益生菌的研究和发展趋势

文章编号:1003-4803(2007)01-0055-03

益生菌的研究和发展趋势

Ξ

闵钟熳1,牛天贵2,岳喜庆1

(1.沈阳农业大学食品学院,辽宁沈阳　110161;2.中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京　100083)

摘要:益生菌作为一类新型添加剂,具有无毒、无副作用、促进动物生长等优点,受到人们的广

泛关注。但其发展也受到一些条件的制约,综述了提高益生菌的利用率,以及今后的研究方向进行了阐述。

关键词:益生菌;筛选;活菌制剂中图分类号:TS201.3 文献标识码:B 益生菌是一类新型饲料添加剂,对调节畜禽肠道微生物群落,增强动物免疫力,提高生产性能等方面具有良好的促进作用[1]。但是微生态制剂工业的发展还受到许多条件的制约:(1)活菌制剂在饲料加工、运输过程中容易失活;(2)活菌制剂进人动物消化道后多难以经受低p H 值的盐酸、胆汁酸等的作用,难以有足够的活菌数量到达肠道或定植肠道而发挥作用;(3)活菌制剂进入肠道后生长速度慢,难以形成优势菌群[2]。(4)人们对胃肠道环境的复杂性缺乏了解,不能充分认识大量潜在菌对胃肠道微生态环境的影响,而那些菌可能影响微生态制剂的功能;微生态制剂与胃肠道功能以及人类健康之间的内部关系还不是很清楚[3]。因此,为了提高益生菌剂的利用率,人们正在积极探索提高益生菌剂有效性的方法。

1　益生菌菌株的选择和改造

目前,选择优良的益生菌菌种已成为各国竞相研究的热点[4]。根据正常菌群的宿主特异性理论,从消化道正常菌群进行分离菌株是首选。同时还要考虑到对宿主上皮细胞黏附能力的强弱,在肠道中定植及耐酸耐胆汁能力。应用基因工程技术改造有益菌株,使其具有比较强的抗热,抗酸能力,这是解决问题的有效途径之一[5]。111　菌种的获得

首先进行富集培养,获得可能作为益生素的菌,然后通过逐渐增加培养基的酸性(至p H 为2.0左右)及胆汁盐浓度,筛选出具有耐酸及耐胆汁特性的菌株,并根据益生素特性的要求在培养基中添加其他的抑制剂或病原菌,筛选出目的菌

株[6,7]。杨晓斌等(2003)以豆豉为原料,通过在纤维蛋白平板上产透明圈的方法,获得纳豆芽胞杆菌。进一步将发酵液置于93℃和98℃水浴中5min ,10min ,15min 后,测菌株水浴后的存活率;以及测定菌株在不同p H 缓冲液中的存活率和牛津杯法测菌株的抑菌能力,筛选出了一株优良益生纳豆芽胞杆菌菌株KT 29。试验结果表明,93℃对KT 29处理5min 存活率仍达95%,并且对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄葡萄球菌等有很强的抑制作用[8]。112　菌种的改造

为了筛选出具有各种特殊功能的益生菌株,可应用生物技术手段来培育出所需微生物。吕道俊等(1998)利用枯草芽胞杆菌VB217天门冬氨酸激酶11基因的核苷酸序列设计引物,通过PCR 扩增得到了1.85kb 益生地衣芽胞杆菌天门冬氨酸激酶基因,并将此片段与载体PUB110用EcoR1,Xba1进行双酶切,用T4DNA 连接酶连接,然后用原生质体转化法转化益生地衣芽胞杆菌,得到了重组质粒PBLA K2114。然后,将获得的重组质粒转化出发酵菌株,发酵试验结果表明,转化菌株苏氨酸产量提高20%[2]。利用物理手段也可筛选到具有特殊功能的益生菌株。陆英等对菌龄7h 的酪乳杆菌L actobacill us casei BD 2Ⅱ在热激温度50℃下处理45min ,以未热激细胞为对照,在60℃(90s )处理验证。结果表明,热激条件下其存活率为0.146%,对照存活率为0.047%,处理比对照提高了2.11倍[9]。113　菌种的鉴定

用传统的微生物学分类鉴定的方法对选出菌

Ξ收稿日期:2006-10-20

作者简介:闵钟熳(1982-),女,沈阳农业大学,硕士,从事畜产品加工研究。

杂粮作物

Rain Fed Crops

　2007,27(1):55～57

株的形态以及生理生化特性进行初步研究。为了鉴定的准确性,还应结合以分子为基础的鉴定方法。目前主要的方法有16S rRNA同源性分析、指纹图谱、核酸探针法、蛋白质断面电泳、SDS2 PA GE,PF GE技术以及PCR与其他分子技术相结合的方法等[10,11]。

2　增加产品的稳定性

活菌制剂在饲料加工、运输中容易失活,而且,活菌进入消化道后,大多数难以经受盐酸、胆汁酸低p H的作用,生长速度慢,难以在与微生物竞争中处于优势地位。这些都限制了微生态制剂的大量使用。近年来将不耐热的益生菌进行包埋或者制成微胶囊形式的产品,是饲料工业的热门课题之一[12]。

211　微胶囊技术

微胶囊技术是用特殊的方法将固体、液体或气体物质包埋封存在一种微型胶囊内而成为固体微粒产品,需要时再将被包埋的内容物释放出来的技术。采用该技术可以在很大程度上提高益生菌剂产品的耐贮藏、耐加工性,充分发挥益生菌的作用,使用方便且效果更好[13]。丁庆华等(1999)应用微胶囊包埋微生态制剂饲喂肉用仔鸡的试验证明微胶囊包被的益生菌对抗生素的耐受性有所提高。袁杰利等利用明胶和阿拉伯胶对双歧杆菌进行了微胶囊包被,使双歧杆菌在应用过程中的死亡率降低了20%～30%[14]。李祥明、张钧利和常维山(1999)用明胶和阿拉伯胶及固定剂制成了乳酸菌微胶囊制剂,由于囊壁对氧气及化学物质的隔绝作用,从而延长了乳酸菌的存活时间、提高乳酸菌抵抗力。而且应用此方法制成的微生态制剂“超强益生素”系列产品已在畜牧业生产中发挥了很大作用。

212　包埋技术

陈建凯等(2005)采用双层包埋方法,以牛奶蛋白为内层包埋剂,K2卡拉胶和刺槐豆胶为外层包埋剂,对嗜酸乳杆菌和干酪乳杆菌进行双层包埋。考察双层包埋乳酸菌与未包埋乳酸菌在p H2.1的胃酸环境、60℃/60min高温环境及室温存放1年等条件中的生物活性;同时将包埋乳酸菌应用于酸奶产品中,测定在酸奶储架期间包埋乳酸菌的存活率。结果表明,双层包埋乳酸菌在上述实验条件中比未包埋乳酸菌保持更高的存活率,显示出用这种双层材料包埋的乳酸菌具有稳定的生物活性,耐久存,耐胃酸,耐60℃高温[15]。3　对作用机理的进一步研究

重点研究益生菌在动物体内的生长,有益物质的产生,对肠道中的酸性物质和胆汁、酶类等的耐受性分析,了解机理之后,提出相应解决问题的办法,促进微生态制剂的推广使用。Bloksma[16]等研究乳酸菌的免疫调节作用发现,给小鼠腹腔注射低剂量(105个细胞)的植物乳杆菌(L acto2 bacill us plantam m)活细胞或热灭活的细胞,4d 后其腹腔渗出物会引起N K细胞活性大幅度增加,提高注射的剂量则会使N K细胞活性增加出现剂量效应,植物乳酸杆菌活细胞或热灭活程度较低的细胞还可以使小鼠膝下淋巴结中的淋巴细胞出现增殖作用。Maria[17]等对宿主细胞进行体外实验与动物实验显示益生菌对特殊肠道细胞产生影响,这项实验最终表明益生菌在分子水平上的作用机理,以及更为精确的作用路径。

4　益生菌与其他添加剂的配合使用

重点研究益生菌之间的配合;益生菌与抗生素联合使用[18];益生菌与酶制剂、有机酸、多肽等物质的复合使用。

411　益生菌剂与酶制剂的协同作用

酶制剂是通过各种特殊微生物发酵而获得的生物制品,包括胞外酶和胞内酶。益生菌不仅是酶制剂的重要来源,而且对提高酶制剂活性具有重要意义;同时,酶制剂保证了益生菌生长所需要的营养物质[19]。刘安芳[20]等选用400只1日龄商品肉鸭,随机分成2组,试验组的日粮中添加了0.2%的加酶益生素。结果表明,试验组的肉鸭日增重8.86%,死亡率降低2%。

412　益生菌剂与酸化剂的协同作用

酸化剂是调整胃微生态系统的一类物质,主要指无机酸、有机酸及有机酸盐类。他们可使胃内p H下降,造成适合酶作用的环境、促进消化吸收及改善胃肠内微生物正常的内环境,这样益生菌可在动物胃肠道内形成优势菌群,建立适合动物生长的微生态环境,达到营养和抗病的目的。苏军[21]等(1999)研究得出,在肉鸡的日粮中添加0.41%～0.63%的益生素,0.43%～0.64%的有机酸可明显提高肉鸡的生产性能,降低料肉比。413　合生元

合生元即益生菌和益生元同时并用的制品,通过促进外源性活菌在肠道中定植、选择性刺激一种或有限几种有益菌生长和/或代谢,促进宿主健康。目前在动物上的研究报道尚不多见[22]。周伦江等(1999)将甘露寡糖、粪链球菌及两者混

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・杂粮作物 第27卷