乳酸菌制劑的研究與應用前景

朱艷杰，肖林，，尚成坤，宋光明，鄒志廣，徐弘君

1.山東龍力生物科技股份有限公司，禹城 251200

2.山東省秸稈生物煉制技術重點實驗室，禹城 251200

3.山東省功能糖工程研究中心，禹城 251200

4.山東禹城市人民醫(yī)院消化內(nèi)科，禹城 251200

乳酸菌制劑的研究與應用前景

朱艷杰1，2，肖林1，2，3，尚成坤3，宋光明3，鄒志廣3，徐弘君4

1.山東龍力生物科技股份有限公司，禹城 251200

2.山東省秸稈生物煉制技術重點實驗室，禹城 251200

3.山東省功能糖工程研究中心，禹城 251200

4.山東禹城市人民醫(yī)院消化內(nèi)科，禹城 251200

乳酸菌制劑是一種微生態(tài)制劑，具有無毒副作用及應用廣泛的特點。簡要介紹了乳酸菌制劑的種類、作用機制、研究前景、存在問題等，為乳酸菌制劑的研究提供參考。

乳酸菌制劑；微生態(tài)制劑；作用機制；前景

乳酸菌是革蘭陽性菌，呈球狀或桿狀，可通過發(fā)酵糖類產(chǎn)生大量乳酸，具有多于23個屬和多于220個種，作為一種重要的益生菌受到越來越多人群的關注。乳酸菌制劑是一種微生態(tài)制劑，是指將乳酸菌制成可供食用的片劑、粉劑等產(chǎn)品，運用微生態(tài)學原理，通過外源補充達到調(diào)節(jié)腸道微生物生態(tài)平衡、促進胃腸蠕動、延緩衰老等目的。

1 乳酸菌制劑的種類

乳酸菌是一種微生物添加劑，無毒副作用。實踐證明，乳酸菌制劑適于腹瀉或便秘患者、肝病患者、厭食兒童、抗生素治療患者、放療化療患者、體弱老年人服用[1]。近年來對乳酸菌制劑的研究越來越深入，主要采用凍干技術、微膠囊技術、生物發(fā)酵技術等制成不同種類的乳酸菌制劑[2]，從劑型上看，有微膠囊、片劑、沖劑、液態(tài)制劑等[3]。

1.1 乳酸菌微膠囊

微膠囊是將固體、液體、氣體包裹在高分子材料內(nèi)的微型膠囊，生產(chǎn)方法主要有相分離法、噴霧干燥法、聚合反應法等。將乳酸菌菌體包裹成微膠囊，菌體對外界環(huán)境的抵抗力明顯增強，低溫保存期延長，菌體到達腸道的存活率顯著提高，可使乳酸菌更有益于健康[4-5]。盡管如此，乳酸菌微膠囊生產(chǎn)仍然困難，主要是微膠囊化的方法、壁材的選擇、生產(chǎn)設備存在障礙。目前，國外的微膠囊化產(chǎn)品也很少，市場銷售情況較好的有瑞士的糞鏈球菌微膠囊“賜美健”、荷蘭的“百福菌”等。

1.2 乳酸菌片劑

乳酸菌片劑是將乳酸菌與輔料如淀粉、蔗糖等相混合，并通過制片技術制成片狀物，如乳酸菌素片、乳酸菌奶片及乳酸菌腸溶片，其中乳酸菌腸溶片效果較好，因為腸溶片的包衣可以防止胃酸對菌體的破壞，并可以防止氧化。乳酸菌片劑的缺點是兒童不易吞服，且需要較高的保存條件[3]。

1.3 乳酸菌液態(tài)制劑

乳酸菌液態(tài)制劑包括很多乳酸菌發(fā)酵液態(tài)食品，部分食品經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后營養(yǎng)價值提高、保健功能增強、食品的保存期延長[6]，主要有以下幾種。①乳品乳酸菌發(fā)酵制品，以牛乳或羊乳為原料，添加適量糖，經(jīng)巴氏殺菌，接種乳酸菌發(fā)酵制成的產(chǎn)品，產(chǎn)品可調(diào)配成濃縮型、稀釋型、活菌型、殺菌型等類型；②果蔬乳酸菌發(fā)酵制品，將乳酸菌加入果汁和蔬菜汁中經(jīng)發(fā)酵后調(diào)成的液態(tài)飲料，果汁和蔬菜汁經(jīng)發(fā)酵后風味提高，營養(yǎng)更豐富；③谷物乳酸菌發(fā)酵制品，谷物如大豆、小麥、玉米、大米、小米等加入乳酸菌發(fā)酵后調(diào)配出飲品，口感更好，更易于消化，受到兒童和老年人的青睞。

2 乳酸菌制劑的作用機制

2.1 調(diào)節(jié)腸道菌群平衡

乳酸菌具有自身生長代謝的優(yōu)勢，可以抑制病原菌的生長，主要機制如下[7]。①產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，乳酸菌通過分解糖類可產(chǎn)生乳酸、乙酸、H2O2等物質(zhì)，乳酸、乙酸提供的酸性環(huán)境，一方面可以抑制病原菌的生長，另一方面可以刺激腸道，使腸道蠕動加快，有利于病原菌的外排；乙酸和H2O2自身也可抑制大腸桿菌、沙門菌、梭菌的生長。②較強的腸黏膜表面黏附力，乳酸菌的多糖、蛋白質(zhì)可與腸表皮細胞受體蛋白共價結合，黏附力更強，而病原菌主要依靠菌毛與腸表皮細胞黏附，黏附性較小，乳酸菌形成定植優(yōu)勢，增殖更加迅速。

2.2 影響腸道菌群的代謝活性

乳酸菌主要通過降低或提高腸道菌株的酶活性影響菌群的生長代謝，例如，通過降低β-葡糖苷酸酶、硝酸還原酶、偶氮還原酶的活性可減少致癌物質(zhì)的生成，提高β-半乳糖苷酶、乳糖酶、蔗糖酶及葡萄糖苷水解酶活性對乳糖不耐癥有緩解作用。

2.3 提高免疫功能

乳酸菌制劑是良好的免疫激活劑，可有效地提高干擾素和吞噬細胞的活性，提高動物自然殺傷細胞活性；提高動物腹腔吞噬細胞的吞噬能力，增強吞噬細胞功能[8]；有研究表明干酪乳桿菌能促進腸道分泌免疫球蛋白IgA，宿主的腸道黏膜反應增強[9]。

2.4 提供營養(yǎng)物質(zhì)

乳酸菌還可以產(chǎn)生硫胺素、核黃素、尼克酸、泛酸、葉酸等多種維生素。

2.5 降膽固醇、抗高血壓

對于乳酸菌制劑降低膽固醇的作用機制有不同觀點，主要有乳酸菌細胞直接同化吸收膽固醇，乳酸菌與膽固醇發(fā)生共沉淀等[10-12]；有研究表明乳酸菌制劑可降血壓，F(xiàn)lambard發(fā)明了以瑞士乳桿菌為發(fā)酵菌株發(fā)酵動物奶蛋白或植物蛋白得到抗高血壓肽的專利[13]。

3 乳酸菌制劑的研究前景

3.1 多菌株復方制劑

乳酸桿菌和雙歧桿菌同時使用時效果增加，嚴格厭氧的菌株與非嚴格厭氧菌株共培養(yǎng)時，厭氧菌的產(chǎn)量和存活率得到提高，有利于各菌株發(fā)揮效用。

3.2 藥用乳酸菌活菌制劑

抗生素的濫用使菌株抗藥性增加，導致腸道菌群失衡，濫用抗生素甚至會產(chǎn)生毒副作用和引起疾病，臨床醫(yī)學界主張采用生物防治方法，即以菌治菌，調(diào)整腸道微生態(tài)環(huán)境，重新建立起腸道正常菌群的平衡。藥用乳酸菌活菌制劑在臨床上主要用于防治腹瀉、腸炎、痢疾、肝炎、肝硬化、陰道炎、便秘、消化道功能紊亂、血脂高、皮膚病和泌尿系統(tǒng)疾病等[6]。

3.3 生態(tài)飼料劑

飼料中添加的大量抗生素和化學藥物使得動物體內(nèi)的藥物殘留，威脅著人類的健康[14]，活體微生態(tài)制劑成為抗生素的理想替代品[15]，我國研究以乳酸桿菌、芽孢桿菌為主，乳酸菌作為一種新型的微生態(tài)飼料添加劑，以其無污染、無殘留、安全可靠等優(yōu)點得到人們的重視和利用，有大量報道證明這類飼用微生物添加劑具有良好的生物學功能，并且已在飼料工業(yè)中得到廣泛應用[16]。

3.4 基因工程乳酸菌劑

將有益的外源基因轉入到乳酸菌體中，可以提高乳酸菌的功能，擴大乳酸菌制劑的適用范圍。Field等[17]利用變種的乳酸鏈球菌在第29位S29G進行基因突變，產(chǎn)生的新菌株對藥物耐藥、抗菌作用均比原來顯著增強；將具有保健作用的外源性基因或內(nèi)源性基因在乳酸菌中進行表達，使得乳酸菌在保健領域的應用范圍擴大[18]。

3.5 與其他物質(zhì)的復方制劑

乳酸菌可與酶制劑、有機肽、多肽和中草藥等物質(zhì)制備復方制劑。

4 乳酸菌制劑的應用

4.1 乳酸菌制劑發(fā)酵泡菜

泡菜在制作過程中，蔬菜中本身含有的硝酸鹽在微生物的作用下會轉變成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽是強烈的致癌物質(zhì)。李南薇等[19]進行了乳酸菌發(fā)酵泡菜特性的研究，結果表明乳酸菌發(fā)酵可降低泡菜中亞硝酸鹽含量，使泡菜的安全性提高。對泡菜中亞硝酸鹽含量和乳酸菌數(shù)量的變化的研究表明，乳酸菌中的亞硝酸鹽還原酶及乳酸菌代謝產(chǎn)物造成的低pH對亞硝酸鹽也有一定的分解和抑制作用[20-21]。

4.2 乳酸菌制劑在畜牧生產(chǎn)中的應用

乳酸菌制劑在豬、家禽、奶牛等畜牧領域應用越來越多。研究表明給斷奶仔豬飼喂植物乳桿菌ZJ316后，豬的腹瀉率和死亡率下降，且豬肉的品質(zhì)得到提高[22]。石峰等[23]通過研究乳酸菌微生態(tài)制劑對肉雞生產(chǎn)性能及免疫機能的影響，發(fā)現(xiàn)飼喂乳酸菌制劑后，肉雞的體重明顯增加且免疫能力提高。添加乳酸菌可提高青貯飼料的品質(zhì)，更有利于奶牛的健康[24]。

4.3 乳酸菌制劑防治兒童感染性疾病

有研究表明，乳酸菌制劑可預防兒童呼吸道疾病，1～6歲的兒童接受鼠李糖乳桿菌，呼吸道感染復發(fā)率比對照組低[25-27]。此外，乳酸菌制劑對預防兒童急性腹瀉也有一定作用，臨床試驗表明，乳雙歧桿菌可使兒童感染胃腸道疾病的風險明顯下降。另有研究結果表明，大劑量的雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、乳球菌屬等可以預防抗生素相關性腹瀉（AAD），可使兒童抗生素相關性腹瀉的發(fā)病率，從22%下降至8%。

4.4 乳酸菌制劑與益生元的組合應用

益生元是通過選擇性地刺激腸道中一種或多種細菌的生長和活性，而有益于身體健康且不消化食物成分的總稱，如低聚木糖、膳食纖維等。益生元改變腸道環(huán)境，保障腸道健康，尤其是低聚木糖效果更顯著。益生元與益生菌（如乳酸菌）可組合成合生元，兩者具有協(xié)同效應[28-29]，相關研究表明，將乳酸菌制劑與低聚木糖交配可以顯著提高小鼠和人體腸道中有益菌的數(shù)量，達到調(diào)節(jié)腸道菌群的功能[30]。

5 乳酸菌制劑存在的問題

近年來，乳酸菌制劑的研發(fā)和應用取得了很大的進展，但我國對這方面的研究還存在一些問題，如乳酸菌制劑成本高，食用人群受限；活菌制劑易在保存或運輸中失活；乳酸菌活體制劑的潛在風險如腸道菌群易位、誘發(fā)乳酸酸中毒等都值得關注；乳酸菌制劑的作用機理還有待研究。此外，將活的微生物應用于飼料和食品中，其潛在的致病性、抗藥基因轉移的可能性及繁殖和變異的不可控制性都是需要注意的。隨著科研學人員在微生物的菌株改良、生產(chǎn)工藝模式以及產(chǎn)品呈現(xiàn)形式等方面的研究深入，乳酸菌制劑的問題將得到解決。

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Research and application prospect of Lactobacillus preparation

ZHU Yanjie1，2，XIAO Lin1，2，3，SHANG Chengkun3，SONG Guangming3，ZOU Zhiguang3，XU Hongjun4

1. Shandong Longlive Bio-technology Co., Ltd., Yucheng 251200, China
2. Shandong Key Laboratory of Straw Bioref nement Technologlies, Yucheng 251200, China
3. Shandong Functional Sugar Engineering Research Center, Yucheng 251200, China
4. Department of Gastroenterology Yucheng People,s Hospital of Shandong, Yucheng 251200, China

Lactobacillus preparation is a microecological preparation with non-toxic and no side effects, and has a wide range of applications. This paper brief y introduces the types, mechanisms, research prospects and existing problems of Lactobacillus preparation, aiming to provide reference for its research.

Lactobacillus preparation; microecological preparation; mechanism; prospect

10.3969/j.issn.1674-0319.2017.04.013

朱艷杰，碩士，初級工程師。主要從事微生物發(fā)酵的研發(fā)工作。E-mail：3152531877@qq.com

徐弘君，消化內(nèi)科主任醫(yī)師。長期致力于腸道微生態(tài)疾病診斷和治療的研究。E-mail：sdxuhj@sina.com