乳酸菌益生功能研究进展

□林 谦

（玉林师范学院 生命科学与技术学院，广西 玉林 537000）

乳酸菌益生功能研究进展

□林 谦

（玉林师范学院 生命科学与技术学院，广西 玉林 537000）

介绍了益生菌的概念、乳酸菌的益生功能，并指出了乳酸菌益生功能研究中的问题.

乳酸菌；益生菌；益生作用

乳酸菌是一类可以使食物变酸的细菌，将糖类发酵生成大量乳酸是其最明显的特征.乳酸菌广泛分布在人体、动物、植物和整个自然界.人类食用乳酸菌的历史可追溯到四五千年前，古巴比伦、古印度和古埃及等地区已有饮用酸奶的记载.目前生产发酵乳制品、肉制品、泡菜，以及益生菌制品的发酵剂绝大多数都是乳酸菌，由乳酸菌发酵制成的食品在全世界都广受欢迎.有研究表明，某些特殊的乳酸菌能在人体肠道中生存并对人体健康有益，即具有益生功能.联合国粮食与农业组织、世界卫生组织将益生菌(probiotics)定义为当摄入一定量时能对宿主产生健康益处的微生物活体[1].这个定义在国际学术界被广泛使用.

并非所有的乳酸菌都具有益生功能，而且具有益生功能的乳酸菌在生产加工和储存过程中可能会有部分菌体死亡，活菌数量不够就无法表现出益生功能.因此，益生功能是和特定菌株、特定剂量联系在一起的.没有任何菌株能够提供所有益生功能，类似地，并非同一个种的所有菌株能够显现相同的益生功能.菌株能够顺利通过上消化道并定殖于肠道是实现益生功能的一个重要标准.乳杆菌属(Lactobacillus)和双歧杆菌属(Bifidobacterium)是食品中应用最多的益生菌.其他的微生物如乳球菌(Lactococcus)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、链球菌(Streptococcus)、芽孢杆菌(Bacillus)也被当作益生菌.现有的实验研究表明，乳酸菌对人体具有下列益生功能.

1 维持肠道微生态平衡

人和动物的肠道内存在大量微生物.成人消化道内有400多种、总量达1014个以上的活菌.这些微生物是人和动物体内生态环境的重要组成部分，肠道微生物群体是在特定时空区域内以平衡状态共存的一群微生物构成的开放微生态系统.乳酸菌通过自身及其代谢产物和其他细菌之间的相互作用，调整菌群之间的关系，维持和保证菌群最佳优势组合及其稳定性.

乳酸菌在体内发酵糖类，产生大量的乳酸，使肠道内的pH和氧化还原电位下降，肠道处于酸性环境，对病原微生物，如大肠杆菌、铜绿假单胞菌、志贺氏菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等有拮抗作用.酸性和低氧化还原电位可防止致病菌繁殖，调整肠道菌群，改善微生态环境，对胃肠道疾病有良好的预防和治疗作用.

某些乳酸菌在代谢过程中可产生H2O2，抑制金黄色葡萄球菌等致病菌的繁殖.乳酸可促进H2O2的杀菌作用，在H2O2溶液中加入0.25%的乳酸可使金黄色葡萄球菌的死亡率从32.4%提高到99.9%以上.

许多乳酸菌可产生细菌素，对病原微生物有拮抗作用.乳酸乳球菌产生的羊毛硫抗生素nisin(乳酸链球菌素)是最典型的细菌素，可以杀灭大多数乳酸菌、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、杆菌、梭菌.Nisin是目前应用最广泛的商业细菌素，在40多个国家被允许用于食品防腐.

在很多情况下，乳酸菌对肠道病原菌的抑制是通过上述几种因素联合作用实现的.

2 对胃肠道疾病的预防治疗作用

已有多个临床试验证实，服用益生乳酸菌制剂可以有效预防或减轻肠胃疾病.在一项治疗儿童急性轮状病毒腹泻的临床试验中，接受口服再水化治疗并服用含有嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、长双歧杆菌、布拉迪酵母复合菌剂的儿童腹泻持续时间为60小时，明显短于对照组的84.5小时[2].

抗生素治疗可引起体内微生物菌群不平衡，增加体内致病菌的比例和毒素产量，导致腹泻症状.给此类病人服用含有干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌的益生菌制剂可明显降低腹泻的发生率[3].在发酵乳中添加嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌可有效预防抗生素引起的腹泻[4].出现急性腹泻的儿童服用鼠李糖乳杆菌GG后，腹泻持续时间比对照组缩短了18小时，大便稠度比对照组得到更快的改善[5].用罗伊氏乳杆菌DSM 17938给腹泻儿童服用也得到类似的结果，与对照组相比，服用DSM 17938菌株的儿童腹泻持续时间平均缩短了32小时，缩短时间的95%置信区间为24至41小时，并且增加了腹泻儿童3天内痊愈的机会[6].

应激性结肠综合征(IBS, Irritable Bwel Sndrome)是一组持续或间歇发作，以结肠症状为主要表现的胃肠道紊乱，表现症状有腹痛、腹胀、腹泻或便秘.虽然人们推测许多生理因素可能与IBS的起因有关，喂养不耐受和肠道菌群失衡有可能是导致IBS的主要因素.研究人员给86名IBS病人服用含鼠李糖乳杆菌GG混合菌剂5周后，症状明显缓解，IBS评分下降了37%，而对照组只下降了9%[7].韩国研究人员给25名IBS病人服用含有长双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜热链球菌的混合益生菌剂，在第4周有68%的病人(17名)的症状出现明显缓解，显著高于安慰剂组的37.5%.次要终点指标如腹痛、腹胀的改善也发生在服用益生菌组的病人上，而安慰剂组没有出现，而且服用益生乳酸菌的病人粪便中的鼠李糖乳杆菌和嗜热链球菌数量显著升高[8].

幽门螺杆菌(Helicobacter pylori) 是引发慢性胃病的病原菌，人体感染后可导致慢性活动性胃炎、消化性溃疡、胃黏膜相关淋巴组织(MALT)淋巴瘤和胃癌.乳酸菌并不直接杀死幽门螺杆菌，但能抑制幽门螺杆菌的生长.在一个研究中，给14名感染幽门螺杆菌的病人饮用干酪乳杆菌代田株发酵乳6周，每天摄入的乳杆菌活菌数为2×1010cfu.结果服用乳酸菌的病人尿素分解活性减少了64%，而对照组只减少了33%[9].饮用含有B. animalis Bb12和嗜酸乳杆菌La5的酸奶也可有效地抑制幽门螺杆菌对人体的感染[10].

乳酸菌在缓解炎症性肠病症状上很有希望得到广泛应用.炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)是一类病因不明的出现炎症的肠道疾病，特征是慢性、反复的黏膜炎症.VSL#3是多种益生菌的混合制剂，包含了嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、嗜热链球菌.对29名溃疡性结肠炎患儿进行的一年随机双盲对照试验表明，接受IBD治疗和乳酸菌VSL#3的实验组儿童有92.8%实现了症状缓解，而接受IBD治疗和安慰剂的对照组出现缓解的儿童只有36.4%[11].

3 抗肿瘤作用

饮食是影响肿瘤发生的一个重要因素.研究表明肠道菌群与肿瘤发生密切相关，因此能改善肠道菌群结构的益生乳酸菌对肿瘤的作用引起了关注.

结直肠癌是全世界范围内最常见的癌症之一，每年全世界有100万新报告病例，50万人死于结直肠癌.大约70%的结直肠癌与环境因素有关，其中最主要的因素是饮食.意大利研究人员对45241名志愿者(14178名男性，31063名女性)进行了前瞻性调查，让志愿者填写包括饮用酸奶之类问题的调查问卷.经过12年的跟踪研究，有289名志愿者被诊断为结直肠癌.统计分析表明，酸奶的摄入量与患结直肠癌的风险呈负相关，饮用大量的酸奶与降低患结直肠癌风险显著相关，可见酸奶可以帮助预防结直肠癌[12].

1977年Malhotra进行的一项流行病学调查表明，即使摄入的脂肪量大，大量食用酸奶和其他乳制品也可使结肠癌的发生率降低[13].给37名结肠癌病人服用鼠李糖乳杆菌GG、乳酸双歧杆菌、胰岛素12周，观察到粪便菌群中双歧杆菌和乳杆菌的数量明显增加，产气荚膜梭菌的数量降低，结直肠的增生和结肠坏死细胞均明显下降[14].

除了对消化道肿瘤有抑制效果，乳酸菌对泌尿系统肿瘤也表现出一定作用.给100名膀胱癌病人服用表阿霉素和干酪乳杆菌1年，3年无复发生存率(74.6%)明显高于只服用表阿霉素的病人(59.9%)[15].另一个研究也表明口服干酪乳杆菌制剂可有效预防浅表性膀胱癌的复发[16].

关于益生乳杆菌抗癌最强的证据来自动物实验，而对人类流行病学和实验研究的证据仍相当有限.

4 降胆固醇

胆固醇在人体内具有重要的生理作用，但饮食中如果饱和脂肪酸过多，会增加血清胆固醇含量，诱发动脉硬化，导致一系列心血管疾病.乳酸菌具有较高的降胆固醇作用，长期饮用酸奶和相关发酵乳制品的人群，其体内血清胆固醇含量也明显低于普通人群.研究人员观察到高胆固醇病人服用含有嗜酸乳杆菌和双歧杆菌的酸奶后，总胆固醇含量和低密度脂蛋白减少，而高密度脂蛋白含量增加[17].给II型高脂血病人服用Lactobacillus sporogenes三个月可使血清胆固醇总量、LDL-胆固醇明显降低[18].给高胆固醇血症患者服用含有罗伊氏乳杆菌NCIMB 30242 菌体的酸奶6周，LDL-胆固醇、总胆固醇、非HDL-胆固醇均比对照组明显降低[19].

Gaio酸奶是一种由1株粪肠球菌、2株嗜热球菌发酵而成的乳品，这些菌株分离自世界长寿之乡高加索阿布哈西亚居民的肠道.Larsen等人给受试者饮用Gaio酸奶8周，观察到他们体内LDL-胆固醇含量降低了8.4%，而饮用其他酸奶的受试者没有降低[20].尽管大量的体内和体外研究证实了乳酸菌的降低胆固醇作用，但其作用机理尚无定论.

5 降血压

高血压病是一种以动脉血管收缩压或动脉血管舒张压升高为特征的临床综合症，可导致冠心病、动脉硬化、心肌梗塞等疾病，严重威胁人类尤其是老年人的健康.现已发现一些乳酸菌具有降血压功能，因为这些菌株能够产生血管紧张素转化酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)抑制肽或γ-氨基丁酸(GABA).

给高血压病人服用经瑞士乳杆菌LBK-16H发酵、含有高浓度三肽的牛奶150 mL，每天饮用两次，持续10周后发现病人的血压比对照组要低[21].瑞士乳杆菌CM4在牛奶中发酵产生具有ACE抑制活性的两个三肽Val-Pro-Pro、Ile-Pro-Pro，将含有这种发酵奶粉的药片给高血压病人服用4周，与安慰剂对照组相比，服用瑞士乳杆菌CM4 的病人血压显著降低[22].Dong等对14项共涉及702名受试者的随机对照试验研究进行META分析，发现与对照组相比，饮用乳酸菌发酵乳导致血压明显降低，收缩压降低3.10 mmHg，舒张压降低1.09 mmHg.在日本进行的研究要比在欧洲进行的研究得到更佳的降血压效果，日本研究的收缩压、舒张压分别降低6.12 mmHg、3.45 mmHg，欧洲研究的收缩压、舒张压分别降低2.08 mmHg、0.52 mmHg[23].

6 前景与挑战

目前，乳酸菌越来越多地被应用于一些肠道及肝脏疾病的防治中，经常被应用的菌种包括：鼠李糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌、双歧杆菌等.虽然关于乳酸菌益生功能的研究已有大量文献报道，人们对这些微生物功能的了解仍远远不够.绝大部分研究认为乳酸菌对人体健康来说是有益的、安全的，但需要注意的是，这个观点不能适用于所有人群，尤其是那些免疫系统受损、肠漏症、危重病人更需要谨慎.如2008年《柳叶刀》杂志发表的一篇论文认为，预防性使用益生菌不但不降低重症急性胰腺炎患者感染发生率，反而增加其死亡率.论文作者Besselink等进行了一项多中心随机双盲安慰剂对照研究，将预测的重症急性胰腺炎患者随机分配接受复合菌株益生菌治疗(益生菌组)或安慰剂治疗(安慰剂组).两组患者都接受肠内给药，每天2次，共治疗28天.结果，两组患者基线时的一般状况和疾病的严重程度无显著差异.46例(30%)益生菌组患者出现感染性并发症，对照组为41例(28%).24例(16%)益生菌组患者死亡，对照组为9例(6%).9例益生菌组(16%)患者发生肠缺血，其中8例患者死亡，而对照组无患者发生.目前并不十分清楚为什么益生菌对重症急性胰腺炎患者有害，但作者推测这与补充益生菌可能增加患者胃肠道氧需求和降低胃肠道血供有关.这个研究在学术界引发了激烈争论，要证实乳酸菌的各种益生功能仍需要大量、深入的实验证据.乳酸菌的临床应用仍有许多待解决的问题，如菌种的选择、用量、给药方式、时期、安全性等，给病人应用益生菌前必须全面、谨慎地权衡利弊. ■

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【责任编辑 潘琰佩】

Advances in Probiotic Properties of Lactic Acid Bacteria

LIN Qian
(School of Life Science and Technology, Yulin Normal University, Yulin, Guangxi 537000)

The concept of probiotc, probiotic properties of lactic acid bacteria and challenges of development were reviewed.

lactic acid bacteria; probiotics; probiotic properties

Q939.9

A

1004-4671（2015）02-0075-05

2014-06-10

广西自然科学基金（2011GXNSFB018046）；广西高校特色专业及课程一体化建设项目（GXTSZY220，GXTSZY022）。

林谦(1977～)，男，玉林师范学院 生命科学与技术学院副教授，博士。研究方向：微生物学、基因工程教学与研究。