益生菌的研究進(jìn)展及與人類健康

益生菌的研究進(jìn)展及與人類健康益生菌的研究進(jìn)展及與人類健康-食品加工技術(shù)論文(1)【摘要】隨著人們對腸道內(nèi)微生物菌落與人類健康關(guān)系的認(rèn)識與研究，益生菌作為一個新領(lǐng)域開始被了解和關(guān)注。本文綜述了對人類的營養(yǎng)和健康有著非常重要意義的益生菌的營養(yǎng)功效、作用機(jī)制及其應(yīng)用情況的研究進(jìn)展?！菊撐年P(guān)鍵詞】益生菌；功能與作用；作用機(jī)制1概述1.1什么是益生菌“益生菌”的英文單詞“probiotics”由Lilly和Stillwell于1965年在《Science》發(fā)表研究論文時所創(chuàng)造。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）世界衛(wèi)生組織（WHO）聯(lián)合專家組在2001年給出的定義，益生菌是“經(jīng)適量服用后，有益于其宿主健康的活的微生物”。概括地講，益生菌的作用在于促進(jìn)有益菌、抑制致病菌的生長，維持腸道菌群的平衡，有益人體健康。1.2益生菌與乳酸菌益生菌與乳酸菌是從不同角度對某些細(xì)菌的定義。益生菌包括部分乳酸菌，而乳酸菌不全是益生菌。乳酸菌是從發(fā)酵糖產(chǎn)生乳酸機(jī)理方面考慮，指發(fā)酵糖生成乳酸細(xì)菌的總稱。有些對人類生活有益，有些是有害的。市場上的發(fā)酵乳制品中的乳酸菌通常是指保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌。益生菌有的耐酸，有的能在人體腸道中生殖一段時間，是有益宿主健康的細(xì)菌。常用的益生菌菌種有雙岐桿菌，乳酸桿菌和一些鏈球菌。在制劑中，有的為單一菌種，有的為多種菌聯(lián)合使用，幾種菌種聯(lián)合使用有增多的趨勢。1.3作為益生菌的細(xì)菌應(yīng)該具備的條件：(1)對宿主有益；(2)無毒性作用和無致病作用；(3)能在消化道存活；(4)能適應(yīng)胃酸和膽鹽；(5)能在消化道表面定殖；(6)能夠產(chǎn)生有用的酶類和代謝物；(7)在加工和貯存過程中能保持活性；(8)具有良好的感官特性。2益生菌的功能與作用乳酸菌不僅可以提高食品的營養(yǎng)價值、改善食品風(fēng)味、提高食品保藏性和附加值，而且，近年來乳酸菌的特殊生理活性和營養(yǎng)功能正日益引起人們的重視。大量研究表明，乳酸菌對人體具有多方面的保健作用，如調(diào)節(jié)機(jī)體胃腸道正常菌群、保持體內(nèi)微生態(tài)平衡、提高食物消化率和生物價、改善便秘、降低膽固醇水平、改善肝功能、緩解乳糖不耐癥、控制內(nèi)毒素、抑制腸道內(nèi)腐敗菌生長繁殖和腐敗產(chǎn)物的產(chǎn)生、制造營養(yǎng)物質(zhì)、刺激組織發(fā)育，從而對機(jī)體的營養(yǎng)狀態(tài)、生理功能、細(xì)胞感染、藥物效應(yīng)、毒性反應(yīng)、免疫反應(yīng)、腫瘤發(fā)生、衰老過程和突然的應(yīng)急反應(yīng)等產(chǎn)生作用。由此可見，乳酸菌的生理功能與機(jī)體的生命活動息息相關(guān)，如果乳酸菌停止生長，人類就很難健康生存［2-3］。2.1乳酸桿菌對宿主的粘著機(jī)制同人類最為密切相關(guān)的乳桿菌屬乳酸桿菌(Lactobacillus)和致病性細(xì)菌同樣，也是通過糖蛋白或糖脂質(zhì)的糖鏈相結(jié)合。只不過，腸道細(xì)菌為了抵抗腸蠕動和食物流而得以滯留于腸道，病毒和致病細(xì)菌則是一粘著于宿主細(xì)胞表面的糖蛋白或糖脂質(zhì)糖鏈而構(gòu)成感染。2.2免疫功能擁有完整腸道菌群的常規(guī)動物比無菌動物有更高的巨噬細(xì)胞活性和免疫球蛋白水平，乳酸桿菌能提高巨噬細(xì)胞的活性，并能防止腫瘤的生長。另外，雙岐桿菌也具有良好的抗菌性并能增強(qiáng)機(jī)體免疫功能。HeFang等對一些益生菌進(jìn)行的研究表明：有些益生菌能夠影響人體免疫系統(tǒng)的應(yīng)答能力，不同菌體的影響程度不同。而HarsharnjitS.Gill等也通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了乳酸桿菌能夠增強(qiáng)機(jī)體的免疫能力。劉克琳等采用有益芽孢桿菌制成微生物添加劑飼喂鯉魚，實(shí)驗(yàn)組添加1％生態(tài)制劑，經(jīng)100d飼喂試驗(yàn)，結(jié)果試驗(yàn)組較對照組增重11.8％，飼料系數(shù)下降0.24；試驗(yàn)組免疫器官胸腺、脾臟生長發(fā)育較對照組迅速、成熟快，電鏡觀察免疫器官內(nèi)T.B淋巴細(xì)胞較對照組成熟快，數(shù)量增多，產(chǎn)生抗體增多，免疫功能增強(qiáng)。楊雋等在小白鼠試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)益生菌制劑有一定的抗輻射、抗疲勞、保護(hù)肝臟和潤腸通便的作用。2.3降血清膽固醇作用盡管其效果可因菌株不同而異，但益生菌確具有降血清膽固醇作用。只是關(guān)于其作用機(jī)制尚未完全澄清，估計可有對腸道膽固醇的吸收抑制，膽汁酸的排泌促進(jìn)和肝內(nèi)的膽固醇合成抑制等環(huán)節(jié)。篩選兼?zhèn)湟嫔匦缘木赀M(jìn)行研究并用以開發(fā)食品則前景光明。2.4防癌作用研究表明，習(xí)慣地攝食LcS(LactobacilluscaseiShirota,LcS)可減低由吸煙增加膀胱癌發(fā)病的風(fēng)險。據(jù)《日經(jīng)Biotech》(200317121)報道，最近已開成功不含抗生物質(zhì)耐受性基因的LcS產(chǎn)品。2.5益生菌對腸道內(nèi)環(huán)境的改善效果多胺是同細(xì)胞分化與生長密切相關(guān)的物質(zhì)，對腸管組織的成熟起不可或缺的作用，它可由腸道細(xì)菌生成，對腸道內(nèi)環(huán)境的影響是至關(guān)重要物質(zhì)。給高齡者投予含耐酸性、對腸粘膜粘著性強(qiáng)并已確證可在腸道內(nèi)生長的BifidobacteriumlactisLKM512株(此在5%氧溶酸性條件下或乳酸內(nèi)及胃環(huán)境中可生存并同有害菌Clostridiumperfringens的粘著競爭試驗(yàn)上有剝離作用。/doc/7e14950559.html,ctis在系統(tǒng)分類學(xué)上屬B.animalis之同義密碼子種或亞種)的酸奶(yogurt)試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，確可使腸內(nèi)多胺含量增加。此種作用的結(jié)果，由于腸道內(nèi)環(huán)境獲致改善，炎癥性細(xì)胞因子誘導(dǎo)受抑腸粘膜層康復(fù)遂使抗炎作用增加并取得強(qiáng)效的抗致突變性。2.6益生菌對中藥的影響構(gòu)成傳統(tǒng)中藥的有效成分均含(糖)苷，而具β結(jié)合的苷可由人消化酶分解，故其在體內(nèi)的利用率甚低。糖苷由腸道細(xì)菌水解代謝提高其親油性之后方被吸收而發(fā)揮藥效。但腸道菌群的構(gòu)成有極大的個體差異性使其水解率亦不同，是導(dǎo)致藥效個體差異的主要原因。有研究表明，篩選出具水解人參苷功能的益生菌，給服用人參者并用，發(fā)現(xiàn)可使其人參苷水解率標(biāo)準(zhǔn)化而提高人參的藥效。因此，益生菌技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)中藥領(lǐng)域可以期待。2.7腸乳酸菌的新功能益生菌制劑不是藥物，至多它不過屬于食品，只是由于發(fā)現(xiàn)其用于預(yù)防生活習(xí)慣病顯現(xiàn)效果而激發(fā)了對其新一代制劑的大力研究。雙歧桿菌屬菌株完全不能代謝膽酸而可能將之作為營養(yǎng)原料而加以攝取并儲存。此對預(yù)防生活習(xí)慣病(例如大腸癌和以高膽固醇血癥為基礎(chǔ)病因的心腦血管病)確有一定效果。作為膽酸攝取的能源，除葡萄糖外，促進(jìn)雙歧桿菌生長的難消化性寡糖(益生原)—棉子糖(raffinose)也是非常有效的。3益生菌的作用機(jī)制3.1產(chǎn)生抗菌物質(zhì)腸道內(nèi)雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌具有多種生物拮抗功能，如乳酸菌在體內(nèi)發(fā)酵乳糖，產(chǎn)生大量的乳酸乙酸，可降低腸道局部pH值，改善微生態(tài)環(huán)境，抑菌或殺死腸道內(nèi)的大腸埃希菌、沙門菌、鏈球菌等；同時，低pH值有利于腸道蠕動，維持正常生理功能，阻止致病菌的定植。乳酸菌產(chǎn)生的組織酸對革蘭氏陰性菌作用更明顯；乳酸菌本身還有抑制病原體復(fù)制的作用［9］；Gibson等報道，雙歧桿菌能產(chǎn)生一種未知的廣譜抗菌物質(zhì)，具有抑制沙門氏菌、志賀氏菌、霍亂弧菌等病原菌的活性［10］；保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌和乳酸乳桿菌所產(chǎn)生的過氧化氫有明顯的抑菌效果；乳酸菌能分泌抑制病原菌的細(xì)菌素，對多種革蘭氏陽性菌，包括葡萄球菌、鏈球菌、微球菌、分支桿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現(xiàn)在2個方面，一是與致病菌競爭消化道上皮的附著位點(diǎn)。胃腸道的原籍菌群能抑制其它外來微生物在腸道內(nèi)的定植或增殖，被稱為“競爭排斥作用”或“定植抗力”。這種定植抗力的產(chǎn)生是因?yàn)轶w內(nèi)微生物與致病菌競爭腸道上皮的吸附位點(diǎn)而產(chǎn)生的。如果這些吸附位點(diǎn)被較多的有益微生物所占據(jù)，病原微生物就會被限制與腸粘膜粘附、定植。以乳酸菌為代表的專性厭氧菌是構(gòu)成定植抗力的主要力量，被稱為定植抗力因子［12］。乳酸菌在人的腸道中通過粘附素與腸粘膜上皮細(xì)胞相互作用密切配合，形成生物屏障，在空間上構(gòu)成致病菌的定植抗力，并通過其代謝產(chǎn)物阻止致病菌的定植和入侵，保護(hù)宿主免受致病菌的侵害，如植物乳桿菌299v（Lactobacillusplantarum299v）可促進(jìn)腸上皮細(xì)胞分泌粘蛋白，既提供乳酸菌合適的生長環(huán)境，又抑制致病菌的定植［13］；雙歧桿菌通過脂壁磷酸粘附于腸上皮細(xì)胞表面，與其它厭氧菌一起共同占據(jù)腸粘膜表面，構(gòu)成一層菌膜屏障，并產(chǎn)生細(xì)胞外糖苷酶，降解上皮細(xì)胞上作為潛在致病菌及其內(nèi)毒素結(jié)合受體的復(fù)雜多糖，競爭性抑制腸道內(nèi)源性及外源性潛在致病菌對腸上皮細(xì)胞的粘附、定植，促使它們離開感染的腸道，從而起到定植拮抗作用［14］；菌體還可以促進(jìn)小腸粘膜素的分泌，干擾致病菌對小腸上皮細(xì)胞的吸附。二是與有害菌競爭營養(yǎng)物質(zhì)。通過體外連續(xù)培養(yǎng)的方法可以發(fā)現(xiàn)腸道固有菌群與外來菌之間對營養(yǎng)物質(zhì)的競爭現(xiàn)象。但在腸道內(nèi)是否有這種競爭營養(yǎng)的作用并沒有直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。有人認(rèn)為，這種競爭并不起多大作用，但是在某種物質(zhì)如生物素成為有害菌的限制因素時，這種抑菌作用就會表現(xiàn)出來［9］。3.3產(chǎn)生特殊酶系乳酸菌不僅具有一般微生物所產(chǎn)生的有關(guān)酶系，而且還可以產(chǎn)生一些特殊的如合成多糖的酶系、分解乳酸菌生長因子的酶系、分解亞硝胺的酶系、降低膽固醇的酶系、控制內(nèi)毒素的酶系、分解脂肪的酶系等，賦予它以特殊的生理功能。乳酸菌還可利用本身所特有的某些酶類補(bǔ)充宿主在消化酶上的不足，幫助分解上消化道未被充分水解吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，有利于宿主進(jìn)一步吸收利用，包括增加人體必需的維生素、氨基酸、微量元素、某些無機(jī)鹽類（如鈣、磷、鐵、鈷等）的吸收和利用。同時，通過產(chǎn)生某些酶修飾毒素受體，減少毒素與腸粘膜受體的結(jié)合，維持腸道微生態(tài)平衡，促進(jìn)機(jī)體健康［12］。結(jié)束語隨著人們對乳酸菌特殊生理功能和保健功能的進(jìn)一步認(rèn)識，乳酸菌日益得到人們的重視。目前對乳酸菌的研究已從過去的食品奶酪和發(fā)酵乳制品轉(zhuǎn)移到與人體的關(guān)系上來，隨著人們對乳酸菌生長規(guī)律、作用機(jī)理的深入了解及分子生物技術(shù)的飛速發(fā)展，乳酸菌的用途必將大大地拓展，必將為保障人類健康發(fā)揮更大的作用。參考文獻(xiàn)潘寶海,李德發(fā),譙仕彥.益生菌、益生素及合生劑的作用機(jī)理和相互關(guān)系.中國飼料，2000（15）：12~14.趙紅霞,詹勇,等.乳酸菌的研究及其應(yīng)用.江西飼料，2003，1：09-12.欒金水.乳酸菌的研究應(yīng)用進(jìn)展.江蘇調(diào)味副食品，2004，21（1）：8-11.沈通.益生菌對腸微生物生態(tài)學(xué)影響的研究進(jìn)展.腸外與腸內(nèi)營養(yǎng)，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張春楊,牛鐘相,常維山等.益生菌劑對肉用仔雞的營養(yǎng)、免疫促進(jìn)作用.中國預(yù)防獸醫(yī)學(xué)報，2002，24（1）：51~54楊雋,潘喜華,鄭勇英等.益生菌制劑的保健功能評價.上海預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2000，12（2）：73~75金立明,劉忠軍.益生素研究進(jìn)展.經(jīng)濟(jì)動物學(xué)報，2004，8（3）：181-184.王旭明,陳宗澤,等.益生菌作用機(jī)理的研究進(jìn)展.吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，27（1）：50-53.敬思群.優(yōu)質(zhì)乳酸菌的應(yīng)用.中國乳業(yè)，2002，6：18-20.[12]趙玲艷,鄧放明,等.乳酸菌的生理功能及其在發(fā)