原料界新宠儿：“死菌”后生元如何让好菌更好，让食品饮料更优？
图源：freedsnews
//作者：FDL数食主张 - Little Zhong
益生菌产业中隐藏多少商机？“死菌”后生元正在照耀食品饮料市场！
从应用角度出发，随着人们对健康的意识日益深入，多元化的消费需求对益生菌产业提出了新要求，其中已树立起牢固健康形象的益生菌、益生元成为市面上最受关注的原料之一，与之相关的调节剂在医药领域、保健食品甚至普通食品中触手可及。
从菌体属性上看，医学界将益生菌定义为任何可以促进肠道菌种平衡，增加宿主健康效益的活的微生物，经过多年研究，目前普遍认定的益生菌有 17 个菌属。但由于益生菌需要保持活性状态下才能发挥其作用，高温、胃酸、胆碱等环境的敏感度高、耐受性差等劣势阻碍着其扩大应用，如何在生产、运输、储存过程中维持菌群生存能力和稳定性，最终延长活菌产品的货架期，成为益生菌产业近年来所面临的最大障碍。
虽然随着技术的不断发展，上述难关皆被逐一攻破，但如何使得人们在服用益生菌产品后，益生菌能够在人体内长时间抵挡住强酸环境，安全存活至肠道并发挥功效，是摆在食品企业面前的另外一道难题。
为了更好地消除此些障碍，灭活的益生菌即后生元应运而生。虽然目前其仍处于早期发展阶段，但后生元时代的悄然来临给食品产业带来了新的商机，相关的新产品正在市场源源不断地涌现，并逐渐被业界视为微生态行业研究和应用的新前沿。
一直以来，肠道微生物菌群除了参与人体物质合成与代谢功能外，与人体的健康也息息相关。随着生命科学研究不断发展，人体微生态系统与健康、疾病的关系逐渐被揭露，现有的大量的研究表明，肠道菌群与一些疾病之间存在紧密的联系，包括消化道疾病、免疫性疾病以及精神疾病等。
微生态的科研进展带动肠道菌群产业的发展，肠道细菌代谢产生的化合物成为重中之重。益生菌产业经历了从“益生菌能活着到肠道”，到以益生菌名称、益生菌数作为调理肠道功能依据，再到特定细分功能益生菌应用的转变。从肠道健康的角度看，益生菌、益生元、合生元、后生元在人体内都发挥着重要作用：
实际上，后生元是一种常见于日常生活中但又不是大家所熟悉的微生物益生菌。2013年，西班牙科学家Katerina Tsilingiri首次提出“后生元（postbiotics）”概念，此后全球各地的研究人员先后对后生元赋予了不同的名字和定义，包括non-viable probiotics、 ghost probiotics、non-biotics、类生元®（专利后生元）等。
2021 年 5 月，国际益生菌和益生元科学会（ISAPP）发布了后生元共识声明，明确了后生元的定义和范围。据ISAPP的定义指出，后生元是指对宿主健康有益的无生命微生物/或其他成分的制剂。
简单来讲，后生元是益生菌经由热处理、物理性处理、高静水压处理、冷冻干燥、超声波震荡等加工方式处理后，仍保有与活菌相同活性成分的菌体成分的统称，包括菌体成分和代谢产物（详见下图）。
人类对后生元的反应主要取决于完善的生产过程和完整的临床试验报告，而非一般的死菌都能达到促进健康的功效。鉴于此，自2013年后，从体外实验、动物实验到临床试验，涉及后生元的研究项目及科研成果越来越多，如今后生元被业界认为是使用完整益生菌的潜在替代品。那么，后生元与益生元有什么区别，又具备哪些优势呢？
通常情况下，酵母、真菌等微生物的制程都会经过热处理，因此它们不再具有活性，也不易受环境干扰。与此相同，虽然某些情况下，食品的加工方法会影响后生元，但经特殊技术处理（例如：热灭活技术）的后生元，依然能提供益生作用，并呈现出耐热、耐酸和耐久存的特性。
NCBI发表的一项研究表明，后生元中的有效菌体成分脂壁酸是决定耐受性的关键，脂壁酸上含有高比率的丙胺酸可以保护后生元不易受到酸、碱、热的破坏。由此，后生元不易受到抗生素等物质的干扰抑制。
科学家们研究发现，后生元中的胞外聚合物能够改善乳制品的流动特性，如黏度和醇厚感。且由于产品加工性能好，在提取、运输和储存的过程中更加方便，可应用到各种产品生产中。目前市面上的后生元形态一般为混合发酵液干燥制粉。
尽管来源于人体研究的数据仍较少，但根据多项相关研究表明，某些后生元可能具备对人体健康有益处。日本发布相关的研究显示，经由热灭活的后生元，即使经由高温作用或肠胃消化液处理，仍保有高度生理活性。不像益生菌那样容易因为环境因素失活，经过筛选的后生元，在增强免疫的能力方面优于原活菌。一项关于热灭活嗜酸乳杆菌LB 的研究表明，口服灭活乳酸菌可以缓解慢性不明原因的腹泻。
另外，由于后生元包含多重成分，生理机制复杂，业界在进行研究时多针对其中的单一提纯物质成分进行功能分析，如表面活性蛋白，大量实验证实其可以作为改善结肠炎的生物制剂，用于临床治疗；如从双歧杆菌中提取的胞外多糖，可以通过尚不明确的信号机制减少炎症，以促进屏障功能；根据体内研究表明，后生元中的分子，如乳酸还有细菌素，都具有抗菌活性……此外多项研究还发现，后生元可能在维护肠屏障、肥胖、高血压、心血管疾病等方面有作用。
优势尽显：成食品饮料界新宠儿
随着学术界对后生元关注度的日益增加，如今后生元也成为了一种新“食”尚。在居民保健意识提升、健康食品需求增加的推动下，全球各大食品企业纷纷致力于后生元相关产品的研发，尤其在日本、北美、欧洲等发达地区，后生元产业链布局初具规模，商业化进程正不断推进中。
l 占比近四成，死菌照耀日本乳酸菌市场
作为全球益生菌产业发展最成熟的市场，日本食品在后生元应用方面也领先全球，其对于后生元的研究可以追溯到大正时代。1905年，曾任医生的正垣角太郎尝试用乳酸菌疗法治好了自己的肠胃病，便产生了与更多人分享想法。1914开始在日本京都生产和销售酸奶；1925年，通过混合4种乳酸菌培养液和糖溶液，开发并发布了具有甜味和营养的「エリー」，并成立了“Kenseikai”研究所；1945年，Kazuyoshi Masagaki 在研究中发现了乳酸菌代谢产物，它以大豆为原料，使用乳酸菌和酵母联合发酵，再提纯而成，随后“Aji no Chie”作为食品改良液发布，这是后生元利用最早的由来。
20世纪80年代，东京大学应用微生物研究所博士河合康雄及其医学团队首次发现河合乳酸菌KAWAI菌株，属于嗜热链球菌（Streptococcus）大类，是全世界第一款灭活型乳酸菌。1984年，日本《读卖新闻》在头版头条报道了“可以降低胆固醇的肠内菌”，将东京大学博士、微生物领域权威河合康雄这个名字向全世界广泛亮相。引发了一场乳酸菌创新浪潮。
数据显示，2020年，日本乳酸菌原料销售量达到330吨以上，其中乳酸菌活菌占比在60%左右，乳酸菌死菌占比接近34%。尽管目前乳酸菌活菌仍是市场主流产品，但乳酸菌死菌是推动日本乳酸菌原料增长的主要因素，2020年，日本乳酸菌死菌同比增长超过10%。截至2021年3月底，乳酸菌、双歧杆菌作为功能性相关成分的功能性标示食品已达283项。其中很大一部分是利用了死菌（在日本，死菌也称“杀菌乳酸菌”）。
杀菌乳酸菌作为食品原料的主要优点之一是其应用自由度高。根据新思界产业研究中心发布的《2021-2025年全球杀菌乳酸菌行业深度市场调研及重点区域研究报告》显示，包括COMBI公司、朝日株式会社、日本BERUMU、龟田制药、KITII株式会社、森永乳业、麒麟等企业已积极布局杀菌乳酸菌市场，引发后生元开发热潮。数食主张搜索发现，除了运用于保健补充制剂上，近5年来，后生元还被添加到乳酸菌饮料、豆腐、烘焙、点心、面类等普通食品中。
应用案例：
经过35年的免疫研究，麒麟集团孵化出独有专利原料Lactococcus lactis strain Plasma 乳酸乳球菌乳酸亚种浆株，也称PLASMA乳酸菌。研究显示，它能刺激pDC（浆细胞样树突状细胞）有助于维护人体的免疫系统。
2017年，麒麟正式推出含PLASMA乳酸菌的 iMUSE系列饮品。2020年8月，该系列产品获得了日本消费者厅「支持维持健康人的免疫功能」的功能性标示食品备案，随后麒麟进行重新改版上市。新上市约8周销售数量合计突破3300万瓶，2 0年的年度销售数量是上一年度的约2. 4 倍。
2019年，日本食品公司House Wellness Foods推出添加其研究的热灭活植物乳酸菌HK L-137乳酸菌咖喱调味品House Vermont Curry 。根据house研究发表的临床研究显示，该菌能增进免疫功能和抗击外部毒素的不利效应，且能预防呼吸道感染和改善牙周环境。同年，日式点心制造商淡岛堂也将House的L-137乳酸菌添加到大福点心中。
2020年9月份，日本ITO EN伊藤园推出一款Morning Yoo灭活乳酸菌饮品。该产品含有比传统产品多约 1.3 倍的牛奶成分，同时还含有1000亿个粪肠复合菌。据悉，这是一种在日本人的肠道中发现的小球形粪菌和具有各种特性的乳酸菌组合，相关研究显示，该乳酸菌组合在抵抗力方面具有一定促进作用。
2021年9月，森永乳业推出了强化豆腐 Mori-Nu Plus。据该公司称，这款产品含有丰富的蛋白质、维生素D和钙，同时含有有效剂量的益生元和森永专利 LAC-Shield9（副干酪乳杆菌MCC1849） 。据悉，2018年森永免疫原性成分LAC-Shield已获得美国自我检定GRAS（普遍认可为安全）认证。森永乳业此前在九州女子大学进行一项人体临床研究，该研究发现，LAC-Shield能够降低易受感染受试者罹患感冒的风险。另外，Maruyama等（《国际食品科学与营养杂志》，2016年）报道的另一项人体临床研究发现，LAC-Shield可提升流感疫苗在免疫衰老的老年人中的免疫反应。
2021年4月， 日本Luna推出一款含有植源性乳酸菌HSK201的乳酸菌蔬菜冰沙饮品，能为身体提供足量的膳食纤维。据悉，植物来源的乳酸菌的种类和效果因菌株而异，HSK201菌株在酸菜中被发现，相关研究显示，该菌在便秘预防、花粉病预防、免疫力提升、特应性皮炎等方面有积极促进作用。
l 北美、欧洲：灭活益生菌专利领域的领头羊
得益于掌握并熟练运用益生菌产业链条各个关键环节的核心技术，在北美、欧洲等地区，益生菌产业起步也相对较早。2001年，法国率先完成第一株乳酸乳球菌IL1403的全基因组测序，美国和欧盟于2008年相继启动人类微生物组计划和人类肠道宏基因组计划，旨在揭示疾病与人类微生物组变化之间的关系，引发又一轮人类微生物组研究浪潮。
数据显示，在1999–2018年间，美国益生菌领域就已申请专利7887件，仅次于中国，位居全球第二位，相关专利在益生菌菌株遗传改造、分离、培养、保藏以及检测几个关键技术环节都有布局，在应用方面，主要聚焦于医药制品开发及保健食品的应用。此外，法国、瑞士、意大利、德国、荷兰和英国六个欧洲国家专利申请数量也进入全球前10位，相关国家在益生菌领域都有突出的企业代表。
例如法国达能、瑞士雀巢、美赞臣、嘉吉、意大利Probiotical SPA、拉曼、丹麦科汉森、杜邦（丹尼斯克）、ADM等科研实力及品牌力量强大的国际企业，均在益生菌研发各个技术环节也有完整布局，拥有全球知名的专利菌株，如鼠李糖乳杆菌GG、动物双歧杆菌BB12、嗜酸乳杆菌NCFM等，在推动全球后生元的发展也有着不可忽视的地位。从应用上看，这些菌种普遍用于婴幼儿配方奶粉、减肥、胃肠道疾病预防等功能性食品中。
应用案例：
在众多灭活型乳酸菌中，鼠李糖乳杆菌GG株也称为“LGG”，是20世纪80年代中期首先从成人人体分离出来的菌株，也是目前世界上研究最广泛的益生菌菌株。2018年，美赞臣从美国引进拥有75年历史的特殊婴幼儿配方奶粉产品安敏健LGG，其酪蛋白深度水解技术经临床验证有助于治疗婴幼儿牛奶蛋白过敏。
国际食品制造商巨头ADM和嘉吉公司也先后加码后生元市场。其中，ADM公司开发了一种可承受热处理的BPL1后生元不仅可以应用于烘焙各个环节中，今年2月份，口香糖品牌 Chickles Gum 推出首款含有ADM BPL1后生元功能性无糖口香糖Slim&Fit，据悉，该益生菌已在多项试验中进行了研究，表明其可促进消化，并能有效降低腹部脂肪等作用。
嘉吉在2018年收购了后生元制剂商EpiCor后，其后生元专利产品EpiCor被广泛运用在人类功能性食品和宠物食品等领域。去年，嘉吉推出“佩玛思特”免疫功能性宠物食品，添加SAC酿酒酵母培养物 (EpiCor for pet)等原料，结合独家研发的多重免疫增强配方，甄选进口的深海鱼和鸡肉原料，可改善犬猫肠道健康，优化原生免疫。
2021年，嘉吉和Harris民意调查研究显示，35%受访者认为后生元有助于肠道健康，28%受访者认为其有助于增强免疫力。2022年2月份，嘉吉中国推出全新功能性食品营养品牌倍佳盈，并上市4款功能性零食，该系列的功能性零食，主要功能性原料——非活性食用酵母EpiCor®&磷脂酰丝氨酸LECIGRAN™ PS50均源自母品牌嘉吉，还结合了益生菌BC30、γ-氨基丁酸（GABA）、DHA等其他功能性食品原料。
虽然益生菌产业专利申请数量中中国在全球排行第一，但相比于日本、美国等市场，国内对后生元的研究和应用却较缓慢。对于产业而言，面对的是一个没有完全觉醒的庞大消费市场，还需要进一步开展消费者教育。
与此同时，在菌种研发和产业化方面，海外已有很长时间的积累，甚至不乏超百年的老牌企业。市面上的知名菌种比如保加利亚乳杆菌，大多为国际公司沉淀下来的技术。相比之下，中国在益生菌产业介入时间较短，菌种研发和配套还属于起步发展阶段，法规标准滞后、技术落后限制了后生元的商业化开发。
l 消费者认知待提高
近年来，随着广告宣传的不断强化，绝大多数消费者会认为“活性益生菌才有效果”，“活着到肠道才是最佳”。但因为后生元是“死菌”，所以与活的益生菌相比就显得与主流观念格格不入。
无论是益生菌、益生元或后生元，其产品的核心都是“菌种”。从上述多个案例可以发现，大多企业在产品宣传时强调的重点是其所添加的菌株，鲜少直接提及“后生元”这个概念，这导致消费者对后生元的理解十分有限，存在许多未知和不解。
科信食品与营养信息交流中心此前发布的《中国益生菌消费认知状况报告（2020）》显示，在8336份中国益生菌消费认知状况有效调查问卷中，仅有16%的消费者能识别几种常见益生菌，如嗜酸乳杆菌、乳双歧杆菌、短双歧杆菌等。此外，仅有4%的消费者能准确区分益生菌和益生元。
目前市面上经过相关部门批准的益生菌保健产品，对绝大多数人是安全的。随着益生菌消费量不断增加，其安全性也有效性和安全性也备受关注。上述调查报告显示，在购买产品时，消费者最关心的是产品功效，其次是产品的品牌知名度和安全性。在安全性上，有近半消费者对益生菌安全性存在一定疑虑。此外，18%的消费者认为益生菌可能使人产生依赖性，还有近4成消费者对此存在疑虑。
在产品有效性上，虽然后生元的研究也在不断涌现，但相关研究项目数量仍远远落后于益生菌，从正式概念被提出至今，后生元才刚刚满九岁，对于后生元是否能像益生菌一样有益和有效，尚需要科学界与产业界进行更深入的验证。广东省食品学会理事长、华南理工大学教授李汴生曾在媒体采访时表示，“大部分标称含有益生菌的食品，能否实现益生菌的功能，目前还需要打一个问号。”
l 法规标准仍待完善
鉴于我国现行的益生菌食品管理规定及相关技术规范已实施较长时间，部分规定和要求已无法适应益生菌产业研究的最新进展，如对于灭活菌及菌种代谢产物的标准和应用并没有相关的规定，进一步限制后生元的商业化开发。
根据我国现行的《可用于保健食品的益生菌菌种名单》、《可用于保健食品的真菌菌种名单》、《可用于食品的菌种名单》和《可用于婴幼儿食品的菌种名单》标准显示，截至2021年10月份，国家批准可用于食品的菌种及亚种共计38个，可用于保健食品的益生菌菌种仅有10种；用于婴幼儿食品的菌种及亚种共计13个，其中12个菌种由国外企业所生产，中国自主研发的菌株仅1个。
在此背景下，建立健全且鼓励创新、保障益生菌产品质量与安全的标准、法规体系成为益生菌产业关注的重要内容。在第十六届益生菌与健康国际研讨会上，多位益生菌行业权威专家及企业家指出，目前益生菌在普通食品的应用越来越广泛，明确益生菌在普通食品中的使用规范，建立基于菌株水平的益生菌用量、标识等相关技术标准或规范，是标准、法规建设中需要重点关注的内容。
今年两会上，均瑶集团董事长王均金也提到，目前国家只建立一般食品及保健食品的标准，而介于两者之间的机能食品的标准尚未形成。益生菌作为一种机能食品和膳食补充剂，没有国家标准支持，被作为普通食品管理，不允许标注功能作用，甚至专利名称也不允许进行标注。为此，王均金也提出以益生菌食品为突破口，在一般食品与保健食品之间，建立机能性食品标准的建议。
l 后生元菌种本土化新进展
尽管益生菌、后生元的使用并不存在人种差异，但根据《中国益生菌消费认知状况报告（2020）》调查显示，有46%的消费者认为中国研发的益生菌更适合中国人。这意味着消费者对中国的自主研发有较大期待。
虽然对于生产优质后生元的技术门槛较高，品牌做产品创新时也相对受限和谨慎，从现阶段来看，国内在优良菌种资源挖掘及规模化生产上已有突破性进展。目前国内包括锦旗生物、山东合西生物、元达生物、创百生物、均瑶健康、高福记生物等在内的多家从事研究和生产后生元产品的企业，相继推出的产品为后生元的应用打下了良好的基础。
与此同时，为推进益生菌的多元化和菌株的本土化进程，锦旗生物携手江南大学开启产、学、研全面合作，均瑶健康也成立江南大学大健康联合创新实验室，推动益生菌、后生元等大健康食品的研发和产业化方向。
根据国家知识产权局数据显示，目前国内后生元的相关专利使用范围主要集中在乳制品（奶昔、奶片等）、食品（保健品、饮料、代餐粉、固体饮料）、饲料（动物食品）及美容、清洁产品中的单一/复配添加应用。
应用案例：
锦旗生物集团是当前国内后生元制品最大的研发与生产企业。2017年，锦旗生物通过运用与台湾食品工业发展研究所共同创新研发的热锁存技术与多层复合抗性微粒技术推出的Totipro益萃质后生元，被誉为迈向益生菌4.0时代的标志性产品。自2017年推出以来应用于各种机能食品，包括速溶冲泡型产品，糖果、风味饮品等，实现营养品生活化。
2021年12月，可米酷针对儿童市场推出“小可喵儿”系列冰淇淋。在原料的添加上利用三加三减核心理念来适应当下消费者对“健康化”产品的需求。据官方介绍，三加主要指：添加38.5%优质鲜牛乳，这样能够最大程度保留鲜牛乳营养，特别是牛奶中的活性免疫球蛋白；添加后生元，在做热处理后仍保持益生作用，呵护肠胃健康；加入进口Kiri奶酪，相当于每支含有45g牛奶蛋白质，守护儿童茁壮成长。
近年，伴随着萌宠“家长”们对宠物健康的关注，推动猫粮狗粮的营养成分不断丰富，宠物食品制造商不仅用上了三文鱼、鳕鱼、鸡肉等高级食材，更有添加了后生元的新型功能性宠物食品成分走向前沿。
成立于2017年的新锐国产宠物食品品牌“有鱼猫粮”，联合中国农大生命科学实验室为宠物猫研制了一款PRO啵啵酱零食。据悉，该款零食有10亿益生菌，同时还特别添加了后生元成分，包括枯草孢杆菌、嗜酸乳杆菌、果寡糖，旨在改善宠物猫亚健康、助力消化吸收、减轻宠物猫便臭口臭问题。
图源：有鱼猫粮官方旗舰店
在中国茶饮行业未来发展中，“功能+”也成为了茶饮的下新趋势。“益生元+益生菌+后生元”全方位益生菌产品配方，为茶饮提供更全面功能性成分。
比如奈雪的茶此前推出“燃爆菌”固体饮料就使用来自杜邦公司专门为其定制的两种益生菌——乳酸岐杆菌B420和嗜酸乳杆菌NCFM，可有效降低脂肪含量，改善胃肠道健康。去年，喜茶推出的超燃爆柠茶系列饮品中也添加了凯爱瑞公司的益生菌GanedenBC30，这也是喜茶在产品中首次引入益生菌作为配料。GanedenBC30是第一株获得美国GRAS（一般认为安全物质）通告的菌株，具有极高的稳定性以及独特的功效，可运用在热饮、烘焙及其他包装食品热加工应用上，且不影响活菌功效。
民以食为天，健康是食品领域永恒的主题，而随着时代的发展，大健康风潮来袭，消费者对于食品的要求越发多样化起来。
人体微生物研究的进展打响了肠道菌群产业起跑的信号，广袤市场和成熟供应链，都为创业者提供了土壤。领跑前列固然值得期待，但基于我国益生菌行业特殊的发展历程和固有的消费者印象，死菌在我国的研究、应用也还比较迟缓，想要在巨头林立的市场中得以容身，创业者仍需要在赛道上多下功夫。
不管死菌还是活菌，有效就是好菌。目前最需要做的是全社会的重视和行业持续不断的科普。
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