益生菌研究现状与进展.docx

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益生菌研究现状与进展

益生菌是由乳杆菌、双歧杆菌、酵母菌、肠球菌、大肠杆菌、等经过特殊工艺复合而成的活体微生物,对人类的营养和健康有着非常重要的意义,目前广泛应用于食品发酵、工业乳酸发酵以及医疗保健和饲料工业等领域。

两岐双岐杆菌　　　　　　Bifidobacterium　bifidum

　　婴儿双岐杆菌　　　　　　B.infantis

　　长双岐杆菌　　　　　　　B.longum

　　短双岐杆菌　　　　　　　B.breve

　　青春双岐杆菌　　　　　　B.adolescentis

　　保加利亚乳杆菌　　　　　Lactobacillus.bulgaricus

　　嗜酸乳杆菌　　　　　　　L.acidophilus

　　干酪乳杆菌干酪亚种　　　L.Caseisubsp.casei

　　嗜热链球菌　　　　　　　Streptococcusthermophilus

　　罗伊氏乳杆菌　　　　　　Lactobacillusreuteri

益生菌研究现状与进展

                    　　　　　（论双歧杆菌与乳杆菌的研究）

                   　　　　　浙江省疾病预防控制中心  任锦玉

    由于经济的迅速发展促使人们生活水准不断的提高，医学科学也从治疗医学发展到预防医学，现在又从预防医学发展到保健医学。

人们也开始渐渐形成已病要治疗，未病要预防，无病要保健的观念。

这也是医学发展的客观规律。

保健医学在我国目前还是起步阶段，本世纪必将是保健医学大发展的时代。

从这个意义上看益生菌的作用不可忽视，要更好地研究、发展与应用，为民造福。

    然而随着微生态学理论研究的深入，人们对有益细菌的利用越来越重视。

并从多方面研究结果表明有益细菌与人类的生存和健康有密切的关系。

以有益细菌制成的微生态制剂，具有调整人体内微生态的平衡，恢复正常生理功能，防治疾病、促进健康的作用。

目前对微生态制剂的应用与研究在全世界已经形成热潮。

我国于50年代开始微生态学的研究，尤其是在近年经济迅速发展的带动下，微生态学的研究技术更趋于深入和提高，并已利用益生菌投入生产和应用。

    1.微生态学概况   所谓微生态学即是研究微生物与微生物、微生物与寄主、微生物和寄主与外环境的相互制约和相互依存的学科。

    微生态学作为一门生命学科分支，最初于1964年由前东德中央营养研究所Hacnal与lohmann提出来的。

以后相继在多个国家（美国、德国、日本、意大利等）召开了微生态学的讨论会，并成立了微生态学与疾病学会（SOMED）。

学会集中讨论了对正常微生物群与其宿主相互关系的复杂的生态学问题，近年来，又在高科技水平上，用不同学科的知识，共同研究微生态与人类、动物及植物各器官系统的相互作用相互关系。

    我国于50年代初开始进行微生态学的研究，当时因使用抗菌素出现了菌群失调引起的疾病， 有人就 进行了用正常菌去治疗这些疾病的研究。

到目前已发展到 用正常菌防治多种疾病（肝病、肾病、肿瘤、糖尿病、血液病、结核病等）及对人类健康的预防保健作用等的研究。

于1981年在大连首次召开中国微生态学研讨会，后来相继在扬州市、广州市、青岛市、佳木斯市、杭州市召开微生态学研讨会，并于1988年在北戴河建立中华预防医学会微生态学分会，下设13个学组，对微生态学的深入研究和应用起到有力的推动作用。

随着细胞学、分子生物学、基因工程学、免疫学、细菌分类学等学科的发展使微生态学成为一个独立的学科。

因此也相应出现了微生态制剂工程，生产出品种繁多的微生态制剂的产品，对人类的健康保健作出较大的贡献。

有人预言继抗菌素之后将是微生态制剂时代。

    2.微生态制剂的种类

    根据有关资料的报道，目前在我国将微生态制剂分成三大类：

（1）益生菌（Probiotics），也称活菌制剂，即能够促进肠内菌群生态平衡，对宿主起有益作用的活菌制剂。

（2）益生元（Prebiotics），指能够选择性地刺激肠内一种或几种有益菌生长繁殖，而且不被宿主消化的物质。

   （3）合生素（synbiotics）,指益生菌和益生元同时并用的制剂。

    产品 分类：

根据国内外有关资料的报道，目前关于微生态制剂的产品种类在某些国家（日本）已趋于饱和状态。

    从制剂的功能分：

食品、保健品、药品。

    从服用的对象分：

婴儿、青年、成年和老年人保健品。

    从剂型来分：

口服液、胶囊、粉剂、片剂丸剂及复合剂等。

    我国对于微生态制剂研究速度在近年发展迅速，品种主要有保健食品类与药用类。

目前市场上销售的品种主要有：

昂立1号、丽珠肠乐、回春生、促菌生、培菲康、佳士康、双歧多宝、五株王、六株宝、妈咪爱等。

新品种还在不断地踊向市场。

    微生态制剂不但在人类中广泛应用，并在兽医方面也进行了微生态制剂的研究与应用。

    3.用于微生态制剂的菌种

    在我国通过卫生部批准应用于人体的益生菌主要有；双歧杆菌、乳酸杆菌、丁酸梭菌、脆弱拟杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜热链球菌、肠球菌与光和菌等。

    农业部公布应用于动物的益生菌主要有乳酸杆菌、粪肠球菌、双歧杆菌、酵母菌、DM423腊样芽孢杆菌、SA38腊样芽孢杆菌等。

    4.选择菌种必须具备的条件

    对宿主产生有益作用而无毒、无害、安全和无副作用的；

    具有存活能力并能进行工业化规模生产；

    在使用和储存期间保持存活状态和稳定性；

    在肠内和其他生境内具有存活能力的；

    应该是人体肠道正常菌群的成员（具有调节和有益作用的外来菌也可以）。

    目前使用较多的益生菌是双歧杆菌属、乳酸杆菌属与丁酸梭菌属的部分菌种。

    5.益生菌研究现状与进展

     益生菌的含义

    是能发酵糖类产生大量乳酸的一类乳酸细菌。

也是微生态制剂中的一个大类。

不是细菌分类学的名称，通俗讲：

是一类对人体有益的细菌。

    对益生菌的定义曾经有不同的解释；如1989年Fuller认为是能够促进肠内菌群生态平衡，对宿主起着有益作用的活的微生物制剂可以称益生菌。

后来于1994年在德国召开的会议上对益生菌的定义作了修改，认为益生菌是含活菌和/或死菌包括其组成和产物的细菌制品，经口或其他粘膜途径投入，目的是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的。

     益生菌与人类的关系

    益生菌与人类的关系非常密切，可以讲：

“如果没有益生菌的存在，人类的健康就难以保证，生存就困难”。

从研究结果发现 ；婴儿出生几个小时，在其肠内就出现双歧杆菌，1-2周时双歧杆菌占绝对优势；有关资料报道：

母乳喂养的婴儿粪便中双歧杆菌占99%以上，人工喂养的婴儿粪便中双歧杆菌占90%以上。

并且证实双歧杆菌终生存在，只有在患病、衰老时，其菌量即减少。

见下例：

                年龄与益生菌的关系

        年   龄                     双歧杆菌菌数

        1～4天                       ± （47）

        5～9天                        ±（90）

        4～6岁                       ±（97）

        20～64岁                      ±（100）

        65～86岁                      ±（85）

注（）内数字表示检出率

     数字表示10的次方数

                    饮食与益生菌（双歧杆菌）的关系

           饮      食                                  双歧杆菌数

          碳水化合物     过量                            增加

          脂      肪     过量                            激减

          蛋  白  质     过量                            正常

          纤  维  素     过量                            变化不大

    饮食改变时对双歧杆菌也有影响。

如33名日裔美国人由日本饮食转变为美国饮食时，其双歧杆菌的对数由→。

                         疾病与双歧杆菌的关系

      疾病名称                                      双歧杆菌数

     胃酸减少症                                    少数减少 多数消失

     胃切除                                                减少

     十二指肠溃疡                                          减少

     大肠癌                                            减少30～70%

     肝癌                                              减少40%

     胃炎、胰腺炎、胆管炎、十二指肠炎、空肠炎          变化不大

     麻疹、痤疮、酒渣鼻、肛门瘙痒症                    变化不大

     慢性多发性关节炎                                   增加

     慢性肾炎                                          部分消失

     婴幼儿感冒、鹅口疮、 口内炎                       减少或消失

     慢性便秘时                                      25%减少或消失

    除上述各因素对双歧杆菌有影响外，还存在个体差异与药物的影响尤其是抗菌素的影响最大，如每4小时1次口服250mg的四环素，双歧杆菌立即消失。

还有报道情绪变化对双歧杆菌也有影响。

     益生菌研究的简要历史

    对于益生菌的研究， 从1899年发现到目前，在这100余年漫长岁月中，科学界积累了大量的资料，证明这是一个具有发展前景的高新技术领域。

益生菌的研究主要经历了发现、认识和现代研究应用3个阶段。

    5.3.1 发现阶段

    早在一个世纪之前（1899年）法国巴斯德研究院的Tissier教授首先从健康母亲喂养的婴儿粪便中发现了占绝对优势的分叉的革蓝氏阳性杆菌，当时Tissier教授命名为普通分叉杆菌。

于1900-1905年，巴斯德研究院的另一位Moro与Tissier合作，首次从人工喂养的婴儿粪便中分离出革蓝氏阳性、直杆、不分叉的杆菌。

接着又从母乳喂养的婴儿粪便中分离出革蓝氏阳性、直杆、分叉的杆菌。

并对该二种菌进行形态学的研究，发现 分叉的与不分叉直杆或弯杆菌等形态的革蓝氏阳性菌，至此双歧杆菌的两种形态均被发现了。

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。

    认识阶段

    1）对形态学的认识：

最初学术界对分叉与直杆状两种形态的细菌是两种菌还是一种菌有不同的意见，经过近50年的研究与探讨才认为是一种菌两种形态。

这个结论是1950年Norris等经过精密的实验，将单个菌细胞在严格的无菌条件下单克隆化，结果表明完全可以再现分叉相转向杆状相的过程，证实了双歧杆菌的二种形态，并将分叉状的确定为Ⅰ型，定名为分叉乳杆菌（，直杆状的确定为Ⅱ型，定名为副分叉乳杆菌（。

这两个型在形态与生物学性状方面均有不同之处。

    2）对生物学的认识：

经过近50年的研究，确证 双歧杆菌既无外毒素，亦无内毒素，是健康人特别是婴幼儿肠道内大量存在的正常菌群成员之一。

通过研究也证实了该菌的各项生理学及生物化学特性。

该菌刚分离时为专性厌氧或微需氧，传代后转为微需氧或兼性厌氧。

    3）对生态学的认识：

对双歧杆菌的发现和研究，是从生态学（确切讲是微生态学出发）开始的。

经过大量的观察与研究已经认识到，双歧杆菌对人特别是婴幼儿的营养、免疫、抗感染和抗肿瘤具有重要作用。

     现代研究应用阶段

    50年代后随着科学的进步，技术的快速发展对益生菌的研究趋于更深入全面，并从最初的形态学研究发展为细胞水平和分子水平的研究，使以往存在的许多问题得到解决，并使认识进一步的深化。

这些问题包括形态学研究、微生物学研究、分类学研究及微生态学研究。

同时还发展了微生态制剂的研究。

在新的理论指导下，益生菌的重要性和实际应用性更加显露出来了，并在保健医学发展阶段，必将成为一支劲旅。

     益生菌的基础研究

   （Bifidobacterium与Lactobacillus的研究） 

    抗肿瘤作用的研究 

    抑制细菌对肠上皮细胞粘附和侵袭作用的研究。

    具有维持肠道微生态平衡作用因素的研究

    益生菌（双歧杆菌活菌制剂）治疗慢性肝炎和肝硬化的研究    

    抗肿瘤作用的研究 

    益生菌在体内能显著抑制多种肿瘤的生长，实验表明乳酸菌作用后使瘤体缩小、重量减轻、抗癌细胞的转移，使生命延长。

如双歧杆菌与乳酸杆菌能抑制Meth—A纤维肉瘤、结肠癌、肝癌以及黑色素瘤等。

乳酸菌抗肿瘤的机制虽然比较复杂，但是从研究结果已表明与下列乳酸菌的功能与特性有关:

（1）改善肠道菌群，阻止肠内致癌物形成。

     在肠道内的有些菌群能产生7a—羟化酶、β—葡萄苷酸酶、硝基还原酶和偶氮还原酶等，这些酶在体内均可以促使某些物质形成致癌物。

经过实验表明食用乳酸细菌后，通过调整肠道菌群，使β—葡萄苷酸酶、硝基还原酶和偶氮还原酶活性显著降低，粪胆酸和粪细菌酶（致癌物）水平下降，达到降低发生肿瘤的危险性。

（2）抗原性刺激的作用 

    乳酸菌有免疫赋活（Immunopoteneiator）作用，可诱导机体的特异性免疫，并通过激活MФ，诱导非特异性免疫反应。

激活的MФ表现为吞噬碳粒、细菌、羊红细胞的功能增强。

表明MФ是乳酸菌抗肿瘤作用的关键因素，同时乳酸菌还能使小鼠胸细胞和髀细胞的有丝分裂刺激反应明显增强。

 如Sekine 和Micaise以及国内王力生等分别使用婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌注射小鼠腹腔，结果证实这两种双歧杆菌均能激活MФ分泌大量的IL-1、IL-6、IL-12、TNF-a及NO（称效应分子），诱生LAK及CTL细胞，它们在体内外对肿瘤细胞均具有广谱的灭活作用。

NO能通过诱导肿瘤细胞凋亡并使它的DNA合成的限速酶核糖核酸还原酶失活等多种途径来抑制肿瘤的生长。

   （3）抗突变作用 

    乳酸菌能抑制突变剂的致突变作用。

如Hosono等用 Ame’s试验首次证实，乳酸菌发酵的酸奶能抑制突变剂在体外诱导大肠杆菌发生突变。

后来的研究又证明，短双歧杆菌、青春双歧杆菌、分叉双歧杆菌、嗜酸乳杆菌以及保加利亚乳杆菌均能与两种强突变剂（Trp-P-1,Trp-P-2）有效结合而抵消了突变剂或致癌剂对DNA的损伤作用进而保护细胞免受畸变。

并了解到抗突变作用与温度、PH有关。

如120℃15min与突变剂结合能力就下降，PH4-8 抗突变作用大于。

    （4）双歧杆菌脂磷壁酸（LTA）抑制肿瘤细胞的生长

     国内蒋虹等的研究结果表明双歧杆菌的LTA可以 抑制L0V0细胞（人结肠腺癌细胞株）的生长，并诱导该细胞胞浆与胞核的成熟、分化，达到抑制癌细胞生长的作用。

并认为双歧杆菌的LTA可以作为大肠癌的抗癌物。

     抑制细菌对肠上皮细胞粘附和侵袭作用的研究 

    国内陈军等使用青春双歧杆菌，进行抑制铜绿假单胞菌对肠上皮细胞的粘附和侵袭作用的研究后报道：

青春双歧杆菌与宿主细胞的受体结合后，封闭了铜绿假单胞菌的粘附位点，从而发挥了生物占位性保护作用。

在一定程度上维护了肠上皮细胞的功能与结构的完整性。

     具有维持肠道微生态平衡作用因素的研究 

    经研究发现和证实：

（1）乳酸杆菌能分解胆汁酸、对肠道内其他菌不利；

（2）乳酸杆菌产生的酸 （乳酸、甲酸、醋酸等）H20和其它发酵终产物,这些产物对非乳酸杆菌不利；

   （3）乳酸杆菌为兼性厌氧菌，能消耗肠道内的氧气而对厌氧菌有利，对需氧菌不利；

   （4）乳酸杆菌能产生抗生物质而不利于病原菌的生存。

    益生菌（双歧杆菌活菌制剂）治疗慢性肝炎和肝硬化的研究 

    国内张达荣等对120例慢性肝炎和肝硬化患者，使用双歧杆菌活菌制剂作为常规治疗的辅助治疗剂，获得较好的效果。

双歧杆菌通过对免疫系统的调节，有效地控制了HBV的复制，减轻了内毒素及抗原物质对机体内脏系统的损害，保护了肝细胞，延缓了肝细胞的衰老。

     益生菌方法学的研究   

    益生菌定性定量检测方法研究 

（1）分离及活菌计数培养用培养基的选择、培养方法、仪器、试剂等方面的研究有报道。

本人也曾经对不同种的双歧杆菌、乳杆菌采用6种培养基进行菌落计数培养的比较和培养方法的比较，获得了较好的培养基与培养方法，并应用于实践工作中。

（2）代谢产物（脂肪酸、细菌素、酶等）的分析方法。

对乳酸菌的代谢产物进行分析的报道较多，我们也正在研究使用高压液相色谱仪测定干酪乳杆菌与干酪乳杆菌亚种的代谢产物（甲酸、乙酸等）的方法。

   （3）细菌属特异性和种特异性引物及探针的研究。

     菌群检测方法的研究 

    菌群检测方法是微生态学研究最重要的基础方法，目前尚未标准化。

菌群失调的判断标准及不同年龄组菌群的正常值都有待标准化。

当今，常用连续稀释法和简易厌氧培养箱等进行菌群的检测。

    6. 微生态制剂的研究开发方向

    含大量活菌制剂的研究，期望活菌数高达1010cfu/g（ml）。

从生产剂型看有粉剂、片剂（胃溶剂和肠溶剂）、颗粒制剂及微胶囊型等。

    与各种双歧杆菌因子配合的产品。

如寡 糖可作为双歧杆菌的生长因子，但不容易被吸收，热量低，可将寡糖添加到食品中（面包、饼干、饮料、香肠等）。

还有如精氨酸制品、壳聚糖制品、胡萝卜提取液、酪蛋白水解液、灵芝多糖等。

与中药成分配合的产品如人参抽提液、大黄等的研究比较多。

    新菌种的研究。

如通过基因工程构建新菌种，利用特殊环境条件选择优良新菌种，利用返回式科学卫星中的强反射、高空和微重力的特殊环境以提高变异率，从而获得非常优良的益生菌菌种。

益生元

作为潜在益生元的双歧杆菌促生长物质（双歧因子），在自然界及动植物和人体

内来源多样，分布广泛，主要由以下几类物质组成。

①纯寡糖类物质。

②蛋白水解产物及一些蛋白质类物质。

③多糖类物质。

④短链脂肪酸类物质。

⑤天然植物及中草药的提取物。

⑥培养乏液，即双歧杆菌与乳杆菌培养后的液体培养基上清液。

⑦一些多元醇。

⑧其他类物质，如双泛酰硫乙胺和泛酰硫氢乙胺等。

由此可见，双歧因子有的是含氮多糖或寡糖，有的是辅酶前体，有的是黏蛋白或酶类，有的是肽类或核酸成分，有的是氨基酸或维生素等。

上述几类双歧因子中，寡糖及糖基化类物质占主要部分，也是目前益生元研究开发的重点内容。

目前非消化性寡糖是益生元的主要来源。

渭肠益生元是以山楂，炒麦芽，鸡内金，山药，党参，莱菔子，边都等主要原料制成的保健食品，经功能实验证明，具有改善胃肠道功能（促进消化、调节肠道菌群）的保健功能，能有效解决各种胃炎，肠炎，结肠炎，便秘引起的暖气、返酸、胃痛、胃胀、腹泻等胃肠疾病症状。

渭肠益生元主要原料：

山楂。

炒麦芽，鸡内金，山药，党参，莱菔子，扁豆等。

渭肠益生元功效成份及含量：

每100g含：

粗多糖1.56g，总黄酮110mg。

渭肠益生元保健功能：

改善胃肠功能（促进消化）。

渭肠益生元适宜人群：

消化不良者。

1.2　益生元制剂　低聚果糖粉:

低聚果糖≥70%,北京威德生物科技有限公司生产。

异麦芽低聚糖粉:

异麦芽低聚糖含量≥90%,山东保龄宝生物技术有限公司生产。

木糖低聚糖粉:

木糖含量≥70%,山东龙力生物科技有限公司生产。

水苏糖低聚糖粉:

水苏糖含量≥70%,西安德施普生物制品有限责任公司生产。