双歧杆菌对肠道的保健功能及其作用机理

《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 Vo1．20增刊(总83) 文章篇号：1 007-2764(2004)增：FIJ-01 05-030 双歧杆菌对肠道的保健功能及其作用机理 王宁 李远志 (华南农业大学食品学院，广州510642) 摘要：肠道健康近年来逐渐受到人们的关注，引起包括食品研究人员、食品开发商、营养学家、医学工作者等的广泛兴趣。双 歧杆菌作为肠道有益菌群之一，正越来越多地被应用到食品工业中。本文综述了双歧杆菌对人体肠道的保健功能，包括抑制腐生细 菌的生长、对蛋白质代谢及维生素的改善作用、维持维生素供应、对钙、铁吸收的促进作用、对肝脏的保护作用、预防治疗便秘和 腹泻、防癌抗癌作用及防治乳糖不耐症，然后对其在肠道中发挥作用的机理进行了阐述。目前被普遍接受的是通过粘附肠道细胞形 成具有保护作用的生物屏障机理。 关键词：双歧杆菌；保健；机理 Health Care Function and Mechanism of Bifidobacteria in Intestine WangNing (College ofFood,South ChinaAgricultureUniversity,Guangzhou 510642) Abstract：Intestine health has received great~x)ncelTIS gradually in recent years． Food researchers，businessmen for food developing， nulritionists andmedicinalworkers’have extensiveinterests onit．As one ofthe benefitbacteriain intestine，bifidobacteriahas been applied to foodindustrymoreandmore。Thehealth care functionsofbifidobacteriaalereviewed inthis article,including restrainthegrowthofsaprophytic bacterium，the improving role on protein metabolism and vitamins，maintaining vitamins supply,the stimulating role on calcium and iron absorption,thepmtecting roleonliver,preventand cure constipation，diarrheaandlacto~resisting symptom，prevention andresistance cancers． Th e mechanism of bifidobacteria in intestine is also elaborated。Th e widely accepted one is forming biological shield with Bifidobacteria by adhering intestinal cells． Key words：Bifidobacteria；Health care；Mechanism 肠道健康近年来逐渐受到人们的关注，引起包括 食品研究人员、食品开发商、营养学家、医学工作者 等的广泛兴趣。人体新陈代谢产生的毒性胺、硫化物、 酚类和吲哚等都是对肠道有刺激性和毒性的物质，是 肠道腐败菌活动增强的标志。有很多报道称双歧杆菌 有清除肠道有毒物质，改善肠道环境的作用。现在， 人们已对双歧杆菌的各个方面，尤其是与人体健康关 系进行了大量工作川l1 。 l 双歧杆菌的发现史 双歧杆菌最先是由法国巴斯德研究院的Tissier教 授于 1 899年发现的，Tissier是从健康母乳营养儿大便 中通过直接涂片和染色发现的。当时这个菌被 Tissier 1O5 命名为普通分叉杆菌 (Bacillus bifiduscommunis)或分 叉杆菌 (Bacillus Bifidus)。在第二年 (1900)，巴斯德 研究院的Mono教授又与Tissier合作，首次分离出了 该菌，命名为嗜酸杆菌 (Bacillus acidophilus)。后来 Mono又在 1905年从母乳营养儿大便中分离出Tissier 发现的分叉的双歧杆菌。至此，双歧杆菌的两种形态 一 分叉杆菌或不分叉直杆或弯杆菌全都被发现了。迄 今，这两种形态仍然被认为是正确的，并成为进一步 研究的基础[21。 2 双歧杆菌的种类及分布 双歧杆菌归属于放线菌科双歧杆菌属，专性厌氧， 革兰氏阳性，呈杆状，不形成芽胞，不运动。因为它能发 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 Vo1．20增刊(总83) 酵糖类，产生大量乳酸，又称为乳酸菌。与人有关的双歧 杆菌菌株有：双歧杆菌 Biovars a和 b、长双歧杆菌 Biovars a和b、婴儿双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双 歧杆菌Biovars a、b和C、梭型双歧杆菌、链状双歧杆 菌、假链状双歧杆菌和齿状双歧杆菌u 。 双歧杆菌是母乳喂养婴儿肠道内的优势菌，占母 乳喂养婴儿粪便中总微生物群落总数的99％。它也是 成人肠道中占绝对优势的正常寄宿菌。它可存在于小 肠，但数量比在大肠和粪便中少。同时它也存在于人的 口腔、阴道、许多动物的消化道，还可发现于污水中【jJ。 3 双歧杆菌对人体肠道的保健功能 3．1 抑制腐生细菌的生长 双歧杆菌产生的醋酸、乳酸使肠道 pH值降低， 达到抑制腐生细菌的目的Ⅲ嘲。另外，双歧杆菌产生 的Bifidin(主要由苯基丙氨酸和谷氨酸组成)也对肠 道腐生细菌有抑制作用。双歧杆菌还能使结合的胆汁 酸分离呈游离状，起到更强的抑菌作用巧 。腐生细菌 被抑制后，人体内的毒性胺、硫化物、酚类和吲哚等 有害物质也明显减少。 3．2 对蛋白质代谢的改善作用 双歧杆菌具有磷蛋白磷酸酶活性，能分解 c【．酪蛋 白，促进蛋白吸收，氮蓄积率增高" ¨[161。双歧杆 菌直接参与蛋白质、肽和氨基酸代谢，培养 24小时的 双歧杆菌总氮量比例由 26％增加到 88％，证实双歧杆 菌能很好的利用氨，能够利用氨作为氮源在肠道内合 成自身所需要的氨基酸，可以降低血氨浓度 。 3-3 对维生素的改善作用 双歧杆菌产生的维生素为菌体内含有的维生素和 菌体外产生的维生素，都对人体有益。在成年人肠道 内有一种硫胺素芽孢杆菌，它能分解硫胺素而使人产 生维生素 B1缺乏症，服用维生素B1制剂也无效；但 双歧杆菌可抑制这种菌，而且它所产生的菌外体维生 素B．可以有效地被人体所利用 r¨嘲。 3．4 维持维生素供应 双歧杆菌可代谢产生多种B族维生素，每克干细 胞中含VBl 100mg、VB22．5mg。每升培养液的胞外代 谢物含VB125--250mg、VB210mg、VB6100mg，还有 少量 VBl2、尼克酸、叶酸Ⅲ嘲嘲fl0]。 3．5 对钙、铁吸收的促进作用 双歧杆菌在肠道中产生的有机酸可降低环境中的 pH值和 Eh值，有利于二价铁、钙及维生素D的吸收。 而在无菌动物肠道中pH值和 Eh值较高，Fe2 易氧化 为Fes ，所以很容易发生低血色素性贫血" f9I~ 3．6 对肝脏的保护作用 腐生菌产生许多代谢产物，如吲哚、甲酚、胺等 需要在肝脏中用酸解毒，随尿与葡糖醛酸盐和硫酸盐 等形式排出。如果不能及时解毒，将导致肝功能紊乱 和循环系统失常，干扰神经系统并影响睡眠H 。双歧 杆菌能抑制腐败细菌生长，纠正肠道菌群失调而促进 营养吸收，阻止细菌易位，减少内毒素来源减轻肝脏损 害，改善肝功能。同时通过降低肠内pH，致使氨变为难 吸收的状态，从而减少对肝的危害u 。 肝硬化、慢性肝炎患者长期服用双歧杆菌，则血 液中的氨、酚等和尿兰母含量降低，粪便中双歧杆菌 增多，患者食欲增强，体重增加，蛋白质代谢趋于正 常，肝功能得到改善⋯fill。 3．7 预防治疗便秘和腹泻 老年人及体衰病人容易引起的习惯性便秘，是一 种顽固、令人烦恼的病症，因长期便秘而引起的头晕、 恶心、食欲不振，甚至引起结肠癌，故对便秘不可轻 视 ¨ 。便秘与食品的品质、饮食规律及消化道的蠕动 有关[51o双歧杆菌可增进肠道蠕动，改善通便，防止 便秘。又由于双歧杆菌产生的酸可使肠道内渗透压增 高，水分分泌亢进，粪便中水分增高而缓解便秘HⅢ 。 Hotta等研究了口服双歧制剂对难治疗的婴儿腹 泻的作用。这些病人口服双歧制剂以后3—7天内，大 便的次数和外观明显的改善了。所有病人的粪便菌群 也都恢复正常了，以常驻的双歧杆菌或摄入的短双歧 杆菌占优势，肠道菌的平衡又恢复到正常水平川 。 3．8 防癌抗癌作用 肠道腐生菌在代谢中会产生许多致癌产物，如吲 哚、胺、酚等，有的还能将一些致癌前体物转化为致 癌物，例如将偶氮化合物和芳香化合物还原成有致癌 作用的 N，N一二苯亚硝基化合物。双歧杆菌可通过 抑制腐生菌的生长和分解致癌物起到防癌作用。动物 实验还观察到，双歧杆菌通过增加免疫功能抑制癌细 胞的转移和生长，最后使癌细胞消失H [51o另外，双 歧杆菌能吸收和消除致癌物的毒害作用，抑制突变剂 的致突变作用，有效减少潜在癌症的发生。它能显著地 诱导NK细胞和单核细胞的激活，从而起到抗肿瘤免疫 的作用[31o双歧杆菌菌体细胞壁的肽聚糖、脂磷壁酸 和多糖都有抗肿瘤作用。大量动物实验表明，摄入双 歧杆菌活菌或死菌均可提高机体的抗体水平，激活巨 噬细胞的吞噬活性，这对提高机体的抗感染能力，预 防、抑制和杀死肿瘤细胞的产生具有重要作用 [11 1。 3．9 防治乳糖不耐症 乳糖消化不良是因为在小肠内缺乏足够量的 P 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 第三届 “益生菌、益生元与健康”研讨会专刊 Vo1．20增刊(总 83) 一 半乳糖苷酶，工业化生产采用的双歧杆菌、婴儿双 面所列举的几方面，现在比较热门的话题是双歧杆菌 歧杆菌、青春双歧杆菌都为乳糖阳性，这就是说口服 通过清除人体自由基而起到抗衰老的作用。此外，对 含这些双歧杆菌的微生态调节剂，可以改善对乳糖的 其发挥作用的机理了解也不够深入，还存在未搞清楚 消化和吸收，动物试验也充分证明了这种功能[1ll~ 的内容，今后有待于进一步研究。 4 双歧杆菌发挥作用的机理 参考文献 双歧杆菌作为肠道中的有益菌，通过与乳酸杆菌 及其它厌氧菌一起共同占据肠粘膜表面，形成一个具 有保护作用的生物屏障，阻止病菌的定植入侵 儿 Ⅱ 。 关于双歧杆菌对肠道病原体生物拮抗作用的机理，目 前认为有以下几种可能：1)通过磷壁酸与肠上皮细胞 形成紧密接触，构成肠道的定植抗力，阻止致病菌和条 件致病菌的入侵；2)使肠道P H值和氧化还原电势(E h)下降，对有害菌起决定性的抑制作用；3)fig使结合胆 汁酸分离成游离状，对有害菌起到更强的抑制作用；4) 通过胞外糖苷酶降解肠粘膜上皮细胞上作为潜在致病 菌和细菌毒素受体的杂多糖．阻止潜在致病菌及其毒 素在肠粘膜上皮细胞的粘附；5)产生Bifidin和Bifilong 两种抗菌物质；6)调节和协同其它肠道菌群，促进肠道 蠕动，减少致病菌粘附到肠粘膜上的机会 。¨目前被普 遍接受的是第一种可能即通过粘附肠道细胞形成具有 保护作用的生物屏障机理 。 4．1 粘附机理 目前，对双歧杆菌在肠道细胞上粘附机理的研究 普遍认为，双歧杆菌是通过一种叫做粘附素的物质而 粘附到肠道细胞上的。粘附是双歧杆菌的粘附素(配体) 与肠道细胞相应受体之间的特异性结合过程，肠道细 胞是否具有相应的受体及受体的类型决定着双歧杆菌 是否在特定的部位粘附定的部位粘附。但不同学者对 双歧杆菌粘附素的确认不尽相同，主要有脂磷壁酸说、 粘附蛋白说及表面分子说 ¨[1410 4．2 粘附过程 粘附的第一步是非特异性的，借趋化作用使细菌 和易感宿主细胞表面接近及定位，继之细菌粘附素与 易感宿主细胞表面处于静电荷及疏水性结合；第二步 是特异性的，即在第一步的基础上，粘附素进一步与 相应的特异性受体结合。细菌定居下来以后不断增殖 形成集落 (局部增殖)，在条件适合时侵入机体组织， 并进入血液[151。 5 展望 综上可知，双歧杆菌对人体的保健功能远不止上 l07 l 张篪，郑海涛，杜小冰等．巴马健康老人食物结构与肠道双 歧杆菌关系的初步研究．食品科学，1994，(9)：47~49 2 康白．双歧杆菌的过去、现在和将来．中国微生态学杂 志，1995，7(6)：57--64 3 古长庆，晁福寰．双歧杆菌的保健功能及其研究进展．中国 微生态学杂志，2003，15(5)：3 l4~3 l5 4 康情，李唯．双歧杆菌的研究动向与开发前景．内江科 技．1 997(4)：34~38 5 杜敏，南庆贤，龚海岩等．双歧杆菌及其保健机理．食品与发 酵工业．1995(2)：8l～83 6 高恩明，谢贵林．浅述双歧杆菌与微生态药品．微生物学免 疫学进展．1999，27(4)：84~86 7 潘超然．双歧杆菌的功能性和免疫原性及其应用研究．福建 轻纺．2003(5)：1～7 8 徐营，李霞，杨利国．双歧杆菌的生物学特性及对人体的生 理功能．微生物学通报．2001，28(6)：94~96 9 王 占武，张篪．双歧杆菌 与人体健康 ．中 国乳 品工 业．1996．24(1)：24~27 l0 周家春．双歧杆菌对人体的生理功能．， 州食品工业科 技．2002，l 8(2)：8～l 0 ll 何通生．乳杆菌和双歧杆菌与人类健康的关系．中国微生态 学杂志．1 995，7(6)：57--64 l2 高巍，刘晨黎．双歧杆菌在胃肠道微生物区系中的作用及其 粘膜附着机制．石河子大学学报．2002，6(4)：334~338 l3 钟世顺，张振书．双歧杆菌粘附的研究进展．中国微生态学 杂志．2003，l5(1)：62---63 l4 李航，赵国华，阚健全等．双歧杆菌在肠道中定植机理的研 究进展．食品与发酵工业．2004，30(1)：67-70 l5 尤萍，马玉龙．双歧杆菌对肠上皮细胞粘附作用的研究及应 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