益生菌的研究进展

《广州食品工业科技》“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集Vol.19.增刊(总77)文章篇号:1007-2764(2003)增刊-0025-084益生菌的研究进展邓丽芮汉明（华南理工大学食品与生物工程学院广州510640）摘要：益生菌对人类的营养和健康有着非常重要的意义，在食品、医药和饲料工业中都有广泛的应用。本文综述了益生菌的种类、作用机理、敏感性、安全性及其在食品中的应用。关键词：益生菌;作用机理;敏感性;安全性益生菌是通过改善宿主肠道微生物菌群的平衡而发挥作用的活性微生物。益生菌对健康的有益作用是俄国科学家Mctchnikoff首先提出的，他认为肠道乳酸菌能够通过防止腐败菌的生长而起到延长寿命的作用。到目前为止，人们已经发现益生菌可以改善肠道菌群结构，抑制病原菌，消除致癌因子，提高机体免疫力，降低胆固醇。益生菌与人体的健康有着密切的关系，在牛奶中添加益生菌可以改善消化功能，促进胃肠蠕动，减轻人体乳糖不耐受症，防止婴幼儿的腹泻和消化不良，对婴幼儿的营养与健康有重要的作用。在医学上，益生菌可以用于急性轮状病毒引起的腹泻，便秘，结肠功能失调以及放射性治疗引起的负作用，还可以用来抗肿瘤和抗癌。由于益生菌剂无毒性、无残留、无污染、不产生耐药性，能克服使用抗生素引起的菌群失调和二重感染，避免滥用抗生素等产生的不良后果；在使用抗生素后，再使用益生菌剂对恢复动物机体微生态平衡有明显的调节促进作用，因此益生菌应用在饲料工业中虽然只有20多年的历史，发展却比较快，是动物营养学的一个研究热点。1益生菌的概念随着科学研究的深入，益生菌的定义也在不断的变化。1965年，Lilly和Stillwell把益生菌描述为一种微生物产生的可以刺激其它微生物生长的物质，是与抗生素作用相反的物质。1974年Park定义为益生菌是有利于肠道平衡的有机物质，这一定义将抗生素也包括在内。1989年Fuller把益生菌定义为能够促进肠内菌群生态平衡，对宿主起有益作用的活微生物制剂，这是目前人们昀常用的定义。1994年有人对益生菌的定义又作了修订：“益生菌是含活菌和死菌作者简介：邓丽，硕士研究生，研究方向：食品科学包括其组分和产物的细菌制品，经口或其它粘膜途径投入，旨在改善粘膜表面微生物或酶的平衡，或者刺激特异性或非特异性免疫机制”。目前在世界范围内，学者们对其定义还存在着争议。与益生菌相近的术语包括微生态制剂、微生物生长促进剂、直接饲喂微生物等。有人认为益生菌可以是单一菌株，也可以是多种菌株的发酵产物。目前普遍认为作为益生菌的细菌应该具备以下条件[1]：(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益生菌的来源及种类益生菌来源主要是动物肠道正常生理性菌和非肠道菌。1989年美国食品和药物管理局（FDA）以及美国饲料监察协会（AAFCO）公布了41种可用于饲料的安全菌株。我国农业部于1996年公布了6种菌[2]：乳酸杆菌、粪链球菌、双岐杆菌、酵母菌、DM423腊样芽孢杆菌和SA38腊样芽孢杆菌可用于动物微生态调节剂。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。目前，常用的益生菌菌种有双岐杆菌，乳酸杆菌和一些链球菌。其中，双岐杆菌有青春双岐杆菌、短双岐杆菌等；乳酸杆菌有嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、胚芽乳杆菌、短乳杆菌、纤维二糖乳杆菌和乳酸乳杆菌。其他用作益生菌的链球菌有：粪链球菌、乳链球菌、嗜热唾液链球菌和乙酸乳酸双链球菌。此外，还有明串球菌属、足球菌属、丙酸杆菌属和芽孢杆菌属的菌种也可用作益生菌。通常，应用于人体的益生菌有双岐杆菌、乳酸杆菌、肠球菌、枯草杆菌、腊样芽孢杆菌、地衣芽孢杆84《广州食品工业科技》“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集Vol.19.增刊(总77)菌、酵母菌等。3益生菌的作用机理很多学者对益生菌的作用机理都进行了研究，综合起来看，基本表现在：3.1微生物夺氧当需氧型益生菌进入消化道后，生长繁殖消耗肠道内大量氧气，通过“生物夺氧”使需氧型致病菌大幅度下降，因而起到了防止动物患病的作用。3.2补充有益菌群，维持肠道菌体平衡，竞争性抑制；研究发现，益生菌能够有秩序的定殖于粘膜、皮肤等表面或细胞之间形成生物屏障，这些屏障可以阻止病原微生物的定殖，起着占位、争夺营养、互利共生或拮抗作用，形成保护屏障，阻止病原菌的侵入，从而对致病菌的定殖产生抑制作用。3.3产生有益的代谢产物，抑制或杀死有害菌；有些有益的菌落可产生有益的代谢产物，如产生有机酸，降低肠道pH值；产生过氧化氢和天然抗生素类物质，减少肠道内氨及胺等毒性物质的产生，其可形成抑制或杀死有害菌的环境。O.B.Maia[3]认为益生菌对沙门氏寒菌具有很好的抑制性及杀菌效果。3.4营养作用；目前有营养特性的益生菌主要有芽孢杆菌、其次是双岐杆菌、乳酸杆菌等。其营养特性具体表现在[4]：(1)芽孢杆菌在其生长繁殖过程中能够产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发性酸，这些酸类能够降低动物肠道的pH值，可有效抑制病原菌的生长，为乳酸菌的生长创造了条件。同时，它还能够产生很多维生素B1、B2、B6等B族维生素和维生素C，为动物提供维生素营养，从而促进动物生产性能的提高。另外，它产生植酸酶，促进动物对植酸磷的利用和对脂肪的消化吸收率；产生的氨基氧化酶及分解硫化氢的酶类，可将吲哚类氧化成无毒、无害的物质，从而降低畜禽舍内氨气、硫化氢的浓度和臭味，减少环境污染。(2)双岐杆菌不仅可以产生各种维生素如维生素B1、B2、B6、B12、烟酸和叶酸等以供机体所需，还能通过抑制某些维生素分解菌来保障维生素的供应。另外，它还可以降低血氨改善肝脏功能。肠道内腐生菌产生的大量吲哚、硫化氢、胺等代谢产物需在肝脏中由酸解毒，随后以葡萄糖醛酸盐和硫酸盐等形式排除，若不及时解毒将导致肝功能紊乱和循环系统失常。双岐杆菌在肠道内可吸收利用这些含氮有害物质，抑制产胺的腐败菌，降低肠道内的pH值，使氨变为难于吸收的离子型，达到降低血氨的功效。(3)乳酸杆菌能合成动物所需要的多种维生素，如B1、B2、B6、B12、烟酸、泛酸、叶酸等，当肠道菌群失调时，动物会表现出维生素缺乏症。3.5免疫作用；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[5]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[6]等也通过实验发现了乳酸杆菌能够增强机体的免疫能力。张春杨[7]等的研究表明，用产蛋白酶的益生菌制备成益生菌剂饲喂肉鸡，能明显促进免疫器官的生长发育，提高免疫器官指数（提高脾脏、法氏囊、胸腺指数分别可达18.47％、6.42％、41.46％、P0.05）；也能促进消化道的生长发育，提高消化道重量指数（消化道重/体重×100％）昀高达27.55％（P0.01）；能明显提高循环抗体的水平和消化道内容物中的蛋白酶活力；因而能极显著促进肉用仔鸡的生长发育，料肉比可减少8.96％，大大提高了生产效益。刘克琳等[8]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[9]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。4益生菌的安全性[10]益生菌的安全性主要包括以下几个方面：（1）应用于人类的益生菌昀好来自人体；（2）必须从健康人的肠道中分离；（3）必须经过一定时间证明无致病性；（4）不能使胆盐早期解离；（5）不能携带可以转移的抗生素基因；（6）不能有与一些疾病（如心内膜炎、肠道不适症）相联系的历史。到目前为止，应用于食品的益生菌——乳酸杆菌都被证明是安全的，益生菌产品在欧洲和日本大量生产，也证明是安全的，但对于那些免疫妥协的个体而言，也有可能发生较严重的感染。Wangner等把Lac－GG、双岐杆菌、L嗜酸乳杆菌克隆在免疫缺陷的幼鼠体内，在一些克隆有Lac－GG的小鼠中出现死85《广州食品工业科技》“益生菌、益生元与健康”研讨会论文集Vol.19.增刊(总77)亡现象，在严重免疫缺陷的成年鼠中也出现了类似现象。一位73岁的慢性淋巴性血病患者使用双岐杆菌制剂后，也导致了死亡。R.D.Wagner和E.Balish[11]也报道了益生菌对于免疫力有缺陷的病人有潜在的危害。因此对于益生菌的使用应该谨慎，不能不加区别的将益生菌应用于人体、兽药和动物生长促进剂。5益生菌的敏感性及存活力益生菌可部分代替抗生素，且是抗生素的良好补充，从抗生素和益生菌的作用机理和应用技术上看，益生菌在很长一段时间内很难完全取代抗生素，因此，抗生素的使用范围限制到一定程度时，必将有一个抗生素与益生菌剂配合使用的时代，因此了解益生菌对各种常用抗生素的敏感性及配伍禁忌至关重要。有学者[12]认为益生菌制剂不能和抗生素同时使用，即使应用也要在治疗后一定时期内才能使用。马艳等[13]进行了益生菌对抗生素的敏感性实验，结果表明：乳酸菌对盐酸林可霉素、庆大霉素敏感，不能与之配伍使用，而对丁胺卡那霉素不敏感，可以配伍使用；芽孢杆菌对庆大霉素敏感，两者不能配伍使用，对盐酸林可霉素不敏感，可以配伍使用，对丁胺卡那霉素中度敏感，视具体情况配伍使用；粪链球菌对庆大霉素敏感，不能配伍使用，而对盐酸林可霉素、丁胺卡那霉素不敏感，可以配伍使用；而3种菌的复合菌可以分别与以上3种抗生素配伍使用。刘清源[14]对沧海生物公司生产的益生素产品“康源菌宝”中两种主要益生菌――乳酸杆菌和腊样芽孢杆菌进行了16种抗菌药的药敏实验，发现：头孢呋新、四环素、庆大霉素、青霉素、复合磺胺对两种菌无任何抑制作用；其他抗菌药对其均有不同程度的抑菌作用，链霉素、立福平、头孢三嗪、头孢哌酮抑制作用昀小；卡那霉素对乳酸杆菌抑制作用昀小，对腊样芽孢杆菌抑制作用较小。有研究发现[15]要获得所期望的治疗效果，益生菌的数量必须达到足够的数量。因此提高益生菌活菌数量已成为商业中的重点研究课题。目前，提高益生菌存活力的方法有：（1）选择耐酸和耐胆汁的菌株，有助于提高原生菌的生存能力；（2）选择合适的包装容器；（3）选择合适的接种量；（4）运用二步发酵法；（5）采用微胶囊技术；（6）添加蛋白质、肽和氨基酸；（7）添加抗坏血酸；（8）添加半胱氨酸；（9）利用超声波降解乳酸菌释放β－半乳糖酶。3O.B.Maia,R.Duarte,A.M.Silva,etal．EvaluationofthecomponentsofacommercialprobioticingnotobioticmiceexperimentallychallengedwithSalmonellaentericasubsp.entericaser.Typhimurium．VeterinaryMicrobiology,2001,79(2):183-1896益生菌的应用及发展前景目前益生菌已被广泛应用于食品、医药保健和饲料等各个领域。在食品和医药保健上多采用乳酸菌、双岐杆菌和肠球菌及酵母菌等。在食品中益生菌主要用于发酵乳制品的生产，发酵奶不仅含有丰富的钙、蛋白质、核黄素和维生素B12等营养素，具有很高的营养价值，而且还含有大量对人体健康很有益处的活的益生菌。含有双岐杆菌的发酵奶能增加肠道中的双岐杆菌，从而改善肠道菌落；干酪乳杆菌则具有缩短腹泻病程的作用。酸奶是用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌在严格的温度和时间控制下发酵的奶，它可减轻乳糖吸收不良的症状，从而缩短各种腹泻尤其是儿童腹泻的病程，世界卫生组织建议