醋、酱油、味精等[1]。 另一项发酵食品的里程碑事件发生于1900年代，彼时正在巴黎巴斯德研究所工作的俄罗斯科学家、未来的诺奖得主——伊力亚·梅契尼科夫（Elie Metchnikoff）试图找出参与发酵的微生物对人类健康的影响。 通过对保加利亚人饮食习惯的研究，他发现长寿人群有着经常饮用发酵乳制品（如酸奶）的习惯，并于1907年在The Prolongation of Life: Optimistic Studies一书中提出了“酸奶长寿”理论，即酸奶中的乳酸菌可能抵制胃肠道代谢的腐烂作用，从而预防疾病和衰老。 伊力亚·梅契尼科夫或许是最早进行发酵食物及肠道菌群抗衰研究的学者了。  图注：路易·巴斯德（左）与伊力亚·梅契尼科夫（右）  健康长寿，不止酸奶 事到如今，梅契尼科夫的酸奶长寿理论是否经受住了时间和科学的检验呢？ 答案是肯定的。Dennis和Robert筛选调查了108项发表于1977-2017年间关于酸奶和健康的研究[2]，发现乳糖消化和耐受性与酸奶摄入之间存在因果关系，摄入酸奶能有效降低乳腺癌、结肠直肠癌和2型糖尿病的风险，并能改善体重、维持心血管、骨骼和胃肠道健康。 文章末尾提出，酸奶等发酵奶制品具备优于牛奶的健康增益效果，应该鼓励将其加入国家膳食指南。 实际上，除了发酵奶制品，许多种发酵食品都具有促进健康和延年益寿的效果。如红曲米，一种以稻米为原料，用红曲霉菌发酵而成的中国传统食物。自唐代以来，它一直被用作着色剂、防腐剂、调味剂，并被用于“改善消化、脾脏、血液循环、解决血瘀”[3]。 近年来一项临床试验证实，补充红曲米可以使LDL-胆固醇和载脂蛋白水平分别降低20.5%和14.4%，该功效可能是由单胞素化合物家族引起的[4]。  图注：红曲米 再如纳豆（Natto），它是一种由纳豆芽孢杆菌发酵的日本食品。日本一项超过29000名受试者的队列研究表明，摄入纳豆可能会降低心血管疾病的死亡风险[5]。 此外，纳豆水提取物还显著延长了线虫的寿命，增强了它们对氧化和热应激的抵抗力，延缓了脂褐素的积累，而未经过发酵的大豆提取物则没有此类功效，这可能与抗氧化肽、多胺和酚类化合物在大豆发酵生产过程中的积聚有关[6]。  舌尖享受，肠道抗衰 我们的祖先在不经意间发现了发酵食物的美味与便利，并在接下来的近万年里享受着随之附赠的保健和抗衰效果。 首先，发酵能够改良食物中营养成分的富集情况。如微生物的分解代谢途径能降低肉类和植物中高热量的单糖和双糖（如葡萄糖、蔗糖和果糖）的浓度从而改善血糖水平，以及提高食物耐受性（如乳制品中的乳糖）从而促进消化吸收。 其次，食用发酵食品亦能直接影响的我们的肠道菌群本身。如2020年一项基于组学的研究分析了28114份肠道菌群样本，揭示了消费发酵食品与肠道菌群之间的关系。相较于对照组，食用发酵食品的被试样本中富含更多的共轭亚油酸（Conjugated linoleic acids, CLA）——一种天然存在的有益脂肪酸[7]。  图注：基于组学研究的样本分析结果 最后，除了直接的影响，发酵相关微生物及其细胞产物还能与肠道上皮细胞或宿主免疫系统相互作用，从而提高机体整体健康水平，延缓衰老[8]。  图注：发酵食品对健康有益的机制基础  What's more 此外，关于发酵食品，读者们最常听到的另一个词便是益生菌了。那么究竟什么才是益生菌，所有的发酵食品都是益生菌发酵的吗？2019年国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）发表声明，制定了严格的标准以定义益生菌、发酵食品和益生菌发酵食品（图2）。 只有那些经过验证，对人体健康有益的安全菌种才能被称作益生菌，且在最终产品中包含足够数量的益生菌才能称作益生菌发酵食品[8]。  图注： 益生菌、发酵食品和益生菌发酵食品的区别 最后，笔者想与读者们谈谈发酵食品的安全问题，从而帮助大家兼顾美味与健康。 尽管发酵食品占据了全球人类饮食的1/3，但各国政府在制定膳食指南指导方针时似乎并未给予足够的重视，唯一有具体指南的国家是印度，它鼓励孕妇食用发酵食品[9]。这种局面的造成可能与科学研究水平及监管政策的落实有关。 实际上大多数用于食品发酵的微生物都是无害的，但我们仍应警惕食源性病原体的污染（如沙门氏菌、肉毒杆菌）以及能携带传播性抗生素抗性基因的发酵食物（如陈年奶酪、香肠）。 一些发酵食品的微生物代谢物也会带来安全风险。酒精（如葡萄酒、啤酒和白酒）和盐（如酱油或泡菜）是一些发酵食品的固有成分，应适量食用。 组织胺、酪胺和其他生物胺是由一些乳酸杆菌在奶酪、肉类、蔬菜、大豆和葡萄酒发酵过程中通过氨基酸的脱羧作用形成的。当宿主缺乏相应解毒能力时，这些胺类物质可以引起轻微或更严重的影响，如偏头痛等[10]，保持卫生以及使用脱羧酶阴性的发酵剂是目前减少或减轻生物胺形成的最佳策略。 —— TIMEPIE —— 参考文献 1. Gasbarrini G, Bonvicini F, Gramenzi A. Probiotics History. J CLIN GASTROENTEROL 2016, 50(Supplement 2): S116-S119. 2. Savaiano DA, Hutkins RW. Yogurt, cultured fermented milk, and health: a systematic review. NUTR REV 2021, 79(5): 599-614. 3. Yang CW, Mousa SA. The effect of red yeast rice (Monascus purpureus) in dyslipidemia and other disorders. COMPLEMENT THER MED 2012, 20(6): 466-474. 4. Cicero AFG, Fogacci F, Rosticci M, Parini A, Giovannini M, Veronesi M, D Addato S, Borghi C. Effect of a short-term dietary supplementation with phytosterols, red yeast rice or both on lipid pattern in moderately hypercholesterolemic subjects: a three-arm, double-blind, randomized clinical trial. NUTR METAB 2017, 14(1). 5. Nagata C, Wada K, Tamura T, Konishi K, Goto Y, Koda S, Kawachi T, Tsuji M, Nakamura K. Dietary soy and natto intake and cardiovascular disease mortality in Japanese adults: the Takayama study. The American Journal of Clinical Nutrition 2017, 105(2): 426-431. 6. Ibe S, Kumada K, Yoshida K, Otobe K. Natto (fermented soybean) extract extends the adult lifespan of Caenorhabditis elegans. Biosci Biotechnol Biochem 2013, 77(2): 392-394. 7. Taylor BC, Lejzerowicz F, Poirel M, Shaffer JP, Jiang L, Aksenov A, Litwin N, Humphrey G, Martino C, Miller-Montgomery S, Dorrestein PC, Veiga P, Song SJ, McDonald D, Derrien M, Knight R. Consumption of Fermented Foods Is Associated with Systematic Differences in the Gut Microbiome and Metabolome. MSYSTEMS 2020, 5(2). 8. Marco ML, Sanders ME, Gänzle M, Arrieta MC, Cotter PD, De Vuyst L, Hill C, Holzapfel W, Lebeer S, Merenstein D, Reid G, Wolfe BE, Hutkins R. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on fermented foods. Nature reviews. Gastroenterology & hepatology 2021, 18(3): 196-208. 9. Nutrition NIF. Dietary guidelines for Indians. 2011 ]https://www. nin.res.in/downloads/DietaryGuidelinesforNINwebsite 10. Alvarez MAMM. The problem of biogenic amines in fermented foods and the use of potential biogenic amine-degrading microorganisms as a solution. Trends Food Sci. Technol 2014(39): 146-155. |
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