后生元和类生元的研究进展

王婷，彭敏，童雅琴，张迎庆

（湖北工业大学生物工程与食品学院，湖北 武汉 430068）

近年来，益生菌领域受到越来越多的关注[1]。从1907年，人们发现微生物对健康的影响，当时Elie Metchnikoff将保加利亚农民的长寿与食用发酵乳制品联系起来。1953年，“益生菌”一词首次用于指“生命健康发展所必需的活性物质”[2]。2001年，联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）和世界卫生组织（World Health Organization，WHO）的专家小组正式对益生菌进行定义，益生菌是摄取适当的量、对食用者的身体健康发挥有效作用的活菌[3]。

根据目前的定义，益生菌必须是活的微生物，它不适用于死亡的细菌细胞或细胞成分。但是有研究发现，灭活的细菌仍然保留了其对宿主的生物活性[4-5]，所以产生了后生元（postbiotics）和类生元（paraprobiotics）的概念，用来表示益生菌失去活性仍然对宿主有益的成分[6]。现阶段对于后生元和类生元还没有明确的定义，起初，将在发酵过程中产生的、有助于健康的生物活性物质（包括微生物细胞、细胞成分和代谢产物）定义为后生元。最近，将微生物的细胞和其代谢产物分开来定义，后生元是由益生菌分泌的存在于无细胞的上清液中的各种代谢产物的复杂混合物，例如酶、分泌的蛋白质、短链脂肪酸、维生素、生物表面活性剂、氨基酸、肽及有机酸等。类生元是指益生菌的灭活微生物细胞（内含肽聚糖、磷壁酸、表面蛋白等细胞成分）或粗细胞提取物（其化学成分较为复杂）[7]。

1 后生元及类生元研究的意义

益生菌一般指活的非致病性微生物，但是有临床研究表明，不仅益生菌的活细胞发挥着健康效应，益生菌细胞的不同非存活部分也有可能存在一定的有益效应[8-9]。根据生产和储存益生菌产品的工艺条件，最终的产品均是包含活的和非活的益生菌细胞的混合物。通过体外试验测定益生菌食品中活细胞（益生菌）和死细胞（后生元和类生元）的比率，并测定两部分物质的性能，结果显示非活细胞的数量远远大于活细胞，且与活细胞具有同样的作用。这一发现表明，益生菌产品对健康的影响很大一部分原因是由于在特殊条件下自然产生的后生元及类生元这类化合物的存在[10]。益生菌产品存在另一个技术问题，就是如何保持益生菌细胞的生物活性，这可能受到各种因素的影响，包括1）与食品基质组成有关的一些因素（pH值、蛋白质、脂肪和碳水化合物浓度、水活性、天然抗生素的存在）；2）获取生长发育所需营养物质的途径；3）发酵条件；4）生产工艺技术：如喷雾干燥、冷冻干燥或冷冻浓缩[11]。因此，不管是从技术，还是从成本的角度来看，维持益生菌的生存能力是昂贵和费时的，所以有必要获得一些安全廉价的活益生菌细胞替代品。因此，后生元和类生元就具有作为这种替代品研究的价值。

2 后生元及类生元的制备和分析方法

2.1 后生元及类生元的制备方法

大多数用于获取后生元和类生元的方法建立在破坏细胞的基础上，包括溶剂提取、热处理、紫外线、高压、酶处理以及超声波处理等[12]。然后，进一步采用离心、柱纯化、冷冻干燥等提取纯化工艺生产后生元和类生元[13]。

2.1.1 溶剂提取

溶剂提取法是应用最为广泛的方法，针对不同的后生元和类生元，需要采取不同的萃取条件。有研究采用氯仿和甲醇萃取细菌中与细胞壁结合的生物表面活性剂[7]，先在最佳的生长条件下培养细菌，然后离心分离细胞碎片，收集上清液，调pH值至酸性，4℃下过夜，进行酸沉淀，进一步用溶剂（氯仿∶甲醇=2∶1，体积比）萃取，然后在低温下蒸发浓缩就可以得到细胞内和细胞壁结合的生物表面活性剂。溶剂提取法也是提取各种形式细菌细胞脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）应用最为广泛的方法[14]；有研究首先在最佳培养条件下，培养一定的产LPS的细菌；4℃下离心15 min得到细胞，将细胞悬浮于15 mL去离子水中，搅拌至均一的悬浮液；加入10mL的90%苯酚，搅拌，在干燥的加热室中于60℃下培养30min，然后冷却至室温（20℃～25℃）；接着在3 515×g下离心20 min，将水相转移到烧杯中；用醋酸钠调节pH值为5；加入2倍体积的乙醇，在-20℃下培养过夜，沉淀LPS；通过离心（3 515×g，20 min）收集沉淀，弃去上清液，并在空气流下干燥沉淀，得到LPS。另有研究采用溶剂提取法提取R.erythropolis Au-1菌株代谢产物海藻糖脂[15]，用锥形瓶（750 mL）装150 mL该菌株的营养培养基，放置旋转摇床上（220 r/min），温度为 28℃～30℃，连续培养 5 d；然后在发酵后培养液中分离R.erythropolis Au-1菌株海藻糖脂，用10% HCl溶液调发酵液pH3.0；用乙酸乙酯萃取，随后将提取液在真空下（3 mmHg）蒸发至恒重，即得到海藻糖脂。

2.1.2 热处理

热处理包含多种时间-温度组合，以确保完全灭活悬浮液中的细菌。在合适的条件下培养出细菌，通过离心法得到细胞和无细胞上清液。将细胞颗粒收集起来，悬浮在磷酸盐缓冲液（phosphate buffered saline，PBS）中，然后121℃加热处理20 min，即得到热灭活的益生菌细胞悬液（类生元）。无细胞上清液采用膜过滤技术进行过滤灭菌，即得到该益生菌的后生元，进一步采用分析技术进行纯化分析[16]。

2.1.3 紫外线处理

在适宜的条件下培养益生菌，将培养物均匀涂布在营养琼脂平板表面。让其在空气中干燥一段时间，这时益生菌“均匀”沉积在琼脂表面，其中的水分被琼脂吸收，最后用紫外系统进行照射达到杀死益生菌的目的[17]。后续通过萃取、离心、层析、冻干等方法得到后生元或类生元。

2.1.4 高压处理

压力不仅可以改变细胞膜的流动性和通透性，也可以改变膜结合酶的功能，高压之下会使膜的完整性丧失，这意味着可以通过增加压力来破坏细菌细胞[18]。首先在适宜的条件下培养目的益生菌，然后进行高压处理，高压处理在一个高压设备中进行，该设备带有一个2 L的蓄水池，用水作为间接加压器产生高达690 MPa的压力，温度变化高达90℃。在每次处理之前，用冷水填充蓄水池，并控制温度在（25±2）℃达到平衡。设定好压力和加压时间，将培养好的益生菌放进去，开启设备进行处理[19]。处理好后经过离心得到后生元及类生元。

2.1.5 酶处理

溶菌酶是一种能催化细菌细胞壁中乙酰氨基葡萄糖和N-乙酰壁氨酸之间的β-1，4糖苷键的水解的蛋白酶。该酶可以裂解革兰氏阳性菌细胞和少数革兰氏阴性菌细胞，首先让菌株在YP培养基（1%蛋白胨，1%酵母提取物，0.5%NaCl，pH 7.0）中过夜生长，然后将益生菌培养物转移到新鲜YP培养基中，在37℃下水浴培养1 h。培养后，将细菌细胞离心（2 500×g，4℃，20 min），并将其悬浮在生理盐水中，稀释6倍。然后，将益生菌和溶菌酶混合（用0.1 mol/L NaCl稀释）。最后将带溶菌酶的益生菌在37℃水浴中培养3 h，得到后生元及类生元的菌悬液[20]。

2.1.6 超声波处理

超声灭菌是一种非热灭菌方法，与传统的灭菌方法相比具有独特的优越性，所以超声也可以用来制备后生元、类生元粗产物；超声的灭活益生菌效果与超声功率、处理时间和益生菌类型有关。将菌株在37℃下振荡（100 r/min）24 h，再悬浮接种到培养基上培养一段时间之后，进行超声波处理，即得到后生元、类生元粗产物[21]。

2.2 后生元及类生元的分析方法

2.2.1 色谱质谱分析

方法的选择很大程度上取决于是定量还是定性测定。有研究将Octyl-Sepharose CL-4B色谱柱用于从Lactobacillus johnsonii La1和Lactobacillus acidophilus La10中分离脂磷壁酸（lipoteichoicacid，LTA）[22]；还有一种Macro-prepHighQ和Octyl-Sepharose的组合CL-4B色谱柱，用于从Lactobacillus casei YIT 9029和Lactobacillus fermentum YIT 0159中分离脂磷壁酸（LTA）[23]。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry，MALDI-TOF-MS）也是用作识别衍生自Lactobacillus plantarum K8的脂磷壁酸（LTA）的有效工具[24]。色谱-串联质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry-mass spectrometry/high performance liquid chromatography-mass spectrometry-mass spectrometry，GC-MS-MS/HPLC-MS-MS）和傅里叶变换离子回旋共振质谱（Fourier transform ion cyclotron resonancemass spectrometry，FT-MS）可以识别和表征各种后生元，如甘油脂、嘌呤、脂肪酸、低聚糖和鞘脂等[25]。超高效液相色谱（ultra performance liquid chromatography，UPLC）法也是分离和鉴定细胞内后生元的一种合适的方法，如谷胱甘肽还原酶、氨基酸转运蛋白、硫氧还原蛋白、磷酸甘油酸激酶和半胱氨酸合成酶[26-27]，因其效率高、分辨率高、溶剂利用率低、灵敏度高、准确性高，所以更受青睐。同样13C-NMR、1H-NMR、红外和电喷雾质谱技术可以表征Lactobacillus brevis P68产生的抗真菌代谢产物（例如苯酚）[28]。此外，有研究通过无凝胶纳米LC-MS/MS蛋白质组学方法测定Lactobacillus plantarum 423暴露于酸性条件（pH值为2.5）时细胞内蛋白质含量的变化[29]。使用二维电泳（two—dimensional electrophoresis，2-DE）和液相色谱-质谱法（LC-MS）可以分析鉴定胆汁盐胁迫处理后植物乳杆菌的蛋白质谱[30]。

2.2.2 拉曼光谱分析

使用标准分析技术对生物后生元进行表征或鉴定相当困难。在这种情况下，研究表明，拉曼光谱是适合于确定微生物细胞壁组分分子组成的一种很好的方法，因为它是一种相对快速、经济、方便和无损的技术，有研究利用拉曼光谱技术对Lactobacillus casei CR L 431和Bacillus coagulans GBI-30的胞内含量（intracellular content，IC）和细胞壁（cell wall，CW）组分进行了拉曼光谱分析，可以预测其胞内含量（IC）和胞壁（CW）组分的生物活性[31]。拉曼光谱还可以对不同益生菌产生的胞外多糖进行表征，光谱信息避免了与水分子相关的干扰，从而可以研究在细胞内或细胞外腔的分子，还可以利用拉曼光谱研究细菌暴露于普通抗生素后细胞壁成分的变化[32]。

2.2.3 流式细胞术分析

根据类生元的定义，类生元需要维持细胞的结构；由于这一重要特征，流式细胞术是一种更先进的方法，它可以使用荧光染料测定细菌的生存能力，以及表征和区别微生物细胞的不同生理状态[33]。TALIN等[34]研究利用场发射扫描电子显微镜（field emission scanning electron microscope，FE-SEM）观察了几种热处理菌株的形态变化，发现所有经过热处理的细菌的细胞表面都比那些存活的、未经处理的细胞更粗糙、更不平整；同时使用扫描电子、免疫荧光和免疫电子显微镜等不同的可视化技术测定益生菌Nissle大肠杆菌类生元中是否保留了鞭毛和菌毛。这些可视化技术证实了它们在类生元中保留了鞭毛和菌毛。该技术可以直观观察类生元的变化，促进类生元的实际应用。

3 后生元和类生元的生物活性

大多数后生元和类生元的生物作用机制尚不完全清楚，科学证据表明，后生元和类生元通过直接或间接途径具有多种生物作用，如抗菌、抗氧化和免疫调节活性[35]。研究认为，其直接机制是后生元和类生元与不同分子或受体相互作用产生抑制作用（如抗氧化、免疫调节和抗菌作用），其间接机制涉及微生物群内稳态、宿主代谢和信号通路，从而影响特定的生理反应[36]。

3.1 在动物体内的生物活性

近年来，关于后生元和类生元在动物体内的研究表明，它们具有一定的保健作用。有研究证明[37]，通过控制琼脂培养基（DSM100H）pH值的牛奶发酵获得的无细胞上清液（后生元），具有保护小鼠免受沙门氏菌感染的能力。

3.1.1 水产养殖

虽然水产养殖产业经历了巨大的发展，但传染病成为其进一步发展的限制因素。抗生素的使用导致抗生素耐药性的广泛出现，因此迫切需要寻找环境友好型方法去替代抗生素。研究表明，肠道微生物群不仅提供了营养益处，而且有助于免疫反应的发展和分化。基于它们的作用机制，益生菌可以通过产生抗菌化合物，竞争生存空间和营养物质，抑制毒力基因，为病原体创造一个不利环境。但是在水产养殖系统中长期添加大量活菌经常受到质疑，因为这些细菌也可能携带高水平的抗生素耐药基因；所以灭活益生菌似乎是一种有价值的活益生菌替代品[38]。后生元在水产养殖传染病防治中有着一定的应用，它的一些可溶性因子（如短链脂肪酸、有机酸、肽、磷壁酸、肽聚糖、胞外多糖、细胞表面蛋白和维生素等）在某些水产动物体内具有提高免疫应答、抗病性、抗菌性的作用[39]，所以后生元可降低水产养殖动物的致病性感染风险。在虹鳟鱼饲料中添加4种灭活的益生菌可预防疖病[40]。而且有研究表明，从乳酸菌中提取的一种新的后生元可以修饰虹鳟鱼肠道微生物群并赋予其抗病的能力[41]。杂交鲟鱼的有益细菌细胞成分及其代谢物（后生元和类生元）对鲟鱼的生长有积极作用，但对鲟鱼的存活率没有影响[42]，它可以促进杂交鲟鱼有益肠道菌群的生长，改变杂交鲟鱼肠道菌群的组成和多样性。

3.1.2 家禽

环境污染、饲料中存在转基因生物、农药和除草剂以及抗生素、生长促进剂和酶的使用都会导致肉鸡质量较差。用添加后生元、类生元的饲料喂养肉鸡，鸡肉的脂肪含量比市售的鸡肉少3%～5%，饱和脂肪酸的含量显著增加了11.13%，Ω-6脂肪酸的含量显著减少了7.57%，Ω-3脂肪酸的含量比市售的鸡肉增加了0.85%。饲喂添加后生元、类生元饲料的肉鸡不仅没有抗生素物质、农药和除草剂的残留，而且其风味也会更好[43]。后生元、类生元对肉鸡空肠组织具有免疫调节作用；后生元、类生元调节天然免疫反应的激活，当与产气荚膜蛋白的致病性因子相结合时，它抑制标准产气荚膜蛋白免疫反应的激活。由于在饲料中添加具有抗炎作用的抗生素具有一定的限制，所以对于维持肉鸡肠道健康，后生元、类生元作为抗生素的替代品具有重要意义[44]。研究表明，饲料中添加某些后生元、类生元会提高肉鸡的生长性能、总细菌和有益细菌的数量，减少肠细菌和大肠杆菌的数量，增加乙酸浓度，并伴随着回肠细胞因子表达的相关改变。按比例添加后生元、类生元可作为肉鸡饲料中抗生素的替代品，以改善肉鸡的生长和肠道健康[45]。另有研究结果[46]表明，在热应激条件下，饲喂后生元，可以提高肉鸡的抗氧化活性、改善肉质（pH值、WHC、色泽和嫩度），降低急性期蛋白腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（adenosine diphosphate-glucose pyrophosphorylase，AGP）和羧肽酶（carboxypeptidase N，CPN）、血浆胆固醇和脂质过氧化。

3.1.3 畜牧

后生元、类生元在哺乳动物中也有着一定的生物活性。IZUDDIN等[47-48]研究表明，断奶后的羔羊补充后生元L.plantarum RG14可以促进瘤胃乳头生长、免疫状态和胃肠道健康。L.plantarum RG14还表现出较高的抗氧化能力，断奶后补充L.plantarum RG14可以提高血清和瘤胃液中的抗氧化酶，降低血清中的脂质过氧化。在新断奶羔羊体内补充L.plantarum RG14后，瘤胃发酵良好、微生物参数、血液代谢产物以及断奶后生长和营养物质摄入基因均上调，这说明它可以提高断奶羔羊的生长性能、营养物质摄入量和营养物质消化率[49]。猪饲料里的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（3 050 g/kg）和黄曲霉毒素（44.6 g/kg）对新断奶仔猪有害，影响其生长发育和营养物质消化率。补充类生元酵母细胞壁混合物可以部分克服膳食中多种霉菌毒素对断奶仔猪生长和健康的有害影响[50]。

在各种动物的研究基础上，后生元可能是使用益生菌的一种合适的替代方法，避免了使用活微生物的潜在风险。后生元及类生元在动物饲料领域中有着广阔的应用前景。

3.2 在人体内的生物活性

近年来，由于益生菌的生物利用度难以明确，一些新的研究方向逐渐涌现，如同样具有益生功效的益生菌代谢产物（后生元）和细胞组分（类生元），就有着巨大的研究价值。在含有益生菌成分的补充剂中，活的和非活的益生菌细胞的相对比例可能会有显著差异，而且非活细胞的数量可能比活细胞还要多。因此，益生菌补充剂的主要生物活性可能与非活细胞成分（后生元及类生元）的存在有关[51]。

3.2.1 预防和治疗过敏

由于过敏患者的肠道菌群组成（种类的数量和多样性）不同，调节肠道菌群是控制过敏反应的一种有效方法，该研究策略具有一定的应用前景[52]。有研究发现[53]，益生菌在预防和治疗食物过敏中有一定的作用。例如，一些活微生物，当被给予足够的量时，似乎能给宿主带来健康益处，如平衡微生物群、恢复肠道通透性、改善屏障功能和调节免疫反应。但医学研究的结果表明，一些益生菌菌株的应用，可能会产生部分副作用[54]。但是后生元、类生元就没有这种风险，后生元、类生元强化了每个宿主的内源性益生菌，而不是添加陌生的益生菌菌株到肠道微生物生态系统中，可以恢复缺失的过敏保护性微生物，提高免疫耐受性，治疗过敏，而且没有副作用。参与过敏治疗的后生元及类生元主要功能性作用有：1）通过组蛋白脱乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）抑制调节性T细胞活性；2）通过短链脂肪酸受体GPRs（主要是GPR43和GPR109A）发出信号的能力；3）作为肠上皮细胞的主要能量来源；4）刺激IL-10和IFN-c细胞因子的合成并降低DNA甲基化速率等。后生元及类生元的积极作用在很大程度上取决于母系微生物菌株、不同制备方法的选择、多种生物活性分子的存在、剂量以及适当的给药系统（药物/功能食品）的选择。因此，根据目前文献研究，后生元及类生元可以作为一种新的策略，提高免疫耐受和治疗食物过敏，特别是在婴儿和儿童中[55]。尽管后生元、类生元在过敏治疗中具有一定的研究进展，但仍需要进一步的研究，以充分了解后生元、类生元如何作为一种辅助疗法来预防或治疗慢性疾病。

3.2.2 呼吸道和胃肠道感染疾病的预防

呼吸道和胃肠道感染是公共卫生问题，特别是对学龄前儿童来说[56]。5岁以下的儿童特别容易受到细菌感染，自1980年初，开始使用益生菌以减轻儿童和婴儿常见传染病的感染[57]。然而，由于出现了一些益生菌相关感染（如菌血症、坏死性小肠结肠炎、肺炎和脑膜炎）的罕见病例，因此科学界并不支持对幼童进行益生菌干预[58]。因此补充后生元和类生元就被提出作为减少儿童传染病发病率的替代策略。有研究将热灭活的嗜酸乳杆菌LB用于处理急性腹泻，热灭活副乳杆菌CBA L74用于预防胃肠道和呼吸道感染[6]。后生元和类生元具有与类似益生菌相同的有益的治疗效果，同时避免了活微生物带来的风险。

3.2.3 抗肿瘤辅助治疗

有研究指出植物乳杆菌产生的后生元在不同剂量配比下对各种癌细胞表现出选择性的细胞毒性作用[59]，而不对正常细胞造成毒性作用或溶血。荧光显微镜和流式细胞术观察表明，其后生元抑制人乳腺癌细胞（michigan cancer foundation-7，MCF-7）增殖和诱导细胞凋亡，降低MCF-7细胞的存活率。植物乳杆菌产生的后生元对多种致瘤细胞具有选择性，推测它们具有一定的抗癌特性，因此具有作为功能性补充剂和抗癌辅助治疗的巨大潜力，可以进一步探索。

3.2.4 肝硬化的治疗

肝硬化是慢性肝炎发展的终末阶段，肠道菌群失调、肠道屏障功能的缺失及菌群移位是引发肝硬化并发症的重要原因。尽管益生菌在肝硬化病人中都能良好耐受，并具有在多个层面保护肠道屏障的功能，但仍有研究表明，在重症患者或者免疫力极度低下的患者中，应用益生菌可能导致益生菌的机会感染，甚至增加病死率。所以其在肝硬化肠道菌群紊乱中的疗效并不明确。近些年来，后生元及类生元逐渐受到关注，其在肝硬化患者中有巨大的潜在治疗价值，它具有维持肠道菌群、保护肠屏障功能、免疫调节等多种作用，有望改善肝硬化肠道菌群失调现状及延缓疾病进程，减少后续并发症出现[60]。后生元及类生元在肝硬化肠道屏障损伤中具有一定的防治作用，目前在后生元治疗肠道菌群紊乱相关疾病上有一定的研究；有研究发现大肠杆菌Nissle 1917产生的后生元Microin能明显抑制肠道炎症条件下致病性肠杆菌的异常增生，缓解肠道菌群紊乱，最终起到治疗肠炎的作用[61]。普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）的后生元也具有一定的益生功效，该益生菌的培养上清能有效治疗克罗恩病引起的肠道菌群紊乱，并抑制肠道炎症[62]。丁酸梭菌产生的后生元对高脂膳食诱导的非酒精性肝炎小鼠有很好的治疗效果，可改善非酒精性肝炎小鼠肠道菌群紊乱的情况并增强肠道屏障的功能，起到很好的治疗非酒精性肝炎效果[63]。由此可见，后生元在调节肝硬化肠道菌群紊乱，进而改善肠道菌群失调相关的疾病进程及并发症方面有广泛的应用前景。

3.2.5 其他

有研究表明，后生元及类生元对于班形脱发具有一定的疗效[64]，在减轻急性移植物抗宿主病中也具有一定重要性[65]，也可以作为预防和治疗肥胖的候选药剂[66]。后生元及类生元在人体内的生物作用是一个新的研究方向，在人体各方面均有不同的作用，可能为将活性成分送到肠道所需位置、改善货架寿命、简化包装和运输要求铺平道路。目前，大部分后生元及类生元的研究都是以动物为基础，因此为进一步评估后生元及类生元对人体的有益作用，未来应在人体上进行大规模的研究。

4 应用

近年来，一些后生元及类生元被引入医疗、兽医和食品领域，在预防和治疗某些疾病、改善动物健康状况和开发功能食品等方面具有独特的作用[67]。

4.1 在疾病的预防和治疗方面

目前，从不同有益菌的后生元中获得的游离细胞制剂已被引入到预防或治疗疾病方面，具有潜在的药物应用价值[68]。研究人员正试图将其应用于制药和食品的基质中，这可能是预防和辅助治疗某些疾病的一种新策略。例如，有一种从大肠杆菌培养物中提取的无蛋白商业滤液，含有氨基酸、多肽、多糖和脂肪酸，在体外能有效抵抗抗生素耐药和敏感沙门氏菌分离株，改善小鼠结肠炎，并显著减少多形性日光疹患者的皮肤损伤[35]。有一种生物后生元商业产品，是干酪乳杆菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌DDS-1、罗伊氏乳杆菌、唾液乳杆菌、鼠李糖、孢子基因乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、两歧双歧杆菌、婴儿乳杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌细胞壁分离物的混合物，被用于调理肠道营养不良，促进免疫反应的平衡并改善自闭症儿童的症状[69]。由丁酸钠和菊粉混合而成的一种后生元产品，常被推荐用于治疗肠道活动性炎症疾病[70]。另外有一种后生元产品是一种无菌液体，含有来自大肠杆菌DSM 4087，粪链球菌DSM 4086，嗜酸乳杆菌DSM 414以及L.helveticus DS 4183的代谢产物（例如SCFA，乳酸和其他未鉴定的代谢物）[35]，它的主要健康功效包括[71-72]：1）促进肠道有益微生物的生长；2）调节肠道环境pH值和促进消化道的正常功能；3）肠道上皮细胞的能量供应；4）监管维生素K的平衡；5）治疗沙门氏菌病、肠道疾病和慢性肠道疾病患者。最后还有一种后生元药品，是美国食品和药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）注册批准的制剂，其中含有鼠李糖乳杆菌V（DV菌株）的鼠王酰肽，氨基酸和DNA片段。通常建议将该制剂与益生菌一起用于治疗，研究结果表明，它有效降低了自闭症谱系障碍患者胃肠道紊乱的程度[73]。

4.2 在食品领域方面

与益生菌相比，后生元及类生元在工业上更稳定和安全[74]，且对于后生元及类生元而言，因为其灭活的性质，用量在生产和储存过程中是可以控制的，因此，它在功能性食品中的应用可以为生产者提供一些技术和经济上的优势[66]。有研究表明[75]，从芽孢杆菌CS93菌株中提取的氯丁素和溶菌素等后生元，具有稳定性和抗菌性的特性，这使得其在食品中能得到广泛应用。一方面，一些奶制品和其他产品（如康普茶和腌制蔬菜）就可能在发酵过程中产生后生元。另一方面，后生元及类生元也可以有目的地添加到食品中[76]。另一项研究[77]表明，来自L.plantarum YML 07上清的后生元及类生元可以作为一种潜在的生物防腐剂，对大豆有积极的影响，可以将大豆的货架期提高到2个月。乳酸链球菌素[78]是一种由特定乳链球菌产生的抗生素，乳杆菌是唯一一种获准用作食品防腐剂的细菌素。含有乳酸链球菌素（Nisin）的食品包括：罐装汤、存放鲜鱼的冰、婴儿食品、烘焙食品、蛋黄酱和乳制品，特别是奶酪。含稀有糖的胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS），由于其在食品中的物理化学（增稠、稳定或水结合能力）和感觉（适口性）特性而在食品工业中得到了新的应用。但是，除右旋糖酐外，由于乳酸菌的EPS产量低，因此尚未被商业开发为食品添加剂[79]。后生元及类生元的另一个生物学作用是对有毒代谢物的排毒功能[80]，近年来，这种作用已引起了科学家的广泛关注。在大多数研究中，各种后生元及类生元的主要作用方式为细胞壁成分的表面吸附和各种代谢物（如酶）对有毒物质的降解。另外，在食物或饲料中添加酵母细胞壁提取物（0.2%）可以显著降低0.4 mg/L玉米赤霉烯酮引起的生殖毒性[81]。

5 总结与展望

综上所述，后生元及类生元相对益生菌而言，它不仅拥有和益生菌相同的有益作用，同时还具有一些其他优势，如分子结构已知、纯化后使用、具有特定的作用机制、更易于工业规模化生产、储存等。所以，后生元及类生元在医疗和食品各方面均有很大的应用前景。但目前还缺乏对后生元及类生元在体外和体内作用机制的认识，特别是对人体和动物有益作用机理还需要更深层次的研究。

流式细胞仪等技术将促进未来后生元及类生元的实际应用。此外，要广泛应用后生元及类生元，还需解决生产（易灭活方法，可控、快速、廉价）、在食品药品中的溶解度，不发生或减少相互作用以及加工和贮藏稳定性等几个问题。另外，后生元及类生元的作用机制，包括确定发挥有益作用的特定活性化合物等仍需要不断探索。