益生菌的研究进展及与人类健康

益生菌的研究进展及与人类健康益生菌的研究进展及与人类健康-食品加工技术论文(1)【摘要】随着人们对肠道内微生物菌落与人类健康关系的认识与研究，益生菌作为一个新领域开始被了解和关注。本文综述了对人类的营养和健康有着非常重要意义的益生菌的营养功效、作用机制及其应用情况的研究进展。【论文关键词】益生菌；功能与作用；作用机制1概述1.1什么是益生菌“益生菌”的英文单词“probiotics”由Lilly和Stillwell于1965年在《Science》发表研究论文时所创造。根据联合国粮农组织（FAO）世界卫生组织（WHO）联合专家组在2001年给出的定义，益生菌是“经适量服用后，有益于其宿主健康的活的微生物”。概括地讲，益生菌的作用在于促进有益菌、抑制致病菌的生长，维持肠道菌群的平衡，有益人体健康。1.2益生菌与乳酸菌益生菌与乳酸菌是从不同角度对某些细菌的定义。益生菌包括部分乳酸菌，而乳酸菌不全是益生菌。乳酸菌是从发酵糖产生乳酸机理方面考虑，指发酵糖生成乳酸细菌的总称。有些对人类生活有益，有些是有害的。市场上的发酵乳制品中的乳酸菌通常是指保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。益生菌有的耐酸，有的能在人体肠道中生殖一段时间，是有益宿主健康的细菌。常用的益生菌菌种有双岐杆菌，乳酸杆菌和一些链球菌。在制剂中，有的为单一菌种，有的为多种菌联合使用，几种菌种联合使用有增多的趋势。1.3作为益生菌的细菌应该具备的条件：(1)对宿主有益；(2)无毒性作用和无致病作用；(3)能在消化道存活；(4)能适应胃酸和胆盐；(5)能在消化道表面定殖；(6)能够产生有用的酶类和代谢物；(7)在加工和贮存过程中能保持活性；(8)具有良好的感官特性。2益生菌的功能与作用乳酸菌不仅可以提高食品的营养价值、改善食品风味、提高食品保藏性和附加值，而且，近年来乳酸菌的特殊生理活性和营养功能正日益引起人们的重视。大量研究表明，乳酸菌对人体具有多方面的保健作用，如调节机体胃肠道正常菌群、保持体内微生态平衡、提高食物消化率和生物价、改善便秘、降低胆固醇水平、改善肝功能、缓解乳糖不耐症、控制内毒素、抑制肠道内腐败菌生长繁殖和腐败产物的产生、制造营养物质、刺激组织发育，从而对机体的营养状态、生理功能、细胞感染、药物效应、毒性反应、免疫反应、肿瘤发生、衰老过程和突然的应急反应等产生作用。由此可见，乳酸菌的生理功能与机体的生命活动息息相关，如果乳酸菌停止生长，人类就很难健康生存［2-3］。2.1乳酸杆菌对宿主的粘着机制同人类最为密切相关的乳杆菌属乳酸杆菌(Lactobacillus)和致病性细菌同样，也是通过糖蛋白或糖脂质的糖链相结合。只不过，肠道细菌为了抵抗肠蠕动和食物流而得以滞留于肠道，病毒和致病细菌则是一粘着于宿主细胞表面的糖蛋白或糖脂质糖链而构成感染。2.2免疫功能拥有完整肠道菌群的常规动物比无菌动物有更高的巨噬细胞活性和免疫球蛋白水平，乳酸杆菌能提高巨噬细胞的活性，并能防止肿瘤的生长。另外，双岐杆菌也具有良好的抗菌性并能增强机体免疫功能。HeFang等对一些益生菌进行的研究表明：有些益生菌能够影响人体免疫系统的应答能力，不同菌体的影响程度不同。而HarsharnjitS.Gill等也通过实验发现了乳酸杆菌能够增强机体的免疫能力。刘克琳等采用有益芽孢杆菌制成微生物添加剂饲喂鲤鱼，实验组添加1％生态制剂，经100d饲喂试验，结果试验组较对照组增重11.8％，饲料系数下降0.24；试验组免疫器官胸腺、脾脏生长发育较对照组迅速、成熟快，电镜观察免疫器官内T.B淋巴细胞较对照组成熟快，数量增多，产生抗体增多，免疫功能增强。杨隽等在小白鼠试验中发现益生菌制剂有一定的抗辐射、抗疲劳、保护肝脏和润肠通便的作用。2.3降血清胆固醇作用尽管其效果可因菌株不同而异，但益生菌确具有降血清胆固醇作用。只是关于其作用机制尚未完全澄清，估计可有对肠道胆固醇的吸收抑制，胆汁酸的排泌促进和肝内的胆固醇合成抑制等环节。筛选兼备益生菌特性的菌株进行研究并用以开发食品则前景光明。2.4防癌作用研究表明，习惯地摄食LcS(LactobacilluscaseiShirota,LcS)可减低由吸烟增加膀胱癌发病的风险。据《日经Biotech》(200317121)报道，最近已开成功不含抗生物质耐受性基因的LcS产品。2.5益生菌对肠道内环境的改善效果多胺是同细胞分化与生长密切相关的物质，对肠管组织的成熟起不可或缺的作用，它可由肠道细菌生成，对肠道内环境的影响是至关重要物质。给高龄者投予含耐酸性、对肠粘膜粘着性强并已确证可在肠道内生长的BifidobacteriumlactisLKM512株(此在5%氧溶酸性条件下或乳酸内及胃环境中可生存并同有害菌Clostridiumperfringens的粘着竞争试验上有剥离作用。/doc/7e14950559.html,ctis在系统分类学上属B.animalis之同义密码子种或亚种)的酸奶(yogurt)试验结果证实，确可使肠内多胺含量增加。此种作用的结果，由于肠道内环境获致改善，炎症性细胞因子诱导受抑肠粘膜层康复遂使抗炎作用增加并取得强效的抗致突变性。2.6益生菌对中药的影响构成传统中药的有效成分均含(糖)苷，而具β结合的苷可由人消化酶分解，故其在体内的利用率甚低。糖苷由肠道细菌水解代谢提高其亲油性之后方被吸收而发挥药效。但肠道菌群的构成有极大的个体差异性使其水解率亦不同，是导致药效个体差异的主要原因。有研究表明，筛选出具水解人参苷功能的益生菌，给服用人参者并用，发现可使其人参苷水解率标准化而提高人参的药效。因此，益生菌技术应用于传统中药领域可以期待。2.7肠乳酸菌的新功能益生菌制剂不是药物，至多它不过属于食品，只是由于发现其用于预防生活习惯病显现效果而激发了对其新一代制剂的大力研究。双歧杆菌属菌株完全不能代谢胆酸而可能将之作为营养原料而加以摄取并储存。此对预防生活习惯病(例如大肠癌和以高胆固醇血症为基础病因的心脑血管病)确有一定效果。作为胆酸摄取的能源，除葡萄糖外，促进双歧杆菌生长的难消化性寡糖(益生原)—棉子糖(raffinose)也是非常有效的。3益生菌的作用机制3.1产生抗菌物质肠道内双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌具有多种生物拮抗功能，如乳酸菌在体内发酵乳糖，产生大量的乳酸乙酸，可降低肠道局部pH值，改善微生态环境，抑菌或杀死肠道内的大肠埃希菌、沙门菌、链球菌等；同时，低pH值有利于肠道蠕动，维持正常生理功能，阻止致病菌的定植。乳酸菌产生的组织酸对革兰氏阴性菌作用更明显；乳酸菌本身还有抑制病原体复制的作用［9］；Gibson等报道，双歧杆菌能产生一种未知的广谱抗菌物质，具有抑制沙门氏菌、志贺氏菌、霍乱弧菌等病原菌的活性［10］；保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌和乳酸乳杆菌所产生的过氧化氢有明显的抑菌效果；乳酸菌能分泌抑制病原菌的细菌素，对多种革兰氏阳性菌，包括葡萄球菌、链球菌、微球菌、分支杆菌和斯特氏菌均有抑制作用［11］.3.2乳酸菌的定植拮抗作用乳酸菌的定植拮抗作用突出表现在2个方面，一是与致病菌竞争消化道上皮的附着位点。胃肠道的原籍菌群能抑制其它外来微生物在肠道内的定植或增殖，被称为“竞争排斥作用”或“定植抗力”。这种定植抗力的产生是因为体内微生物与致病菌竞争肠道上皮的吸附位点而产生的。如果这些吸附位点被较多的有益微生物所占据，病原微生物就会被限制与肠粘膜粘附、定植。以乳酸菌为代表的专性厌氧菌是构成定植抗力的主要力量，被称为定植抗力因子［12］。乳酸菌在人的肠道中通过粘附素与肠粘膜上皮细胞相互作用密切配合，形成生物屏障，在空间上构成致病菌的定植抗力，并通过其代谢产物阻止致病菌的定植和入侵，保护宿主免受致病菌的侵害，如植物乳杆菌299v（Lactobacillusplantarum299v）可促进肠上皮细胞分泌粘蛋白，既提供乳酸菌合适的生长环境，又抑制致病菌的定植［13］；双歧杆菌通过脂壁磷酸粘附于肠上皮细胞表面，与其它厌氧菌一起共同占据肠粘膜表面，构成一层菌膜屏障，并产生细胞外糖苷酶，降解上皮细胞上作为潜在致病菌及其内毒素结合受体的复杂多糖，竞争性抑制肠道内源性及外源性潜在致病菌对肠上皮细胞的粘附、定植，促使它们离开感染的肠道，从而起到定植拮抗作用［14］；菌体还可以促进小肠粘膜素的分泌，干扰致病菌对小肠上皮细胞的吸附。二是与有害菌竞争营养物质。通过体外连续培养的方法可以发现肠道固有菌群与外来菌之间对营养物质的竞争现象。但在肠道内是否有这种竞争营养的作用并没有直接的实验证据。有人认为，这种竞争并不起多大作用，但是在某种物质如生物素成为有害菌的限制因素时，这种抑菌作用就会表现出来［9］。3.3产生特殊酶系乳酸菌不仅具有一般微生物所产生的有关酶系，而且还可以产生一些特殊的如合成多糖的酶系、分解乳酸菌生长因子的酶系、分解亚硝胺的酶系、降低胆固醇的酶系、控制内毒素的酶系、分解脂肪的酶系等，赋予它以特殊的生理功能。乳酸菌还可利用本身所特有的某些酶类补充宿主在消化酶上的不足，帮助分解上消化道未被充分水解吸收的营养物质，有利于宿主进一步吸收利用，包括增加人体必需的维生素、氨基酸、微量元素、某些无机盐类（如钙、磷、铁、钴等）的吸收和利用。同时，通过产生某些酶修饰毒素受体，减少毒素与肠粘膜受体的结合，维持肠道微生态平衡，促进机体健康［12］。结束语随着人们对乳酸菌特殊生理功能和保健功能的进一步认识，乳酸菌日益得到人们的重视。目前对乳酸菌的研究已从过去的食品奶酪和发酵乳制品转移到与人体的关系上来，随着人们对乳酸菌生长规律、作用机理的深入了解及分子生物技术的飞速发展，乳酸菌的用途必将大大地拓展，必将为保障人类健康发挥更大的作用。参考文献潘宝海,李德发,谯仕彦.益生菌、益生素及合生剂的作用机理和相互关系.中国饲料，2000（15）：12~14.赵红霞,詹勇,等.乳酸菌的研究及其应用.江西饲料，2003，1：09-12.栾金水.乳酸菌的研究应用进展.江苏调味副食品，2004，21（1）：8-11.沈通.益生菌对肠微生物生态学影响的研究进展.肠外与肠内营养，2004，11（4）：242-246.M.T.Hamilton-Miller,S.Shah．Deficienciesinmicrobiologicalqualityandlabelingofprobioticsupplements.InternationalJournalofFoodMicrobiology.2002,27(1-2):175T.Mattila-Sandholm,P.Myllarinen,R.Crittenden,etal,Technologicalchallengesforfutureprobioticfoods,InternationalDairyJournal．2002,12(2-3):173~182张春杨,牛钟相,常维山等.益生菌剂对肉用仔鸡的营养、免疫促进作用.中国预防兽医学报，2002，24（1）：51~54杨隽,潘喜华,郑勇英等.益生菌制剂的保健功能评价.上海预防医学杂志，2000，12（2）：73~75金立明,刘忠军.益生素研究进展.经济动物学报，2004，8（3）：181-184.王旭明,陈宗泽,等.益生菌作用机理的研究进展.吉林农业科学，2002，27（1）：50-53.敬思群.优质乳酸菌的应用.中国乳业，2002，6：18-20.[12]赵玲艳,邓放明,等.乳酸菌的生理功能及其在发