益生菌功效、应用及研发方向

朱佑民

201612 上海国龙生物科技有限公司，上海

人体中益生菌的种类＞400种，常见的主要有4类，包括乳酸菌、双歧杆菌、酵母菌和益生芽孢杆菌。乳酸菌是发酵产物为乳酸的革兰染色阳性细菌，菌体球状或杆状，一般位于小肠内，如植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌、罗伊乳杆菌、瑞士乳杆菌和副干酪乳杆菌等[1]。双歧杆菌是较早发现的一种重要的益生菌，常见的有长双歧杆菌、短双歧杆菌和青春双歧杆菌，一般位于大肠内。酵母菌多作为饲料添加剂用于畜禽养殖。研究较多的酵母菌有酿酒酵母和毕赤酵母。益生芽孢杆菌是产芽孢的杆状细菌，为革兰染色阳性菌，常见的为凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。

缺乏益生菌的危害

由于抗生素滥用现象严重，大多数人体内益生菌群受到不同程度的破坏，体内有害菌泛滥，疾病多发，常见症状有口臭、消化不良和腹泻，严重者会出现溃疡、胃炎和肠炎等。缺乏益生菌可导致免疫力低下，间接引起其他疾病。研究发现，缺乏益生菌的人群中，高血压、高血脂、糖尿病和肝病患者较多，同时会导致睡眠差、记忆力减退、衰老加快，甚至会诱发癌症[2]。酗酒、长期服用抗生素、化疗人群和中老年人更易缺乏益生菌。

益生菌的功效

调节肠道菌群，杀灭有害菌：益生菌大多数生活在肠道中，可以杀灭肠道内的有害菌并清除肠道垃圾。益生菌在肠道中定植后，可以在肠道黏膜上形成屏障，防止病原菌的入侵和定植。益生菌所产的乳酸、抗菌肽等能降低身体pH 值，直接杀灭有害菌。进入人体肠道的益生菌可以与有害菌竞争营养物质和生长环境，抑制有害菌的生长繁殖，增加肠道微生物多样性，改善由于抗生素引起的肠道菌群紊乱。研究发现，乳双歧杆菌可以预防便秘，有效改善成年人肠道紊乱引发的肠道疾病[2]。鼠李糖乳杆菌和嗜酸乳杆菌可改善老年人肠道菌群，调节肠道功能。罗伊乳杆菌能改善肠道菌群失调和乳糖不耐受症，辅助治疗腹泻和胃炎[3]。

合成营养物，促进吸收：益生菌可以产生多种酶类，把大分子的糖类、蛋白质、脂肪分解成小分子的营养物质供人体直接利用，也可以合成人体本身不能合成但是人体必需的维生素、氨基酸和短链脂肪酸等，促进磷、铁、钙等吸收。如双歧杆菌可以产生维生素B1、B2、B6、B12、氨基酸、蛋白质和有机酸等，对维持身体的正常功能至关重要。

提高免疫力：免疫力降低会带来多种疾病，如感冒、伤口感染和肠胃病等。益生菌的代谢产物可以刺激肠道黏膜上的淋巴结产生抗体、细胞因子，促进免疫细胞形成，激活巨噬细胞对有害菌的吞噬作用，帮助治疗感染性疾病等。研究发现，某些益生菌可产生双性离子型多糖，促进免疫细胞和细胞因子形成，提高患者免疫力。如干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和植物乳杆菌能提高肠道黏膜免疫力，乳酸菌可以提高巨噬细胞数量，吞噬有害菌。

降解致癌物：益生菌可抑制致病微生物产生致癌物，加快致癌物质代谢，起到防癌的作用。益生菌也可修复肠道损伤，增强身体的免疫力，达到抗癌的作用。研究发现，丁酸杆菌和枯草芽孢杆菌可以抑制结直肠癌细胞增殖，乳酸杆菌对胃癌、结肠癌和膀胱癌等均有抑制作用[4]。常见益生菌的功效见表1。

表1 常见益生菌功效

益生菌的应用

益生菌在食品中的应用：可以用于食品的益生菌种类有30 多种，主要包括双歧杆菌属、乳杆菌属、链球菌属。发达国家对益生菌制品的研发和应用较早，占据了大部分的市场份额。中国研发和应用益生菌制品较早的是昂立，从19 世纪80年代开始研究植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和长双歧杆菌等[5]。益生菌在食品中的应用需要满足的条件：①细菌是原本栖息于健康人体中的菌种；②细菌对人体有明显益处；③细菌对人体安全；④细菌能抵抗胃液和胆汁，活着到达肠道；⑤细菌能在肠道中定植；⑥保质期内维持有效菌量。

益生菌在发酵乳制品中的应用：乳杆菌和双歧杆菌常被用于发酵乳制品中，可以代谢产生很多营养物质，将大分子物质分解成小分子营养物质，产生人体缺乏的维生素、氨基酸和脂肪酸等，并且能将乳制品中的乳糖转化为乳酸，杀灭有害菌，缓解乳糖不耐受症。如在发酵乳制品中添加植物乳杆菌可调节肠道菌群平衡，改善乳糖不耐受，减轻腹泻，提高免疫力，改善过敏体质，减少胃肠道和上呼吸道感染，促进钙、磷、铁和维生素D的吸收[6]。

益生菌在调味品中的应用：益生菌发酵会产生很多风味物质，已被广泛用于调味品的开发。益生菌在调味品上的应用常见的有酱油、豆豉、泡菜和红酒。益生菌类调味品富含维生素和氨基酸等，可以辅助预防肠道疾病的发生。含益生菌的调味品不容易滋生有害细菌，可以长时间放置而不易变质。

益生菌在食品保鲜中的应用：益生菌可以抑制有害菌的生长繁殖，含有益生菌的食品不容易腐败变质，可以延长食品储藏期。益生菌加入食品中后，相当于给食品涂上了一层保护膜，可以使食品与外界环境隔绝，防止有害菌侵扰[7]。

益生菌在保健品中的应用：目前可以用于保健品的益生菌有10种，绝大多数属于双歧杆菌和乳杆菌。益生菌保健品的功效主要是调节肠道菌群和增强免疫力。申报益生菌保健品时，需要检测保健品成分，进行毒力试验，确保益生菌保健品的安全和有效。益生菌应用于保健品时，常与其他营养物质搭配，如螺旋藻与益生菌搭配可以提高益生菌活力，增强身体免疫力[8]。

益生菌在药品中的应用：由于对益生菌作用机制研究不够，在临床试验中的数据不够全面，益生菌在药品中的应用有一定的限制。目前只有一小部分国家允许益生菌作为药品使用，主要包括中国、日本和一些欧洲国家，如日本的BIO THREE 和法国的BIOFLOR。益生菌在医药领域的应用主要用于治疗腹泻和阴道炎。瑞典公司BioGaia 曾对罗伊乳杆菌做了大量的临床应用研究，发现其有治疗腹泻、消化不良、便秘、龋齿和乳糖不耐受症的功效。中国虽然在益生菌药品开发方面起步较晚，但是发展迅速。国家市场监督管理总局已经批准双歧杆菌活菌胶囊、地衣芽孢杆菌活菌片和枯草杆菌肠球菌二联活菌多维颗粒等20 多种益生菌药品进行生产[9]。

益生菌在化妆品中的应用：益生菌可以产生具有抗氧化能力的活性物质，有清除自由基、延缓衰老的作用。研究发现，乳酸菌清除自由基的能力与相同浓度的抗坏血酸相当[10]。益生菌产生的多种活性酶也有抗氧化能力，黄酒酵母的发酵原浆含有小分子活性肽，容易被皮肤吸收，有良好的抗氧化和美白功效。益生菌还可以抑制皮肤有害菌，调节皮肤微生态平衡，减少痤疮的发生。基于不同的功效，益生菌已被应用于婴儿护肤品、青少年祛痘品等。

未来益生菌产品的研发和应用方向

益生菌相互搭配优势互补：不同的益生菌之间可能存在相互作用。益生菌产品应该体现菌组的优势，发挥更大价值。如乳酸双歧杆菌与嗜酸乳杆菌间存在互生关系。乳酸双歧杆菌能合成维生素、叶酸和醋酸等物质，这些物质是嗜酸乳杆菌的营养物质，可以促进其生长和增殖。同时嗜酸乳杆菌能不断降低乳基质的氧化还原电位，通过把大分子营养物质分解成易吸收的小分子营养物质，促进乳酸双歧杆菌生长[11]。

凸显特殊功效：有些益生菌有其独特的功效。如罗伊乳杆菌可以杀灭幽门螺杆菌，有辅助治疗胃炎的作用，可以被开发成针对胃炎人群的独特产品。研究发现，益生菌有一定的解酒功效[12]。乳酸菌产生的乳酸可以跟乙醇反应，帮助酒精转化为无毒的物质，加快胃肠蠕动，帮助酒精快速排出体外，还会在肠道内壁形成保护膜，减少酒精吸收。

发挥高科技优势：益生菌产品的竞争力需要强大的科学技术支持。通过分子标记辅助选择技术可以将与功效关联的基因筛选出来，加速菌种筛选的进程，并把多个功效基因集合到同一个菌株，使其具有多种功效。基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和基因组测序等技术可以从基因、蛋白质和代谢产物等不同水平上揭示菌株遗传信息和代谢产物成分等，深入挖掘益生菌的功效和应用潜力。

小 结

随着益生菌应用领域的扩大，研究者面临着很多挑战。益生菌必须保持菌量和活性，才能最大限度发挥作用。但是在实际应用中，益生菌很容易死亡，导致菌量迅速下降，达不到理想效果。大部分益生菌在通过消化道时易被胃液等杀灭，不能活着到达肠道以发挥作用，这就需要筛选出抗逆性强的菌株。益生菌的机制还没有被全面阐释，安全性和功效需要大量的实验和临床验证，益生菌在应用上仍有限制。益生菌食品开发要注重产品的便利性和适口性，保健品和药品的开发需要科学合理地设计配方和剂量。