益生菌對健康的有益作用最早是由俄國科學家Metchnikoff提出的。他認為腸道乳酸菌能夠通過防止腐敗菌的生長而起到延長壽命的作用。近10年來,越來越多的學者認識到腸道菌群對人類健康的重要性,以及膳食成分對腸道菌群構成及代謝的有益的調節(jié)作用。目前益生菌已被認為是一類具有特定保健功能的物質,對開發(fā)研制保健食品具有重要意義。營養(yǎng)學家越來越重視益生菌的保健作用。
國際營養(yǎng)學界普通認可的定義是:“益生菌”系一種對人體有益的細菌(或微生物),它們可直接作為食品添加劑服用以維持腸道菌群的平衡。
1.益生菌的分類
益生菌來源主要是動物腸道正常生理性菌和非腸道菌。我國農(nóng)業(yè)部于1996年公布了6種菌,12乳酸桿菌、糞鏈球菌、雙歧桿菌、酵母菌、DM423臘樣芽抱桿菌和SA38臘樣芽抱桿菌可用于動物微生態(tài)調節(jié)劑。在制劑中,有的為單一菌種,有的為多種菌聯(lián)合使用,幾種菌種聯(lián)合使用有增多的趨勢。
科學家已發(fā)現(xiàn)的益生菌大致可分為三大類,其中包括:1.乳桿菌類(如嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、詹氏乳桿菌、拉曼乳桿菌等等),2.雙歧桿菌類(如長雙歧桿菌,短雙岐桿菌、卵形雙歧桿菌和嗜熱雙歧桿菌等等),3.革蘭氏陽性球菌(如糞鏈球菌、乳球菌、中介鏈球菌等等)。此外,還有一些酶和酵母菌亦可歸入“益生菌”范疇。通常,應用于人體的益生菌有雙吱桿菌、乳酸桿菌、腸球菌、枯草桿菌、臘樣芽抱桿菌、地衣芽抱桿菌、酵母菌等。
2.益生菌的作用機理
很多學者對益生菌的作用機理進行了研究,綜合起來,主要的作用機理有:
2.1與微生物奪氧
當需氧型益生菌進入消化道后,生長繁殖消耗腸道內(nèi)大量氧氣,通過“生物奪氧”使需氧型致病菌大幅度減少,因而起到了防止動物患病的作用。
2.2補充有益菌群,維持腸道菌體平衡,競爭性抑制
研究發(fā)現(xiàn),益生茵能夠有秩序的定殖于粘膜、皮膚等表面或細胞之間形成生物屏障,這些屏障可以阻止病原微生物的定殖,起著占位、爭奪營養(yǎng)、互利共生或拮抗作用,形成保護屏障,阻止病原茵的侵入,從而對致病菌的定殖產(chǎn)生抑制作用。
2.3產(chǎn)生有益的代謝產(chǎn)物,抑制或殺死有害菌
有些有益的菌落可產(chǎn)生有益的代謝產(chǎn)物,如產(chǎn)生有機酸,降低腸道pH值;產(chǎn)生過氧化氫和天然抗生素類物質,減少腸道內(nèi)氨及胺等毒性物質的產(chǎn)生,其可形成抑制或殺死有害茵的環(huán)境。0.B.Maia.認為益生茵對沙門氏寒菌具有很好的抑制性及殺菌效果。
2.4營養(yǎng)作用
目前有營養(yǎng)特性的益生菌主要有芽抱桿菌、其次是雙岐桿菌、乳酸桿菌等。其營養(yǎng)特性具體表現(xiàn)在:
(1)芽抱桿菌在其生長繁殖過程中能夠產(chǎn)生乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性酸,這些酸類能夠降低動物腸道的pH值,可有效抑制病原菌的生長,為乳酸菌的生長創(chuàng)造了條件。同時,它還能夠產(chǎn)生很多維生素B1、B2、B6等B族維生素和維生素C,為動物提供維生素營養(yǎng),從而促進動物生產(chǎn)性能的提高。另外它能產(chǎn)生植酸酶,促進動物對植酸磷的利用和對脂肪的消化吸收率;產(chǎn)生的氨基氧化酶及分解硫化氫的酶類,可將咧跺類氧化成無毒、無害的物質,從而降低畜禽舍內(nèi)氨氣、硫化氫的濃度和臭味,減少環(huán)境污染。
(2)雙岐桿菌不僅可以產(chǎn)生各種維生素如維生素B1、B2、B6、B12、煙酸和葉酸等以供機體所需,還能通過抑制某些維生素分解菌來保障維生素的供應。另外,它還可以降低血氨改善肝臟功能。
(3)乳酸桿菌能合成動物所需要的多種維生素,如B1、B2、B6、B12、煙酸、泛酸、葉酸等,當腸道菌群失調時,動物會表現(xiàn)出維生素缺乏癥。
2.5益生菌的免疫調節(jié)功能
擁有完整腸道菌群的常規(guī)動物比無菌動物有更高的巨噬細胞活性和免疫球蛋白水平,乳酸桿菌能提高巨噬細胞的活性,并能防止腫瘤的生長。另外,雙岐桿菌也具有良好的抗菌性并能增強機體免疫功能。
此外,人體內(nèi)的微生物有成百上千種,它們存在于皮膚、口腔、腸道等處,其中存在于人體腸道內(nèi)的微生物就達400多種。研究表明無菌動物比一般動物更易受感染,這至少證明了微生物的定植與人體健康之間有非常重要的聯(lián)系。
對于健康成年人來說,其腸道內(nèi)微生物按一定的種群比例定植在腸壁上,處于一種穩(wěn)定的菌群平衡中。但某些因素如抗生素的使用,飲食習慣不良,精神壓力等原因可能會導致腸道正常菌群種類和數(shù)量的改變,引起一系列生理功能的改變。而益生菌對腸道微生物的調節(jié)和腸黏膜免疫的影響與人體生理密切相關、在臨床上,益生菌能減輕腸道微生物代謝的毒性,如小腸微生物的過度繁殖和肝臟疾病。目前,綜合目前對益生菌的研究現(xiàn)況,認為其對人體可能具有以下益處:
(1)減輕LI癥狀:多數(shù)研究認為LI個體可更好耐受酸奶或其它發(fā)酵乳制品,通過攝入活的酸奶培養(yǎng)物能改善乳糖酶缺乏者對乳糖的消化。因而不能食用鮮奶或奶粉的個體,可以改用酸奶,這對克服我國膳食結構中奶制品攝入嚴重不足有重要應用價值。(2) 抑制病原菌:已經(jīng)證實通過攝入來自人類腸道的某些乳酸桿菌,可以縮短某些類型(兒童輪狀病毒感染)腹瀉疾病的病,增強腸道對感染性疾病的天然抵抗力。(3)抑制腫瘤發(fā)生:益生菌可抑制腸道內(nèi)某些酶的活性,如β—葡糖昔酸酶、β—葡糖醛酸酶、尿素、酶、硝基還原酶、偶氮還原酶等。這些酶可能參與腸道內(nèi)致癌物的形成。(4)降低血漿膽固醇濃度:益生菌能減低高脂人群血清膽固醇水平,對正常人群則無降血脂作用??赡芘c其調節(jié)和利用內(nèi)源性代謝產(chǎn)物并且加速短鏈脂肪酸代謝有關。(5)改善消化功能:通過調節(jié)腸道pH和結腸發(fā)酵能力起到改善消化的作用。(6) 促進胃腸道免疫功能:臨床試驗證實乳酸菌具有在腸道內(nèi)生存的能力,并可以刺激機體的非特異性免疫功能,提高自然殺傷(NK)細胞的活性,增強腸道IgA的分泌,改善腸道的屏障功能。
益生菌促進人體健康機理目前尚未有定論,可能作用的機制包括以下4點:1.抗菌物質:可產(chǎn)生有機酸、游離脂肪酸、過氧化氫、細菌素。2.生物拮抗:益生菌具有定植性,限制致病微生物與腸粘膜粘附、定植。3.酶作用:增加乳糖消化;通過產(chǎn)生某些酶修飾毒素受體,減少毒素與腸粘膜受體結合。4.免疫增強:刺激宿主免疫應答,增強體液性免疫和細胞性免疫,增強巨噬細胞吞噬活性,以及補體、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)功能。
3.益生菌的安全性
評價益生菌安全性的方法很多,如研究益生菌的特性、益生菌的藥物動力學及益生菌與宿主之間的相互作用等。益生菌在腸道存活、轉移和定居并產(chǎn)生活性物質是評價益生菌作用的重要因素。不同益生菌在腸道不同部位存活率不同:有些菌株在胃中很快被殺滅,而有些菌株能穿過整個腸道。人們運用插管法、灌流法和活組織檢查法來研究體內(nèi)益生菌的藥物動力學。但益生菌的一些酶學性質.如過度解離膽鹽或降解粘膜不利于人體健康。
到目前為止,應用于食品的益生菌——乳桿菌都被證明是安全的。盡管益生苗產(chǎn)品在歐洲和日本大量生產(chǎn),并證明是安全的,但對于那些免疫妥協(xié)的個體而言,也有可能發(fā)生較嚴重的感染。由于將益生菌不加區(qū)別地應用于人體、獸藥和動物生長促進劑.微生物抗抗生素已經(jīng)變得越來越普通,這使得處理微生物感染變成了一個嚴峻的問題。在乳桿菌中,只有極少數(shù)茵株的抗抗生素基因是由質粒編碼的。當使用這些乳桿菌時,就要考慮其安全性。因為抗抗生素基因可以在系統(tǒng)發(fā)育中遠緣細菌間轉移,所以那些攜帶可以轉移抗抗生素基因的菌株,就不能作為人類和動物的益生菌。對于那些值得懷疑的益生菌,使用時必須進行檢驗。
益生菌的安全性主要包括以下幾個方面:①應用于人類的益生菌最好來自人體;②益生菌必須從健康人的腸道中分離;③益生菌必須經(jīng)過一定時間證明其無致病性;④益生菌不能有與一些疾病(如心內(nèi)膜炎、腸道不適癥)相聯(lián)系的歷史;⑤益生菌不能使膽鹽早期解離;⑥益生菌不能攜帶可以轉移的抗抗生素基因。⑦不能有與一些疾病(如心內(nèi)膜炎、腸道不適癥)相聯(lián)系的歷史。
4.益生菌的應用及前景展望
目前益生菌已被廣泛應用于食品、醫(yī)藥保健和飼料等各個領域。在食品和醫(yī)藥保健上多采用乳酸菌、雙吱桿菌和腸球菌及酵母菌等。
在食品中益生菌主要用于發(fā)酵乳制品的生產(chǎn),發(fā)酵奶不僅含有豐富的鈣、蛋白質、核黃素和維生素B12等營養(yǎng)素,具有很高的營養(yǎng)價值,而且還含有大量對人體健康很有益處的活的益生菌。含有雙岐桿菌的發(fā)酵奶能增加腸道中的雙岐桿菌,從而改善腸道菌落;干酪乳桿菌則具有縮短腹瀉病程的作用。
酸奶是用嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌在嚴格的溫度和時間控制下發(fā)酵的奶,它可減輕乳糖吸收不良的癥狀,從而縮短各種腹瀉尤其是兒童腹瀉的病程,世界衛(wèi)生組織建議在治療腹瀉期以酸奶代替牛奶。而酸乳酒則是用細菌(包括各種乳桿菌、乳球菌、白串珠菌和醋桿菌)和酵母(發(fā)酵乳糖和不發(fā)酵乳糖的酵母)的復雜混合物發(fā)酵的牛奶制作的一種刺激性飲料。據(jù)報道酸乳酒具有潛在的抗菌、免疫、抗腫瘤和降膽固醇的作用。如今益生菌正逐步用于開發(fā)各種功能食品,如:果汁、糖果、冰洪淋、冷凍酸奶等。
此外,為了提高益生菌在胃腸道的活性及其對飼料加工過程中的壓力和溫度的耐受能力,使其具有很強的抗酸、抗熱能力,人們正努力尋求防止微生物失活的技術措施。微膠囊技術是用特殊的方法將固體、液體或氣體物質包埋封存在一種微型膠囊內(nèi)而成為固體微粒產(chǎn)品,需要時再將被包埋的內(nèi)容物釋放出來的技術。采用微膠囊技術可以在很大程度上提高益生菌劑產(chǎn)品的耐貯藏、耐加工性能,減少使用量,充分發(fā)揮益生菌的作用,使用方便且效果更好。應用微膠囊技術的優(yōu)點為:
①改變益生菌劑產(chǎn)品的形態(tài)
將益生菌通過微膠囊化轉變成一種穩(wěn)定的細粉狀顆粒,這種微膠囊產(chǎn)品具有良好的流動性和分散性,很容易與其它飼料混合均勻,便于運輸、儲存和添加使用。
②提高益生菌劑產(chǎn)品的穩(wěn)定性
益生菌劑產(chǎn)品的耐酸性和熱穩(wěn)定性較差,但將其制成微膠囊產(chǎn)品后,由于膠囊壁的保護,能夠有效地防止失活。
③可將配伍禁忌的各種成分在同一產(chǎn)品隔離開。
④使不溶于水的物質能均勻地分散在水性介質中。
因此,隨著人們研究的深入,新技術的不斷應用,隨著益生菌產(chǎn)品市場的不斷壯大,益生菌應用的范圍也不斷擴大。目前,應用范圍主要是發(fā)酵乳制品,并且逐步被用于開發(fā)各種功能食品,如果汁、糖果、冰棋淋、冷凍酸奶等??梢?,益生菌產(chǎn)品具有很大的市場潛力和發(fā)展優(yōu)勢。
可用于保健食品的益生菌菌種名單
兩岐雙岐桿菌 Bifidobacterium?bifidum
嬰兒雙岐桿菌 Bifidobacterium?infantis
長雙岐桿菌 Bifidobacterium?longum
短雙岐桿菌 Bifidobacterium?breve
青春雙岐桿菌 Bifidobacterium?adolescentis
德氏乳桿菌保加利亞種 Lactobacillus?delbrueckii?subsp.?bulgaricus
嗜酸乳桿菌 Lactobacillus?acidophilus
干酪乳桿菌干酪亞種 Lactobacillus?casei?subsp.?Casei
嗜熱鏈球菌 Streptococcus?thermophilus
羅伊氏乳桿菌 Lactobacillus?reuteri |
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