《Scientific Reports》：A comparative study of baked and traditional fermented milk: physicochemical characteristics and biological effects in wistar albino rats
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研究人员通过比较研究，评估了烘焙发酵乳（Baked Fermented Milk, BFM）（无论是否补充益生菌）与传统发酵乳（Traditional Fermented Milk, TFM）的理化特性和生物学效应。牛乳在接种发酵剂前，分别经90°C加热5分钟
研究人员通过比较研究，评估了烘焙发酵乳（Baked Fermented Milk, BFM）（无论是否补充益生菌）与传统发酵乳（Traditional Fermented Milk, TFM）的理化特性和生物学效应。牛乳在接种发酵剂前，分别经90°C加热5分钟（热处理）或115°C烘烤20分钟（烘烤处理）。每种处理的一半样品补充了益生菌，从而得到四种配方：TFM、益生菌传统发酵乳（Probiotic TFM, PTFM）、BFM和益生菌烘焙发酵乳（Probiotic BFM, PBFM）。将35只雄性Wistar白化大鼠随机分为五组，饲喂实验日粮45天，包括一个接受液态奶的对照组和四个接受不同发酵乳配方的组。理化分析表明，与TFM相比，BFM具有更高的5-羟甲基糠醛（5-HMF）含量和更强的抗氧化活性，同时双乙酰水平略高，但表观粘度较低。生物学上，BFM降低了血清葡萄糖水平和氧化应激标志物，且未对体重增加（Body Weight Gain, BWG）、血清脂质谱或蛋白质水平产生不利影响。然而，饲喂BFM的大鼠表现出最高的血清天冬氨酸氨基转移酶（Aspartate Aminotransferase, ASAT）活性和尿素水平。补充两歧双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）NRRL B-41,410和鼠李糖乳杆菌（Lacticaseibacillus rhamnosus）NRRL B-442在PBFM组中提供了协同益处，包括进一步降低葡萄糖水平、改善脂质谱、减少氧化应激、降低BWG，并缓解了升高的血清尿素和ASAT活性。总体而言，尽管每日摄入BFM可能带来健康益处，但也可能引起轻微的代谢改变，而通过补充益生菌可有效缓解这些改变。
**论文解读：烘焙发酵乳与传统发酵乳的比较研究**
**一、 研究背景与意义**
发酵乳作为人类饮食的重要组成部分，已有数千年的历史。其通过乳酸菌（Lactic Acid Bacteria, LAB）等微生物对牛乳进行受控发酵，不仅延长了保质期，还提升了营养价值、感官特性和功能性。近年来，一种特殊的发酵乳——烘焙发酵乳（Baked Fermented Milk, BFM，在俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰地区称为“Ryazhenka”）引起了研究人员的关注。BFM的生产工艺独特，涉及在发酵前对牛乳进行长时间的高温处理（如115°C处理20分钟）。这一过程引发了乳糖与蛋白质之间的美拉德反应（Maillard Reaction），赋予产品独特的棕色、焦糖风味和复杂的感官特征。
美拉德反应产物（Maillard Reaction Products, MRPs）的形成是一把双刃剑。一方面，研究表明，发酵产生的MRPs可能具有降低氧化应激、抑制血小板聚集、减少胆固醇合成和血清胆固醇水平等潜在益处，对预防心血管疾病有积极作用。另一方面，高温处理也可能导致潜在有害MRPs的形成，如5-羟甲基糠醛（5-hydroxymethyl-2-furfural, 5-HMF）、乙二醛、甲基乙二醛以及晚期糖基化终末产物（Advanced Glycation End Products, AGEs）如Nε-羧甲基赖氨酸（Nε-carboxymethyllysine, CML）。这些化合物与细胞毒性、间接致突变性、致癌性、肝毒性和肾毒性有关，并能通过促进氧化应激和炎症，与糖尿病、血管疾病和神经退行性疾病等代谢紊乱相关联。此外，MRPs的形成可能降低必需氨基酸（尤其是赖氨酸）的生物利用度，从而影响发酵乳的营养品质。
与此同时，益生菌（如两歧双歧杆菌和鼠李糖乳杆菌）因其在改善消化、调节免疫、合成维生素、降低胆固醇和抵御病原体等方面的作用而备受青睐。然而，关于益生菌补充是否能增强BFM的营养功能、改善其生物活性，并减轻有害热副产物的形成或效应，目前尚缺乏系统研究。以往的研究多集中于单一MRPs的单独效应，而缺乏在复杂乳制品基质中评估其累积和协同效应的综合性研究。
因此，本研究旨在系统评估与TFM相比，在115°C下生产BFM过程中产生的MRPs相关的理化特性、生物学影响及潜在毒理学风险。本研究不仅关注产品品质，更着眼于消费者安全，试图通过动物模型（Wistar白化大鼠）提供一个更真实、全面的评估。该研究发表在《Scientific Reports》期刊上，对于理解热处理对发酵乳品质与安全性的影响，以及开发功能性乳制品具有重要的理论和实践意义。
**二、 主要技术方法概述**
本研究采用对比实验设计，核心在于制备四种不同的发酵乳样品并进行系统评估。样品制备方面，研究人员使用新鲜牛乳，经均质后分为两部分：一部分在90°C水浴中热处理5分钟以制备TFM；另一部分在115°C高压灭菌20分钟以制备BFM。两部分冷却后均接种2%的混合发酵剂（德氏乳杆菌保加利亚亚种
Lactobacillus delbrueckii subsp.
bulgaricus和唾液链球菌嗜热亚种
Streptococcus salivarius subsp.
thermophilus）。随后，每种基础发酵乳再均分，其中一半补充2%的混合益生菌（两歧双歧杆菌NRRL B-41410和鼠李糖乳杆菌NRRL B-442），最终得到TFM、PTFM、BFM和PBFM四种配方。所有样品在5±1°C下储存14天，并在第1、7、14天取样分析。
动物实验方面，研究使用了35只雄性Wistar白化大鼠（来源：埃及吉萨国家研究中心动物房），随机分为5组，分别饲喂以正常日粮为基础，混合了液态奶（对照组）、TFM、PTFM、BFM或PBFM的实验日粮，持续45天。实验期间监测大鼠生长性能，实验结束后采集血液进行多项生化指标分析。数据分析采用SAS软件进行方差分析和Duncan多重比较。
**三、 研究结果分析**
**1. 理化特性**
* **pH与风味化合物**：在整个14天的冷藏期间，所有发酵乳样品的pH值均显著下降，BFM与TFM之间无显著差异。补充益生菌的样品pH值略低，但差异不显著。在风味化合物方面，BFM样品的乙醛浓度低于TFM，而双乙酰水平略高。补充益生菌进一步降低了乙醛水平并增加了双乙酰含量。
* **5-HMF含量**：作为美拉德反应的代表性标志物，BFM中的5-HMF含量显著高于TFM。补充益生菌或冷藏储存并未对5-HMF水平产生显著影响。
* **抗氧化活性**：BFM对DPPH和ABTS自由基的清除活性均显著高于TFM，表明其具有更强的抗氧化能力。补充益生菌使抗氧化活性有轻微但不显著的增加。
* **表观粘度**：所有发酵乳样品均表现出非牛顿流体、剪切稀化（假塑性）行为。BFM的表观粘度低于TFM，但差异不显著。补充益生菌导致两种发酵乳类型的表观粘度略有增加。在储存期间，所有样品的表观粘度逐渐增加。
**2. 生物参数（基于大鼠实验）**
* **生长性能与饲料效率**：饲喂BFM的大鼠在体重增加百分比、采食量和饲料效率方面与饲喂TFM和液态奶的大鼠相当，表明高强度热处理未显著影响生长参数。然而，补充益生菌（无论是在TFM还是BFM中）显著降低了体重增加百分比。
* **血清葡萄糖**：饲喂BFM或PBFM的大鼠血清葡萄糖水平显著低于液态奶对照组，其中PBFM组降低幅度最大（12.6%）。
* **血清脂质谱**：与液态奶对照组相比，所有发酵乳组的大鼠血清甘油三酯和总胆固醇水平均较低，其中PTFM组降低最显著。TFM和PTFM组表现出最低的低密度脂蛋白胆固醇水平，而TFM组的高密度脂蛋白胆固醇水平最高。BFM单独对脂质谱改善效果不明显，但补充益生菌后其降脂效果增强。
* **肝功能**：血清总蛋白水平在各组间无显著差异。TFM组血清白蛋白水平最高。各组的丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸氨基转移酶活性均在正常范围内。BFM组表现出最高的ASAT活性，但补充益生菌后该活性显著降低。PBFM组的ALAT活性最低。
* **肾功能**：除BFM组外，所有发酵乳处理组的血清尿素和肌酐水平均较液态奶对照组略有降低。BFM组血清尿素水平较液态奶对照组有非显著升高，但显著高于TFM、PTFM和PBFM组。补充益生菌显著降低了PBFM组的血清尿素水平。
* **氧化应激**：所有发酵乳组均显著降低了血清丙二醛水平，其中BFM组，尤其是PBFM组，降低最明显。BFM组血清一氧化氮水平显著高于液态奶和TFM组。补充益生菌后，血清一氧化氮水平显著下降。
**四、 讨论与结论总结**
**讨论部分**：研究深入探讨了观察到的各种效应的潜在机制。BFM增强的抗氧化活性归因于美拉德反应产物、蛋白质变性释放的抗氧化肽以及乳果糖等新化合物的形成。其降低血糖的效应可能与益生菌产生的短链脂肪酸（如丁酸盐）改善胰岛素敏感性、下调肝糖异生基因以及发酵产生的生物活性肽抑制碳水化合物消化酶有关。BFM对脂质谱的改善作用相对有限，但益生菌补充通过增加胆汁酸排泄、细菌胆汁盐水解酶活性以及胆固醇并入细胞膜等机制增强了降脂效果。BFM引起的血清ASAT活性和尿素水平轻度升高，可能与美拉德反应产物和晚期糖基化终末产物的积累增加肝肾负担有关，而益生菌则通过增强肠道屏障、减轻炎症和氧化应激来缓解这些影响。氧化应激标志物的改善与发酵乳中抗氧化肽的释放、美拉德反应产生的类黑素以及益生菌上调抗氧化酶活性相关。血清一氧化氮水平的复杂变化可能反映了内皮功能改善与炎症诱导的一氧化氮合酶过度激活之间的平衡，益生菌可能通过抑制诱导型一氧化氮合酶表达来调节一氧化氮水平。
**研究结论**：综上所述，在BFM生产过程中进行高强度热处理（115°C持续20分钟）可能会减少某些维生素（特别是B族维生素）并略微降低表观粘度。然而，它也带来若干优势，包括增强的抗氧化活性、更高水平的双乙酰等风味化合物（有助于黄油风味的形成）、改善的质地光滑度以及特征性棕色的形成。粘度的轻微降低可以通过掺入产多糖的益生菌菌株来改善，从而提升产品质地。在生物学方面，摄入BFM在带来若干有益效应的同时，也伴随着轻微的代谢改变。摄入BFM，特别是与益生菌补充相结合时，有助于改善血糖调节并减少氧化应激，表现为血糖和丙二醛水平降低。然而，摄入BFM可能会增加血液ASAT活性和尿素水平。益生菌补充对这些参数产生了更显著的益处，并可能减轻与BFM摄入相关的一些轻微代谢变化。尽管如此，本研究结果在预测长期健康结局方面存在局限性。因此，需要进一步的研究来评估热处理乳制品的长期安全性和生理影响。有必要开展包含分子和组学分析以及肠道微生物群谱分析的深入研究，以阐明潜在机制并强化这些发现。
