益生菌在各领域的应用

时间:2020-06-05 10:54:33     浏览:442 

益生菌在各领域的应用

来自:智语(北京)国际贸易有限公司 作者:谭丹
  • 摘要:益生菌生物科技是全球医学科技的前沿领域,近年来在食品行业、畜牧和医疗保健行业应用广泛、发展迅猛。伴随功能性益生菌在全球范围内的使用,在调节肠道,平衡免疫,改善代谢方面具有明显的效果。中国的益生菌产品存在着巨大的市场空间发展前景。
  • 关键词:益生菌(Probiotics); 食品(Food); 功能性益生菌(Functional)

 

 

益生菌是指适量服用后,有益于宿主健康的活的微生物。由于益生菌与健康、营养、饮食等密切关系,越来越受到食品行业、养殖行业和医疗保健行业的重视。

在食品行业,益生菌作为新型食品添加剂,越来越多的成为食品生产企业开发新品、提升产品价值的要素,含有益生菌的食品和饮料正成为新的消费趋势。目前,益生菌食品拥有全球最大的功能性食品市场。益生菌的产值已占据了世界功能性食品市场的65% ,而且这一数值仍在不断增长。美国的这一产值已超过750亿美元。在欧洲、日本和澳大利亚,仅改善胃肠道功能的益生菌类食品同样占据了功能性食品最大的部分。另据FROST和SULL IVAN分析,预计在2020年,欧洲益生菌食品与饮料市场是现在的两倍还多。

在医疗保健品行业,随着对益生菌的作用机理的研究进展,人们发现,益生菌的常见功能主要包括保持肠道正常菌群,对抗感染、缓解乳糖不耐症、降低胆固醇、抑制癌症和刺激免疫系统。最近几年的临床研究热点集中于炎症性胃肠病、过敏、外科感染、抗生素相关腹泻、妇科感染、粘膜免疫、癌症以及肥胖等相关症状上。

在畜牧水产养殖行业中,益生菌饲料也有广泛的应用。对提升牲畜存活率,减少腹泻,提高饲料利用率和促进生长上发挥了重要作用。

益生菌的4大细分市场——乳制品、药品冲剂、保健品、动物用益生菌中,益生菌乳制品市场依然占据大部分比例,占益生菌总市场的98.35%。2016年国际益生菌行业高峰论坛中专家指出,中国益生菌产品以每年超过15%的速度在发展,2020年我国益生菌市场的产品规模将会接近850亿元,中国的益生菌产品市场存在着巨大的市场空间发展前景。

 

1.益生菌的概念

 

益生菌定义:益生菌(英文probiotics)由Lilly 和Stillwell于1965年在《Science》发表研究论文时提出。根据联合国粮农组织(FAO)世界卫生组织(WHO)联合专家组在2001年给出的定义,益生菌是“经适量服用后,有益于其宿主健康的活的微生物”。概括地讲,益生菌的作用在于促进有益菌、抑制致病菌的生长,维持人体菌群平衡,有益人体健康。

作为益生菌的细菌应具备的条件:1)对宿主有益;2)无毒性作用和无致病作用;3)能在消化道存活;4)能适应胃酸和胆盐;5)能在消化道表面定殖;6)能够产生有用的酶类和代谢物;7)在加工和贮存过程中能保持活性;8)具有良好的感官特性。

 

2.益生菌的种类

 

益生菌的种类繁多, 迄今为止, 科学家已发现的益生菌大体上可分成三大类,其中包括乳杆菌属、双歧杆菌属和革兰氏阳性球菌属。此外,明串球菌属、丙酸杆菌属和芽孢杆菌属的部分菌种株以及一些霉菌与酵母菌等亦可归入益生菌的范畴。

 

2.1乳杆菌属(Lactobacillus)

乳杆菌属于革兰氏阳性兼性厌氧菌,最佳繁殖环境是在温度35~40℃之间,pH 值6.4~4.5 的弱酸性环境,且具有很强的抗酸抗盐性。目前已报道的乳酸杆菌已有56 种,主要用于生产微生态制剂者约10 种, 包括嗜酸乳杆菌(L.acidophilus)、短乳杆菌(L. brevis)、干酷乳杆菌(L.casei)和德氏乳杆菌保加利(L.delbruckiisubsp. bulgaricus, 旧称“保加利亚乳杆菌”)等。以嗜酸乳杆菌(L.acidophilus)为例,它是人体肠道中的重要微生物,

与人体的健康息息相关。当其达到一定数量时,它能改善调节人体肠道微生物菌群的平衡、增强机体的免疫力、降低胆固醇水平、缓解乳糖不耐症以及抑制肿瘤细胞形成等等,即起到健康促进效果。

 

2.2双歧杆菌属(Bifidobacterium)

双歧杆菌属革兰氏阳性专性厌氧菌,其最宜繁殖温度为37~42℃,pH 为6.5~7.0。现已发现双歧杆菌有32 种,其中14种是从人体中分离出来的,包括:B.adolescentis、B. angulaangulatum、B. bifidum、B.breve、B. catenulatum、B.dentium、B.infantis、B.longum、B.pesudocatenulatum 等。双歧杆菌是人体肠道内很重要的生理性菌群,它们通常寄生在人和动物小肠后段,研究发现在婴儿肠道内以婴儿双歧杆菌和短双歧杆菌为优势菌群,随着年龄的增长,双歧杆菌在肠道中的含量在逐渐降低,而在成人肠道内则仅有少量两歧双歧杆菌、青春双歧杆菌和长双歧杆菌存在,很多老年人的肠道已无双歧杆菌的存在。作为一种优良的生态菌种, 双歧杆菌具有维持肠道微生态平衡、生物拮抗、免疫调节和营养等多方面的生理功能,它与人类的许多病理、生理现象密切相关,现已确认双歧杆菌是人体健康的重要标志之一。【1】

 

2.3革兰氏阳性球菌及其它菌

革兰氏阳性球菌属兼性厌氧球菌,目前研究较多的革兰氏阳性球菌如嗜热链球菌、粪链球菌、乳球菌、乳酸肠球菌以及属于链球菌属的中介链球菌等。此外,随着对研究的深入,研究者不断开发出新的益生菌资源,例如一些明串球菌属、丙酸杆菌属和芽孢杆菌属的的部分菌种株及部分酵母菌和霉菌等亦可归入益生菌的范畴。以保拉迪酵母菌为例,该菌常被制成保拉迪酵母菌散剂,这种酵母菌制剂对治疗儿童或成人急性感染或非特异性腹泻、预防和治疗抗菌素诱发的结肠炎和腹泻及预防由管饲引起的腹泻和肠易综合症有一定的疗效作用。

 

3.益生菌的作用

 

益生菌的作用主要有:1)防治腹泻;2)缓解不耐乳糖症状;3)预防阴道感染;4)增强人体免疫力;5)缓解过敏作用;6)降低血清胆固醇;7)预防癌症和抑制肿瘤生长。 

预防或改善腹泻:饮食习惯不良或服用抗生素均会打破肠道菌群平衡,从而导致腹泻。补充益生菌有助于平衡肠道菌群及恢复正常的肠道pH值,缓解腹泻症状。 

缓解不耐乳糖症状:乳杆菌可帮助人体分解乳糖,缓解腹泻、胀气等不适症状,可与牛奶同食。

预防阴道感染联合应用乳酸菌阴道胶囊能够改善细菌性阴道病和滴虫性阴道炎患者常规治疗后的阴道微生态。 【2】

增强人体免疫力:在肠道内存在着非常发达的免疫系统。益生菌可以通过刺激肠道内的免疫机能,将过低或过高的免疫活性调节至正常状态。益生菌这种免疫调节的作用也被认为有助于抗癌与抑制过敏性疾病。

促进肠道消化系统健康:益生菌可以抑制有害菌在肠内的繁殖,减少毒素,促进肠道蠕动,从而提高肠道机能,改善排便状况。

降低血清胆固醇:欧洲的高加索山区、地中海沿岸是著名的长寿之乡,当地人常饮自制的酸牛奶,极少患糖尿病、心血管病及肥胖症,大量科学研究证实这与酸牛奶中富含益生菌有关。这些益生菌可降低血清胆固醇水平,此外,长期补充益生菌的还有助于防止骨质丢失,预防骨质疏松症。

预防癌症和抑制肿瘤生长:长期饮用含大量益生菌的饮料,有预防癌症和肿瘤疾病以及防止骨质丢失与骨质疏松症的作用。

 

4.益生菌的应用

 

4.1临床应用

广谱抗生素在临床上的大量使用,造成了肠道菌群失调、免疫失衡等临床问题。益生菌制剂是一类安全、有效的生物制剂 ,通过调节、恢复人体正常菌群平衡,达到预防和治疗疾病的目的。近年对肠道菌群失调的进一步研究,发现其与药物的代谢、肠道动力异常、菌丛的变化、饮食、胃肠道免疫功能障碍等因素有关。[3]

 

1.预防与治疗腹泻

腹泻患者多存在肠道菌群失调,益生菌制品通过增加腹泻患者肠道内有益菌数量和活性,抑制致病菌生长,达到恢复正常菌群平衡,缓解腹泻症状的作用,对成人或小儿细菌性腹泻、菌痢以及顽固性和难治性腹泻均有良好的预防和治疗作用。

 

2.肠易激综合征(IBS)

IBS发病机制目前还不完全清楚,从已有的研究发现,IBS 患者普遍存在肠道微生态失调,微生态失调从各个方面参与了IBS 症状的发生、发展。益生菌治疗IBS在部分研究中证实已取得一定的疗效,但受方法学限制及对肠道菌群不完全了解,还无法明确肠道微生态失调与IBS 的因果关系。然而对肠道微生态的研究,为理解IBS 病理生理和治疗提供了新思路。   

3.炎症性肠病(IBD)

IBD包括克罗恩氏病(CD) 和溃疡性结肠炎(UC),其病因和发病机制目前尚不清楚。临床研究发现, IBD患者肠道内存在菌群失调、正常细菌的数量减少的症状,若给患者补充正常细菌即益生菌,使肠道内菌群失调得到纠正,可使病情缓解,与5-氨基水杨酸一样起到防止溃疡性结肠炎复发的效果。    

 

4.幽门螺旋杆菌(HP)的治疗

三联疗法的主要不良反应是胃肠道反应,黄瑞珍等[4]研究了三联疗法抗HP 治疗对功能性消化不良患者肠道微生物的影响。结果显示,治疗后肠道菌群中肠杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌等明显降低,60%的患者出现纳差、腹泻症状,显然三联疗法中的抗菌药物将肠道正常菌群敏感菌杀灭,造成一系列胃肠道反应。临床研究中在三联疗法中加入益生菌,结果所有补充益生菌的患者腹泻、纳差和味觉障碍均明显减少。【4】

 

5.抗肿瘤

益生菌通过抑制前致癌物转化为活性致癌物细菌生长,直接抑制肿瘤细胞的生长;或使结肠癌有关酶(硝基还原酶、β-葡萄糖苷酸酶) 活性降低;或与活性致癌物结合而抑制其吸收等方式抑制肿瘤发生;增强单核吞噬细胞功能和肿瘤局部免疫反应,提高机体细胞免疫功能,促进红细胞免疫功能;减少肠致癌物形成,减少其活性成分,产生乳糖,降低肠内pH值和肿瘤诱生物的活性,从而降低肿瘤发生率;抑制突变剂致突变,抵制细胞畸变。    

 

6.治疗缓解各种便秘

虽然健康人、成年人和病人都有便秘体验,但对于老年人,尤其是习惯性便秘者,便秘是一种主要消化隐疾。便秘者粪便菌群发生改变,双歧杆菌和拟杆菌数减少,尤其是梭菌减少。益生菌被认为可以缓解便秘,可在体内代谢产生多种有机酸,使肠腔内pH降低,进而调节肠道正常蠕动,有效缓解便秘。

 

7.慢性肝炎和肝硬化

有研究显示,肝硬化患者存在菌群失调并伴有不同程度内毒素血症,且这种菌群失调与肝功能损害程度成正比。微生态制剂可以减轻肝硬化时细胞损伤及细胞器变形程度,减慢假小叶形成速度以及改善肠黏膜功能,改善肝硬化患者症状,促进黄疸消退,降低患者转氨酶并增高白蛋白,消除内毒素血症,同时可升高双歧杆菌与大肠杆菌比值,对肝硬化并发症如自发性腹膜炎也有一定的防治作用。

 

8.急性胰腺炎

诱发实验动物发生重症急性胰腺炎后,在疾病开始后6~12 h内小肠末段和结肠内厌氧菌以及乳酸杆菌数量就开始下降,同时伴随着某些致病菌如大肠杆菌、肠球菌数量增加。此外,禁食和大量使用抗生素会进一步加重肠道菌群紊乱发生,导致生物屏障破坏。使用益生菌可以促进肠黏膜生长,刺激黏液素生成,增强肠道免疫功能,调整肠内菌群失调,减轻重症急性胰腺炎患者肠黏膜损害,调整菌群失调,保护肠屏障功能,对防治重症急性胰腺炎肠内细菌易位和肠源性感染具有重要作用。从而可以为防治急性重症胰腺炎继发感染提供有效的生物途径。

 

9.过敏性疾病

通过临床试验证实,有些特应性菌株在预防这治疗过敏性疾病上发挥了良好的作用,多篇针对过敏性鼻炎和异位性皮肤的荟萃分析显示,益生菌通过恢复肠道菌群和肠道粘膜的免疫调节,进而影响过敏性疾病的症状改善和生活质量的提高,从而为过敏性疾病的治疗提供了一种新的途径。[5]

 

4.2食品中的应用

1 )益生菌在酸奶中的应用:酸奶通过微生物或酶作用使牛奶发生生化改变,易产生对人体有益的成分,易于保存。

2 )益生菌在干酪中的应用:干酪也可作为益生菌的载体,因其既有发酵剂作用又兼具对人体独特的生理功能。

3) 益生菌在功能性食品中的应用:功能性食品中常见益生菌主要指两大类乳酸菌群:一类为双歧杆菌,另一类为乳杆菌。

4)功能性食品添加剂:可以赋予产品芳香,提高产品风味,减少香精、香料在产品中的添加,从而使产品更趋于天然、绿色,更易于被消费者接受。

养殖业中的应用:

1 )益生菌在家禽饲养上的应用:通过实验研究了益生菌对鸡的生产性能及种蛋的孵化率的影响,结果表明在饮水中添加益菌多可有效降低鸡的死亡率,产蛋率提高3.23%,种蛋的受精率、种蛋前期活胚率及健母雏率都有相当的改善。

2)益生菌在猪饲养上的应用:用于养猪的菌种主要有两类:一类是乳酸菌,在动物肠道中可以将单糖,特别是乳糖转化为乳酸,从而降低肠道pH值,抑制大肠杆菌等病原菌。这种菌的缺点是耐热能力差,饲料颗粒化过程中瞬间高温效果显著,即可将其杀死,起不到应有的作用;另一类是芽胞杆菌属,这类细胞可以在条件不利的情况下形成芽胞,将自己保护起来,复活率高,但进入肠道后它的主要作用是将淀粉转化为单糖,再由肠道中其它的菌种将这些单糖转化为乳酸,才能降低肠道的pH值,从而起到抑制病原菌的作用。对于猪,益生菌使用的越早效果越明显。

3)益生菌在反刍动物饲养上的应用 :目前,用于反刍动物的益生菌主要分为两类,一种是乳酸菌属,用于作为青贮饲料添加剂;另一类是酵母类,用作精饲料添加剂。奶牛试验结果表明,尽管反刍动物瘤胃内生存着大量的微生物,向饲料中加入益生菌制剂对反刍动物生产和健康均有明显的促进作用。据资料表明,在羔羊日粮中添加益生素也有提高存活率,减少腹泻,提高饲料利用率和促进生长的作用。

4)益生菌在水产养殖上的应用:益生菌生态制剂对鱼有促生长作用,免疫器官胸腺、脾脏生长发育迅速、成熟快,电镜观察免疫器官内T、B淋巴细胞成熟快、数量增多、产生抗体增多,免疫功能增强;前肠粘膜皱褶增多、隐窝加深、微绒毛长而密集,肠吸收面积增大,表明鱼的消化功能得到增强。【6】

 

5.优质功能性益生菌的特征与分类

 

5.1特征

益生菌由菌属、菌种、菌株三部分构成。

例如:微生态抑敏菌株LP33为副干酪乳杆菌33号, 英文Lactobacillus paracasei 33。首字Lactobacillus是代表(乳酸菌属),第二字paracasei是代表(副干酪菌种),33是菌株编号。不同的菌株细胞结构不同,对人体健康所能发挥的功能性也不同。所以,要注意拥有完整的菌株名称的益生菌才是真正的功能性益生菌。

 

5.2分类

益生菌按功能强弱、品质优劣分为三个层级:菌属级(一般益生菌)、菌种级(特定益生菌)和菌株级(功能性益生菌)。

菌属级(一般益生菌):只具备抑制有害菌的增殖,调节肠道腹泻、便秘这样的简单功能;菌种级(特定益生菌):是从一般的益生菌中筛选出的特定的菌种,能够合成一些维生素、不饱和脂肪酸等特殊的营养物质,促进消化吸收;菌株级(功能性益生菌):从特定的菌种中再进行筛选,筛选出一些能调节免疫,促进神经系统的发育成熟,调节内分泌等高级功能的菌株,具备明显的功能性特征,才可称之为功能性益生菌。因结构成分不同,对人体健康所能发挥的功能也不同。所以,拥有完整菌株名称的益生菌才是真正的功能性益生菌。

 

5.3国际功能性益生菌产品举例

乐亦康益生菌胶囊包含专利抗敏菌株LP33,已取得中、美、日、台四地专利,并在全球抗敏领域完成首个二期人体临床试验,在国际顶级医学期刊中发表多篇专业文献,获得世界医学界一致认可。与一般保健食品的动物实验相比,乐亦康核心菌株LP33(GM080)和GM090的功效已获得全球超过1200例临床研究的证实效果更确切、食用更安全。

2010-2012年在法国开展的一项,425例受试者的临床实验《益生菌副干酪乳杆菌LP-33治疗过敏性鼻炎的疗效及安全性一项双盲、随机、安慰剂对照试验(GA2LEN研究)》研究结果显示,LP-33菌株提高了正在口服H1抗组胺药治疗的持续性AR受试者的生活质量。鼻部症状没有改变,而眼部症状已持续缓解。采用意向性治疗分析,RQLQ总评分在LP-33组较安慰剂组显著下降(P=0.0255,差异=-0.286[95%置信区间{CI}:-0.536,-0.035])。组之间在鼻炎总症状评分5总评分的改变没有显著差异(P=0.1288,差异=-0.452 [95%CI:-1.036;0.132])。组之间,观察到眼部症状(RQLQ)有显著差异(P=0.0029,差异= -0.4087 [95%CI:-0.6768,-0.1407])。【7】

2003年在中国医药大学附属医院儿科诊所进行的80例临床实验《乳酸菌治疗慢性过敏性鼻炎》,组内比较显示LP-33组初次门诊访视和最终门诊访视之间每一项目的评分有显著改善(所有的项目:p<0.05)。在安慰剂组,实际生活问题的发生频率(p=0.018)、鼻部症状带来的困扰(p= 0.045)和总的生活质量(p= 0.044)的评分呈显著改善。【8】

乐亦康抗敏机理:

1.修复肠道免疫:通过补充乐亦康,恢复肠道正常菌群,修复肠道免疫和“肠漏”,使过敏原难以进入血液。

2.平衡免疫细胞TH1和TH2:辅助性T细胞2(TH2)的过度活跃是过敏发生的必经环节,分泌大量的过敏物质,刺激机体产生过敏反应,平衡TH1(辅助性T细胞1)与TH2的比例,可有效抑制TH2活性,阻断过敏反应

3.降低过敏物质IgE:TH2的活跃可分泌大量的IgE,与过敏原结合后会产生强大的过敏反应,乐亦康可有效抑制IgE的分泌,降低IgE浓度,控制过敏反应。

4.改善过敏体质:抗过敏益生菌乐亦康可在肠道内长期定植,与一般益生菌完全不同,可发挥持久效力,修复免疫损伤获得正常的免疫平衡。

乐亦康益生菌采用国际先进的五层冻晶包埋工艺和全程2-8度冷链运输,确保产品活性远超其他益生菌产品。在国内多次获得中国保健协会颁发的“第六届中国保健品公信力品牌”、“第十五届中国国际保健博览会优秀产品”、中国质检协会颁发的“质量稳定合格产品”等省部级以上殊荣。

 

6.结语

 

综上所述,功能性益生菌在食品、医疗和保健、养殖领域的发展日益迅猛,随着科技的发展对各类疾病的治疗效果也越来越确切,特别对增免疫、抗过敏、对抗阴道炎、减肥、降三高、降糖等方面的药效显著。随着功能性益生菌产品的不断应用,以乐亦康益生菌胶囊为例,具有人体临床试验证实、获得多国专利保护的功能性益生菌产品,势必在大健康产业中发挥“治未病”,减少抗菌素的巨大作用。

 

 

参考文献

[1]毛友辉,朱薇,邓放明,蒋瑜,陈勇,益生菌的研究进展及其在食品中的应用,现代生物医学进展,2011,11,20:3977

[2]孔林隋龙王玲君邱晓晓,乳酸菌对阴道炎患者阴道微环境的调节作用,中华医院感染学杂志,2016,26,22:5195-5198

[3]胡咏,肠道菌群失调常见病因的研究进展,医学综述,2011,17,2:239-241

[4] 郭玉华熊良圣谢萍赵丽丽益生菌对治疗幽门螺杆菌感染的作用 ,《中国现代医生》2017,55,31: 165-168

[5]S Weston, A Halbert, P Richmond, S L Prescott,Effects of probiotics on atopic dermatitis: a randomised controlled trial,Arch Dis Child ,2005,90:892–897

[6]高林,白子金,冯波, 韩玉奎,微生物饲料添加剂研究与应用进展,2014,34,2:1-6

[7]DJ Costa,P Marteau,M Amouyal,LK Poulsen,E Hamelmann,M Cazaubiel,B Housez,S Leuillet,M Stavnsbjerg,P Molimard,S Courau and J Bousquet,The Microbiome and Probiotics in Childhood,European Journal of Clinical Nutrition advance online publication,26 February 2014,1(32):23-27

[8]Wang MF, Lin HC, Wang YY, Hsu CH.,Treatment of perennial allergic  rhinitis with lactic acid bacteria,Pediatr Allergy Immunol,2004,15:152-158.

 

 

 

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