乳酸菌益生功能研究進(jìn)展

□林 謙

（玉林師范學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西 玉林 537000）

乳酸菌益生功能研究進(jìn)展

□林 謙

（玉林師范學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西 玉林 537000）

介紹了益生菌的概念、乳酸菌的益生功能，并指出了乳酸菌益生功能研究中的問題.

乳酸菌；益生菌；益生作用

乳酸菌是一類可以使食物變酸的細(xì)菌，將糖類發(fā)酵生成大量乳酸是其最明顯的特征.乳酸菌廣泛分布在人體、動(dòng)物、植物和整個(gè)自然界.人類食用乳酸菌的歷史可追溯到四五千年前，古巴比倫、古印度和古埃及等地區(qū)已有飲用酸奶的記載.目前生產(chǎn)發(fā)酵乳制品、肉制品、泡菜，以及益生菌制品的發(fā)酵劑絕大多數(shù)都是乳酸菌，由乳酸菌發(fā)酵制成的食品在全世界都廣受歡迎.有研究表明，某些特殊的乳酸菌能在人體腸道中生存并對人體健康有益，即具有益生功能.聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織、世界衛(wèi)生組織將益生菌(probiotics)定義為當(dāng)攝入一定量時(shí)能對宿主產(chǎn)生健康益處的微生物活體[1].這個(gè)定義在國際學(xué)術(shù)界被廣泛使用.

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產(chǎn)加工和儲(chǔ)存過程中可能會(huì)有部分菌體死亡，活菌數(shù)量不夠就無法表現(xiàn)出益生功能.因此，益生功能是和特定菌株、特定劑量聯(lián)系在一起的.沒有任何菌株能夠提供所有益生功能，類似地，并非同一個(gè)種的所有菌株能夠顯現(xiàn)相同的益生功能.菌株能夠順利通過上消化道并定殖于腸道是實(shí)現(xiàn)益生功能的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn).乳桿菌屬(Lactobacillus)和雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)是食品中應(yīng)用最多的益生菌.其他的微生物如乳球菌(Lactococcus)、釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、鏈球菌(Streptococcus)、芽孢桿菌(Bacillus)也被當(dāng)作益生菌.現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)研究表明，乳酸菌對人體具有下列益生功能.

1 維持腸道微生態(tài)平衡

人和動(dòng)物的腸道內(nèi)存在大量微生物.成人消化道內(nèi)有400多種、總量達(dá)1014個(gè)以上的活菌.這些微生物是人和動(dòng)物體內(nèi)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，腸道微生物群體是在特定時(shí)空區(qū)域內(nèi)以平衡狀態(tài)共存的一群微生物構(gòu)成的開放微生態(tài)系統(tǒng).乳酸菌通過自身及其代謝產(chǎn)物和其他細(xì)菌之間的相互作用，調(diào)整菌群之間的關(guān)系，維持和保證菌群最佳優(yōu)勢組合及其穩(wěn)定性.

乳酸菌在體內(nèi)發(fā)酵糖類，產(chǎn)生大量的乳酸，使腸道內(nèi)的pH和氧化還原電位下降，腸道處于酸性環(huán)境，對病原微生物，如大腸桿菌、銅綠假單胞菌、志賀氏菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌等有拮抗作用.酸性和低氧化還原電位可防止致病菌繁殖，調(diào)整腸道菌群，改善微生態(tài)環(huán)境，對胃腸道疾病有良好的預(yù)防和治療作用.

某些乳酸菌在代謝過程中可產(chǎn)生H2O2，抑制金黃色葡萄球菌等致病菌的繁殖.乳酸可促進(jìn)H2O2的殺菌作用，在H2O2溶液中加入0.25%的乳酸可使金黃色葡萄球菌的死亡率從32.4%提高到99.9%以上.

許多乳酸菌可產(chǎn)生細(xì)菌素，對病原微生物有拮抗作用.乳酸乳球菌產(chǎn)生的羊毛硫抗生素nisin(乳酸鏈球菌素)是最典型的細(xì)菌素，可以殺滅大多數(shù)乳酸菌、金黃色葡萄球菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌、桿菌、梭菌.Nisin是目前應(yīng)用最廣泛的商業(yè)細(xì)菌素，在40多個(gè)國家被允許用于食品防腐.

在很多情況下，乳酸菌對腸道病原菌的抑制是通過上述幾種因素聯(lián)合作用實(shí)現(xiàn)的.

2 對胃腸道疾病的預(yù)防治療作用

已有多個(gè)臨床試驗(yàn)證實(shí)，服用益生乳酸菌制劑可以有效預(yù)防或減輕腸胃疾病.在一項(xiàng)治療兒童急性輪狀病毒腹瀉的臨床試驗(yàn)中，接受口服再水化治療并服用含有嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、長雙歧桿菌、布拉迪酵母復(fù)合菌劑的兒童腹瀉持續(xù)時(shí)間為60小時(shí)，明顯短于對照組的84.5小時(shí)[2].

抗生素治療可引起體內(nèi)微生物菌群不平衡，增加體內(nèi)致病菌的比例和毒素產(chǎn)量，導(dǎo)致腹瀉癥狀.給此類病人服用含有干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌的益生菌制劑可明顯降低腹瀉的發(fā)生率[3].在發(fā)酵乳中添加嗜酸乳桿菌和干酪乳桿菌可有效預(yù)防抗生素引起的腹瀉[4].出現(xiàn)急性腹瀉的兒童服用鼠李糖乳桿菌GG后，腹瀉持續(xù)時(shí)間比對照組縮短了18小時(shí)，大便稠度比對照組得到更快的改善[5].用羅伊氏乳桿菌DSM 17938給腹瀉兒童服用也得到類似的結(jié)果，與對照組相比，服用DSM 17938菌株的兒童腹瀉持續(xù)時(shí)間平均縮短了32小時(shí)，縮短時(shí)間的95%置信區(qū)間為24至41小時(shí)，并且增加了腹瀉兒童3天內(nèi)痊愈的機(jī)會(huì)[6].

應(yīng)激性結(jié)腸綜合征(IBS, Irritable Bwel Sndrome)是一組持續(xù)或間歇發(fā)作，以結(jié)腸癥狀為主要表現(xiàn)的胃腸道紊亂，表現(xiàn)癥狀有腹痛、腹脹、腹瀉或便秘.雖然人們推測許多生理因素可能與IBS的起因有關(guān)，喂養(yǎng)不耐受和腸道菌群失衡有可能是導(dǎo)致IBS的主要因素.研究人員給86名IBS病人服用含鼠李糖乳桿菌GG混合菌劑5周后，癥狀明顯緩解，IBS評(píng)分下降了37%，而對照組只下降了9%[7].韓國研究人員給25名IBS病人服用含有長雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、嗜熱鏈球菌的混合益生菌劑，在第4周有68%的病人(17名)的癥狀出現(xiàn)明顯緩解，顯著高于安慰劑組的37.5%.次要終點(diǎn)指標(biāo)如腹痛、腹脹的改善也發(fā)生在服用益生菌組的病人上，而安慰劑組沒有出現(xiàn)，而且服用益生乳酸菌的病人糞便中的鼠李糖乳桿菌和嗜熱鏈球菌數(shù)量顯著升高[8].

幽門螺桿菌(Helicobacter pylori) 是引發(fā)慢性胃病的病原菌，人體感染后可導(dǎo)致慢性活動(dòng)性胃炎、消化性潰瘍、胃黏膜相關(guān)淋巴組織(MALT)淋巴瘤和胃癌.乳酸菌并不直接殺死幽門螺桿菌，但能抑制幽門螺桿菌的生長.在一個(gè)研究中，給14名感染幽門螺桿菌的病人飲用干酪乳桿菌代田株發(fā)酵乳6周，每天攝入的乳桿菌活菌數(shù)為2×1010cfu.結(jié)果服用乳酸菌的病人尿素分解活性減少了64%，而對照組只減少了33%[9].飲用含有B. animalis Bb12和嗜酸乳桿菌La5的酸奶也可有效地抑制幽門螺桿菌對人體的感染[10].

乳酸菌在緩解炎癥性腸病癥狀上很有希望得到廣泛應(yīng)用.炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一類病因不明的出現(xiàn)炎癥的腸道疾病，特征是慢性、反復(fù)的黏膜炎癥.VSL#3是多種益生菌的混合制劑，包含了嗜酸乳桿菌、保加利亞乳桿菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌、短雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌.對29名潰瘍性結(jié)腸炎患兒進(jìn)行的一年隨機(jī)雙盲對照試驗(yàn)表明，接受IBD治療和乳酸菌VSL#3的實(shí)驗(yàn)組兒童有92.8%實(shí)現(xiàn)了癥狀緩解，而接受IBD治療和安慰劑的對照組出現(xiàn)緩解的兒童只有36.4%[11].

3 抗腫瘤作用

飲食是影響腫瘤發(fā)生的一個(gè)重要因素.研究表明腸道菌群與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)，因此能改善腸道菌群結(jié)構(gòu)的益生乳酸菌對腫瘤的作用引起了關(guān)注.

結(jié)直腸癌是全世界范圍內(nèi)最常見的癌癥之一，每年全世界有100萬新報(bào)告病例，50萬人死于結(jié)直腸癌.大約70%的結(jié)直腸癌與環(huán)境因素有關(guān)，其中最主要的因素是飲食.意大利研究人員對45241名志愿者(14178名男性，31063名女性)進(jìn)行了前瞻性調(diào)查，讓志愿者填寫包括飲用酸奶之類問題的調(diào)查問卷.經(jīng)過12年的跟蹤研究，有289名志愿者被診斷為結(jié)直腸癌.統(tǒng)計(jì)分析表明，酸奶的攝入量與患結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)，飲用大量的酸奶與降低患結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)，可見酸奶可以幫助預(yù)防結(jié)直腸癌[12].

1977年Malhotra進(jìn)行的一項(xiàng)流行病學(xué)調(diào)查表明，即使攝入的脂肪量大，大量食用酸奶和其他乳制品也可使結(jié)腸癌的發(fā)生率降低[13].給37名結(jié)腸癌病人服用鼠李糖乳桿菌GG、乳酸雙歧桿菌、胰島素12周，觀察到糞便菌群中雙歧桿菌和乳桿菌的數(shù)量明顯增加，產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量降低，結(jié)直腸的增生和結(jié)腸壞死細(xì)胞均明顯下降[14].

除了對消化道腫瘤有抑制效果，乳酸菌對泌尿系統(tǒng)腫瘤也表現(xiàn)出一定作用.給100名膀胱癌病人服用表阿霉素和干酪乳桿菌1年，3年無復(fù)發(fā)生存率(74.6%)明顯高于只服用表阿霉素的病人(59.9%)[15].另一個(gè)研究也表明口服干酪乳桿菌制劑可有效預(yù)防淺表性膀胱癌的復(fù)發(fā)[16].

關(guān)于益生乳桿菌抗癌最強(qiáng)的證據(jù)來自動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，而對人類流行病學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究的證據(jù)仍相當(dāng)有限.

4 降膽固醇

膽固醇在人體內(nèi)具有重要的生理作用，但飲食中如果飽和脂肪酸過多，會(huì)增加血清膽固醇含量，誘發(fā)動(dòng)脈硬化，導(dǎo)致一系列心血管疾病.乳酸菌具有較高的降膽固醇作用，長期飲用酸奶和相關(guān)發(fā)酵乳制品的人群，其體內(nèi)血清膽固醇含量也明顯低于普通人群.研究人員觀察到高膽固醇病人服用含有嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌的酸奶后，總膽固醇含量和低密度脂蛋白減少，而高密度脂蛋白含量增加[17].給II型高脂血病人服用Lactobacillus sporogenes三個(gè)月可使血清膽固醇總量、LDL-膽固醇明顯降低[18].給高膽固醇血癥患者服用含有羅伊氏乳桿菌NCIMB 30242 菌體的酸奶6周，LDL-膽固醇、總膽固醇、非HDL-膽固醇均比對照組明顯降低[19].

Gaio酸奶是一種由1株糞腸球菌、2株嗜熱球菌發(fā)酵而成的乳品，這些菌株分離自世界長壽之鄉(xiāng)高加索阿布哈西亞居民的腸道.Larsen等人給受試者飲用Gaio酸奶8周，觀察到他們體內(nèi)LDL-膽固醇含量降低了8.4%，而飲用其他酸奶的受試者沒有降低[20].盡管大量的體內(nèi)和體外研究證實(shí)了乳酸菌的降低膽固醇作用，但其作用機(jī)理尚無定論.

5 降血壓

高血壓病是一種以動(dòng)脈血管收縮壓或動(dòng)脈血管舒張壓升高為特征的臨床綜合癥，可導(dǎo)致冠心病、動(dòng)脈硬化、心肌梗塞等疾病，嚴(yán)重威脅人類尤其是老年人的健康.現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一些乳酸菌具有降血壓功能，因?yàn)檫@些菌株能夠產(chǎn)生血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)抑制肽或γ-氨基丁酸(GABA).

給高血壓病人服用經(jīng)瑞士乳桿菌LBK-16H發(fā)酵、含有高濃度三肽的牛奶150 mL，每天飲用兩次，持續(xù)10周后發(fā)現(xiàn)病人的血壓比對照組要低[21].瑞士乳桿菌CM4在牛奶中發(fā)酵產(chǎn)生具有ACE抑制活性的兩個(gè)三肽Val-Pro-Pro、Ile-Pro-Pro，將含有這種發(fā)酵奶粉的藥片給高血壓病人服用4周，與安慰劑對照組相比，服用瑞士乳桿菌CM4 的病人血壓顯著降低[22].Dong等對14項(xiàng)共涉及702名受試者的隨機(jī)對照試驗(yàn)研究進(jìn)行META分析，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，飲用乳酸菌發(fā)酵乳導(dǎo)致血壓明顯降低，收縮壓降低3.10 mmHg，舒張壓降低1.09 mmHg.在日本進(jìn)行的研究要比在歐洲進(jìn)行的研究得到更佳的降血壓效果，日本研究的收縮壓、舒張壓分別降低6.12 mmHg、3.45 mmHg，歐洲研究的收縮壓、舒張壓分別降低2.08 mmHg、0.52 mmHg[23].

6 前景與挑戰(zhàn)

目前，乳酸菌越來越多地被應(yīng)用于一些腸道及肝臟疾病的防治中，經(jīng)常被應(yīng)用的菌種包括：鼠李糖乳桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌、雙歧桿菌等.雖然關(guān)于乳酸菌益生功能的研究已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，人們對這些微生物功能的了解仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠.絕大部分研究認(rèn)為乳酸菌對人體健康來說是有益的、安全的，但需要注意的是，這個(gè)觀點(diǎn)不能適用于所有人群，尤其是那些免疫系統(tǒng)受損、腸漏癥、危重病人更需要謹(jǐn)慎.如2008年《柳葉刀》雜志發(fā)表的一篇論文認(rèn)為，預(yù)防性使用益生菌不但不降低重癥急性胰腺炎患者感染發(fā)生率，反而增加其死亡率.論文作者Besselink等進(jìn)行了一項(xiàng)多中心隨機(jī)雙盲安慰劑對照研究，將預(yù)測的重癥急性胰腺炎患者隨機(jī)分配接受復(fù)合菌株益生菌治療(益生菌組)或安慰劑治療(安慰劑組).兩組患者都接受腸內(nèi)給藥，每天2次，共治療28天.結(jié)果，兩組患者基線時(shí)的一般狀況和疾病的嚴(yán)重程度無顯著差異.46例(30%)益生菌組患者出現(xiàn)感染性并發(fā)癥，對照組為41例(28%).24例(16%)益生菌組患者死亡，對照組為9例(6%).9例益生菌組(16%)患者發(fā)生腸缺血，其中8例患者死亡，而對照組無患者發(fā)生.目前并不十分清楚為什么益生菌對重癥急性胰腺炎患者有害，但作者推測這與補(bǔ)充益生菌可能增加患者胃腸道氧需求和降低胃腸道血供有關(guān).這個(gè)研究在學(xué)術(shù)界引發(fā)了激烈爭論，要證實(shí)乳酸菌的各種益生功能仍需要大量、深入的實(shí)驗(yàn)證據(jù).乳酸菌的臨床應(yīng)用仍有許多待解決的問題，如菌種的選擇、用量、給藥方式、時(shí)期、安全性等，給病人應(yīng)用益生菌前必須全面、謹(jǐn)慎地權(quán)衡利弊. ■

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【責(zé)任編輯 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

廣西自然科學(xué)基金（2011GXNSFB018046）；廣西高校特色專業(yè)及課程一體化建設(shè)項(xiàng)目（GXTSZY220，GXTSZY022）。

林謙(1977～)，男，玉林師范學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，博士。研究方向：微生物學(xué)、基因工程教學(xué)與研究。