1、益生菌與人類健康,系列講座之（二）,益生菌(probiotics)的概念,益生菌(probiotics)是一類通過改善宿主腸道微生物菌群的平衡而發(fā)揮作用的活性微生物。它對(duì)健康的有益作用最早是由俄國(guó)科學(xué)家首先提出的；,經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：益生菌具有改善腸道菌群結(jié)構(gòu),抑制病原菌,消除致癌因子,提高機(jī)體免疫力,降低膽固醇等重要的生理功效；,益生菌與人體健康的密切關(guān)系,使其作為一種生物添加劑在食品中廣泛應(yīng)用,發(fā)揮重要的生物學(xué)效應(yīng)；添加益生菌的食品

2、可以改善消化功能,促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)；尤其對(duì)防止嬰幼兒、老年人腹瀉和消化不良、便秘等胃腸道疾病有重要作用。,隨著研究的深入,益生菌的定義在不斷的變化；1965年，Lilly提出“益生菌是對(duì)飼養(yǎng)動(dòng)物腸道菌群平衡有益的促進(jìn)物或微生物”；,1991年，對(duì)益生菌的定義作了補(bǔ)充: “益生菌是含生理活性物質(zhì),能通過胃腸或定植于結(jié)腸或在腸道增殖,調(diào)整腸道菌群,提高機(jī)體免疫力的活的微生物”。,后來發(fā)現(xiàn)，死菌體細(xì)胞成分或代謝產(chǎn)物也具有與活菌相同的生理功能；

3、1996年，對(duì)益生菌的定義不再?gòu)?qiáng)調(diào)活菌,他指出: “益生菌劑是含生理活性菌或死細(xì)胞(包含代謝產(chǎn)物與細(xì)胞組成),攝取后可改善粘膜表面菌群或酶的平衡,或刺激機(jī)體的特異性或非特異性免疫力的微生物制劑”。,因此,從廣義上講,益生菌可以是單一菌株,也可以是多種菌株甚至是它們的發(fā)酵產(chǎn)物。即益生菌是一類對(duì)人體有益的微生態(tài)制劑(microecologics)。,目前普遍認(rèn)為,作為益生菌的細(xì)菌應(yīng)該具備以下條件:對(duì)宿主有益無毒性作用無致病作用能

4、在消化道存活適應(yīng)胃酸和膽汁能在消化道表面定植能產(chǎn)生有用的酶類和代謝物在加工和貯存過程中能保持活性具有良好的感官特性。,2 益生菌的種類,益生菌主要是人類和動(dòng)物腸道內(nèi)正常生理性菌和非腸道菌。1989年美國(guó)食品和藥品管理局(FDA)以及美國(guó)飼料監(jiān)察協(xié)會(huì)(AAFCO)公布了41種可用于飼料的安全菌株。,我國(guó)于1996年公布了10種菌:乳酸桿菌類、糞鏈球菌、雙歧桿菌類、酵母菌；DM423臘樣芽孢桿菌和SA38臘樣芽孢桿菌可用于動(dòng)物

5、微生態(tài)調(diào)節(jié)劑。,目前,常用的益生菌菌種有：雙歧桿菌乳酸桿菌某些鏈球菌,雙歧桿菌有：青春雙歧桿菌短雙歧桿菌兩岐雙岐桿菌嬰兒雙岐桿菌,乳酸桿菌,嗜酸乳桿菌保加利亞乳桿菌干酪乳桿菌發(fā)酵乳桿菌,胚芽乳桿菌短乳桿菌纖維二糖乳桿菌乳酸乳桿菌,鏈球菌有：糞鏈球菌乳鏈球菌嗜熱鏈球菌乙酸乳酸雙鏈球菌,此外,明串球菌屬、足球菌屬、丙酸桿菌屬和芽孢桿菌屬的菌種也可用作益生菌。,美國(guó)食品藥物管理局認(rèn)為安全的益生菌菌種,美國(guó)食品

6、藥物管理局認(rèn)為安全的益生菌有40種，其中包括：黑曲霉、米曲霉、凝固芽孢桿菌、粘連芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、厭氧性擬桿菌、發(fā)酵乳桿菌、纖維二糖乳桿菌、彎曲乳桿菌、載耳布呂克氏乳桿菌、乳酸乳桿菌、胚牙乳桿菌、羅特氏乳桿菌、腸系膜明串球菌、乳酸片球菌、毛狀擬桿菌、瘤胃擬桿菌、豬擬桿菌、青春雙歧桿菌、動(dòng)物雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌、嗜酸乳酸桿菌、嗜熱性雙歧桿菌、短乳桿菌、保加利亞乳桿菌、干酪乳桿菌、啤酒片球菌

7、、戊糖片球菌、費(fèi)氏丙酸菌、謝曼氏丙酸桿菌、釀酒酵母、乳酸鏈球菌、二乙酰乳酸鏈球菌、糞鏈球菌、中(間)鏈球菌、乳鏈球菌、嗜熱鏈球菌。,人類的腸道系統(tǒng),,,,,,,,,,益生菌的生理學(xué)功能及作用機(jī)理,1．維持腸道菌群平衡，治療腸道功能紊亂 益生菌可粘附于腸粘膜上皮細(xì)胞，通過自身及產(chǎn)生代謝物和抑制物排斥致病菌；在微環(huán)境下保持優(yōu)勢(shì)，并與腸道中其他細(xì)菌相互作用，調(diào)整菌群間關(guān)系，以保證腸道菌群最佳優(yōu)勢(shì)組合，并維持腸道菌群平衡。,益生菌在體

8、內(nèi)發(fā)酵糖類，產(chǎn)生大量乙酸和乳酸，使環(huán)境pH、Eh下降，抑制了致病菌的生長(zhǎng)。益生菌能產(chǎn)生胞外糖苷酶，可降解腸粘膜上皮細(xì)胞的復(fù)雜多糖，而這些糖是潛在致病菌和結(jié)合細(xì)菌毒素的受體；通過酶的作用可以阻止?jié)撛谥虏【捌涠舅卦谀c粘膜上皮細(xì)胞的粘附和侵入。,益生菌的代謝作用產(chǎn)生的酸，造成腸道內(nèi)的酸性環(huán)境，調(diào)節(jié)和促進(jìn)腸蠕動(dòng)，防止致病菌的定植，維持腸道正常的生理功能。,2．抗癌、抗腫瘤作用,益生菌的抗腫瘤作用是由于益生菌的存在及其生成的代謝產(chǎn)物優(yōu)化了腸

9、道菌群的組合，增強(qiáng)了免疫功能，抑制了腫瘤細(xì)胞的增殖和致癌物質(zhì)的產(chǎn)生。,Moore等人報(bào)導(dǎo)了對(duì)腸道菌群與癌癥間的關(guān)系,他們對(duì)不同地區(qū),不同飲食習(xí)慣，結(jié)腸息肉患者和腫瘤低發(fā)區(qū),挑選出的87名對(duì)象進(jìn)行研究,從這些人的糞便中分離出55-60個(gè)菌株作統(tǒng)計(jì)學(xué)處理；,結(jié)果顯示, 癌癥發(fā)病率的高低和膳食組分密切相關(guān),而含益生菌的膳食己被證明具有明顯降低癌癥發(fā)病率的功效。,對(duì)益生菌的抗癌研究顯示,嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌的菌體或

10、用其做成的酸奶食用后可活化單球巨噬細(xì)胞的活性,增強(qiáng)全身性免疫應(yīng)答。,干酪乳桿菌、乳酸乳桿菌、奶油鏈球菌及各種雙岐桿菌的菌體或酸奶上清液均具有相當(dāng)強(qiáng)的抗腫瘤活性。,根據(jù)Akazan等人的研究每日三次使用L.casei干粉制品并持續(xù)一年,可以達(dá)到抑制表面膀胱癌的再發(fā)生;另外,有研究表明益生菌具有阻礙結(jié)腸和其他器官中發(fā)生的非基因型和基因突變型的功能。,從一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也證實(shí)了此論點(diǎn)。 日本動(dòng)物中心實(shí)驗(yàn)室將小鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物用于癌癥

11、的研究，發(fā)現(xiàn)雄性小鼠對(duì)于肝腫瘤的誘發(fā)率比無菌小鼠高得多，前者為25％，后者30％。,如果有大腸桿菌、糞腸球菌和類腐敗梭菌的參與，其肝癌發(fā)病率為100％。如加入長(zhǎng)雙歧桿菌則抑制了肝癌的發(fā)展，發(fā)病率下降至47％。,3．增強(qiáng)免疫系統(tǒng)的功能,一些動(dòng)物試驗(yàn)說明雙歧桿菌能激活機(jī)體的吞噬細(xì)胞的吞噬活性，促進(jìn)特異性和非特異性IgA抗體的產(chǎn)生，增強(qiáng)了免疫系統(tǒng)的功能。提高機(jī)體抗病能力。,人體免疫功能會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而降低,免疫系統(tǒng)的功能失調(diào)將帶來健康問題

12、,如過敏和炎癥反應(yīng)。對(duì)益生菌的免疫效果研究表明,益生菌能通過激活巨噬細(xì)胞，增強(qiáng)細(xì)胞活性和增加免疫球蛋白(特別是IgA)的水平等來增強(qiáng)非特異性免疫和特異性免疫應(yīng)答。益生菌的活菌細(xì)胞、死細(xì)胞或是發(fā)酵產(chǎn)物都具有免疫調(diào)節(jié)功能。,研究表明,一些乳桿菌發(fā)酵制品可使腸中與結(jié)腸癌有關(guān)的β-葡萄苷酸酶、β-葡糖苷酶、甘氨膽酸還原酶和硝基還原酶活性下降,可使γ-干擾素和白細(xì)胞介素等非特異性免疫系統(tǒng)激活物增加,可使淋巴細(xì)胞和細(xì)胞數(shù)量增加。,某些過敏反應(yīng)的

13、發(fā)生是由于腸粘膜屏障功能的崩潰,致使大量抗原侵襲所造成的。研究報(bào)道益生菌具有調(diào)節(jié)某些過敏反應(yīng)的功效,它是通過改善腸粘膜屏障功能的作用來實(shí)現(xiàn)的；,4．營(yíng)養(yǎng)作用,益生菌代謝產(chǎn)生的酸可促進(jìn)對(duì)維生素D、鈣和鐵離子的吸收。研究表明益生菌可合成多種維生素，如硫胺素、核黃素、尼克酸、吡哆醇、泛酸、葉酸和維生素B12。當(dāng)某些因素造成腸道菌群失調(diào)時(shí)，明顯表現(xiàn)出維生素缺乏癥。,5．控制內(nèi)毒素的產(chǎn)生,益生菌可抑制腸道中腐敗細(xì)菌的繁殖，從而減少腸道中內(nèi)毒

14、素和尿素酶的含量，使血液中內(nèi)毒素和氨含量下降。,讓肝病患者食用益生菌，發(fā)現(xiàn)血氨、游離血清酚及游離的氨基氮明顯減少。Koizumic等也證實(shí)，益生菌對(duì)門靜脈肝硬化性有緩解作用。對(duì)此類患者每天口服短雙歧桿菌和兩歧雙歧桿菌持續(xù)1月，血氨下降，癥狀改善。,6．延緩機(jī)體衰老,益生菌能使機(jī)體中某些具有抗衰老作用的酶活性升高，使衰老的物質(zhì)濃度降低。研究表明：用嬰兒雙歧桿菌活菌液喂養(yǎng)老齡大白鼠，觀察到試驗(yàn)組的大白鼠經(jīng)喂養(yǎng)后，血中抗衰老生化指標(biāo)(如

15、超氧化物歧化酶SOD)比對(duì)照組顯著升高，衰老生化指標(biāo)(過氧化脂質(zhì)LPO)顯著降低。,表明益生菌對(duì)機(jī)體具有一定的延緩衰老作用。益生菌在機(jī)體中代謝產(chǎn)生的酸，抑制了腸內(nèi)腐敗細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而減少這些細(xì)菌產(chǎn)生毒素和致癌物質(zhì)，延緩了機(jī)體衰老過程。,7.降膽固醇功能,許多研究證明益生菌可以降低膽固醇,每天吃酸奶可使血清膽固醇降低;最近有人用老鼠作實(shí)驗(yàn),先給試驗(yàn)鼠吃羅氏乳桿菌每天104個(gè)細(xì)胞,連續(xù)7天,再給予高膽固醇飼料,與對(duì)照組相比,其總膽固醇下

16、降20%,三甘油脂下降33%;,乳酸菌為何能降低膽固醇,其作用機(jī)制認(rèn)為：乳酸菌可產(chǎn)生3-羥基-3甲基戊二酸(HMG)而抑制了膽固醇合成時(shí)所必須的羥基戊二酰輔酶還原酶活性；也有人認(rèn)為發(fā)酵乳中由乳清酸衍生的代謝產(chǎn)物可降低膽固醇濃度；或由于乳酸菌可將膽固醇有效地同化或?qū)⑵洳蹲∈怪荒苓M(jìn)人血液；,8.抗高血壓功能,近來,膳食療法來治療高血壓的研究很多,根據(jù)Tacano研究表明,益生菌食品能在一定程度上控制血壓。其抗高血壓效果在先天性高血

17、壓老鼠實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí),從啤酒酵母和瑞士乳桿菌發(fā)酵乳中分離的三肽物質(zhì)(Val-Pro-Pro和Ile-Pro-Pro)具有抑制血管緊張素轉(zhuǎn)移酶活性的作用。,9.益生菌的其他功能,提高食物轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)人及動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育;改善人體健康水平,有益菌大量增殖,產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性排斥作用,控制消化道疾病;消化分解抗?fàn)I養(yǎng)因子,如植酸、胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素和非淀粉多糖，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用等；,益生菌在食品中的應(yīng)用,目前,在食品中益生菌主要用于發(fā)酵乳制

18、品的生產(chǎn),但它也正逐步被用于開發(fā)各種功能食品,如果汁、糖果、冰棋淋、冷凍酸奶等；在中國(guó)與亞太地區(qū)益生菌的最普及的應(yīng)用仍是奶制品領(lǐng)域，如酸奶和乳酸菌飲品等；,應(yīng)用于功能性食品的常見益生菌也主要指兩大類乳酸菌群:一類為雙歧桿菌,該類乳酸菌為全球公認(rèn)有益菌,尚未有不利于人體的報(bào)道出現(xiàn)；常見的有嬰兒雙歧桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌、短雙歧桿菌、青春雙歧桿菌等；,另一類為乳桿菌,如嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、植物乳桿菌、和羅伊氏乳桿菌等；其中

19、較新型的兩個(gè)菌種為植物乳桿菌和羅伊氏乳桿菌；,最新進(jìn)展與展望,根據(jù)臨床研究表明：益生菌能夠幫助治療各種腹瀉及其引起的紊亂（包括輪狀病毒引起的腹瀉、與抗生素有關(guān)的腹瀉、梭菌引起的腹瀉等）。,一些新的數(shù)據(jù)證實(shí)：某些益生菌能控制炎癥性疾病，預(yù)防和治療過敏性疾病( 采用不同方式添加益生素是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，可能最終導(dǎo)致益生菌在功能性食品中廣泛使用。,益生菌的研究和應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟，可開發(fā)利用的菌種不斷增加，益生菌的配方日趨復(fù)雜化，生產(chǎn)加工技術(shù)也得

20、到改進(jìn)。,除穩(wěn)定性研究外，如何提高菌體的耐酸性膽汁耐受性和提高產(chǎn)酶能力，將成為研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)；,加強(qiáng)益生菌與低聚糖類添加劑的協(xié)同效應(yīng)和作用機(jī)理的研究；益生菌制劑在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用，因其功效獨(dú)特，無污染，無藥殘， 未見毒副作用等優(yōu)點(diǎn)而得到了普遍的認(rèn)可；產(chǎn)品的應(yīng)用范圍還將繼續(xù)得到拓展。,今后在開發(fā)研究中的重點(diǎn)應(yīng)該是：從細(xì)胞水平和分子水平上進(jìn)一步深入研究益生菌的作用機(jī)理；通過基因工程手段獲得能永久性定居在腸道的益生菌和多功能性微生態(tài)