益生菌的研究进展

《广 食曼工 型垫 ：堇竺堕：堇竺 皇堡鏖： 塑全 茎 !：!!： 型 ! _ ● — — ● _ _ _ - — — _ - _ _ — — ● - _ _ _ - — ● - _ _ ● _ — - - _ _ _ — _ _ _ _ - _ ● ● _ _ - _ — _ _ _ _ - — - — ● _ - — ’ _ - _ - — ● _ - _ - — — - - _ _ - — ’ _ _ _ _ — — ● — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 一 一 一 文章篇号 ：1 007-2764(2003)增刊一0025—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：益生茵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 茵的种类、作用机理、敏感性、安全性及其在食品中的应用。 关键词：益生茵；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 Stillwel1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，这是目前人们最常用的定义。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 84 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 J¨：(1)对宿主有益；(2)无毒性作用 和无致病作用；(3)fi~在消化道存活；(4)fi~适应胃酸 和胆盐；f5)fi~在消化道表面定殖；f6)fi~够产生有用 的酶类和代谢物；f7)在加工和贮存过程中能保持活 性 ；f8)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 2J：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 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技》 菌、酵母菌等。 “益生菌、益生元与健康”研讨会论文集 Vo1．19．增刊(总 77) 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[ 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I4】： (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 Bl、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 Bl、B2、B6、Bl2、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 B 、B2、B6、Bl2、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。He Fang[5J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 Harshamjit S．Gillt61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[71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％、P<0．05)； 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％)最高达 27．55％(P<0．01)； 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L8J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 l％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 O．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L9J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”刚 益生菌的安全性主要包括 以下几个方面：(1)应 用于人类的益生菌最好来 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 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食品工业科技 ：：垄竺堕：垄竺 皇堡壁：： 塑叁堡 薹 !：!!： 型 !! _ _ _ _ _ _ _ ● — — — — _ ● _ _ _ _ _ - — — — — — _ _ _ _ _ - _ _ — — — — — _ _ _ _ _ - - _ — — — — — — _ _ _ _ - — — — — — — - l _ _ _ - — — — — — — - _ l - — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 一 。 亡现象，在严重免疫缺陷的成年鼠中也出现 了类似现 目前益生菌己被广泛应用于食品、医药保健和饲 象。一位 73岁的慢性淋巴性血病患者使用双岐杆菌 料等各个领域。在食品和医药保健上多采用乳酸菌、 制剂后，也导致了死亡。R．D．Wagner和 E．Balish⋯ 双岐杆菌和肠球菌及酵母菌等。 也报道了益生菌对于免疫力有缺 陷的病人有潜在的 在食品中益生菌主要用于发酵乳制品的生产，发 危害。因此对于益生菌的使用应该谨慎 ，不能不加区 酵奶不仅含有丰富的钙、蛋白质、核黄素和维生素 别的将益生菌应用于人体、兽药和动物生长促进剂。 B．z等营养素，具有很高的营养价值 ，而且还含有大 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【1 】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l1 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 ¨J对沧海生物公司生产的益生素产品 “康源菌宝”中两种主要益生菌一一乳酸杆菌和腊样 芽孢杆菌进行了 l6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 抑制作用最小；卡那霉素对乳酸杆菌抑制作用最小， 对腊样芽孢杆菌抑制作用较小。 有研究发现【1 5J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 数量己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 B一半乳糖酶。 6 益生菌的应用及发展前景 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，世界卫生组织建议在治疗腹泻期以酸奶代替牛 奶。而酸乳酒则是用细菌 (包括各种乳杆菌、乳球菌、 白串珠菌和醋杆菌)和酵母(发酵乳糖和不发酵乳糖 的酵母1的复杂混合物发酵的牛奶制作的一种刺激性 饮料。据报道酸乳酒具有潜在的抗菌、免疫 、抗肿瘤 和降胆固醇的作用。吕嘉枥【1 bJ等还研究了益生菌中 的嗜酸乳酸杆菌在甜酒酿中的生长繁殖 的营养条件 和培养条件 ，并用于指导生产含高活性的益生菌甜酒 酿，使人们在食用甜酒酿时，可获得甜酒酿和益生菌 的双重营养健康作用。如今益生菌正逐步用于开发各 种功能食品，如：果汁、糖果、冰淇淋、冷冻酸奶等。 大量的研究己证实，益生菌在治疗肠道疾病 ，包 括与抗生素相关性肠炎、感染性肠道炎；(如溃疡性 结肠炎)、克隆氏疾病、结肠癌、坏死性结肠炎；全 身性疾病、念珠菌性阴道炎等方面具有肯定的疗效。 Kalliomaki【1 等人的研究发现乳酸菌 GG有效的降低 了小孩的遗传性过敏症的危害性。随着动物实验和临 床研究的进一步深入，益生菌在临床的应用领域将会 不断扩展。 参考文献 l 潘宝海，李德发，谯仕彦．益生菌、益生素及合生剂的作用机 理和相互关系．中国饲料，2000(i5)：l2～l4． 2 刁其玉，屠焰，齐广海．益生菌(素)的研究及其在饲料 中的 应用．饲料工业，2002，23(1 o1：l~4 3 0．B．M aia ，ILDuarte ，A．M．Siiva 。et ai． Evaluation of the components of a commercial probiotic ingnotobiotic mice experimentally challenged with Salmonella enterica subsp． entericaser． Typhimurium ． Veterinary M icrobiology ， 200i．79(2)：i83-l89 4 张 民等．益生菌的营养和免疫．饲料研究，20020 O)： 8 5 M．T．Hamilton-M iller．S．Shah ． Deficiencies in microbioio- 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) gical quality and labeling of probiotic supplements．1nterna- bacteria for immuno·deficient patients．Bul1．Inst．Pasteur, tional Journal of Food Microbiology．2002，27(I-2)：l 75 1 998(96)：1 65-1 70 6 T．Mattila．Sandholm，P．Myllarinen，R．Crittenden，et al， 12 侯晓林．新型药物微生态制剂浅谈．饲料营养，1998，14(3)：7 Technological challenges for future probiotic foods，Inter． 13 马艳，常志州，朱万宝．饲用益生菌对抗生素敏感性的试 national Dairy Journa1．2002，12(2．31：173～182 验研究．江苏农业科学，2002(5)：5O一52 7 张春杨，牛钟相，常维山等．益生菌剂对肉用仔鸡的营养、 14 刘清源，赵献军．两种益生菌对 l6种抗菌药敏感性测定． 免疫促进作用．中国预防兽医学报，2002，24(1)：51-54 动物医学展，2002，23(4)：73—74 8 刘克琳，何明清．益生菌对鲤鱼免疫功能影响的研究．饲料 15 Shah，NR Probiotic bacteria：selective enumeration and 工业：2000，2l(6)：24~25 survival in dairy foods．Dairy Sei，2000(83)：894--907 9 杨隽，潘喜华，郑勇英等．益生菌制剂的保健功能．上海 l6 吕嘉枥，舒国伟，周胜敏等．益生菌甜酒酿的研究．酿酒科 预防医学杂志，2000，12(2)：73～75 技：2003(3)：63--65 10 刘小杰，何国庆，袁长贵．益生菌的安全性及其功能．中国 l 7 Marko Kalliomaki，Seppo Salminen，Heikki Arvilommi， et 乳品工业，2002，30(1)：l6~18 al，Probiotics in primary prevention ofatopic disease：a ran． 1 1 R．D．Wagner,E．Balish． Potential hazards of probiotic domized placebo—controlled tria1．Lancet：200 1 f357)：1 076 Research Progress Of Probiotics Deng Li，Rui Hanming (Food Eng．Dept．，South China University of Technology,Guangzhou，5 1 0640) Abstract：probiotics is very important for the nutrition and health，which is widely used in food，medicine and feed industry．This paper introduces its classification，functional mechanism ，sensitivity and safety besides application Key words：probiotics；functional mechanism；sensitivity；safety ～ ’ ～ ’ ⋯ ’ ⋯ ’ 一 ‘ ⋯ ’ ⋯ ⋯ 一 ● ⋯ ⋯ _ _ _ ‘ ～ ⋯ 一 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ’ _ l _ ’ ⋯ ‘ ～ ’ ～ ● 一 ’ - l _ ⋯ ⋯ ’ ⋯ _ l _ ’ ⋯ ’ _ l _ ⋯ 一 ‘ 一 ‘ _ l _ ， _ l _ ’ 一 ‘ _ I _ ’ 一 ⋯ 一 ⋯ ⋯ ’ _ _ _ ● 一 ， ⋯ ， 一 (上接第 89页) 的营养与健康具有十分重要的意义。随着对肠内微生 物群落研究的深入，益生元在食品工业、饲料工业及 至制药业等行业中将发挥着越来越重要的作用。 3 展望 今后的发展趋势可能是合生元(Synbiotics)，即益 生菌和益生元同时并用的制品，通过促进外源性活菌 在肠道中定植、选择性刺激一种或有限几种有益菌生 长和／或代谢，促进宿主健康。 参 考 文 献 I 曾吉祥．海洋科学．1 994．(6)：32~34． 2 蒋虹，胡宏．中国微生态杂志．1 997．(9)：54~55． 3 于敏．食品工业．1998．(4)：33～35． 4 何熙．食品工业．2000．(3)：l5～l6． 5 李平兰．中国微生态学杂志．1 998．(41：248． 6 Yoram Bouhinik．et a1．J．Nutr．1999．(130)：ll3～ ll6． 7 TomioMorohashi．et a1． Nutr．1998．126：l8l5～ 18l8． 8 ’Jian Wang N．et a1．FoodChen．1999．(47)：1549～1557 9 陈峰，姜悦．微藻生物技术．北京：中国轻工业出版社．1999． 10 龙新．食品工业科技．2001．(6)：l～4． 1l Kensuke SakaiA．K．et a1．J．Nutr．2000．(13o1：1608~ 1612． 12 魏远安．食品与发酵工业．126(11：48~54 Process ofNutrition and Application Research of Prebiotics W ang Hui (College ofFood Engineering&Biotechnology,South China ofTechnology University,Guangzhou．510641) Abs tract：Prebiotics include some Oligosaccharides，microalgae an d natural plan t etc ．，and have the functions of improving the microeubiois of intestinal tract，adjusting metabolism of fat,mineral substance and protein，regulating immunologic funtion ． Process of nutrition and application rese~ch of prebiotics are introd uced in this article ．It’S predicted that prebiotics will display more an d more importance in food an d feed industries． Key words：Prebiotics；oligosaccharides；microalgae 87 维普资讯 http://www.cqvip.com