益生菌功效、應用及研發方向

朱佑民

201612 上海國龍生物科技有限公司，上海

人體中益生菌的種類＞400種，常見的主要有4類，包括乳酸菌、雙歧桿菌、酵母菌和益生芽孢桿菌。乳酸菌是發酵產物為乳酸的革蘭染色陽性細菌，菌體球狀或桿狀，一般位于小腸內，如植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、嗜酸乳桿菌、羅伊乳桿菌、瑞士乳桿菌和副干酪乳桿菌等[1]。雙歧桿菌是較早發現的一種重要的益生菌，常見的有長雙歧桿菌、短雙歧桿菌和青春雙歧桿菌，一般位于大腸內。酵母菌多作為飼料添加劑用于畜禽養殖。研究較多的酵母菌有釀酒酵母和畢赤酵母。益生芽孢桿菌是產芽孢的桿狀細菌，為革蘭染色陽性菌，常見的為凝結芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌。

缺乏益生菌的危害

由于抗生素濫用現象嚴重，大多數人體內益生菌群受到不同程度的破壞，體內有害菌泛濫，疾病多發，常見癥狀有口臭、消化不良和腹瀉，嚴重者會出現潰瘍、胃炎和腸炎等。缺乏益生菌可導致免疫力低下，間接引起其他疾病。研究發現，缺乏益生菌的人群中，高血壓、高血脂、糖尿病和肝病患者較多，同時會導致睡眠差、記憶力減退、衰老加快，甚至會誘發癌癥[2]。酗酒、長期服用抗生素、化療人群和中老年人更易缺乏益生菌。

益生菌的功效

調節腸道菌群，殺滅有害菌：益生菌大多數生活在腸道中，可以殺滅腸道內的有害菌并清除腸道垃圾。益生菌在腸道中定植后，可以在腸道黏膜上形成屏障，防止病原菌的入侵和定植。益生菌所產的乳酸、抗菌肽等能降低身體pH 值，直接殺滅有害菌。進入人體腸道的益生菌可以與有害菌競爭營養物質和生長環境，抑制有害菌的生長繁殖，增加腸道微生物多樣性，改善由于抗生素引起的腸道菌群紊亂。研究發現，乳雙歧桿菌可以預防便秘，有效改善成年人腸道紊亂引發的腸道疾病[2]。鼠李糖乳桿菌和嗜酸乳桿菌可改善老年人腸道菌群，調節腸道功能。羅伊乳桿菌能改善腸道菌群失調和乳糖不耐受癥，輔助治療腹瀉和胃炎[3]。

合成營養物，促進吸收：益生菌可以產生多種酶類，把大分子的糖類、蛋白質、脂肪分解成小分子的營養物質供人體直接利用，也可以合成人體本身不能合成但是人體必需的維生素、氨基酸和短鏈脂肪酸等，促進磷、鐵、鈣等吸收。如雙歧桿菌可以產生維生素B1、B2、B6、B12、氨基酸、蛋白質和有機酸等，對維持身體的正常功能至關重要。

提高免疫力：免疫力降低會帶來多種疾病，如感冒、傷口感染和腸胃病等。益生菌的代謝產物可以刺激腸道黏膜上的淋巴結產生抗體、細胞因子，促進免疫細胞形成，激活巨噬細胞對有害菌的吞噬作用，幫助治療感染性疾病等。研究發現，某些益生菌可產生雙性離子型多糖，促進免疫細胞和細胞因子形成，提高患者免疫力。如干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌和植物乳桿菌能提高腸道黏膜免疫力，乳酸菌可以提高巨噬細胞數量，吞噬有害菌。

降解致癌物：益生菌可抑制致病微生物產生致癌物，加快致癌物質代謝，起到防癌的作用。益生菌也可修復腸道損傷，增強身體的免疫力，達到抗癌的作用。研究發現，丁酸桿菌和枯草芽孢桿菌可以抑制結直腸癌細胞增殖，乳酸桿菌對胃癌、結腸癌和膀胱癌等均有抑制作用[4]。常見益生菌的功效見表1。

表1 常見益生菌功效

益生菌的應用

益生菌在食品中的應用：可以用于食品的益生菌種類有30 多種，主要包括雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、鏈球菌屬。發達國家對益生菌制品的研發和應用較早，占據了大部分的市場份額。中國研發和應用益生菌制品較早的是昂立，從19 世紀80年代開始研究植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌和長雙歧桿菌等[5]。益生菌在食品中的應用需要滿足的條件：①細菌是原本棲息于健康人體中的菌種；②細菌對人體有明顯益處；③細菌對人體安全；④細菌能抵抗胃液和膽汁，活著到達腸道；⑤細菌能在腸道中定植；⑥保質期內維持有效菌量。

益生菌在發酵乳制品中的應用：乳桿菌和雙歧桿菌常被用于發酵乳制品中，可以代謝產生很多營養物質，將大分子物質分解成小分子營養物質，產生人體缺乏的維生素、氨基酸和脂肪酸等，并且能將乳制品中的乳糖轉化為乳酸，殺滅有害菌，緩解乳糖不耐受癥。如在發酵乳制品中添加植物乳桿菌可調節腸道菌群平衡，改善乳糖不耐受，減輕腹瀉，提高免疫力，改善過敏體質，減少胃腸道和上呼吸道感染，促進鈣、磷、鐵和維生素D的吸收[6]。

益生菌在調味品中的應用：益生菌發酵會產生很多風味物質，已被廣泛用于調味品的開發。益生菌在調味品上的應用常見的有醬油、豆豉、泡菜和紅酒。益生菌類調味品富含維生素和氨基酸等，可以輔助預防腸道疾病的發生。含益生菌的調味品不容易滋生有害細菌，可以長時間放置而不易變質。

益生菌在食品保鮮中的應用：益生菌可以抑制有害菌的生長繁殖，含有益生菌的食品不容易腐敗變質，可以延長食品儲藏期。益生菌加入食品中后，相當于給食品涂上了一層保護膜，可以使食品與外界環境隔絕，防止有害菌侵擾[7]。

益生菌在保健品中的應用：目前可以用于保健品的益生菌有10種，絕大多數屬于雙歧桿菌和乳桿菌。益生菌保健品的功效主要是調節腸道菌群和增強免疫力。申報益生菌保健品時，需要檢測保健品成分，進行毒力試驗，確保益生菌保健品的安全和有效。益生菌應用于保健品時，常與其他營養物質搭配，如螺旋藻與益生菌搭配可以提高益生菌活力，增強身體免疫力[8]。

益生菌在藥品中的應用：由于對益生菌作用機制研究不夠，在臨床試驗中的數據不夠全面，益生菌在藥品中的應用有一定的限制。目前只有一小部分國家允許益生菌作為藥品使用，主要包括中國、日本和一些歐洲國家，如日本的BIO THREE 和法國的BIOFLOR。益生菌在醫藥領域的應用主要用于治療腹瀉和陰道炎。瑞典公司BioGaia 曾對羅伊乳桿菌做了大量的臨床應用研究，發現其有治療腹瀉、消化不良、便秘、齲齒和乳糖不耐受癥的功效。中國雖然在益生菌藥品開發方面起步較晚，但是發展迅速。國家市場監督管理總局已經批準雙歧桿菌活菌膠囊、地衣芽孢桿菌活菌片和枯草桿菌腸球菌二聯活菌多維顆粒等20 多種益生菌藥品進行生產[9]。

益生菌在化妝品中的應用：益生菌可以產生具有抗氧化能力的活性物質，有清除自由基、延緩衰老的作用。研究發現，乳酸菌清除自由基的能力與相同濃度的抗壞血酸相當[10]。益生菌產生的多種活性酶也有抗氧化能力，黃酒酵母的發酵原漿含有小分子活性肽，容易被皮膚吸收，有良好的抗氧化和美白功效。益生菌還可以抑制皮膚有害菌，調節皮膚微生態平衡，減少痤瘡的發生。基于不同的功效，益生菌已被應用于嬰兒護膚品、青少年祛痘品等。

未來益生菌產品的研發和應用方向

益生菌相互搭配優勢互補：不同的益生菌之間可能存在相互作用。益生菌產品應該體現菌組的優勢，發揮更大價值。如乳酸雙歧桿菌與嗜酸乳桿菌間存在互生關系。乳酸雙歧桿菌能合成維生素、葉酸和醋酸等物質，這些物質是嗜酸乳桿菌的營養物質，可以促進其生長和增殖。同時嗜酸乳桿菌能不斷降低乳基質的氧化還原電位，通過把大分子營養物質分解成易吸收的小分子營養物質，促進乳酸雙歧桿菌生長[11]。

凸顯特殊功效：有些益生菌有其獨特的功效。如羅伊乳桿菌可以殺滅幽門螺桿菌，有輔助治療胃炎的作用，可以被開發成針對胃炎人群的獨特產品。研究發現，益生菌有一定的解酒功效[12]。乳酸菌產生的乳酸可以跟乙醇反應，幫助酒精轉化為無毒的物質，加快胃腸蠕動，幫助酒精快速排出體外，還會在腸道內壁形成保護膜，減少酒精吸收。

發揮高科技優勢：益生菌產品的競爭力需要強大的科學技術支持。通過分子標記輔助選擇技術可以將與功效關聯的基因篩選出來，加速菌種篩選的進程，并把多個功效基因集合到同一個菌株，使其具有多種功效。基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學和基因組測序等技術可以從基因、蛋白質和代謝產物等不同水平上揭示菌株遺傳信息和代謝產物成分等，深入挖掘益生菌的功效和應用潛力。

小 結

隨著益生菌應用領域的擴大，研究者面臨著很多挑戰。益生菌必須保持菌量和活性，才能最大限度發揮作用。但是在實際應用中，益生菌很容易死亡，導致菌量迅速下降，達不到理想效果。大部分益生菌在通過消化道時易被胃液等殺滅，不能活著到達腸道以發揮作用，這就需要篩選出抗逆性強的菌株。益生菌的機制還沒有被全面闡釋，安全性和功效需要大量的實驗和臨床驗證，益生菌在應用上仍有限制。益生菌食品開發要注重產品的便利性和適口性，保健品和藥品的開發需要科學合理地設計配方和劑量。