益生菌的理解~

益生菌（probiotic）的理解
什么是益生菌？
益生菌顾名思义，有“益于生命（for life）”的意思，英文名为“Probiotics”。

对益生菌的定义，1989年 Fuller称：“改善肠道内菌种，给寄主动物带来有益影响”，1991年 Huis I
n't Veld与 Havenear则定义为：“改善人或动物肠内微生物平衡，给寄主带来效果的单独微生物或混合培养物。

”，并将混合培养物纳入益生菌的范畴。

1999年 Salminen定义益生菌为：“对寄主产生有益作用的微生物制剂或微生物成分”，从而不仅是活着的微生物，微生物的组成成分及代谢产物都被纳入到益生菌。

益生菌的必要性
随着家畜的培育、饲料产业的发展，抗生素不仅用于疾病治疗，还适用到疾病预防及促进生长之用途，家畜的生产性大幅提升，进而转换为大规模饲养方式。

但是，这种注重生产性的养殖法加重了家畜的压力，再者，随着社会发展，政府开始管制抗生素的使用，从而对替代抗生素的物质开发需求越来越大。

尤其，在2006 年以后，抗生素仅能用于治疗，不得用于促进家畜生长，益生菌的必要性备受关注。

加之，最近国民意识变化、安全畜产品的需求、高级畜产品或品牌需求、畜牧环境改善、疾病预防等多个层面上体现出益生菌的重要性。

益生菌的条件
利用为益生菌的微生物有杆茵（Bacillus）、产气荚膜杆菌（Clostridium）、乳酸菌（Lactic acid bacteria）、酵母（Yeast）、真菌（Fungi）等。

此类微生物要想用作为益生菌，需要满足以下条件。

用于益生菌的微生物应没有致病性。

为了确认致病程度，要正确判断微生物的种类。

同时，易于在生产益生菌的设施培养；可在寄主动物肠内短时间增殖，给寄主动物带来有益效果（促进生长、预防疾病等）。

不仅如此，还需要具有合成抵抗有害细菌或病原体的有机酸及抗菌物质，不能与病原体杂交、室温里失去活性的比例较低、易于用在饲料等特点。

益生菌的作用机理
家畜在摄取饲料后分解并消化饲料的过程中，大部分的氧气都消失。

因此，消化器官内几乎没有氧气呈厌氧状态，所以，最为理想的益生菌应为厌氧菌。

这类益生菌可在家畜的肠内比起有害菌更好的利用环境，竞争上站优势，降低肠内还原电势，生成抗菌物质，有效抑制有害菌的增殖。

若正常微生物在消化器官内站优势，可抑制有害菌生成有害酶或毒素，进而降低患上疾病的危险。

而占优势的微生物可以合成各种维生素及消化酶供应给寄主动物。

同时，构成微生物的肽聚糖（Peptidoglycan）、葡聚糖（glucan）甘露聚糖（mannan）等成分刺激小肠绒毛提高免疫力。

如果持续供应有益于身体的益生菌，可以维持肠内黏膜上的有益菌优势，可抑制有害细菌的功能，但不能抵抗非细菌性病毒。

很多疾病都源于病毒，因此，今后有必要研究抑制病毒增殖的益生菌。

与此同时，家畜受压力或环境急剧变化时，生理上皮质激素（corticos teroids）分泌增多，黏膜细胞外部的穆辛（musin）减少，而附着于穆辛生长的有益菌也随之减少，导致有害菌感染，因此需要持续供应益生菌。

有关酵母产品
益生菌中包括酵母，酵母可分为灭活酵母（Inactive yeast）与生菌酵母（Active yeast）。

灭活酵母多为啤酒酵母或酒精、面包酵母生产过程中的副产物，其功能是将构成酵母的细胞壁成分或营养成分供应给家畜。

生菌酵母可再分为活性干酵母和固体培养的酵母培养物（Yeast culture）。

活性酵母是将带有活性的酵母喂给家畜，目的就是为了在其消化器官内发酵并增殖，生成有效物质。

但是，具有活性的酵母较难期待在消化器官内增殖并生成多种代谢物质。

供应活性酵母后，可在小肠检验出酵母菌，但在大肠内没有检验出活性酵母。

这是因为，酵母菌在通过肠道时，逐渐死亡，最终也不过为营养成分。

酵母培养物在培养时在生物工学里提供恶劣的环境只让酵母存活下去。

其目的是为提取酵母为了生存分泌的代谢产物。

现将有效物质在生产设施中生产提取后，将其有效成分或酵母成分喂给家畜，这一方法比活性酵母更可取，效果更佳。

同时，酵母在固体培养时，分解谷类生成有益的中间产物，而分解谷类的分解酶可以在消化器官内持续作反应。

如果分析酵母培养物，可以发现大量和酸盐和谷氨酸盐，这非常有益于提升家畜的口味。

益生菌的分类与特点
根据利用为益生菌的微生物种类与特点，最具代表性的益生菌为乳酸菌（Lactic acid bacter ia）。

一般来讲，乳酸菌对动物或人不会产生特异性致病，因此除一些特殊情况之外，在利用为益生菌时没有大问题，也非常安全。

若将乳酸菌按属分类可分为：
第一、可分为如片屎肠球菌（Pediococcus Enterococcus）的球菌和双歧杆菌等非定型菌类，以及乳酸杆菌（Lactobacillus）等杆菌类。

虽然不多，但可从泡菜或酸甜黄瓜（东西洋的发酵食品）中可以验出球菌（Pediococcus），以乳酸片球（Pediococcus acidilacticii）为例，是酸生成能力较强的菌，它还可以声场细菌素（bacteriocin）。

第二、屎肠球菌为链球菌，以前分类到链球菌属（Streptococcus），但由于链球菌多与肺炎或高致病性菌类有关，最近将链球菌属的乳酸菌重新分类为屎肠球菌。

因此屎肠球菌中 E. fa ecium E. faecalis 多用于益生菌，该乳酸菌可分解葡萄糖生成乳酸，具有同型发酵（homofe rmentative）的特点，可用于乳制品发酵及青贮饲料发酵。

第三、乳酸杆菌（Lactobacillus）属的乳酸菌是益生菌的代名词。

乳酸杆菌为格兰阳性菌，是动物肠内代表性的优势菌。

多发现在健康的动物体内，而病弱的动物体内验出小量，可以推测乳酸杆菌对动物健康起到尤为重要的影响。

乳酸杆菌属的乳酸菌可根据种类，同型发酵型（homofermentative type）可以分解葡萄糖生产乳酸，而异型发酵型（heterofermentative type）可以将葡萄糖分解为乳酸与醋酸。

尤其，乳酸杆菌具有灭除有害菌的功能，分解葡萄糖时不仅生成乳酸、醋酸，还生成过氧化氢（hydrogen peroxide）、二乙酰（diacetyl）、细菌素（bacteriocin）等物质。

最近研究还发现可以生成苯基乳酸（phenyllactic acid）、吲哚乳酸（ndolelactic acid）、甲基戊酸（methylvaleric acid）等各种形态的有机酸类物质。

根据这些生成能力，决定有害菌的抑制程度。

乳酸杆菌属的乳酸菌中可用于益生菌的有 L. ac idophilus 、 L. salivarius 、 L. reuterii 、L. plantarum 。

最后、双歧杆菌（Bifidob acteria）有各种形态，因此可称为不定型乳酸菌。

双歧杆菌为专性厌氧菌，如果有氧气就不能生长。

若将此菌分解葡萄糖生成乳酸、醋酸及乙醇。

对双歧杆菌的研究比乳酸杆菌的研究要少，但最近，随着其重要性受到关注，广泛用于益生菌。

总体来看，乳酸菌不能生成孢子，在
其稳定性上还有一些有待解决的技术问题。

芽孢杆菌（Bacillus）是格兰阳性的杆菌，其生长速度非常快。

同时，分解淀粉、蛋白质等高分子物的有机分解效果非常优秀，自古以来就是民间发酵酱类所利用的菌。

但除部分有益的芽孢杆菌之外，许多芽孢杆菌还是有害于健康的，有时，若过多服用芽孢杆菌可导致小肠出血，因此，需要正确分类后用为益生菌。

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是具有代表性的益生菌，多检验于大酱、酱油、鱼酱类的发酵过程。

日本的纳豆也是利用枯草芽孢杆菌的代表性发酵食品。

枯草芽孢杆菌可分解蛋白质生成多种氨基酸，还可生成较短的肽，这对动物的生理活动起到有益作用。

长期发酵过程中生成的微生物表面活性剂可以提升矿物质、药物等有效成分吸收率。

同时，枯草芽孢杆菌以孢子形态处于休眠状态，在室温保管期生存力也十分优秀，可用于加工饲料。

有时还可用于抗生素，但此类枯草芽孢杆菌不能用于益生菌。

因为，在培养枯草芽孢杆菌时可能生成抗生素，结果给家畜供应的不是益生菌，而是抗生素。

严格来讲，枯草芽孢杆菌很难在家畜的消化器官内生长。

枯草芽孢杆菌根据不同种类，可以进行厌氧生长，但消化器官内各种乳酸菌占优势，还原电势低而酸度又高，不是适宜枯草芽孢杆菌生长的环境。

因此，可以视为在单纯经过肠道时起到有效功能的菌。

若枯草芽孢杆菌在肠道内过多生长，严重可导致肠道组织分解、小肠出血等问题，还可称为致病菌感染的原因。

因此，枯草芽孢杆菌在通过肠道以粪便排出为多。

枯草芽孢杆菌因为有机分解速度优秀，还可干预粪便的分解，具有畜产环境改善之效。

枯草芽孢杆菌属内包括 B. cereus, B. coagulans, B. licheniformis 等。

分为酪酸梭菌属的酪酸梭状芽胞杆菌（Clostridium butyricum）是个非常特别的菌。

大部分的酪酸梭菌是具有剧毒的微生物。

肉毒(梭壮芽孢)杆菌（Clostridium botulinum）生成的毒素 1克可致死数百名，其毒性非常强。

但唯一一种，酪酸梭状芽胞杆菌没有毒性，而且有机物分解能力也十分优秀，可分解葡萄糖生成醋酸及酪酸，是格兰阳性的专性厌氧菌。

该菌生成醋酸及酪酸的能力优秀，由于引发高电位差，可抑制有害菌的生长。

举个实例，在日本发生 E. coli 0157时，利用酪酸梭状芽胞杆菌获得了较好结果。

同时，酪酸梭状芽胞杆菌形成内生孢子，存活率优秀，在形成孢子后耐热、可长期存活。

酪酸梭状芽胞杆菌为肠内有益菌，可与乳酸菌共生，还可生成多种维生素 B 群供给乳酸菌利用。

大部分乳酸杆菌生长需要维生素，如果维生素供应不足可导致乳酸菌增殖失败。

同时酪酸梭状芽胞杆菌所生成的有机酸——醋酸与酪酸被肠道上皮细胞所吸收，成为上皮细胞的能源，促进上皮细胞的成长。

肠道上皮细胞的生长增加分解饲料的吸收面积，提高饲料利用效率，得到积极作用。

相反，持续使用抗生素导致肠道内细菌总数减少，进而降低有机酸的供应量，是肠道上皮细胞萎缩，成为饲料效率低下的主要原因。

黑曲霉（ Aspergillus niger）、米曲霉（ Aspergillus oryzae）是一直以来使用于大酱类发酵或酵素生产。

传统发酵大豆时，一般使用稻草，而祖先正是利用稻草里的枯草芽孢杆菌与曲霉发酵的。

适当干燥的稻草适合霉类生长，在分解稻草的过程中进行发酵。

自古以来，稻草多用于饲料，可以推断，在培育韩牛的过程中这些霉起到的重要作用。

曲霉属（Aspergillu s）从以前开始被称为麴菌，是个广为使用的安全菌类。

不同于细菌它以菌丝体(mycelium)增殖，在形成外生孢子的每个阶段可分为白麴菌、黄麴菌、黑麴菌。

此类菌具有优秀的淀粉分解能力和纤维素分解能力，也有高效的分解酶生成能力。

不仅如此，这些霉所生成的酶在低酸碱度环境下，也可发挥优秀的酶化作用，起到所期效果。

因此，如果曲霉属菌培养物发挥到其作
用，霉菌体可成为瘤胃微生物的营养成分。

可想，供应霉可以对瘤胃动物的生长起到重要作用。

但是，曲霉属的霉中有上述有益霉外，还有一些非常有害并具有剧毒的霉种。

最具代表性的就是黄曲霉（Aspergillus flavus），该霉合成黄曲霉毒素，用肉眼很难区分。

因此，在生产曲霉属的霉时，要严格管理菌种，维持固体培养生产环境。

若用液体培养方法培养曲霉属的霉，不能大量生产外生孢子。

在固体培养时也要注意被其他霉污染。

酵母菌是从很久以前开始使用于面包、酒精发酵的菌类。

尤其是酿酒酵母（Saccharomyces ce revisiae），可以说是一同走过人类历史的菌。

酵母菌以出芽法增殖，与其他二分裂法增殖的细菌不同。

细菌在营养条件好的时候，不断分裂，因此其母细胞可以无限分裂，但一个酵母菌只能生 6-9个子细胞后就不能继续增殖，处于绝育状态或死去。

酵母菌与霉类一样，不是细菌（原核生物），而是真核生物，其细胞大小较大、有核膜，跟在线粒体供能源的动物细胞非常相似。

同时，比细菌大的酵母细胞，其构成成分可直接利用到动物细胞。

因此，合成多种维生素，结合各种微量矿物质的酵母是非常好的动物细胞营养供应源。

酵母菌在有氧状态下快速生长，而在缺氧环境下则进行发酵，生成乙醇。

虽然酵母可以在缺氧环境下进行发酵，但消化器官内是无法正常发酵。

这是因为酵母菌在竞争中落后于消化器官内细菌，并且在高酸度环境下是不能正常发酵。

因此，流入消化管道的酵母逐步被分解，只能扮演供应营养成分的角色。

此外，以假丝酵母（Candida）与串酵母（Torula）为例，主要用于食用蛋白生产。

若啤酒酵母(Saccharomyces)属的蛋白质含量为40%，那么，假丝酵母（Candida）与串酵母（Torula）的蛋白质含量则达 50~60%，并且可利用碳氢化合物（石油化合物）生产。

同时，具有多量 RN A，以及蛋白质中有 1%左右的谷氨酸，因此可以提升味道的效果，有益于提高家畜的饲料嗜好性。

益生菌制剂的制造方法
益生菌的制造方法可分为以下几种：生产霉或酵母的固体发酵方式的益生菌制造方法、液体培养后制造益生菌的制造方法等。

固体发酵方式的益生菌制造方法的优点是可以获得较多的代谢产物，且生产费用低廉。

同时，通过该程序生产出来的产品，与其说是益生菌，更接近于代谢产物或酶，因此，比起小牲畜，更适用于成年牲畜，而且费用也低廉。

用液体培养方法生产的益生菌可分为以下几种形式说明。

首先，最简单方式的益生菌制造方式为例，先在液体培养槽里培养菌体后，经过过滤或离心分离方法提取菌体，再进行干燥，最后添加提起辅材料载体生产益生菌制剂。

此时，虽然可以无污染生产，且能最优化培养得出高浓度微生物，但是费用过高。

同时，对于过滤或离心过程中所发生的的培养液需要废弃或用于其他用途。

辅材料载体一般为蛭石粉、脱脂糠、玉米淀粉等，因此，制剂里只含益生菌不含其他代谢物质。

单纯益生菌制剂对幼小牲畜更有效。

但是最近，随着开始出现合生素（ Synbiotics ）的概念，简单方式的益生菌制剂生产方式变为干燥培养液再利用，或辅材料载体培养方式、甚至出现了添加功能性物质、益生元等物质的生产形式。

合生素益生菌制剂比单纯的益生菌制剂效果显著，从小到大都可以使用。

目前，合生素益生菌制剂的概念逐渐普及，研究人员正努力给益生菌制剂添加可替代抗生素的功能，并在合生素的前提下，再添加可预防病毒性疾病的有效成分。

质量规格
益生菌制剂与普通制剂不同，没有特定的规格及含量。

同时，用固体培养方法培养出的代谢物质、从酵素到单纯形态的益生菌制剂，再到合生素概念的益生菌制剂、加强功能性的合生素益生菌制剂等，其种类繁多，而且功能机价格也五花八门。

因此，在拟定益生菌制剂的质量规格时，需要比普通制剂还要慎重。

第一、成分注册内容。

即就是产品力的益生菌活性。

先决定益生菌使用目的后，重要的是益生菌的活性，就是多少菌存活。

以欧洲为例，对每个益生菌都要标准需要遵守。

但韩国国内没有有关益生菌的使用指南，在此情况下，正在流通各种益生菌及各种形式的产品，所以，确认益生菌是最为重要的环节。

第二、如前面所诉，除乳酸菌以外的其他菌类，如果没有正确分辨，反而会对身体有害，甚至生成毒素的可能性较高。

淡然，在培养及实验过程中过滤，但，根据不同牲畜其反应都不同。

因为目前还没有具体做实验到特殊牲畜。

因此，根据分辨结果，确保生物稳定性（ Bio-secur ity ）十分重要。

在专业机关购买菌体并生产益生菌制剂时，从专业机关拿确认书也是一个好方法。

第三、测量产品酸碱度（pH）及酸度（ Acidity ）的方法。

尤其对酵母或曲霉，如果固体发酵结果优秀，那么其酸碱度测量值低，酸度测量值则高。

如果是普通益生菌制剂，可通过测量酸碱度和酸度可以分辨单纯益生菌制剂和合生素益生菌制剂的方法之一。

第四、水分含量的分析。

决定益生菌稳定性（ Bio-stability ）的因素中，水分含量起到决定性作用。

若水分含量高，则不能生产孢子的乳酸菌、酵母菌的稳定性将大幅降低，菌体将快速失活而死去，而形成孢子的益生菌也可能快速死灭。

第五、辅材料载体的种类与含量分析。

目前生产的益生菌制剂比菌体数量，其辅材料载体含量更高，所以，明确辅材料载体含量对拟定质量标准十分重要。

第六、大肠菌或沙门氏菌的检测结果应为阴性。

此外，可对耐酸性、抗胆性、抗生素敏感性及热稳定性设定标准。

尤其，热稳定性是决定是否可以适用到加工饲料的因素。

而前面所提及过的代表性益生菌——乳酸菌，其热稳定性十分脆弱。

虽然，正在开发多种涂层技术，但是乳酸菌本身对热十分敏感，因此目前尚未开发出可以解决问题的方案。