益生菌与人类健康

益生菌(probiotics)的概念 益生菌(probiotics)是一类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。 它对健康的有益作用最早是由俄国科学家首先提出的；

经过研究发现：益生菌具有改善肠道菌群结构,抑制病原菌,消除致癌因子,提高机体免疫力,降低胆固醇等重要的生理功效；

益生菌与人体健康的密切关系,使其作为一种生物添加剂在食品中广泛应用,发挥重要的生物学效应； 添加益生菌的食品可以改善消化功能,促进胃肠蠕动； 尤其对防止婴幼儿、老年人腹泻和消化不良、便秘等胃肠道疾病有重要作用。

随着研究的深入,益生菌的定义在不断的变化； 1965年，Lilly提出“益生菌是对饲养动物肠道菌群平衡有益的促进物或微生物”；

1991年，对益生菌的定义作了补充: “益生菌是含生理活性物质,能通过胃肠或定植于结肠或在肠道增殖,调整肠道菌群,提高机体免疫力的活的微生物”。

后来发现，死菌体细胞成分或代谢产物也具有与活菌相同的生理功能； 1996年，对益生菌的定义不再强调活菌,他指出: “益生菌剂是含生理活性菌或死细胞(包含代谢产物与细胞组成),摄取后可改善粘膜表面菌群或酶的平衡,或刺激机体的特异性或非特异性免疫力的微生物制剂”。

因此,从广义上讲,益生菌可以是单一菌株,也可以是多种菌株甚至是它们的发酵产物。 即益生菌是一类对人体有益的微生态制剂(microecologics)。

目前普遍认为,作为益生菌的细菌应该具备以下条件: 对宿主有益 无毒性作用 无致病作用 能在消化道存活 适应胃酸和胆汁 能在消化道表面定植 能产生有用的酶类和代谢物 在加工和贮存过程中能保持活性 具有良好的感官特性。

2 益生菌的种类 益生菌主要是人类和动物肠道内正常生理性菌和非肠道菌。 1989年美国食品和药品管理局(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。

我国于1996年公布了10种菌:乳酸杆菌类、粪链球菌、双歧杆菌类、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。

目前,常用的益生菌菌种有： 双歧杆菌 乳酸杆菌 某些链球菌

双歧杆菌有： 青春双歧杆菌 短双歧杆菌 两岐双岐杆菌 婴儿双岐杆菌

乳酸杆菌 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 乳酸乳杆菌

链球菌有： 粪链球菌 乳链球菌 嗜热链球菌 乙酸乳酸双链球菌

此外,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。

美国食品药物管理局认为安全的益生菌菌种 美国食品药物管理局认为安全的益生菌有40种，其中包括： 黑曲霉、米曲霉、凝固芽孢杆菌、粘连芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、厌氧性拟杆菌、发酵乳杆菌、纤维二糖乳杆菌、弯曲乳杆菌、载耳布吕克氏乳杆菌、乳酸乳杆菌、胚牙乳杆菌、罗特氏乳杆菌、肠系膜明串球菌、乳酸片球菌、毛状拟杆菌、瘤胃拟杆菌、猪拟杆菌、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、嗜酸乳酸杆菌、嗜热性双歧杆菌、短乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、啤酒片球菌、戊糖片球菌、费氏丙酸菌、谢曼氏丙酸杆菌、酿酒酵母、乳酸链球菌、二乙酰乳酸链球菌、粪链球菌、中(间)链球菌、乳链球菌、嗜热链球菌。

人类的肠道系统

益生菌的生理学功能及作用机理 1．维持肠道菌群平衡，治疗肠道功能紊乱 益生菌可粘附于肠粘膜上皮细胞，通过自身及产生代谢物和抑制物排斥致病菌； 在微环境下保持优势，并与肠道中其他细菌相互作用，调整菌群间关系，以保证肠道菌群最佳优势组合，并维持肠道菌群平衡。

益生菌在体内发酵糖类，产生大量乙酸和乳酸，使环境pH、Eh下降，抑制了致病菌的生长。 益生菌能产生胞外糖苷酶，可降解肠粘膜上皮细胞的复杂多糖，而这些糖是潜在致病菌和结合细菌毒素的受体； 通过酶的作用可以阻止潜在致病菌及其毒素在肠粘膜上皮细胞的粘附和侵入。

益生菌的代谢作用产生的酸，造成肠道内的酸性环境，调节和促进肠蠕动，防止致病菌的定植，维持肠道正常的生理功能。

2．抗癌、抗肿瘤作用 益生菌的抗肿瘤作用是由于益生菌的存在及其生成的代谢产物优化了肠道菌群的组合，增强了免疫功能，抑制了肿瘤细胞的增殖和致癌物质的产生。

Moore等人报导了对肠道菌群与癌症间的关系,他们对不同地区,不同饮食习惯，结肠息肉患者和肿瘤低发区,挑选出的87名对象进行研究,从这些人的粪便中分离出55-60个菌株作统计学处理；

结果显示, 癌症发病率的高低和膳食组分密切相关,而含益生菌的膳食己被证明具有明显降低癌症发病率的功效。

对益生菌的抗癌研究显示,嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌的菌体或用其做成的酸奶食用后可活化单球巨噬细胞的活性,增强全身性免疫应答。

干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌、奶油链球菌及各种双岐杆菌的菌体或酸奶上清液均具有相当强的抗肿瘤活性。

根据Akazan等人的研究每日三次使用L.casei干粉制品并持续一年,可以达到抑制表面膀胱癌的再发生; 另外,有研究表明益生菌具有阻碍结肠和其他器官中发生的非基因型和基因突变型的功能。

从一些动物实验的结果也证实了此论点。 日本动物中心实验室将小鼠作为实验动物用于癌症的研究，发现雄性小鼠对于肝肿瘤的诱发率比无菌小鼠高得多，前者为25％，后者30％。

如果有大肠杆菌、粪肠球菌和类腐败梭菌的参与，其肝癌发病率为100％。 如加入长双歧杆菌则抑制了肝癌的发展，发病率下降至47％。

3．增强免疫系统的功能 一些动物试验说明双歧杆菌能激活机体的吞噬细胞的吞噬活性，促进特异性和非特异性IgA抗体的产生，增强了免疫系统的功能。提高机体抗病能力。

人体免疫功能会随着年龄的增长而降低,免疫系统的功能失调将带来健康问题,如过敏和炎症反应。 对益生菌的免疫效果研究表明,益生菌能通过激活巨噬细胞，增强细胞活性和增加免疫球蛋白(特别是IgA)的水平等来增强非特异性免疫和特异性免疫应答。 益生菌的活菌细胞、死细胞或是发酵产物都具有免疫调节功能。

研究表明,一些乳杆菌发酵制品可使肠中与结肠癌有关的β-葡萄苷酸酶、β-葡糖苷酶、甘氨胆酸还原酶和硝基还原酶活性下降,可使γ-干扰素和白细胞介素等非特异性免疫系统激活物增加,可使淋巴细胞和细胞数量增加。

某些过敏反应的发生是由于肠粘膜屏障功能的崩溃,致使大量抗原侵袭所造成的。 研究报道益生菌具有调节某些过敏反应的功效,它是通过改善肠粘膜屏障功能的作用来实现的；

4．营养作用 益生菌代谢产生的酸可促进对维生素D、钙和铁离子的吸收。 研究表明益生菌可合成多种维生素，如硫胺素、核黄素、尼克酸、吡哆醇、泛酸、叶酸和维生素B12。 当某些因素造成肠道菌群失调时，明显表现出维生素缺乏症。

5．控制内毒素的产生 益生菌可抑制肠道中腐败细菌的繁殖，从而减少肠道中内毒素和尿素酶的含量，使血液中内毒素和氨含量下降。

让肝病患者食用益生菌，发现血氨、游离血清酚及游离的氨基氮明显减少。 Koizumic等也证实，益生菌对门静脉肝硬化性有缓解作用。 对此类患者每天口服短双歧杆菌和两歧双歧杆菌持续1月，血氨下降，症状改善。

6．延缓机体衰老 益生菌能使机体中某些具有抗衰老作用的酶活性升高，使衰老的物质浓度降低。 研究表明：用婴儿双歧杆菌活菌液喂养老龄大白鼠，观察到试验组的大白鼠经喂养后，血中抗衰老生化指标(如超氧化物歧化酶SOD)比对照组显著升高，衰老生化指标(过氧化脂质LPO)显著降低。

表明益生菌对机体具有一定的延缓衰老作用。 益生菌在机体中代谢产生的酸，抑制了肠内腐败细菌的生长，从而减少这些细菌产生毒素和致癌物质，延缓了机体衰老过程。

7.降胆固醇功能 许多研究证明益生菌可以降低胆固醇,每天吃酸奶可使血清胆固醇降低; 最近有人用老鼠作实验,先给试验鼠吃罗氏乳杆菌每天104个细胞,连续7天,再给予高胆固醇饲料,与对照组相比,其总胆固醇下降20%,三甘油脂下降33%;

乳酸菌为何能降低胆固醇,其作用机制认为： 乳酸菌可产生3-羟基-3甲基戊二酸(HMG)而抑制了胆固醇合成时所必须的羟基戊二酰辅酶还原酶活性； 也有人认为发酵乳中由乳清酸衍生的代谢产物可降低胆固醇浓度； 或由于乳酸菌可将胆固醇有效地同化或将其捕住使之不能进人血液；

8.抗高血压功能 近来,膳食疗法来治疗高血压的研究很多,根据Tacano研究表明,益生菌食品能在一定程度上控制血压。 其抗高血压效果在先天性高血压老鼠实验中得到证实,从啤酒酵母和瑞士乳杆菌发酵乳中分离的三肽物质(Val-Pro-Pro和Ile-Pro-Pro)具有抑制血管紧张素转移酶活性的作用。

9.益生菌的其他功能 提高食物转化率,促进人及动物生长发育; 改善人体健康水平,有益菌大量增殖,产生竞争性排斥作用,控制消化道疾病; 消化分解抗营养因子,如植酸、胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和非淀粉多糖，促进营养物质的利用等；

益生菌在食品中的应用 目前,在食品中益生菌主要用于发酵乳制品的生产,但它也正逐步被用于开发各种功能食品,如果汁、糖果、冰棋淋、冷冻酸奶等； 在中国与亚太地区益生菌的最普及的应用仍是奶制品领域，如酸奶和乳酸菌饮品等；

应用于功能性食品的常见益生菌也主要指两大类乳酸菌群:一类为双歧杆菌,该类乳酸菌为全球公认有益菌,尚未有不利于人体的报道出现； 常见的有婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌等；

另一类为乳杆菌,如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌、和罗伊氏乳杆菌等； 其中较新型的两个菌种为植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌；

最新进展与展望 根据临床研究表明：益生菌能够帮助治疗各种腹泻及其引起的紊乱（包括轮状病毒引起的腹泻、与抗生素有关的腹泻、梭菌引起的腹泻等）。

一些新的数据证实：某些益生菌能控制炎症性疾病，预防和治疗过敏性疾病( 采用不同方式添加益生素是当前研究的热点，可能最终导致益生菌在功能性食品中广泛使用。

益生菌的研究和应用已经日趋成熟，可开发利用的菌种不断增加，益生菌的配方日趋复杂化，生产加工技术也得到改进。

除稳定性研究外，如何提高菌体的耐酸性胆汁耐受性和提高产酶能力，将成为研究的重点和难点；

加强益生菌与低聚糖类添加剂的协同效应和作用机理的研究； 益生菌制剂在动物生产上的应用，因其功效独特，无污染，无药残， 未见毒副作用等优点而得到了普遍的认可； 产品的应用范围还将继续得到拓展。

今后在开发研究中的重点应该是： 从细胞水平和分子水平上进一步深入研究益生菌的作用机理； 通过基因工程手段获得能永久性定居在肠道的益生菌和多功能性微生态制剂。

随着人类生活水平的不断提高和人们健康意识的增强以及抗生素产生的不良影响，人类肠道益生菌和动物肠道益生菌及其制品将会有极其广阔的市场和开发潜力。

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