牛奶变成酸奶后，营养会发生什么变化？

酸奶是以牛奶为原料，经过杀菌后再向牛奶中添加有益菌发酵剂发酵而成的一种乳制品。酸奶因其独特的风味和营养保健价值而深受广大消费者的青睐。现如今，酸奶已经成为男女老少日常生活中一种常见的饮品，超市的货架上各种酸奶产品琳琅满目，各式各样的酸奶吧也风靡全国各地的大街小巷。

1. 酸奶的历史

自从人类成功驯化了某些野生哺乳动物，他们就开始饮用人类来源以外的奶汁。驯化过程始于10000多年前的中东，首先是山羊，然后是绵羊，几个世纪后是牛。因为奶是新生儿独有的食物，所以在历史上很早就获得了强大的象征意义。古代世界的神话中有很多这样的故事，一些被赋予了特殊命运的孩子从出生起就被喂食动物奶。比如，希腊神话中的天神宙斯是喝山羊的奶长大的；罗马神话中罗马的奠基人罗慕路斯与雷穆斯在濒临死亡之际，一头母狼用自己的乳汁喂养了他们。

自从人类文化中有了奶，他们就会观察到自然发酵的现象。在一定的条件下，发酵会将奶中难以消化的乳糖转化为易被吸收的半乳糖和葡萄糖分子；同时，发酵也会允许奶制品保存更长。这也吸引了许多人逐渐发展和完善了这种珍贵的发酵技术。

2012年6月21日出版的《Nature》杂志封面文章中，研究人员对发掘自利比亚西南阿卡库斯山脉塔卡科瑞的岩屋中的一些可以追溯到公元前5200年至公元前3000年的陶器碎片进行了分析，发现了发酵乳制品在陶器碎片上留下的具有指示意味的脂肪痕迹，表明该地区的居民，特别是成人，或许在当时已经进化出了对牛奶的耐受力，但这项7000年前的新发现在时间上早于成年人消化牛奶中的乳糖所需基因突变的出现和传播时间，制作酸奶或许让乳制品更加容易消化，因此北非人大约在7000年前或许就已经把酸奶端上了他们的饭桌。

在印度，传说释迦牟尼佛祖由于长期坚持禁食，身体虚弱，渐渐失去知觉，在这危急时刻一位牧羊女端来一碗酸奶，佛祖饮用后逐渐恢复了知觉，从此，酸奶被佛家视为圣物，在佛经中认为酸奶是最有价值的食品。 

酸奶其实最初是古代游牧民族的人们发现牛奶或羊奶在自然条件下放置太久会因为“污染”而变酸，但是这样的奶喝后人体不仅不会出现异常，反倒口味独特、清香怡人。为了能够继续得到这样的奶，他们便把它接种到经过冷却煮熟的新鲜牛奶中，经过一段时间的培养发酵，便获得了新的酸奶。现在的酸奶工艺也就是在此基础上发展而来的。

据记载，成吉思汗在十三世纪用酸奶养育了他的军队，成吉思汗命令他们的士兵携带酸奶以保证士兵的身体健康，防止疾病，确保战争的胜利。成吉思汗相信，酸奶不仅能让战士们健康，还能让他们面对敌人的时候更加勇敢和智慧。

20世纪初期，俄国科学家梅契尼科夫在研究人类长寿问题时，发现保加利亚的百岁老人数量明显超过其它地区，当地人长期饮用酸奶的习惯引起了梅契尼科夫的注意。经过一系列的研究，他认为酸奶中的一种乳酸菌可能是他们健康和长寿的重要原因。在他的“长寿学说”中，他提出，衰老是由肠道腐败菌引起的，而乳酸菌能够改变肠道菌群，从而延缓衰老。因为在保加利亚发现，他将其命名为“保加利亚乳杆菌”。保加利亚乳杆菌是不是很熟悉，几乎所有的市售酸奶产品中都含有这种菌。

随着梅契尼科夫“酸奶长寿”理论的提出，人们开始越来越关注酸奶，一些商人也抓住契机，迅速将酸奶推向市场，很快酸奶便风靡全世界。

2. 酸奶的营养

乳制品的主要营养成分的浓度与它们所提供的能量相比要高，它们被认为是营养密集的食物。酸奶的营养成分是基于它的来源牛奶，牛奶的成分因奶牛的饮食、能量平衡、健康状况、哺乳期、品种和年龄而异。

酸奶的组成还可以被其它因素改变，比如用于发酵的细菌的种类和菌株、温度、发酵持续时间以及储存时间等。此外，高温、酸性和碱性环境会破坏营养成分的完整性，改变酸奶的最终成分。酸奶的最终成分还可能因牛奶的来源以及在生产过程中可能使用的配添加剂（例如：水果、甜味剂、稳定剂、着色剂、香料和防腐剂等）而改变。酸奶的摄入有助于重要营养素的摄入。

那么，当牛奶发酵成酸奶后，营养会发生什么变化呢？

① 碳水化合物

酸奶含有三种类型的碳水化合物：可利用的、不可利用的和胞外多糖。

在纯酸奶中，乳糖是主要的可利用碳水化合物，乳糖为乳酸菌提供发酵底物。乳酸发酵前，酸奶中的乳糖含量在6%左右。在牛奶发酵过程中，乳糖会被部分水解成葡萄糖和半乳糖。酸奶细菌利用乳糖作为能量来源并产生乳酸，这会降低牛奶的pH值，这会产生典型的酸奶的酸味，并保护产品不受微生物的影响。摄入酸奶后，乳糖被肠道刷状缘乳糖酶水解为葡萄糖和半乳糖。这些单糖通过主动运输机制被吸收到血液中。

除了天然的碳水化合物外，加糖酸奶中还含有其它简单糖，这会增加饮食中添加糖的摄入量，我们建议严格控制这种含糖酸奶的摄入。在含有水果的酸奶中，会添加稳定剂以减少脱水收缩，其中许多稳定剂是复杂的碳水化合物，本质上是水胶体，不能被消化系统降解，这是不可利用碳水化合物。虽然这些分子没有能量，但它们可以通过增加肠道内容物的体积、延缓单糖通过肠壁的扩散并缩短乳糖的结肠转运时间，从而促进营养物质的消化。

某些乳酸菌产生的胞外多糖可以改善酸奶的质地，并可能在通过消化系统的过程中保持完整。

② 蛋白质

根据生产过程中使用的原料不同，酸奶是一种很好的甚至是极好的生物可利用的蛋白质来源。酸奶蛋白来源于牛奶蛋白，它们具有很高的生物学质量。事实上，动物蛋白，比如牛奶、奶酪、酸奶、肉、鱼和鸡蛋中发现的蛋白质，可以提供所有9种必需氨基酸（赖氨酸、苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和组氨酸），而且比大多数植物蛋白有更完整的氨基酸谱。牛奶和酸奶蛋白质不仅因其质量而被普遍接受，而且因其生理特性而被认可，包括离子载体、生长因子、激素、生物活性肽前体、免疫调节和保护以及抗肿瘤、抗病毒和抗氧化剂特性。牛奶蛋白的消化和氨基酸的释放对生长和发育至关重要，由于发酵，酸奶中游离氨基酸的可获得性比牛奶中更高。

• 酪蛋白和乳清蛋白

牛奶蛋白由酪蛋白部分（约80%）和乳清蛋白部分（约20%）组成。

酪蛋白既是氨基酸的来源，也是钙和磷的来源。在牛奶中，95%的酪蛋白以胶粒形式存在，它具有四种不同类型的酪蛋白，分别是α-s1酪蛋白、α-s2酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白。胶粒的特殊结构使其在乳制品加工过程中保持稳定。84%的酪蛋白（α-s1酪蛋白、α-s2酪蛋白和β-酪蛋白）的高度磷酸化和对钙沉淀的敏感性使胶粒能够在牛奶pH值下强结合钙，从而稳定其超分子结构。胶体的稳定性是由位于胶粒表面的κ-酪蛋白提供的，它们会产生排斥电荷。

在酸奶生产中，乳酸菌在乳糖发酵过程中产生乳酸，牛奶的pH值下降到4.6，这会去除表面的κ-酪蛋白的排斥电荷，允许胶粒凝集，形成致密凝胶。酪蛋白在胃中也会形成凝块，除了钙转运，也会促进蛋白质消化。这种凝胶或凝块能够为血液提供持续缓慢释放的氨基酸。

乳清蛋白比酪蛋白更具水溶性，但其球状结构使其在加热时容易变性。主要的乳清蛋白组分是β-乳球蛋白（大约占总乳清蛋白的一半）、α-乳白蛋白、牛血清白蛋白和免疫球蛋白。此外，乳清蛋白中含有少量的乳铁蛋白和多种酶。乳清蛋白是氨基酸的极佳来源，它能有效地刺激肌肉蛋白质的合成和促进脂肪的减少。乳清蛋白中丰富的支链氨基酸和含巯基的氨基酸（半胱氨酸和谷胱甘肽），也使其成为促进免疫功能和抑制自由基的重要蛋白质。此外，乳清蛋白是一些可能在体重管理、饱腹感和血管紧张素转换酶抑制中发挥作用的生物活性肽的前体。

由于酪蛋白和乳清蛋白的结构不同，它们表现出不同的消化动力学。乳清蛋白的溶解度高，使其能够快速消化；相比之下，摄入酪蛋白后形成的特有凝块会延缓酪蛋白的吸收，使其成为一种消化缓慢的蛋白质。快速消化的乳清蛋白可能比消化缓慢的酪蛋白更有益，通过增加氨基酸的可利用性来限制蛋白质在衰老过程中的损失。乳清蛋白已被证明能够刺激氨基酸氧化和餐后蛋白质合成，而不改变蛋白水解。另一方面，酪蛋白对整个身体的蛋白质合成影响不大，但会抑制整个身体的蛋白质分解。

乳清蛋白的高亮氨酸含量对老年人特别有意义，因为亮氨酸可以作为蛋白质合成的一种活跃的调节剂。摄入快速消化的乳清蛋白有助于刺激糖尿病患者的胰岛素分泌，因为它提供了比摄入酪蛋白更大的餐后氨基酸浓度和更高的β细胞反应。

• 发酵的影响

乳清蛋白是热敏性的，热处理会导致其结构的变化，这对酸奶的质地很重要。热处理的变性程度取决于工艺参数，比如巴氏杀菌温度和保温时间。研究表明，与牛奶相比，酸奶中蛋白质的营养价值在发酵过程中得到了很好的保存。酸奶生产过程中的发酵会导致产品的pH值较低，将蛋白质从钙中释放出来，从而使其更易消化。

酸奶发酵过程中，牛奶中的蛋白质会被蛋白分解菌提前消化，这可能会导致酸奶中游离氨基酸的含量高于牛奶。因此，一些人也认为酸奶中的蛋白质比牛奶中的蛋白质更容易消化。

牛奶中的活性肽含量较低，但在酸奶发酵过程中，会被蛋白水解菌分解产生大量的生物活性肽，可以影响免疫系统、消化系统、心血管系统和神经系统。乳铁蛋白也是一些生物活性肽的前体，包括具有抗菌活性的多肽。这些多肽的生物活性取决于它们与低聚糖、糖脂质和脂肪等非肽乳成分的相互作用和协同作用。

在乳制品中，酪蛋白磷酸肽可以提高钙、磷、镁等矿物质的生物利用度。此外，乳清蛋白的α-乳白蛋白部分是钙结合蛋白，可以增强钙吸收。牛奶中的叶酸结合蛋白可以增加叶酸的吸收乳铁蛋白是一种铁结合蛋白，可以促进铁的吸收。乳清蛋白、维生素B12结合蛋白、β-乳球蛋白、α-乳白蛋白也与矿物质和维生素的吸收相互作用。

③ 脂质

乳脂主要由甘油三酯（约98%）、磷脂、胆固醇组成，脂肪酸种类丰富。每100克传统的全脂酸奶含有3-4克脂质，其中约65%是饱和脂肪酸。其余部分由大约31%的单不饱和脂肪酸和约4%的多不饱和脂肪酸组成。所有的脂肪酸都有助于身体的正常功能。

牛奶中约50%的饱和脂肪酸是肉豆蔻酸和棕榈酸，其余为短链和中链脂肪酸。饱和脂肪酸通常被认为对心血管健康有害，一般来说，饱和脂肪酸有助于促进炎症状态，这可能导致系统性炎症，这是心脏代谢异常的基础。然而，饱和脂肪酸有很多种，根据摄入量和种类的不同，对健康会产生多种不同的影响。

例如，短链和中链饱和脂肪酸（C4-C12）不会增加血浆胆固醇水平，有些可以直接被肝脏用作能量，因为它们很容易被水解，通过肠壁吸收，并通过门静脉运输。过量摄入某些类型的饱和脂肪酸确实会增加心血管疾病的风险，而其它饱和脂肪酸则对基本细胞功能至关重要（比如二十四烷酸和肉豆蔻酸）。

乳制品中还含有被认为对健康有益的不饱和脂肪酸和反式脂肪酸。牛奶中最丰富的脂肪酸之一油酸和不饱和脂肪酸亚油酸，可能会赋予酸奶抗炎的特性。共轭亚油酸是一种天然存在于牛奶中的反式脂肪酸，也具有许多健康特性，包括抗炎、免疫调节、抗菌、抗癌和抗肥胖特性。

乳脂成分也存在季节和地区差异，最可能的原因是各地奶牛饲料的差异。奶牛的食物来源会影响乳脂的组成，比如omega 3/omega 6的比值和共轭亚油酸的含量。此外，不同的喂养方式也可能会改变牛奶脂肪的营养、感官和技术方面。一些亲脂性维生素（A、D、E和K）和类胡萝卜素只存在于牛奶脂肪中，因此，这些维生素只存在于全脂牛奶、奶油、黄油和奶酪中。脱脂牛奶会导致这些维生素的损失和亲水性维生素的浓度降低，比如核黄素、维生素B12。

• 发酵的影响

牛奶在发酵过程中所经历的变化在很大程度上取决于牛奶的来源和所使用的菌株。酸奶比牛奶含有更高浓度的共轭亚油酸，这是亚油酸的一种生物氢化长链衍生物。发酵也能改变游离脂肪酸、酯化脂肪酸和挥发性脂肪酸的水平。此外，某些乳酸菌菌株已被证明可以降低牛奶中的胆固醇含量。

④ 矿物质

牛奶和乳制品中的矿物质部分由常量元素（钙、镁、钠、钾、磷和氯）和少量元素（铁、铜、锌和硒）组成。矿物质以不同的形式存在于乳制品中，例如，钙可以游离形式存在，也可以与柠檬酸、磷酸和游离脂肪酸相结合。

与成人饮食中的其它食品相比，酸奶和乳制品是公认的钙和磷的丰富来源。普通酸奶中的钙磷比约为1.5，这些矿物质对骨骼结构的完整性至关重要。

牛奶中的矿物质成分不会因发酵而改变，酸奶中可供肠道吸收的钙与牛奶是相当的。乳制品中的高乳糖和酪蛋白含量有助于促进钙的吸收，而在酸奶的生产过程中，发酵过程会降低牛奶的pH值，从而增强钙和磷的溶解度，进一步促进钙的吸收。

酸奶是许多必需矿物质的极佳来源。不同的因素会影响酸奶中矿物质的生物利用度。热处理会使一些有利于促进肠道矿物质吸收的蛋白质变性，从而对一些矿物质的吸收产生不利影响，包括钙、铁和锌。此外，酸奶的酸度会对矿物质的吸收产生一些有利影响。例如，酸奶的低pH值会使钙离子化，从而促进钙的吸收。磷酸肽也有助于保持钙的溶解性，从而促进其通过被动扩散被吸收。

当对不同乳制品进行比较时，酸奶的钙生物利用度高于其它乳制品，酸度对钙的生物利用度有显著影响。与牛奶相比，酸奶的高粘度也可能通过增加肠道转运时间，从而提高矿物质的吸收，因为这可能意味着增加了矿物质的可吸收时间。

乳糖也可以增强包括钙在内的一些矿物质的吸收。乳糖是一种吸收缓慢的双糖，可以延长回肠对钙的被动吸收。考虑到酸奶中的乳糖含量可能低于牛奶，这些矿物质的生物利用度可能会受到负面影响，但这种影响似乎可以忽略不计，因为只有高剂量的乳糖（每日大于50克）才会对钙的被动吸收产生净影响。

维生素D在肠道钙吸收中也起着重要作用，钙的主动转运在一定程度上依赖于肠道细胞中的钙结合蛋白D9k，而这种钙结合蛋白的生物合成是依赖于维生素D的。

⑤ 维生素

牛奶和乳制品中的维生素由亲脂性维生素和亲水性维生素组成。亲脂性维生素主要存在于乳脂部分，而亲水性维生素则主要在水相。全脂牛奶发酵的酸奶可以包含大量的维生素A和B族维生素。

动物饲养、理化条件（热、光、氧气和氧化剂）以及所使用的分析方法都会影响酸奶中维生素的含量。在酸奶加工过程中，维生素的损失要比矿物质大得多，因为维生素对环境因素的变化更敏感。

适度的热处理和过量的溶解氧对乳制品的维生素含量有不利的影响，它们能显著降低维生素含量，最易受影响的有维生素C、B6、B12和叶酸。某些维生素的浓度，比如维生素B12，也可能在酸奶4℃储存过程中降低。

维生素B12是人体一种不可缺少的维生素，高等动植物都不能自己制造维生素B12，自然界中的维生素B12都是由维生素合成的。动物可以通过其体内的细菌合成维生素B12，所以，膳食来源主要为动物性食物。酸奶等乳制品是维生素B12的极佳来源。细菌也会影响最终产品中维生素的含量。乳酸菌生长需要B族维生素，但有些乳酸菌能够合成B族维生素。在发酵过程中，维生素B12、维生素C以及叶酸的产生会发生变化，因所使用的菌株而不同。

⑥ 乳酸菌

乳酸菌在乳制品制备中的主要作用是：（1）通过发酵延长保质期，（2）产生细菌素，（3）增强感官特性，（4）改善流变特性，（5）改善牛奶的营养和功能特性。

当它们在牛奶中生长时，细菌之间协同作用，使牛奶在3-4小时内完全发酵。这些细菌赋予酸奶一种特有的风味，某些特定的菌株的代谢物也有助于提高酸奶的粘度。

乳酸菌在乳品发酵过程中发挥着不同的作用。它们通过产生乳酸来延长保质期，产生不同的化合物（例如，酸奶中的乙醛和丁二酮等风味化合物以及多糖和乳糖酶），改变食物的营养价值（例如，合成维生素或释放游离氨基酸）。此外，它们也表现出一些有益健康的作用。事实上，酸奶和某些乳酸菌显示出了很有前景的改善健康的效果，特别是改善乳糖不耐受、免疫功能、过敏、便秘、腹泻、炎症性肠病、幽门螺旋杆菌感染和结肠癌等。根据菌种的不同，酸奶发酵还可能产生各种具有血管紧张素转化酶抑制特性的多肽。

现在已经有很多乳酸菌菌株用于酸奶发酵，常见的包括乳杆菌属（嗜酸乳杆菌、格氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、约氏乳杆菌、干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、植物乳杆菌和鼠李糖乳杆菌）和双歧杆菌属（青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、两歧双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、乳双歧杆菌）。

3. 酸奶矩阵

现在有一个相对新兴的概念叫“食物矩阵假说”（food matrix hypothesis），它认为，食物中每一种成分的总和所贡献的营养能力，比单独食用每种营养所能贡献的能力要大。确实，营养物质以纯补充剂的形式摄入和以天然食物的形式摄入的效果是不同的。例如，在一项关于钙和减肥的随机对照试验中发现，高钙饮食在抑制骨化三醇方面比同样含量的高钙补充剂更有效。

食物矩阵效应也有助于解释具有同等营养成分的食物在健康结果上的差异。例如，在一项对前瞻性队列研究的有力荟萃分析中观察到，2型糖尿病发生与酸奶摄入之间存在一致的负相关，但是与牛奶或奶酪之间没有。

酸奶作为均衡饮食的一部分具有许多有益健康的作用：酸奶中的基本营养物（比如蛋白质、钙、磷和B族维生素）、乳酸菌、某些特定的多肽和氨基酸（比如亮氨酸）以及酸奶的高营养密度和相对低的能量密度，赋予了酸奶独特的质地、微观结构、独特的营养相互作用，提高了营养物质生物利用度，这也大大提高的乳制品的健康促进作用。

酸奶生产过程中添加的成分也可能对酸奶矩阵产生深远的影响，甚至改变其代谢活动。例如，一项体外试验检测了在乳制品中添加绿茶提取物的效果，结果发现，抗氧化活性有所增加，这归因于乳制品矩阵通过形成多酚-蛋白复合物在消化过程中维持多酚完整性的能力。

4. 总结

酸奶不但保留了牛奶的优点，而且某些方面还扬长避短，成为更加适合人类的营养保健食品。比如，酸奶的发酵过程使牛奶中的乳糖和蛋白质被分解，使人体更容易消化和吸收，还可以避免乳糖消化不良的人群因喝牛奶而导致的腹胀或腹泻等现象；另外，酸奶发酵虽然不能改变钙等矿物质的含量，但是发酵后产生的乳酸可以有效地提高钙的吸收；酸奶发酵过程还可以产生人体所必需的多种维生素……

• 酸奶的营养成分取决于所使用的牛奶，但可以通过添加不同的乳酸菌和某些其它成分而改变其营养成分。

• 乳糖是纯酸奶中主要的碳水化合物，它为乳酸菌提供了发酵的底物。很多酸奶为了追求口感会添加大量的白砂糖或其它甜味剂，这会让酸奶的营养价值大打折扣，甚至可能对身体带来某些负面影响，建议少吃，特别是孩子和老人。

• 酸奶发酵过程中，牛奶中的蛋白质会被蛋白分解菌提前消化，使得酸奶中的蛋白质比牛奶中的蛋白质更容易消化，从而使酸奶成为优质蛋白质的极佳来源。在酸奶发酵过程中，蛋白质会被分解产生大量的生物活性肽，可以影响免疫系统、消化系统、心血管系统和神经系统。这些多肽的生物活性取决于它们与低聚糖、糖脂质和脂肪等非肽乳成分的相互作用和协同作用。

• 酸奶中含有多种脂肪酸，其组成在很大程度上取决于牛奶的来源和发酵所使用的乳酸菌菌株。越来越多的证据表明，来自乳制品的脂肪具有有益健康的作用，这可能与它们的脂肪酸组成和结构有关。大家完全不必因为介意脂肪而选择脱脂乳产品，这还可能大大减少一些亲脂性维生素的含量。酸奶比牛奶含有更高浓度的共轭亚油酸，发酵也能改变游离脂肪酸、酯化脂肪酸和挥发性脂肪酸的水平。

• 酸奶和乳制品也含有一些对健康必不可少的微量营养素，包括钙、锌、磷、钾、镁、碘、维生素A、维生素B2、维生素B5和维生素B12等。发酵不会改变矿物质的含量，但酸奶的低pH值和高粘度可以增强某些矿物质的溶解度和增加肠道转运时间，从而提高它们的生物利用度。

• 如果把酸奶中的每一种营养成分单独拎出来，它可能不是最突出的，但是酸奶独特的质地、微观结构、独特的营养相互作用以及营养物质生物利用度的提高，使得每一种成分合在一起所贡献的营养能力比单独食用每种营养所能贡献的能力要大得多，这也赋予了酸奶多种健康促进效应。

最后，想补充一句，现在的酸奶产品为了满足人们越来越挑剔的味蕾，大量地使用了各种添加剂，特别是白砂糖，这已经让酸奶失去了其本真，失去了灵魂。真正有灵魂的酸奶不需要香料和增稠剂，而是充分利用菌种的自然特性，搭配合适的发酵原材料和发酵温度与发酵时间制作而成。不同的菌种可以赋予酸奶独特的风味和口感，也赋予酸奶不同的功能，而根据不同的需求，又可以利用不同的发酵原料、发酵温度和发酵时间来将菌种的灵魂发挥到极致。

如果有条件的话，建议大家尝试自己制作酸奶，既可以享受制作过程的乐趣，也更加健康，在家自制还是挺方便的。不过切记注意卫生，避免杂菌，尤其是致病菌的污染。

文章来源：菌情观察室

图片来自网络

参考资料：Marette A , Éliane Picard-Deland,  Fernandez M . Yogurt: Roles in Nutrition and Impacts on Health[M].  2017.