双歧杆菌的研究现状

第 17卷 第 4期 2007年 8月 长 春 大 学 学 报 JOURNAL OF CHANGCHUN UNIVERSITY Vo1．17 No．4 Aug．2007 文章编号：1009—3907(2007)04—0057—05 双歧杆菌的研究现状 吴淑清 ，王顺余 ，谭 克 ，李荣和 (I．长春大学 食品科学与工程系，吉林 长春 130022；2．浙江工业大学 生物与环境工程学院，浙江 杭州 310032) 摘 要：双歧杆菌，肠道内一种有益菌种。本文主要对其调节人体生理功能作用和在食品学方面的 应用研究进行了综述，以期为双歧杆菌食品的研究开发提供基础资料。 关键词：双歧杆菌；双歧因子；生理功能；双歧杆菌食品 中图分类号：$852．6 文献标识码：A 双歧杆菌是健康动物消化道中有益菌种，在微生态学上属于原籍菌群，具有维持微生态平衡、生物拮抗、 免疫调节、营养等多方面的生理功能 ¨，也是人体健康的重要标志之一。本文对双歧杆菌在食品学、营养学 方面的作用和应用做如下综述。 1 双歧杆菌的生物学特性 双歧杆菌属革兰氏阳性、厌氧、不运动、无芽孢、形态多变的杆菌，其染色不规则，过氧化氢酶呈阴性。菌 落光滑，凸圆边缘完整，乳脂呈白色，闪光并有柔软质地。葡萄糖代谢属异型发酵，具有磷酸转酮酶活性，可 将 2mol葡萄糖酵解为 3mol乙酸和2mol乳酸 j。双歧杆菌广泛存在于人和动物的肠道，反刍动物的瘤胃， 以及人的齿缝中。其最适生存温度为37～42~C，最适pH值6．5～7．0。作为肠道菌群的重要组成部分，人体 只能从母体中一次性获得，以母乳喂养的婴儿在 2～3天后双歧杆菌迅速增殖并成优势菌种，5天后占菌群 的95％以上，非母乳喂养婴儿则仅占61％。双歧杆菌在肠道中的生长一般会受到宿主性别、年龄、饮食习惯 等方面的影响，随着年龄的增长和人体生理机能的变化，双歧杆菌逐渐随粪便排出，自然减少，一般健康青年 人肠道内双歧杆菌占14．8％，而中老年人仅占3、2％，甚至多数老年人肠道中已无双歧杆菌存在 j。 双歧杆菌的代谢产物主要为：H、乙酸和乳酸，代谢过程受 pH、胆盐和肠道内的病源微生物的影响。与 糖的代谢主要是利用体内果糖-(5一磷酸磷酸激酶(F6PPK)，对葡萄糖进行发酵 ，可通过 F6PPK途径和丙酮 酸还原成乳酸进行解释，发酵产物为乙酸、L(+)一乳酸、乙醇和甲酸；其次所有双歧杆菌都含有 、3-半乳 糖苷酶， 一半乳糖苷酶能降解不能被机体利用的多糖，B一半乳糖苷酶能分解乳糖_5 。与肽的代谢主要是存在 有高的 L—Leu氨肽酶活力 J，作用于蛋白质或多肽的端氨基酸的残基，尤其是含亮氨酸的肽类，亦可作用于 某些脂肪的胺类，提高蛋白的消化率。双歧杆菌中还发现有二酞酶、三肽酶和羧肽酶。此外，双歧杆菌的代 谢能产生结合胆酸水解酶，尤其是甘氨酰水解酶，使结合的胆酸游离，更有效地抑制病原菌生长 。 2 促进生长因素——双歧因子 双歧杆菌在肠道定植，再经繁殖后 ，才能改善肠道功能，增强机体免疫力。双歧因子是一类促进双歧杆 菌生长而不被人体消化吸收的一大类天然或合成物质，它是通过促进肠内人体有益细菌繁殖，优化菌群平衡 来实现功能改善的 j。双歧因子主要有以下几类。 2．1 蛋白水解物 双歧杆菌需要蛋白降解产生肽或氨基酸才能生长，这是因为，菌枕缺乏分解蛋白的活性 ，需要添加酪蛋 收稿日期：2007-03-02 作者简介：吴淑清(1969一)，女，吉林省敦化市人，长春大学生物科学技术学院食品科学与工程系副教授，硕士，主要从事食品营 养及生物学方面的教学与研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com Administrator 高亮 长 春 大 学 学 报 第 17卷 白水解物或与能分解蛋白的种类共同培养 。郭思建等根据乳酸菌素是由某些乳酸菌在代谢过程中合成 并分泌到环境中的一类具有抑菌活性的杀菌蛋闩或多肽物质来促进双歧杆菌生长，取得了较好的促生作用。 Petschow，talbot提出酵母浸提物、仅一乳白蛋白、B一乳球蛋白是最好的生长促生因子。Azaola A等在对 双歧杆菌生长的主要因子之间的作用进行实验，证实了增加复合氮源尤其是酵母提取物可产生高生物 量 。Shinichi等报导，经蛋白酶水解的蛋白巾分离出的非糖基化的肽是双歧杆菌的促进因子，但它们的结 构没有给出，仅提出促进双歧杆菌生长的肽可能是 10肽。 2．2 二硫键 所有对双歧杆菌有促进作用的物质，均具有含硫的肽，如果二硫键被还原或烷基化则失去活性即失去对 双歧杆菌的促进作用⋯ 。但一些含巯基和二硫键化合物，例如谷胱甘肽，对细菌的生长却没有影响。另外 泛酰巯基乙胺也具有促生作用，利用含泛酰琉基乙胺的胡萝 卜汁对双歧杆菌可产生促进作用。 2．3 碳源 此类物质主要集中在低聚糖类，双歧杆菌就利用低聚糖生物合成自身的细胞壁。它们不易被肠道消化， 具有低热量类似于纤维的功效，可抵抗胃酸和胰酶消化，并可为菌体提供高生物量，增加菌群密度，降低粪便 BT值，改善血月 等功效。最大的功效还在于可促进肠道中双歧杆菌的生长，是培养双歧杆菌的良好碳 源 。 2．4 E．coli 研究发现用新鲜的E．coli上清液培养长双歧杆菌，对其具有很好的促生作用。Salam研究证明了E．coli 可产生双歧杆菌的生长因子；而Sasaki等报道E．coli不能促进双歧杆菌生长，它促进双歧杆菌生长可能是由 于 E．coli蛋白酶消化了巯基乙酸培养基中的蛋白成分，释放含硫氨基酸的肽，这种肽才促进双歧杆菌的生 长。 3 对人体生理功能的作用 双歧杆菌作为一种有益菌落越来越受到人们的重视，在机体内扮演的角色也越来越重要，主要通过对机 体的生物拮抗、营养、免疫、及抗肿瘤等作用来维持胃肠道微生态环境平衡，提高机体防御能力。同时还起着 各种营养生理学的作用和担负着抑制细菌繁殖、预防感染的任务，有着重要的保健利用价值 ¨。 3．1 主要作用 3．I．I 促进营养 双歧杆菌体内含有大量的消化酶，能消化一些机体内依靠本身的酶系不能消化的营养物质，促进体营养 物质的消化吸收。同时，双歧杆菌能自身合成人体所必需的维生素 B 、B 、B 、B 叶酸、烟酸等多种维生素 及各种氨基酸和蛋白质类，直接向宿主提供营养物质 ¨，双歧杆菌还能抑制某些维生素分解酶来保障体内 维生素的供应 ¨。双歧杆菌在肠道中产生的乙酸和乳酸可降低环境 pII值，促进二价铁、钙、磷等微量元素 及维生素D的吸收。 3．1．2 抑制有害菌 双歧杆菌的抑菌作用主要在于其能在肠道内通过细胞磷壁酸与肠黏膜上皮细胞相互作用，与其他厌氧 菌共占据肠黏膜表面，构成一个生物学屏障，阻止致病菌的入侵 ” 。双歧杆菌还能抑制有害细菌的生长， 从而抑制腐败菌毒害物质如吲哚、甲酚、胺等的产生|】 ，并将其作为自身营养源代谢。作为厌氧菌种，双 歧杆菌大大抑制了那些需氧病菌的繁殖；代谢产生的有机酸，降低了肠道内的 pH值和氧化还原电势(Eh)， 产生抗菌消炎活性。双歧杆菌胆盐水解酶还能将胆盐水解成游离胆酸，进一部增强了抑菌的活性 。双歧 杆菌产生的胞外糖苷酶，可降解肠粘膜上皮细胞的杂多糖，抑制潜在的致病菌及其毒素在肠粘膜的粘附，对 宿主起保护作用 。最后，双歧杆菌还具有清除体内自由基的作用，进一步防止了毒害物质的产生。 3．1．3 增强免疫力和抗癌 双歧杆菌的免疫调节作用，是通过肠道刺激肠黏膜诱导激活潘氏细胞激活肠黏膜免疫系统，促进免疫球 蛋白(IgA)的分泌，促进细胞因子和抗体的产生，提高了胃肠道粘膜的免疫和抗感染的能力。双歧杆菌能激 活并促进 RAW 264．7巨噬细胞分泌产生 IL-2、IL-6、IL一10及 TNF—A等重要细胞因子，而发挥免疫调节作 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 4期 吴淑清 ，等：双歧杆菌的研究现状 59 用 ．2 。给小鼠腹腔注射 BFB后，发现动物脾脏 LAK、NK细胞活性，以及腹腔局部巨吞噬细胞来源的IL一1、 IL一6和TNF等细胞因子活性增强，从而提高了宿主机体的特异性和非特异性免疫功能。 双歧杆菌的抗癌作用，首先是由于其增强人体的免疫功能，非特异性增加了肿瘤的局部反应，改善肿瘤 患者淋巴细胞亚群分布及增强其杀伤活性 ，促进细胞免疫功能，激活巨噬细胞的吞噬活性而具有抗癌作用。 人体肠道中的腐生菌在分解食物、胆汁过程中产生酚类、吲哚、甲基吲哚、有机胺、氨、粪臭素和硫化氢等致癌 代谢产物，而双歧杆菌代谢产生的乳酸和乙酸能加速肠道蠕动和通便，促使这些致癌物质排出体外而解毒； 同时，双歧杆菌能分泌一种降解N 亚硝胺酶，使亚硝胺致癌物降解，降低了肠癌的发病率 J。双歧杆菌能 诱导血液中一氧化氮(NO)水平升高，激活了巨噬细胞的活性，并通过与肿瘤代谢关键酶活性部位 Fe S结合 失去活性，或与氧结合形成强有力杀伤性的羟自由基，促使癌细胞凋亡而产生抗癌作用 J。 3．2 其他生理功能 3．2．1 降血脂功能 双歧杆菌可以显著降低血清胆醇和三酰甘油含量，具有降血脂、降血压及预防心、脑血管疾病的作用。 Chen等 报道，给高胆固醇大鼠模型喂饲青春双歧杆菌与低聚糖组成的微生态调节剂，14d后，动物血清总 胆固醇和甘油三酯的含量基本降到正常水平，成年大鼠卵巢切除后可诱导血浆胆固醇升高 40％，而饮用双 歧杆菌发酵的豆奶后，血脂含量较对照组显著降低；张颖等 给临床 30例老年原发性高血脂病的患者口服 双歧杆菌活菌片剂(每片含活菌5×10 个)，4片／次，3片／次，疗程 4周，结果给药组血液中总胆固醇、甘油 三酯和高密度脂蛋白胆固醇含量均显著低于对照组(P<0．05)，表明双歧杆菌可用于预防动脉粥样硬化和 心脑血管疾病。 3．2．2 抗衰老功能 众所周知，人体的衰老是由于人体内自由基的增多堆积而导致。双歧杆菌能明显增加血液中SOD酶的 含量及其生物活性，能有效促进机体内超氧化自由基发生氧化、封闭和降解，加速了体内自由基的清除，从而 减少 自由基参与氧化反应所致的机体衰老；双杆菌具有明显抗氧化作用，它对亚油酸过氧化的抑制率为 28％～48％，能将4一硝基喹啉 一N一氧化物对细胞的毒性降低90％，能抑制血浆脂质过氧化反应，延缓机体 衰老 。双歧杆菌还能够直接抑制肠道腐生菌的生长，减少毒害，从根本上降低了肠道肿瘤、炎症、便秘及 心脑血管等疾病的发病率，结果产生抗衰老功能。 3．2．3 护肝功能 机体内腐生菌代谢产生的毒害物质都经肝脏分解，如不能及时排解出体外，将会导致肝功能紊乱或肝损 伤。双歧杆菌就是通过抑制腐生菌的生长，减少内毒素物质的产生，防止其对肝脏的毒害，因而具有护肝功 能。王晓霞等 副应用双歧杆菌活菌制剂治疗26例肝硬化患者的研究，表明了双歧杆菌具有显著改善肝功 能的作用。 3．2．4 通便 功能 双歧杆菌主要是通过其代谢产生的有机酸类物质，促进肠管蠕动及增加肠管内渗透压，使水分分泌亢 进，因而产生通便功效。对老年人由于缺乏双歧杆菌导致的便秘有一定的防治作用。 4 在食品行业中的应用 双歧杆菌是一种具有特殊生理保健功能的人体内优势益生菌，其对维持人类的身体健康至关重要，对人 体保健功能最强，调整人体微生态平衡 ，促进人体健康，因此，成为人们预防疾病、改善饮食生活的不可缺乏 的因素。所以，以开发双歧杆菌为基础的疗效产品已成为许多国家优先发展的食品。目前国内最主要的应 用还是集中于保健品，如昂立 1号、双歧天宝、三株口服液等含有双歧杆菌的微生态制剂；另外，还有一些含 有双歧杆菌的食品，如：双歧酸奶，含有双歧杆菌的糖果、冰激淋、果汁、奶粉等，已经在食品行业广泛应用。 4．1 双歧杆菌微生态调节剂 这类产品是以双歧杆菌为中心，辅以其他物质制成。生产方法是首先制取发酵培养液、调配、灭菌后接 人发酵剂，发醉后灌装可得含活的双歧杆菌的微生态调节剂，或制成片剂、干粉胶囊。这类产品在改善肠道 内菌及预防疾病(高血压、糖尿病、脑动脉硬化、高脂血症)等方面具有显著的效果。近年来在双歧杆菌保健 维普资讯 http://www.cqvip.com 长 春 大 学 学 报 第 17卷 品和药品方面发展很快，市场上品种很多。既有液体制剂，也有胶囊、片剂，既有单菌制剂，亦有联菌制剂。 单菌制剂有双歧王、新生命大地源、昂立一号和丽株肠乐等。前两种为活菌液体制剂，丽株肠乐为固体胶囊。 联菌制剂有三株口服液、双歧天宝等，前者含双菌、乳酸菌、DL菌。前者含双菌、乳酸链球菌、乳酸杆菌。此 外，含双菌及其促进因子的保健制剂和药品也有很多，如豆王神、双歧乐和比福多素等。 4．2 双歧杆菌食品 双歧杆菌食品类主要是双歧酸奶、双歧奶粉类。前者一般由双歧杆菌和其它乳酸菌共同发酵而制成，因 而提高了产酸力，缩短了凝乳时间，并且制品的口感与风味较好，易被接受，符合大规模生产要求。目前发酵 酸奶主要有：发酵酸乳制品，果蔬乳酸发酵制品，豆类乳酸发酵制品，谷物乳酸发酵制品等。后者是将发酵好 的双歧杆菌直接添加到调配好的牛奶中，经喷雾干燥而成。主要产品有：双歧奶粉和双歧豆奶粉。双歧杆菌 除上述产品外，还有双歧杆菌乳酪、双歧杆菌饮料、双歧杆菌面食、双歧杆菌冰淇淋、双歧杆菌黑米 口服液 等[2 。双歧杆菌的利用已经越来越得到人们和食品专业人员的重视。 5 展望 随着微生态学的发展，对双歧杆菌等肠道菌的培养技术、在消化道中的分布、内在关系及对人体健康作 用等的深入研究，再结合我国丰富的乳酸菌原料资源和丰富的传统食品制作经验，还需进一步开发食品新品 种，开发双歧杆菌更多的有效功能，让21世纪的食品更科学、更营养、更健康。 参考文献： [1] 田洪涛，张篪，王占武，等．影响双歧杆菌微生态制剂菌体存活的因素[J]．中国乳品工业，2000，28(1)：23—25． [2] Van—der—werf MJ，VenemaK．Bifidobacteria：genetic modification and the study of their role in the colon[J]．J AgricFood Chem，2001，49(1)：378． [3] FandiKG，GhazaliHM，YazidAM，et a1．Purification and Nterminal amino acid sequence of fructose-6 phosphate phosphoketolase from Bifidobacterium longum BB536．Lett Appl Microbiol，2001，32：235—239． [4] Vries W de，S J Gerbrandy，A H Stouthamer．Variation of hexose I-P uridylyltransferase and UDP-galpyrophosphorylase in Bifidobacterium bifidum culture[J]．Biochem Biophys Acta，1967，136(8)：415—425． [5] 杨桂萍．双歧杆菌的有关酶系[J]．微生物学通报，1999(1)：56—58． [6] Desjardins M L，D Roy，c Toupin．Uncoupling of growth and acids production in Bifidobacterium[J]．SSP，1990，73(6)：1478 — 1487 [7] [8] [9] [10] [19] Grill J P．et a1．Bifidobacteria and probiotic effects：action of Bifidobacterium species on conjugated bilesalts[J]．CurrentMicro— biology，1995，31(1)：23—27． 孙纪录，贾英民，田洪涛，等．双歧杆菌生长促进因子的研究进展[J]．食品科技，2003(8)：110—112． MARIE L．Uncoupling of growth and acids production in Bifidobacterium ssp[J]．J Dairy Sci，1990，73：1478—1484． AZALOA A．Use of surface response methodology to describe biomass production of Bifidobacterium infantis incomplex media [J]．Biotechnology techniques．1999，13：93—95． SALAM A I．ANATOLY B．Growth．promot offactors for bifidobacterium longum[J]．Journal offood science，1994，59(1)：189 — 191． ‘ 胡学智．益生元——双歧杆菌生长促进因子[J]．工业微生物，2005(6)：50—60． 张延伸，马燕．双歧杆菌的生物特性及其保健功能[J]．解放军预防医学杂志，2005(5)：80—83． 张宝元，柳军，马晓红．双歧杆菌在儿科临床及保健中的应用[J]．北京医学，2001，23：63—64． 桂敏，南庆贤．双歧杆菌及其保健机理[J]．食品与发酵工业，1995(2)：81—83． 李德发．益生素的研究进展及应用[M]．北京：中国农业出版社，1994：248—255． 黄红莹，马远方，杜耀武，等．青春型双歧杆菌的抗菌作用及其成分分析[J]．中国微生态学杂志，2006(2)：24—25． Mizutani T，T Mitsuoka．Inhibitory effec t of some intestinal bacteria on liver tumorigenesis in gnotobiotic C3H／He male mice [J]．CancerLetters，1980，11(2)：89—95． Goldin，B R，S L Gorbach．Effect of antibiotics on incidence of rat intestina humors induced by 1，2-dimethylhydrazine dihy- drochloride[J]．JNatlCancerInst，1981，67(4)：877—880． 维普资讯 http://www.cqvip.com 第4期 吴淑清，等：双歧杆菌的研究现状 [2O] 汪雪雁．双歧杆菌的研究进展[J]．安徽农业大学学报，2000，27(2)：175—177． [21] 王丽娟．效力生素的研究及应用进展[J]．饲料博览，1999(1)：15—18． [22] Tejada—SimonMV，UstunolZ，PestkaJJ．Ex vivo effects of 1actobacilli，streptococci，and bifidobacteria ingestion on cytokine and nitric oxide production in a murinemode1．J Food Prot，1999，62：162—169． [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] 穆小萍，张德纯．双歧杆菌的免疫调节作用研究现状与展望[J]．中国微生态学杂志，2007(1)：115—117． 陈文学，史俊华．双歧杆菌的研究进展[J]．中国微生态学杂志，2000，12：298—300． Chen HC，Chang CC，Mau WJ，et a1．Evaluation of N—acetylchitooligosaccharides as the main carbon SOUrCeS for the growth of intestina bacteria[J]．FEMS Microbiol Lett，2002，209(1)：53． 张颖，尹小铃，席黔．双歧杆菌对老年人脂质代谢的影响[J]．陕西医学杂志，2001，30(1)：680—681． Yamazaki S，Kaneko T，Taketomo N，et a1．Ikeda，-2一Amin一3一carboxy一1，4一naphthoquinone affects the end—product profile of bifidobacteria through the mediated oxidation of NAD(P)H[J]．Appl Microbiol Biotechnol，2002，59(1)：72． 王晓霞，左秀玲，禹彩霞．双歧杆菌活菌制剂用于失代偿期肝硬化治疗的临床体会[J]．河南诊断与治疗杂志，2000， 14：(3)． 杜庆栋，赛道建．双歧杆菌在功能食品中作用机理及安全性[J]．中国食物与营养，2006(4)：52—54． 责任编辑 ：姜丽杰 Studying progress of Bifidobacteria WU Shu．qing ，WANG Shun—yu ，TAN Ke ，LI Rong—he (1．Food Science and Engineering Department，Changchun University，Changchun 1 30022，China； 2．College of Biological and Environmental Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310032，China) Abstract：Bifidobacteria，one kind of salutary intestinal microbiota population．This article summarized the progress of studying the Bifidobacteria in tlle food field．The research advance of these Bifidobacteria foods were reviewed． Keywords：Bifidobacteria；adhesion；physiological function；Bifidobactefia food 维普资讯 http://www.cqvip.com