乳酸杆菌的生理功能及应用研究

乳酸杆菌的生理功能及应用研究

无菌是指含有活菌或细菌成分、代谢产物和寄生虫的生物制品。乳酸杆菌是抗生素的重要成员，被认为是一种应用前景的微生物。本文从乳酸杆菌的生理功能、应用研究及其应用前景等方面进行如下综述。1乳酸为主,ph对生长乳酸菌是革兰氏阳性菌,不形成芽孢,触媒阴性,细胞色素缺失,兼性厌氧,营养需求苛刻,耐酸,在糖发酵时行严格的发酵方式,终产物以乳酸为主。其生长温度在20~53℃,最适温度为30~40℃;耐酸,最适pH通常为5.5~6.0。目前,已经从哺乳动物的粪便、阴道分泌物、奶酪和酸菜等分离到40余种乳酸杆菌,包括植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌和罗伊乳杆菌等,共同属于乳酸杆菌属。乳酸菌不仅已广泛应用于畜牧业、食品加工业,随着研究的深入,也在一些疾病治疗中得以应用,用于增强患者的免疫、营养、生长刺激等。2乳酸杆菌的生理功能2.1提高乳酸杆菌的免疫作用乳酸杆菌提高免疫力主要表现在两方面:一是非特异性免疫,具有早期抗感染作用。主要包括增强黏膜屏障功能、加强巨噬细胞的吞噬能力、刺激细胞产生各种细胞因子来控制炎症反应强度等。如乳酸杆菌能使正常人体内中性粒细胞表面受体CR1、CR3和FcRⅢ的FcR表达增多,提高吞噬能力,但在过敏者体内乳酸杆菌LGG却能使这些受体减少,通过降低吞噬能力,减弱过敏反应。二是刺激特异性免疫应答。如增加黏膜表面和血清中IgA和IgM、IgG水平以强化体液免疫,促进T、B淋巴细胞的增殖和成熟,加强细胞免疫。乳酸杆菌能减少特异性皮炎的发生,减轻过敏反应程度、调节Th1/Th2平衡。此效应是通过菌群基因组DNA刺激、外周血单核细胞(PBMCs)诱导产生的,且与乳酸杆菌进入机体的剂量有关;在正常的体液免疫中,能使机体针对外来抗原的抗体产生增多。但在过敏者体内,却可抑制机体内针对过敏原的抗体产生,还可提高B细胞针对有丝分裂原的增殖能力。Schiffrin等发现约氏乳杆菌Lj1和乳酸双歧杆菌Bb12能在体外增强吞噬细胞对大肠杆菌的吞噬作用;噬热链球菌在同沙门氏菌一起使用时可起到免疫佐剂的作用,显著提高血清中的IgA含量。Gill列出了1985到1995年间的一些乳酸菌在人和动物上实验的报道,结果均表现出正面效果。2.2乳酸菌抑制涉及杂质的增加乳酸菌对肠道黏膜表面的黏附能力,是拮抗肠道病原微生物定植及集群生长的先决条件,并且对免疫调节及促进受损黏膜的修复都很重要。乳酸杆菌主要通过两种方式拮抗微生物,一是生长过程中分泌抗菌素物质,来达到抑制致病类型的有害菌和外源病原菌的目的。通过分泌有机酸、过氧化氢、二氧化碳、丁二酮等抑制有害菌的入侵,纠正肠道菌群失调,重建健康的生态环境。研究表明,很多乳酸菌还能产生细菌素。Harris等在研究乳酸菌对单胞增生李斯特菌的抑制作用时发现,乳杆菌UAL11、明串珠球菌UAL14、乳酸片球菌PAC1.0培养物无细胞上清液,经过碱中和、超滤或热处理后,仍表现出抑制活性。可以推测,这三株菌是通过细菌素发生作用的。二是与病原菌竞争生存空间。乳酸杆菌一般是肠道菌群中的优势菌种,数量占绝对优势,其消耗掉流至肠道后段的有限的营养物质如氨基酸、维生素、矿物质等,从而抑制病原菌的生长繁殖。2.3对宿主的影响有研究表明,小麦、大麦、稻米、小米及玉米等谷物进行乳酸菌发酵后,营养价值大大提高。毕德成用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵玉米粉和小麦粉后,赖氨酸、蛋氨酸、硫胺素和核黄素等含量均有所增加,总体营养价值有明显提高。这也表明乳酸菌在体内如能正常发挥代谢活性,就能直接为宿主提供部分可利用的必需氨基酸和部分维生素,提高矿物质元素的生物学活性,进而达到为宿主提供必需营养物质,增强动物的营养代谢,直接起到促生长作用。除了上述直接作用外,乳酸菌产生的酸性代谢产物使肠道环境偏酸性,而一般的消化酶的最适pH值为偏酸性,加强肠道的蠕动和分泌,同时也促进养分的消化吸收。乳酸杆菌能促进重要维生素的生成,如人体内主要的B族维生素叶酸,能减少同型半胱氨酸的产生,对抵抗慢性疾病有重要作用。而该叶酸就是由乳酸乳球菌和植物乳酸杆菌合成的,同时又被加式乳酸杆菌所消耗,如此形成一个网络循环。此外,乳酸杆菌还是重要的植酸酶,能将不可溶性的营养成分水解为可溶性,加速肠道对营养素的吸收。3作为免疫接种疫苗目前,乳酸杆菌制剂已被应用于肠道的微生态治疗。乳酸杆菌另一个在医学领域具有应用潜力的是作为免疫接种的疫苗载体。乳酸杆菌是健康妇女阴道正常菌群中优势菌。有实验证明乳酸杆菌有免疫增强作用,可提高机体巨噬细胞的吞噬功能,对妇女阴道炎的发病有非常重要的生物拮抗作用。3.1乳酸杆菌对人类的影响3.1.1乳酸杆菌对乳腺癌骨髓瘤细胞生长和分化的影响人们对食品及药物抗突变、抗癌作用的研究已开展多年。近年,关于肠道中菌群的抗癌作用也引起广泛关注。乳酸杆菌能够抑制人体某些肿瘤的发生发展,其能结合致癌物质随粪便排出,减少其形成、活化及滞留机会。流行病学调查发现,长期食用酸奶制品可降低乳腺癌、结直肠癌、胃癌及膀胱癌的发生率。乳酪乳杆菌对乳腺癌MCF7细胞生长有抑制作用;从人粪便分离的2种乳酸杆菌(HN1和HA8)对骨髓瘤细胞有很强的抑制增殖作用。临床应用中,乳酸杆菌主要与其他治疗手段相结合,可增强疗效,降低副作用。3.1.2乳酸杆菌对肠道炎症反应的影响创伤、感染患者机体内大多存在胃肠道过度炎症反应,严重者可引起脓毒血症和多器官功能衰竭。大量研究显示乳酸杆菌能减轻肠道炎症反应,降低肠道内毒素血症。HENRIK等对腹内感染大鼠应用添加乳酸杆菌的肠内营养与庆大霉素进行抗感染比较。结果显示:乳酸杆菌组于12h内毒素血症消失,庆大霉素组下降86%,24h时只有乳酸杆菌起作用,内毒素血症水平下降47%。此外,乳酸杆菌还提高了吞噬细胞的吞噬能力。3.2乳酸杆菌对动物的影响3.2.1乳酸杆菌对拾遗瞳胶酶活性的影响乳酸杆菌是猪肠道正常菌群中重要的优势菌之一,对改善肠道内环境、维持猪体内正常的微生态平衡,具有十分重要的意义。但韩春艳等研究认为,乳酸杆菌对2周龄以上的仔猪没有表现出良好的促生长作用。添加乳酸杆菌可显著提高断奶仔猪胰脏和十二指肠食糜中淀粉酶和脂肪酶的活性,提高平均日增重和饲粮粗脂肪表观消化率。据此认为,日粮中添加乳酸杆菌后,仔猪生长性能的提高与仔猪脂肪酶活性和粗脂肪表观消化率的提高有关。3.2.2乳酸杆菌,减少大肠杆菌及腹泻Red-mend1968年报道,乳酸杆菌经口饲喂仔猪可以减少下痢、改善发育。Muralidhara报道,给刚出生的仔猪饲喂乳酸杆菌可以减少大肠杆菌数量,粪便中乳酸杆菌与大肠杆菌的比例达到1280∶1,而未饲喂乳酸杆菌组的比例为2∶1,此比例的提高可以保护动物抵抗肠致病性大肠杆菌的侵袭,预防腹泻。4进一步研究的问题乳酸杆菌在胃肠道菌群平衡调节中