功能性食品论文-益生菌调节肠道菌群的研究现状

天津科技大学

《功能性食品学》研究生课程论文益生菌调节肠道菌群的研究现状

学生姓名：······

学号：······

专业：营养与食品卫生学

学院：食品学院

摘要

常见益生菌主要指两大类乳酸菌群：一类为双歧杆菌，常见的有婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌等；另一类为乳杆菌，如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌等。应用于人体的益生菌有双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、丁酸梭菌和酵母菌等。从安全性角度考虑，目前工业用益生菌主要来源于健康人体、动物和传统食物（发酵乳制品、泡菜、纳豆等发酵食品）。国内外学者对益生菌进行了很多研究和介绍，但多数只局限于它的使用效果上，对其作用机理缺少系统而深入的总结。本文主要以乳酸菌、双歧杆菌和芽孢杆菌为对象，综述了其在调节肠道菌群和促进机体免疫的作用机理及相关研究进展。

关键词：肠道菌群；益生菌；研究现状

1.肠道菌群概况

1.1胃肠道正常菌群

人的胃肠道栖息着大约30个属500多种细菌，主要由厌氧菌、兼性厌氧菌和需氧菌组成。其中专性厌氧菌占99％以上[ 1 ]，而仅类杆菌及双歧杆菌就占细菌总数的90％以上。胃、十二指肠、空肠细菌的种类及数量极少，主要由于胃酸、胆汁作用及小肠液流量大，蠕动节奏快，细菌在繁殖前即被冲洗到远端回肠及结肠，细菌浓度<103 个/mL，主要为革兰氏阳性需氧菌，如链球菌、葡萄球菌和乳酸杆菌。而回肠末端由于肠液流量少，蠕动减慢，细菌数逐渐增加到105 ~108 个/mL，主要含乳酸杆菌、大肠杆菌、类杆菌和梭状芽孢杆菌等[ 2 ]。至结肠,细菌数明显增加，浓度为109~1012 个/mL，主要为厌氧菌，双歧杆菌、类杆菌和乳酸杆菌，而有潜在致病性的梭状芽孢杆菌和葡萄球菌仅有少量。肠内菌群保持共生或拮抗关系，维持微生态平衡，与宿主健康及疾病有密切关系。

1.2 菌群失调

在某些因素的影响下，肠道微生态系统被破坏，肠道正常菌群的种类、数量和比例发生异常变化，偏离正常的生理组合，转变为病理性组合状态，这称为菌群失调。临床上以腹泻为最明显症状，其它如肠道菌群中潜在致病菌引起的内源性感染和一些过敏性疾病。

“益生菌”这个词起源于希腊，当时的意思为“prolife”。Lilly等(1965)把它定义为微生物体所产生的能够促进生长的物质。Parker(1974)认为“益生菌”是能够影响肠道微生物并且对动物产生有益作用的微生物[ 3 ]。Fuller(1989)把

它定义为一种通过改善肠道微生物平衡从而对宿主产生有益作用的微生物添加物。Havenaar等(1992)把Fuller关于益生菌的定义进一步扩展，定义为：能够通过改善肠道微生物区系而应用于人和动物的单一或复合的、活的微生物体的培养物。Tannock等(2000)[ 4 ]更加强调微生物在胃肠道中的存活能力，并将其定义为：能够通过胃肠道，从而对宿主健康有益的微生物。作为一个有效的益生菌菌种，其来源应该安全，且无致病性、耐受胃酸和胆汁、能黏附于肠黏膜而阻止病原微生物的黏附，有益于人体免疫及其它功能。目前用于食品的益生菌主要有：乳酸菌和双歧杆菌。日本和欧美用于酸奶及微生物制剂的乳酸菌种有：嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、罗氏乳杆菌、植物乳杆菌、酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、短双歧杆菌、长双歧杆菌和两歧双歧杆菌等[ 5]。2001 年，我国卫生部公布的可用于保健食品的益生菌菌种名单有：两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌干酪亚种和嗜热链球菌。益生菌的功效主要集中在维持和调节机体的正常肠道菌群上，并由此产生一系列的益生作用[ 6]。

1.3益生菌应用现状及趋势

目前，在食品领域益生菌主要以乳制品为载体来实现其特殊生理功能。市场上含益生菌的乳制品主要包括酸奶油、冰淇淋、酪乳、酸奶和奶粉等。在法国含有双歧杆菌的酸奶近年已经增加了3 0 0 % ，占总销售量的4%，11% 的酸奶都添加了双歧杆菌[7 ]。在丹麦，医生推荐通过摄入双歧杆菌制品治疗肠道紊乱。前苏联将双歧杆菌制成保健品，供长期从事太空飞行的宇航员食用。其它国家也都有类似的产品，可以说世界各国益生菌乳制品种类繁多，在整个乳制品中所占的比例逐年增加。中国奶业协会有关的统计数据也表明，我国益生菌乳饮料正以每年25% 的速度递增，未来5年还将保持高速发展的势头。但是我国益生菌产品的生产技术与国外相比还有差距，主要表现为缺乏优良菌种，不能保证所用菌株具有生理功效，益生菌在乳制品中的存活率不高，产品质量相对较低，包装和生产技术上都不同程度滞后于国外同类产品，所以目前中国整个益生菌市场呈现低水平、低层次发展。随着消费者对健康的注重和营养意识的提高，益生菌的应用也受到人们广泛的关注，益生菌乳制品因其营养全面和特殊的益生保健作用而受到广大消费者的喜爱[ 8 ]。但益生菌株的作用机制尚不明了，在益生菌开发过程中，研究益生菌的作用机制，筛选具有特定功能的菌株，开发成产品来满足不同年龄层次人群的需要。

1.4益生菌与肠道菌群的关系及其调节肠道菌群的机理

在人和动物肠道中栖息着大约500 余种，约1014 个细菌，但正常情况下不会引起人体疾病或其他不健康现象，原因是这些微生物构成了人与动物肠道的正常菌群并且绝大部分都是有益菌[ 9 ]。

1.4.1 益生菌的占位效应

各种肠道微生物在肠道中所黏附定植的时间和空间都不一样，在肠黏膜的特定部位有特定的细菌黏附，细菌在该部位黏附以后会定植下来并不断繁殖，直到形成稳定的菌群。这些微生物可发挥占位定植的作用，竞争定植位点以阻止病原菌与肠道黏膜受体结合产生黏附。益生菌的黏附还可以防止条件致病菌的易位，防止条件致病菌向周围不断扩散而引发有关部位感染[ 10 ]。刘国荣等（2009）通过对长寿老人源双歧杆菌菌株的研究发现，双歧杆菌的黏附能减缓致病菌对细胞所造成的损害，并且与其黏附能力成正比。其菌液对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌均具有显著的抑制性，抑制效果和菌液浓度成正比。王长文等（2010）总结了前人的研究成果后发现，黏附后的双歧杆菌是通过进一步改变肠道环境和分泌而实现对肠道细胞的稳定黏附。Kankaanpa等（2004、2001）研究发现，乳酸菌与病原菌竞争黏附于肠黏膜是由于细胞外液的影响，另外，还发现在细胞外的多不饱和脂肪酸对乳酸菌与肠上皮细胞的黏附有着重要影响，从而成为乳酸菌能够优先黏附定植所特有的能力[ 11 ]。郝小燕等（2010）通过将大肠埃希菌K1 与人结肠癌细胞系Lovo 细胞共孵育，采用黏附性抑制和竞争性排除方法检测发现，双歧杆菌乳杆菌三联菌能显著抑制大肠埃希菌K1 株黏附侵袭于Lovo 细胞，其抑制作用呈剂量依赖性[ 12 ]。陈兵等（2003）通过大鼠肠道试验发现，纳豆芽孢杆菌能促进肠道厌氧菌群的生长，而抑制需氧菌群的生长。其机理是纳豆芽孢杆菌在肠道中迅速繁殖，消耗了肠道中的大量氧气，降低了肠内氧浓度，改善了双歧杆菌等厌氧菌的生长环境的同时也使肠道中原本存在的需氧菌肠杆菌和肠球菌等的生长因缺氧而受到抑制[ 13 ]。

1.4.2 益生菌代谢产物抑制致病菌的作用

益生菌在肠道中繁殖，会不断产生各种自身代谢产物，其中有很多对致病菌都具有很强的抑制性。乳杆菌作为益生菌中应用最广的菌种，能产生大量的短链脂肪酸（乳酸、乙酸、丙酸等）、脂肪酸（苯基乳酸、对羟基苯基乳酸）、过氧化氢、细菌素或多肽抗生素类物质，均具有抑菌或杀菌活性。纳豆芽孢杆菌的代谢产物吡啶二羧酸对O -157 病原性大肠杆菌也有抑制作用（李江伟，1999）。还有一些益生菌可产生具有广谱抗菌作用的物质，如细菌素、过氧化氢、亲脂分子、二乙酰、二氧化碳和乙醛等，这些物质对肠道内的大肠杆菌、沙门氏菌和链球菌等均有抑菌或杀菌作用（孙笑非和温俊，2010）[ 14 ]。