益生菌概述
海南大学食品学院
益生菌对健康的有益作用最早是由俄国科学家Metchnikoff提出的。他认为肠道乳酸菌能够通过防止腐败茵的生长而起到延长寿命的作用。近10年来，越来越多的学者认识到肠道茵群对人类健康的重要性，以及膳食成分对肠道茵群构成及代谢的有益的调节作用。目前益生菌已被认为是一类具有特定保健功能的物质，对开发研制保健食品具有重要意义。营养学家越来越重视益生菌得保健作用。
国际营养学界普通认可的定义是：“益生菌”系一种对人体有益的细菌(或微生物)，它们可直接作为食品添加剂服用以维持肠道菌群的平衡。
1.益生菌的分类
益生菌来源主要是动物肠道正常生理性菌和非肠道菌。我国农业部于1996年公布了6种菌，12乳酸杆菌、粪链球菌、双吱杆菌、酵母菌、DM423腊样芽抱杆菌和SA38腊样芽抱杆菌可用于动物微生态调节剂。在制剂中，有的为单一菌种，有的为多种菌联合使用，几种菌种联合使用有增多的趋势。
科学家已发现的益生菌大致可分为三大类，其中包括：1．乳杆菌类(如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、拉曼乳杆菌等等)，2．双歧杆菌类(如长双歧杆菌，短双岐杆菌、卵形双歧杆菌和嗜热双歧杆菌等等)，3．革兰氏阳性球菌(如粪链球菌、乳球菌、中介链球菌等等)。此外，还有一些酶和酵母菌亦可归入“益生菌”范畴。通常，应用于人体的益生菌有双吱杆菌、乳酸杆菌、肠球菌、枯草杆菌、腊样芽抱杆菌、地衣芽抱杆菌、酵母菌等。
2.益生菌的作用机理
很多学者对益生菌的作用机理进行了研究，综合起来，主要的作用机理有：
2.1与微生物夺氧
当需氧型益生菌进入消化道后，生长繁殖消耗肠道内大量氧气，通过“生物夺氧”使需氧型致病菌大幅度下降，因而起到了防止动物患病的作用。
2.2补充有益菌群，维持肠道菌体平衡，竞争性抑制
研究发现，益生茵能够有秩序的定殖于粘膜、皮肤等表面或细胞之间形成生物屏障，这些屏障可以阻止病原微生物的定殖，起着占位、争夺营养、互利共生或拮抗作用，形成保护屏障，阻止病原茵的侵入，从而对致病菌的定殖产生抑制作用。
2.3产生有益的代谢产物，抑制或杀死有害菌
有些有益的菌落可产生有益的代谢产物，如产生有机酸，降低肠道pH值；产生过氧化氢和天然抗生素类物质，减少肠道内氨及胺等毒性物质的产生，其可形成抑制或杀死有害茵的环境。0．B.Maia.认为益生茵对沙门氏寒茵具有很好的抑制性及杀菌效果。
2.4营养作用
目前有营养特性的益生菌主要有芽抱杆菌、其次是双岐杆菌、乳酸杆菌等。其营养特性具体表现在：
(1)芽抱杆菌在其生长繁殖过程中能够产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发性酸，这些酸类能够降低动物肠道的pH值，可有效抑制病原菌的生长，为乳酸菌的生长创造了条件。同时，它还能够产生很多维生素B1、B2、B6等B族维生素和维生素C，为动物提供维生素营养，从而促进动物生产性能的提高。另外它能产生植酸酶，促进动物对植酸磷的利用和对脂肪的消化吸收率；产生的氨基氧化酶及分解硫化氢的酶类，可将咧跺类氧化成无毒、无害的物质，从而降低畜禽舍内氨气、硫化氢的浓度和臭味，减少环境污染。
(2)双岐杆菌不仅可以产生各种维生素如维生素B1、B2、B6、B12、烟酸和叶酸等以供机体所需，还能通过抑制某些维生素分解菌来保障维生素的供应。另外，它还可以降低血氨改善肝脏功能。
(3)乳酸杆菌能合成动物所需要的多种维生素，如B1、B2、B6、B12、烟酸、泛酸、叶酸等，当肠道茵群失调时，动物会表现出维生素缺乏症。
2.5益生菌的免疫调节功能
拥有完整肠道菌群的常规动物比无菌动物有更高的巨噬细胞活性和免疫球蛋白水平，乳酸杆菌能提高巨噬细胞的活性，并能防止肿瘤的生长。另外，双岐杆菌也具有良好的抗菌性并能增强机体免疫功能。
此外，人体内的微生物有成百上千种，它们存在于皮肤、口腔、肠道等处，其中存在于人体肠道内的微生物就达400多种。研究表明无菌动物比一般动物更易受感染，这至少证明了微生物的定植与人体健康之间有非常重要的联系。
对于健康成年人来说，其肠道内微生物按一定的种群比例定植在肠壁上，处于一种稳定的菌群平衡中。但某些因素如抗生素的使用，饮食习惯不良，精神压力等原因可能会导致肠道正常菌群种类和数量的改变，引起一系列生理功能的改变。而益生菌对肠道微生物的调节和肠黏膜免疫的影响与人体生理密切相关、在临床上，益生菌能减轻肠道微生物代谢的毒性，如小肠微生物的过度繁殖和肝脏疾病。目前，综合目前对益生菌的研究现况，认为其对人体可能具有以下益处：
(1)减轻LI症状：多数研究认为LI个体可更好耐受酸奶或其它发酵乳制品，通过摄入活的酸奶培养物能改善乳糖酶缺乏者对乳糖的消化。因而不能食用鲜奶或奶粉的个体，可以改用酸奶，这对克服我国膳食结构中奶制品摄入严重不足有重要应用价值。(2) 抑制病原菌：已经证实通过摄入来自人类肠道的某些乳酸杆菌，可以缩短某些类型(儿童轮状病毒感染)腹泻疾病的病，增强肠道对感染性疾病的天然抵抗力。(3)抑制肿瘤发生：益生菌可抑制肠道内某些酶的活性，如β—葡糖昔酸酶、β—葡糖醛酸酶、尿素、酶、硝基还原酶、偶氮还原酶等。这些酶可能参与肠道内致癌物的形成。(4)降低血浆胆固醇浓度：益生菌能减低高脂人群血清胆固醇水平，对正常人群则无降血脂作用。可能与其调节和利用内源性代谢产物并且加速短链脂肪酸代谢有关。(5)改善消化功能：通过调节肠道pH和结肠发酵能力起到改善消化的作用。(6) 促进胃肠道免疫功能：临床试验证实乳酸菌具有在肠道内生存的能力，并可以刺激机体的非特异性免疫功能，提高自然杀伤(NK)细胞的活性，增强肠道IgA的分泌，改善肠道的屏障功能。
益生菌促进人体健康机理目前尚未有定论，可能作用的机制包括以下4点：1．抗菌物质：可产生有机酸、游离脂肪酸、过氧化氢、细菌素。2．生物拮抗：益生菌具有定植性，限制致病微生物与肠粘膜粘附、定植。3．酶作用：增加乳糖消化；通过产生某些酶修饰毒素受体，减少毒素与肠粘膜受体结合。4．免疫增强：刺激宿主免疫应答，增强体液性免疫和细胞性免疫，增强巨噬细胞吞噬活性，以及补体、网状内皮系统功能。
3.益生菌的安全性
评价益生菌安全性的方法很多，如研究益生菌的特性、益生菌的药物动力学及益生菌与宿主之间的相互作用等。益生菌在肠道存活、转移和定居并产生活性物质是评价益生菌作用的重要因素。不同益生菌在肠道不同部位存活率不同：有些菌株在胃中很快被杀灭，而有些菌株能穿过整个肠道。人们运用插管法、灌流法和活组织检查法来研究体内益生菌的药物动力学。但益生菌的一些酶学性质．如过度解离胆盐或降解粘膜不利于人体健康。
到目前为止，应用于食品的益生菌——乳杆菌都被证明是安全的。尽管益生苗产品在欧洲和日本大量生产，并证明是安全的，但对于那些免疫妥协的个体而言，也有可能发生较严重的感染。由于将益生菌不加区别地应用于人体、兽药和动物生长促进剂．微生物抗抗生素已经变得越来越普通，这使得处理微生物感染变成了一个严峻的问题。在乳杆菌中，只有极少数茵株的抗抗生素基因是由质粒编码的。当使用这些乳杆菌时，就要考虑其安全性。因为抗抗生素基因可以在系统发育中远缘细菌间转移，所以那些携带可以转移抗抗生素基因的菌株，就不能作为人类和动物的益生菌。对于那些值得怀疑的益生菌，使用时必须进行检验。
益生菌的安全性主要包括以下几个方面：①应用于人类的益生菌最好来自人体；②益生菌必须从健康人的肠道中分离；③益生菌必须经过一定时间证明其无致病性；④益生菌不能有与一些疾病(如心内膜炎、肠道不适症)相联系的历史；⑤益生菌不能使胆盐早期解离；⑥益生菌不能携带可以转移的抗抗生素基因。⑦不能有与一些疾病(如心内膜炎、肠道不适症)相联系的历史。
4.益生菌的应用及前景展望
目前益生菌已被广泛应用于食品、医药保健和饲料等各个领域。在食品和医药保健上多采用乳酸菌、双吱杆菌和肠球菌及酵母菌等。
在食品中益生菌主要用于发酵乳制品的生产，发酵奶不仅含有丰富的钙、蛋白质、核黄素和维生素B12等营养素，具有很高的营养价值，而且还含有大量对人体健康很有益处的活的益生菌。含有双岐杆菌的发酵奶能增加肠道中的双岐杆菌，从而改善肠道菌落；干酪乳杆菌则具有缩短腹泻病程的作用。
酸奶是用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌在严格的温度和时间控制下发酵的奶，它可减轻乳糖吸收不良的症状，从而缩短各种腹泻尤其是儿童腹泻的病程，世界卫生组织建议在治疗腹泻期以酸奶代替牛奶。而酸乳酒则是用细菌(包括各种乳杆菌、乳球菌、白串珠菌和醋杆菌)和酵母(发酵乳糖和不发酵乳糖的酵母)的复杂混合物发酵的牛奶制作的一种刺激性饮料。据报道酸乳酒具有潜在的抗菌、免疫、抗肿瘤和降胆固醇的作用。如今益生菌正逐步用于开发各种功能食品，如：果汁、糖果、冰洪淋、冷冻酸奶等。
此外，为了提高益生菌在胃肠道的活性及其对饲料加工过程中的压力和温度的耐受能力，使其具有很强的抗酸、抗热能力，人们正努力寻求防止微生物失活的技术措施。微胶囊技术是用特殊的方法将固体、液体或气体物质包埋封存在一种微型胶囊内而成为固体微粒产品，需要时再将被包埋的内容物释放出来的技术。采用微胶囊技术可以在很大程度上提高益生菌剂产品的耐贮藏、耐加工性能，减少使用量，充分发挥益生菌的作用，使用方便且效果更好。应用微胶囊技术的优点为：
①改变益生菌剂产品的形态 将益生菌通过微胶囊化转变成一种稳定的细粉状颗粒，这种微胶囊产品具有良好的流动性和分散性，很容易与其它饲料混合均匀，便于运输、储存和添加使用。
②提高益生菌剂产品的稳定性 益生菌剂产品的耐酸性和热稳定性较差，但将其制成微胶囊产品后，由于胶囊壁的保护，能够有效地防止失活。
③可将配伍禁忌的各种成分在同一产品隔离开。
④使不溶于水的物质能均匀地分散在水性介质中。
因此，随着人们研究的深入，新技术的不断应用，随着益生菌产品市场的不断壮大，益生菌应用的范围也不断扩大。目前，应用范围主要是发酵乳制品，并且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。可见，益生菌产品具有很大的市场潜力和发展优势。
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