益生菌LGG的研究

《广州食品工业科技》 “益生菌、益生元与健康”研讨会集 Vo1．19．增刊 (总 77) 文章篇号：1 007-2764(2003)增TfJ-OOl 7-055 筮鳍固 ∞ 圈 王世宾 刘金杰 乔岚 程琳 (芬兰维利奥有限公司上海代处 上海 200021) 摘 要：LGG (ATCC 53103)是一种专利的鼠李糖乳杆菌，八十年代初由两位美国教授从健康人体内分离而得 ，也是 目前全球 研究最多的益生菌之一。大量的体外实验、动物实验、人体实验和流行病学调查研究充分证明了LGG的安全性。功能性方面，LGG 具有显著的平衡和改善肠道菌群、预防和治疗腹泻、提高机体免疫力、预防过敏、结合并排除毒素、预防龋齿等功能。此外，作为一 种益生菌，LGG还具有一些自身的优势：比如耐胃酸、耐胆汁、可定殖于人体肠道、最终产品 (酸奶、牛奶等 )保质期内活菌数保 持恒定等。 关键词：益生菌；LGG；安全性；功能性；优势 益生菌是一类活体微生物，它对宿主动物 (例如 人类 )的肠道等具有一定的功能性，而且该功能性必 须得到科学实验的证实。 益生菌对人类的健康起着重要的作用，在人们越 来越关注身体健康的今天，有关益生菌及益生菌保健 品的研究开发正成为研究的热点。目前，全球公认的 益生菌已有很多，比如双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪 乳杆菌、LGG等，其中 LGG是研究最多、最全面的 益生菌之一。 1 LGG的发现 LGG(ATCC 53103)是一种专利的鼠李糖乳杆菌 菌株，八十年代初由两位美国教授 Sherwood Gorbach 和 Barry Goldin从健康人体肠道中分离出来。当时筛 选菌种的是必须来自健康人体肠道 粘附于上皮 细胞、能够定殖于人体肠道、能够产生抑菌物质、具 有良好的生长特性等。 LGG菌种的名字是以乳杆菌 (Lactobacillus)和 两位美国教授姓名 (Gorbach和 Goldin)的第一个字 母连接而成。1987年，芬兰维利奥公司获得了 LGG 的全球唯一授权。目前，全球 30多个国家和地区已有 LGG产品生产和销售。 2 Lflfl安全性研究 作为益生菌，其安全性是首要考虑的问。LGG 有大量安全性方面的研究，比如体外实验、动物实验、 人体研究以及流行病学研究等。 作者简介：王世宾 (1972～)，男，汉族，硕士，主要从事乳制品方面的技术 和销售工作。 2．1 体外实验 对应用于食品中的微生物而言，有一点非常重要， 那就是不能有耐药性基因。一般情况下，耐药性基因 存在于质粒中，而 LGG不含有质粒。 LGG对万古霉素有抗性，这一点与其它所有的干 酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、副酪蛋白乳杆菌、胚芽乳 杆菌等完全一样(Klein et a1．2ooo)。 为了研究 LGG 对粘膜屏障的影响，研究者们进 行了体外和体内实验，结果表明 LGG 不会降解肠道 粘液fRuseler-van Embden et a1．1 995a；Ruseler-van Embden et a1．1995b)。据此认为LGG用于治疗用途是 安全的。 Hudault等人 (1997)通过 Caco．2或海拉 (Hela) 细胞模型研究表明 LGG 不会侵入肠细胞，而且可以 减少鼠伤寒沙门氏菌的侵入。 另外，有研究表明，LGG可以通过增加粘液素的 分泌而减少大肠杆菌在Caco-2和HT-29细胞模型中的 粘附(Mattar et a1．2002)，而且可以减少大肠杆菌在 Caco-2单细胞模型中的迁移率，且 LGG浓度越高， 大肠杆菌的迁移率就越低(Mattar et a1．2OO1)。LGG粘 液素分泌的增加还可以减少轮状病毒对肠细胞的入侵 (Chen et a1．1993)。 2．2 动物实验 LGG 可以增加无菌小鼠和普通小鼠小肠上部细 胞的增殖，且可以增加小肠绒毛的长度和凹穴的深度 以及有丝分裂指数和绒毛细胞数量。作者认为这可能 就是 LGG促进小肠感染后得以恢复的机~(Banasaz et a1．2002)。 在另外的小鼠或兔子实验中，研究者发现 LGO 55 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 “益生菌、益生元与健康”研讨会论文集 Vo1．19．增刊 I77) 并没有引起实验小 鼠任何不 良反应(Donohue et a1． 1993)，而且可以降低非肠道细菌在肠系膜淋巴结、脾 脏和肝脏中的迁移率(Lee et a1．2000)。 在一次急性肝损伤模型和一项对先天性免疫缺陷 小鼠的研究中，研究者没有发现任何 LGG 对实验小 鼠的毒害作用(Naaber et a1．1998，Wagner et a1．1997)。 其它的动物实验还有很多，在此不一一列举，所 有的实验均表明，LGG是一个安全的菌株，不具有入 侵性，LGG对肠道微生态的有益影响可以增强肠道的 屏障机制。 2．3 人体方面研究 谈到乳杆菌的安全性，一些毒力因素往往需要考 虑在内，比如粘附性、能否引起人体血小板凝集以及 糖苷酶和蛋白酶等。LOG是一种具有粘附性的菌株， 且其粘附性对发挥其调整粘膜免疫反应功能和定殖于 健康肠道中十分重要。LGG不会引起人体血小板凝集 (Korpela et a1．1997)，从而也证明了其安全性。 临床实验表明，LGG 对于患有过敏性肠道疾病 (节段性回肠炎、溃疡性结肠炎等)的患者没有副作 用(Guptaeta1．2000；Malin 1997)。2002年，Vanderhoof 等人研究 了经过器官移植的病人在器官移植后口服 LGG产品以预防和治疗一些肠道疾病，整个研究过程 没有发现 LGG有任何不利影响，也没有菌血症发生。 在芬兰，很多医院都使用 LGG 产品 (乳制品和 胶囊)。通常 LOG用于那些免疫力十分低下的儿童， 比如患有严重疾病或经过细胞毒素疗法或爱滋病患者 及血液学病人等。从未发现 LGG 对这些患者有任何 不 利 的影 响(Valtonen et a1．Document of Helsinki UniversityCentralHospital，2003)。 在一项特定的研究中，LGG的安全性经过数千名 健康志愿者的证实。全球超过 20个国家用 LGG预防 和治疗小孩子急性腹泻。1990年，全球第一个 LGG 产品在芬兰上市，目前芬兰人均每年 LGG 产品的消 费量已达到 6kg以上。目前，全球 30多个国家和地区 有 LGG 产品生产和销售，包括欧洲、南美洲、北美 洲、亚洲等。长期的、大量的实践也证明了 LGG 的 安全性。 2．4 流行病学研究 芬兰进行过两次流行病学调查研究，结果表明因 乳酸菌而引起感染的几率是很低的。第一次调查研究 中，通过基因的方法对菌血症患者血培养中的乳酸菌 进行分类和鉴定(Saxelin et a1．1 996)。结果证明，LGG 与感染之问并无任何关系，且因乳杆菌而引起的菌血 症的数量是非常少的。第二次调查研究中，将 1989 至 1994年问所有的菌血症血培养中的乳杆菌与市场 上乳制品或药品中的菌株进行比对。在共计 5192例血 培养中，l2例是因为乳杆菌而引起的，占0．23％。研 究结果表明，所有的血培养乳杆菌与乳制品行业已经 应用的任何菌株均不相同。需要说明的是，上述两次 研究中的乳酸菌血症患者均有其它潜在的严重疾病。 3 LGG功能性研究 自从 LGG被发现以后，关于其功能性方面的研 究就一直在进行中。大量的科学实验表明，LGG具有 下列功能： (1)平衡肠道菌群，改善胃肠道功能 (2)增强肠道粘膜屏障 (3)预防和治疗腹泻 (4)提高机体免疫力 (5)结合并排除毒素 (6)减少受感染的几率 (7)减少食物过敏产生，加速过敏后的恢复过程 (8)预防龋齿 3．1 平衡肠道菌群，改善肠道功能 正常情况下，人体肠道内的微生物菌群相当恒定。 研究表明LGG发酵奶可以显著增加肠道内有益菌(比 如双歧杆菌和乳酸杆菌)的数量。尽管 LGG 可以成 为肠道菌群的一部分，但它却不会替代所有的乳酸杆 菌。LGG占总乳酸杆菌数的比例因人而异，而且该比 例很可能与肠道本来的乳酸杆菌数有一定关系。 细胞培养实验表明：LOG能够减少鼠伤寒沙门氏 菌对细胞的侵入。动物实验表明：LGG可以改善定殖 抵抗力，保护肠道免受有害菌的入侵。与对照组相比， 摄入 LGG 的老鼠的肠道中沙门氏菌的数量明显少得 多。而且，被沙门氏菌感染的老鼠摄入 LGG 后，可 以活更长的时间。LGG也可以保护老鼠免受白色念珠 菌的感染，抑制酵母的生长，延长老鼠的寿命。LGG 的这些功能与免疫学及非免疫学的因素都有关。而且， ． 在实验室的研究中，人们发现 LGG可以抑制大肠菌 群在肠粘膜和肠细胞上的粘附。其机制可能是与 LGG 分泌的粘液素有关。 3．2 预防和治疗腹泻 Oberbelman等对营养不良的儿童腹泻进行了 l5 个月的研究，发现 LGG 对于腺病毒引起的腹泻具有 明显预防效果。LGG对 18~29个月的孩子腹泻的预 防是十分有效的，而且，它主要对非母乳喂养的孩子 腹泻的预防更为有效。 Young等研究发现 LGG 对儿童因抗生素治疗而 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 “益生菌、益生元与健康”研讨会论文集 Vo1．19．增刊(总77) 引起的腹泻腹痛有明显的治疗效果，且 LGG 无任何 副作用。 Oksanen等在土尔其对一些旅行者进行的研究发 现，若一天口服两次 LGG 产品，对旅行者腹泻的治 疗是十分有效的。Hilton等对美国去亚州、东非、南 美等地的旅行者腹泻发病情况进行了研究，发现每天 口服一粒 LGG 胶囊可预防旅行腹泻的发生，且发现 LGG对以前从未发生旅行腹泻者更为有效。 在泰国、巴基斯坦用 LGG 治疗急性腹泻的研究 结果表明：LGG能加速水泻性腹泻的恢复。 此外，在意大利进行的研究表明 LGG 对轮状病 毒引起的腹泻和其它未知起因腹泻均有一定的治疗， 俄罗斯地区的研究也同样支持这一结论。 LGG 和 Lactophilus粉、酸奶发酵剂进行治疗腹 泻效果的比较，发现只有 LGG 对腹泻的加速恢复有 作用，因为 Lactophilus也含有鼠李糖乳杆菌菌株，所 以相同种的不同菌株在功能上也会有很大的差别。 3．3 提高机体免疫力 临床实验证明：LGG可以增强 IgA对食物抗原的 抵抗力。一些消炎药能够引起胃肠道粘膜的渗透性增 加甚至出血，而 LGG 可以帮助胃粘膜的渗透性保持 正常。 Majamaa等人研究了因牛乳过敏而发生湿疹的儿 童， 当他们摄入不含牛乳的 LGG产品后，患者症状 和程度大大减轻了。 LGG可以增加非特异性免疫反应，明显地降低因 过敏而产生的炎症。一方面，LGG可以增加免疫防御 能力，促进免疫反应，另一方面，LGG还可以减少过 敏反应中的过度活性免疫反应。 3．4 保护胃粘膜 当发生肠炎或微生物菌群平衡被打破的时候，胃 粘膜的渗透性就会增加，大的抗原分子和肠道微生物 就可以穿过粘膜进入系统。当实验动物摄入 LGG后， 粘膜的成熟过程就变得正常了，抗原的渗透也得到很 好的控制。上述实验结果与免疫球蛋白 A (IgA)有 很大关系。 3．5 降低水解酶的活性，减少毒素 结肠中的微生物菌群与结肠癌的发病率有很大 关系。肠道微生物的水解酶类可以将食物中的致癌物 质前体转化为致癌物。LGG发酵奶则可以降低这些结 肠中水解酶 ( 一葡糖苷酸酶、甘氨胆酸水解酶、硝 基降解酶、胰蛋白酶等)的活性以及尿中有毒的D．甲 酚的分泌。 此外，研究者还发现 LGG可以结合一些细菌毒 素，如黄曲霉毒素和葡萄球菌毒素等。 3．6 预防龋齿 早期的研究主要集中在胃肠道方面，但最近的一 些研究表明，LGG对龋齿也具有一定的作用。 Meurman教授等人研究了 LGG对儿童龋齿的预 防作用。实验对象为 451名 1—6岁的儿童，实验期为 7个月。结果发现，LGG对龋齿的发生具有一定的预 防作用。龋齿的产生主要与一些细菌产酸有关，而 LGG能够抑制这些细菌的生长，从而对牙齿产生保护 作用。 3．7 其它 目前，关于 LGG 其它方面的功能性也在不断研 究当中。比如 LGG 对肿瘤的抑制作用，对癌症、节 段性回肠炎、慢性关节炎等的预防和治疗作用等。 4 LGG的优势 不同的益生菌具有不同的特点，同许多其它益生 菌相比，LGG具有以下优势： 4．1 全球研究最多、最彻底的益生菌之一 目前，LGG的研究文献是所有益生菌中最多的， 其安全性和功能性均有大量的科学实验所证实。 4．2 低酸环境存活并可定殖于人体肠道 LGG忍受肠道环境 (如胃酸、胆汁等)的能力优 于普通酸奶菌种和其它一些益生菌菌种。实验证实， 在 pH3．0条件下，LGG在胃中4小时活菌数几乎没有 变化。LGG 能够以存活状态通过人体胃部而进入肠 道，并在肠道内定殖。 4-3 发酵过程仅产 L一乳酸 LGG 不能利用乳糖，但可利用一些单糖类，在 发酵过程中，只会产生 L一乳酸，而不会产生其它对 产品口感有影响的酸类。 4．4 在产品保质期内活菌数保持稳定 研究表明，LGG在最终产品中的稳定性非常好。 比如，LGG酸奶在冷臧条件下，一个月的保质期内 LGG活菌数几乎保持稳定。而一些其它的益生菌则在 产品 (比如酸奶)生产后数天内活菌数以几何级不断 衰减。 5 结束语 益生菌类保健品在欧洲、日本等一些国家已发展 了很多年，而且深受广大消费者的青睐。我国同类产 品在市场上尚没有形成气候，但近些年来随着人们 自 我保健意识的增强，一些真正有益于健康的益生菌产 品必将得到市场的认可。 57 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 “益生菌、益生元与健康”研讨会论文集 Voi．19．增刊(簋77) LGG作为益生菌中的佼佼者，已流行于全球 30 多个国家。关于其功能性方面的深入研究还处于不断 的探索之中。 l4 参 考 文 献 l Benno’Y，HE，E，et a1．1996．Effect of Lactobacillus GG yoghurt on human intestinal mieroecology in Japan ese subjects．NutritionToday 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— — I _ - - _ — _ — ● _ ● — — _ — — ● _ _ - ● — _ — ● _ - l - _ — — — I _ — _ — — - - _ _ - — — — ● _ _ - - — — — - _ _ _ — — — — - _ - - — — _ — _ ● _ _ ● — - — _ _ - — — — — — — _ - ● — — — — — — — — — — — — — — — — — 一 一 。 一 200 1．6：3 l~33 review．International Jouma!of Food Microbiology．1 998，44： 7 李晓瑜等．美国益生菌产品的发展状况．中国食品卫生杂 93-106 志。2001．1：43～45 14 Golden BR．Health benefits of Probiotic．British Journal of 8 刘一尘等．益 生菌剂存在的 问题及研究方 向．饲料 广角． Nutrition．1998，80：203-207 2002．21：23～26 l 5 Aso Y Akanzan H．Prophylactic effect of a Loctobacillus 9 何明清．益生素技术现状 、限制因素分析及对策．饲料广角． casei preparation the recurrence ofsuperficial bladder cancer 2ool，21：l3-l5 [J]．Urol Intl，l992，49：125～129 l 0 Cherie J．Ziemer．An Overview of Probiotics,Prebiotics and l 6 Bellomo G Mangiale A，Frigerio G A controlled double- Synbiotics in the Functional Food Concept：Perspe ctives and blinded study of SF68 strain as a new biological preparation Future Strategies．1nt．Diary Journa1．1 998，2：473-479 for the treatment ofdiarrhea in pediatrics[J】．Curt Therapeutic 1 1 Indu Pal Kaur．Probiotics：Potential Pharmaceutical applicat- Res．1980,28：927-936． ions．Pharmaceutical Science．2002．15：l～9 l7 Edens F W et a1．Purification and Characterization ofglycrot 12 Mary Ellen San ders．Overview ofFunctional Foods：Emph- dehy dratase from Lactobacillus reuteri．App1．Environ． asison Probiotic Bacteria Int．Diary Journa1．1998，2：34l~347 M icrobia1．1997，76：l79-196 13 Seppo Salminen．Demonstration of Safety of Probiotic-a The Mechanism．the Present Questions and the Countermeasure on Probiotics Shu Na。 Rui Han—M ing~ (1．Fudan University Schoo1 ofPharmacy,Shanghai．200032) (2．South China University ofTechnology Food and Biological Engineering College，Guangzhou,5 1 0640) Abstract：This paper deals with the mechanism，the health benefit to human and the present questions of probiotic，presenting the approachestoimprovetheefficiencyofprobioticbacteria． Key words：probiotic；mechan ism；question (上接第 58页) bacteriaon C~tndidiasisinimmunodeficientmice．Infect Immun． 26 Saxelin，M Pessi， ，and Salminen,S．1995．Fecal recovery 65：4165-4172． following oral adminislration of1．actobacillus strain GG(ATCC 29 VanderhoofJA，Young RJ，lyerK，Brown C，Horslen SP(20O2)． 53103)in gelatine capsules to healthy volunteers．InL J．Food Safetyofprobioticsin pediauic liveandboweltransplantpatien~ Mierob．25：199-203． J PediatrGastroenterolNutr35：420． 27 Tuomola,E．M．，Ouweh~xt A～C and Salminen,S．1999．The 30 Young RJ。Whitney DB et al 1998．Prevention of antibiotic effectofprobioticbaete~ ontheadlaesionofpathogenstohuman ·associated diarrhea utilizing Laetobacillus GG Ccasffoent lnt ll intestinal mucus．FEMS Immuno1．Med ic．Microbio1．26：1 37． Suppl 1．p86． 28 Wagner,R． ,et a1．1997．Biotherapeutic effects of pmbiotic Review on studies Of probiotics LGG Wang Shibin，Liu Jinjie，Qiao Lan，Cheng Lin (Valio Ltd Shanghai Rep．Office，Shanghai，20002 1) Abstract：LGG apatented L．rhamnosus strain(ATCC 53103)。was discoveredfrom healthyperson bytwoAmerican professors in early 1980’s．It is the best documentated probiotics in the world．The safety of LGG is verified by many in vitro experiments，animal studies，clinical studies and epidemiological studies．Its functionalities include：improving GI tract function。preventing and cur~diarrhea, regulating immune function，preventing allergies，binding an d eliminating toxins，preventing dental caries ， etc．In addition。compared with many other probiotics，LGG has a lot of advantages，such as it can survive in low pH environment ． colonize in G1 tract,live LGG remains almost constant in final products during shelf life，etc． Key words：probiotics；LGG；safety；functionality；advantage 70 维普资讯 http://www.cqvip.com