李杰,李炳仁,李琴
(1.黑龍江省完達山乳業(yè)股份有限公司,哈爾濱150030;2.黑龍江省雙峰農場)
人或動物通過食物攝取的,具有潛在的營養(yǎng)保健作用和生物活性的微生物被認為是益生菌。大多數(shù)益生菌利用乳糖作為能源,乳及乳制品是益生菌良好的載體,牛乳能滿足益生菌在腸道內生長的要求。
市售的含益生菌的最常見乳制品——酸奶,酸奶是乳制品中益生菌的最大應用領域。包括用嗜酸乳桿菌或雙歧桿菌及其培養(yǎng)物生產的傳統(tǒng)型酸奶及酸奶制品。在美國,將嗜酸乳桿菌添加到巴氏消毒乳中的非發(fā)酵酸性乳,這種非發(fā)酵乳在低溫下貯存,因而益生菌不能生長,但它可以作為益生菌的載體物質。此外,還有含益生菌的發(fā)酵乳制品、含干酪乳桿菌的乳制品——Yakult、含益生菌的干燥乳制品及藥品。
目前國際上對乳酸菌等益生菌的研究顯得非?;钴S,益生菌已經被廣泛運用到藥品、保健品及食品的生產開發(fā)當中,形成了相當成熟的市場[1]。本文對乳制品中嗜酸乳桿菌的益生作用及應用做一介紹。
乳酸菌發(fā)酵后產生的乳酸,可提高胃內食物的預消化,提高鈣、磷、鐵的利用率和維生素D的吸收;乳糖分解產生的半乳糖,是構成腦神經系統(tǒng)中腦苷脂的成分,與嬰幼兒出生后的生長有密切的關系;同時產生的大量維生素B群能促進人體神經細胞的發(fā)育。
許多人消化乳糖的能力不足,是由于腸道中乳糖酶的活性不足,這一問題在亞洲和非洲人群中普遍存在,歐美人群中也有相當?shù)谋壤?,這一現(xiàn)象稱為乳糖不耐癥[2]。嗜酸乳桿菌能分泌β-半乳糖苷酶,促進人體對奶質中乳糖的吸收,從而緩解乳糖不耐癥。Goldin等的研究認為在小腸中沒有被消化的乳糖進入結腸,結腸中的微生物將其分解為乳酸、氣體和其它物質,這導致正常滲透壓平衡度被改變和液體積累進而引起腹?jié)q、痙攣和腹瀉,故使許多人不能攝入乳制品,從而切斷了重要的營養(yǎng)素如優(yōu)質蛋白和鈣的來源[3]。Monte:等和Gillilalld等1978年證實酸奶是很好的外源性乳糖酶的來源,它可以幫助乳糖不耐癥患者消化乳糖,從而達到緩解乳糖不耐癥的效果[4,5]。
嗜酸乳桿菌有耐胃酸及腸道消化液作用,活著進入人體腸道內,通過其生長及各種代謝作用產生細菌素、有機酸(主要是乳酸)等[6,7],使腸道pH值降低,從而阻止致病菌在腸道內生長和繁殖;促進腸內細菌群的正?;种颇c內腐敗物質產生,保持腸道機能的正常。大量動物實驗證明了乳酸菌在動物體內的抑菌作用,關于體外抑菌試驗也有不少報道。趙瑞香、李元瑞等通過研究嗜酸乳桿菌的抑菌特性也發(fā)現(xiàn)其對致病性大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌和炭疽桿菌有拮抗性[8]。嗜酸乳桿菌產生的抑菌活性物質,其抗菌作用以及潛在的應用價位引起國內外學者的極大關注。Virlcent(1959)首次報道嗜酸乳桿菌產生細菌素laetoeid,之后又發(fā)現(xiàn)了細菌laetaeinB,aeidophilueinA,acidocin8 912[9];Harris等發(fā)現(xiàn)乳酸桿菌可產生細菌素,抑制有害菌的生長與繁殖[10]。
益生菌及含有益生菌的酸奶可被用于各種消化道疾病的治療及預防。對嬰幼兒的病毒和細菌性急性腸炎及痢疾、抗生素飲用引起的腸炎及痢疾、旅行期間的痢疾、中老年人的便秘都有治療及預防作用。
攝入特定的乳桿菌可以增強機體的免疫反應,增強宿主對腸道感染的抗性。研究認為攝入的益生菌可以激活巨噬細胞,巨噬細胞可破壞機體中的病源微生物。免疫系統(tǒng)的增強增加了宿主的防御能力,這是益生菌用于保健食品控制腸道感染的主要理論依據(jù)。嗜酸乳桿菌在幼齡動物免疫力的發(fā)展中起重要的作用,特別是針對抗原引起的保護性反應腸道炎癥。Wagner等證明嗜酸乳桿菌NCFM對免疫缺陷鼠具有誘導產生抗體和細胞反應的功能[11];Teiadasimon等測定了含有嗜酸乳桿菌NCFM的酸奶對霍亂毒素免疫鼠膜和系統(tǒng)IgG、lgA水平的影響,結果表明喂養(yǎng)這種酸奶的鼠腸道和血清中l(wèi)gA和IgG的水平較高[12];Lessard和Brisson給斷奶仔豬飼喂乳桿菌后,接種傳染性胃腸炎病毒疫苗,試驗組血清中的特異性抗體IgG水平顯著高于對照組[13]。Alvarez等報道乳酸菌能增強消化道和呼吸道粘膜系統(tǒng)產生IgA,進一步研究證實,乳酸菌及其代謝產物刺激動物機體的免疫系統(tǒng),其作用與免疫佐劑相似,能誘導動物一些與免疫有關的細胞產生白細胞介素、促進細胞分裂素、干擾素、腫瘤壞死因子等[14-16]。
嗜酸乳桿菌抗癌作用是由于腸道菌群的改善,抑制了致癌物質的產生。一般認為,菌體代謝產物活化了免疫功能,抑制了癌細胞的增殖。Goldin等研究證明,腐敗性細菌作用于食物成分和膽汁酸鹽類,能生成亞硝基化合物、膽固醇及膽汁酸的代謝物、氨基酸代謝物(酚類、吲哚、硫化氫)等有機致癌物質。與這些致癌物質有關的腸內細菌酶有β-葡萄糖醛酸酶、硝基還原酶、偶氮還原酶等。嗜酸乳桿菌能降低這些細菌酶的活性,從而降低這些酶轉變?yōu)橹掳┪锏目赡躘17]。益生菌抗癌作用的機制到目前為止,益生菌抗癌的機制還不明了。研究報道了多種抗癌作用機理,因此益生菌抗癌功能不是從單一因素起作用,而是從多條途徑發(fā)揮作用。從作用來分,可以分為直接作用和間接作用,直接作用就是菌體本身或其活性代謝產物對致癌物的結合或轉化滅活;間接作用就是通過調節(jié)腸道菌群及其代謝酶活性、調節(jié)宿主解毒相關的酶活力、調節(jié)免疫功能來起到抗癌功能[18]。
血清中總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的減少被認為能減少心血管疾病。1985年,Gilliland和其他研究人員指出,在厭氧條件和含有適量膽鹽的高膽固醇培養(yǎng)基中生長時,嗜酸乳桿菌菌體細胞可以吸收膽固醇而降低介質中膽固醇的含量,證實了嗜酸乳桿菌有吸收膽固醇的能力,而這兩種情況是腸道所具備的[19]。ThomPson等對12個健康人進行了為期9周的含有嗜酸乳桿菌甜乳喂養(yǎng)實驗,證實含有嗜酸乳桿菌的乳制品對血脂有影響[20]。Eyssen為研究血液中膽固醇的量與腸道中微生物區(qū)系的關系。用同一種食物飼喂無菌動物與普通動物,結果無菌動物血液中膽固醇含量是普通動物血液中膽固醇含量的兩倍,普通動物排泄的糞便中膽固醇的量要高于無菌動物。這個試驗表明:血液對膽固醇的吸收受腸道微生物區(qū)系影響[21]。
Anderson和Gilliland讓高膽固醇血癥人攝入,用嗜酸乳桿菌L1生產的一種酸奶產品,試驗表明:攝入用嗜酸乳桿菌L1生產的酸奶產品的高膽固醇血癥人,第1階段血液中膽固醇下降了3.2%,患冠心病的危險減少24倍。由于嗜酸乳桿菌L1不太適合在乳中生長,因而其數(shù)量也不是很大。將來如果能夠分離出高產菌株,對高膽固醇血癥人一定會有更好的療效[22]。
人的衰老與腸內有害細菌產生的氨、胺、硫化氫、吲哚、酚、糞臭素等有害腐敗產物有很大關系。嗜酸乳桿菌代謝產生的乳酸抑制了這些腐敗物,使機體衰老的過程變得緩慢。
嗜酸乳桿菌還可以提高動物消化酶的活性,改善維生素的代謝,防止便秘、抗輻射、中和腸毒素、降低胺、氨等有害物質的產生。同時它具有治療和預防尿路感染的潛在作用[23]。
人們的飲食結構和習慣與科學的發(fā)展及社會的進步密切相關,當今世界食品發(fā)展的潮流是營養(yǎng)保健品,在國外稱為“健康食品”、“營養(yǎng)食品”或“功能食品”。嗜酸乳桿菌是人體腸道中的重要微生物,與人體健康息息相關,當其達到一定數(shù)量時,能改善或調節(jié)腸道微生物菌群的平衡,增強機體免疫力,降低膽固醇水平,緩解乳糖不耐癥以及抑制腫瘤細胞的形成等,即起到健康促進效果。美國科學家SenarS先生早在1951年就預言,在今后的二三十年間,嗜酸乳桿菌的開發(fā)、研究及應用將具有強大的生命力[24]。近幾年來,隨著人們健康意識的逐步增強,嗜酸乳桿菌是目前乳酸菌家族中極為重視研究和開發(fā)的益生菌,被視為”第三代乳酸發(fā)酵劑菌種”。在歐美、澳大利亞、日本等國已出現(xiàn)多種含有嗜酸乳桿菌的生物活性奶。在國內,隨著人們健康意識的增強,對健康食品開始重視,但嗜酸乳桿菌的研究和開發(fā)較晚,主要用于一些乳制品中,在其它方面沒有得到合理的應用。
嗜酸乳桿菌在醫(yī)藥上的應用源于其固有的保健作用。在二三十年代,Rettger等人在美國對嗜酸乳桿菌的作用及其在臨床上的應用做了大量的工作,使人們對發(fā)酵奶產生了更大的興趣,他們認為發(fā)酵奶對便秘、細菌性痢疾、結腸炎、斯普魯癥乃至濕疹的患者均有或至少暫時的緩解作用[25];另一方面,自50年代以來,抗生素得到了廣泛的應用,然而其給人類帶來的憂慮也越來越明顯,抗生素長期應用引起腸道菌群紊亂,造成腸道功能失調,由此而來的抗生素伴聯(lián)性腹瀉和超感染,腸道細菌易位已經成為現(xiàn)時醫(yī)院中難以解決的問題;尤其是抗生素的使用,使得耐藥菌株增加,耐藥因子的迅速擴散,更是用抗生素本身難以解決的問題[26]。
因此,人們試圖求助于生物防治方法,以菌治菌,重新建立起腸道正常菌群的平衡,調整腸道微生態(tài)環(huán)境,保證機體正常的功能,達到防病、治病、保健、延年益壽的目的。
目前在工業(yè)生產上的用途主要是生產乳酸。乳酸是具有重要工業(yè)價值的有機酸,廣泛用于食品、醫(yī)藥、化工(例如涂料、溶劑、增塑劑等的合成)、紡織業(yè)、電鍍等。我國是在1994年期間于重慶首先生產藥用乳酸鈣,60年代后發(fā)展較快。80年代以來,隨著基礎技術的發(fā)展,國內外對乳酸的發(fā)酵、回收和精制等一系列技術進行了很多研究工作,有望使乳酸生產找到更為簡捷和經濟的方法[27]。
益生菌研究雖不過百年歷史,但是發(fā)展速度很快,在菌種開發(fā)、產品研發(fā)方面都取得了長足的進步。目前,世界上許多科學家們也在加緊研究如何利用益生菌中所具有的活性,激活免疫功能,使它怎樣才能更好的應用在抗過敏、調節(jié)免疫系統(tǒng)、控制腫瘤和抑制癌癥、改善胃腸動力等上而為人類作更大的貢獻。可以說,在不久的將來,益生菌對人類生活將會更加息息相關。
中國是擁有13億人口的國家,它是全球公認的一個最大的最具消費潛力和市場空間的消費大國。隨著社會的不斷發(fā)展,人們對生活和健康的日益重視,對自然的、健康的制品越來越認知,勢必為益生菌產品的開發(fā)和應用帶來契機,尤其是可以作為食品的益生菌制劑越來越受到人們的青睞。中國在最近幾年來已加快了對益生菌研究與開發(fā)應用的步伐,可以預料,21世紀,益生菌產品將會被人們更加廣泛地應用,中國的益生菌產品市場,其前景無限寬廣。
[1]汪家琦,李啟明,張龍安.國內外益生菌在乳品中的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[EB].http://blog.sina.com.cn/s/ blog_67c7f4c70100lki6.html 2007-04-04.
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