灭活益生菌的研究进展.doc

【综述 】文章编号 : 1005 2376X ( 2010 ) 02 20175 204灭活益生菌的研究进展朱秀敏 ,曹萌(邢台学院 ,河北 邢台054001 )【摘要 】 益生菌是一种对人体有益的细菌 ,含生理活性菌或死细胞 (包括代谢产物与细胞组成 ) 。随着对益生菌研究的深入 ,人们发现灭活状态的益生菌在多个方面较活菌具备更大的优势 。研究灭活益生菌 ,主要采用的 灭活方法有热灭活 、2射线灭活 、紫外线灭活和酸灭活 。结合近年来对灭活益生菌研究的情况 ,总结出灭活益生菌 在增强免疫 、抗肿瘤 、抑制病源微生物 、吸附有害物 、缓解过敏症状 、调整肠道菌群 、预防龋齿和降低血清胆固醇等 方面均具有效性 。灭活益生菌目前已被广泛的应用于食品 、医药卫生和饲料等多个领域 。【关键词 】 灭活益生菌 ;优势 ;功效 ;应用前景【中图分类号 】R378【文献标识码 】AA rev iew of progre ss in re sea rche s on ina c t iva ted prob io t ic sZHU X iu2m in, CAO M eng( X ing ta i U n iversity, X ing ta i 054001, Ch ina)【A b stra c t】 P rob io tic s is benefic ia l to hum an body. It con ta in s p hysio logica lly ac tiva ted bac te ria o r dea th ce lls ( in2 c lud ing m e tabo lic p roduc ts and ce ll compo sition) , A long w ith fu rthe r inve stiga tion s, a grea t m any lim ita tion s exsting in live m ic rob ia ls a re found wh ile inac tiva ted p rob io tic s have mo re advan tage s. The re a re p len ty of inac tiva tion m e thod s inc lud ing ho t deac tiva tion, 2 ray deac tiva tion, UV deac tiva tion and ac id deac tiva tion. Com b in ing recen t re su lts of re sea rche s on inac2 tiva te p rob io tic s, we d rew the conc lu sion tha t inac tiva te p rob io tic s a re effec tive in strengthe ring imm un ity inc rea sing an titu2 mo r ab ility, inh ib iting p a thogen ic m ic roo rgan ism s, ab so rb ing ha rm fu l sub stance, re lieving a lle rgic symp tom s, ad ju sting in te s2 tina l bac te ria group , p reven ting too th decay, reduc ing se rum cho le ste ro l e tc. Now inac tiva te p rob io tic s have been w ide ly u sed in food, m ed ic ine and p ub lic hea lth, feed and m any o the r fie ld s.【Key word s】 Inac tiva ted p rob io tic s; A dvan tage; Efficacy; App lica tion p ro sp ec t益生菌作为一类对人类有益的细菌的总称 ,能够帮助人体调整或维持微生态平衡 、防止疾病 、促进机 体健康的功效 ,已引起了人们越来越多的关注 ,灭活益生菌更是因其特有的安全性高 、没有菌量的限制 、 优势而备受人们的青睐 。1 灭活益生菌的研究概况1965 年 L ILL Y和 ST ILLW ELL 首先 提出 了 益生 菌的定义 ,指出益生菌是对平衡动物肠道菌群有益的 物质或 微 生物 1 。 1989 年 , FULL ER 将 益生 菌 重 新定义为“一种活的微生物制剂 ,它能通过改善宿主动 物肠道菌群的组成从而有利于动物健康 ”,这一定义 强调益生菌必须是由活细胞组成 1 。 1994 年在德国 召开的国际会议上对益生菌的定义作了修订 ,不再只 是一味的强调活菌 ,指出益生菌是含活菌和 /或死菌 包括其组成和产物的细菌制品 ,经口或其他黏膜途径投入 ,目的是改善黏膜表面微生物或酶的平衡 ,或者 刺激特异性或非特异性免疫机制 2 。灭活益生菌的基础研究与应用 ,在日本 、美国 、俄 罗斯 、德国等国家较受重视 ,主要围绕灭活乳杆菌属 (L actobacillus) 、灭活双歧杆菌属 (B if idobacterium ) 、灭活枯草 杆 菌 (B acillus subtilis ) 及 一 些 灭 活 链 球 菌 类( S trep tococcus)进行研究 3 。在日本含灭活双歧杆菌 属的产品非常盛行 ,并形成了较大的产业规模 。我国从上世纪 50年代开始对益生菌以及与微生态相关的 基础理论及应用进行研究 , 80 年代成立了微生态学 的学会组织 , 继而出现 了 一些 微生 态制 品 4 。益 生菌功能性的研究多限于活菌 ,在灭活益生菌及其制品方面的研究还比较少 。2 灭活益生菌的优势2. 1 安全性高 益生菌活菌的安全问题已引起人们 的关注 , WA GN ER 和 BAL ISH 报道了 益生 菌 活菌 制 剂对于免疫力有缺陷的病人有潜在的危害 5 。菌体的突变 、非正常部位转移以及抗药性基因转移 ,都可能会增加致病菌的危险 ,尤其对一些免疫力低下的病人 而 言 , 服 用 活 菌 制 剂 很 容 易 引 起 病 理 反 应 。WAN GN ER 等人 把 乳 杆 菌 、双 歧 杆 菌 、嗜 酸 乳 杆 菌(L actobacillus aeidoph ilus) 克隆在免疫缺陷的幼鼠体 内 ,在一些克隆有乳杆菌的小鼠中出现死亡现象 ,在 5 严重免疫缺陷的成年鼠中也出现了类似现象。相比较而言 ,灭活状态的益生菌具有更高的安全性 ,这 就为灭 活 益 生 菌 的 临 床 应 用 提 供 了 又 一 条 全 新 的活菌数量才具有显著的疗效 ,例如益生酸奶中至少含有 1. 0 106 个 /m l乳酸杆菌或双歧杆菌活细胞才能 有 显 著 的 疗 效 及 保 健 作 用 3 。 TEMM ERMAN 和 HAM IL TON 2M ILL ER 等人对美国和英国 市场 上 益生 菌制剂的菌体存活率进行了调查 ,结果发现在 30 种美国制剂和 13种英国制剂中 ,分别只有 11种和 6 种 制剂中的活菌数达到标准 6 。未达到活菌数标准的 益生菌活菌制剂对人体存在潜在的危害 ,有时甚至会 起到相反的效果 。2. 3 生产保存容易 质量稳定性高 : 益生菌活菌对 其保质期 、保存条件有严格的要求 ,为了降低益生菌 在贮存 、使用过程中活性的丧失 ,在益生菌活菌制剂 中需要添加保护剂和稳定剂 。灭活益生菌制剂由于 不需要维持一定的菌量 ,因此在运输 、保存等方面较 为容易 ,质量稳定性也比较高 。2. 4 可以同抗生素合用 人的身上有许多正常的菌 群 ,这些菌群对人体来说是必不可少的 。活菌制剂不 能和抗生素合用 , 原因是抗生素 在 杀灭 致病 菌 的同 时 ,也杀灭了益生菌活菌 ,结果造成人体正常菌群失 调 ,而人体正常菌群失调则又引发了很多疾病 ,如造 成肠道菌紊乱 ,引起腹泻 ,导致人体的消化 、营养吸收 的一系列不良反应 。3 灭活的方法3. 1 热灭活 热灭活是灭活方法中最重要也是应用 最为广泛的一种 。当环境温度超过益生菌生长的最高生长温度后 ,就会导致益生菌细胞成分发生不可逆的失活死亡 。不同的益生菌对温度的敏感性不一样 , 益生菌的抗热性越高 , 灭活所需 要 的温 度要 求 就越 高 ,灭活所需要的时间就越长 。灭活益生菌灭活的一般条件为 100105 维持 45 m in。3. 2 2射线灭活 2射线能通过特定的方式使益生 菌失活 ,它可以使其它物质氧化或产生自由基再作用于生物分子 ,或直接作用于生物分子 ,打开氢键 、使双键氧化 、破坏环状结构或使某些分子聚合等方式 ,破 坏和改变生物大分子的结构 ,以使益生菌失活 7 。3. 3 紫外线灭活 紫外线可以使益生菌失活是因为它可以被蛋白质和核酸吸收 ,造成这些分子的变性失 活 。紫外线的灭活效果与菌种的生理状态有关 ,干细胞比活细胞抗紫外光辐射能力强 ,孢子比营养细胞抗性强 ,带色细胞的色素如果可以吸收紫外光也可起到 保护作用 。3. 4 酸灭活 酸类的物质也可抑制或杀灭益生菌 ,这是因为极酸的条件可以使蛋白质变性 。有机酸解 离度比无机酸小 ,但有些有机酸的杀菌力反而大 ,其但通常在偏酸的条件下才有抑菌作用 。不同的灭菌方式对益生菌的功效不同 。在 OU 2W EHAND 等人的研究报道中 ,分别使用加热 、2射线 和紫外线对 9种保健功效的益生菌进行灭活 ,分别测 定它们对黏膜的黏附能力 ,发现加热和伽玛射线灭活 的弗 氏 丙 酸 杆 菌 ( P rop iox ibacterium f reuden reich ii) 黏附能力强于活菌 ;同样伽玛射线灭活后 ,干酪乳杆菌 的黏附能力增强 9 。其他的试验对象在加热和伽玛 射线灭活后黏附能力下降 ,紫外线灭活对所有试验对象的黏附能力均未产生影响 。这一结果显示紫外线 可能是制作灭活益生菌制剂的理想手段 。4 灭活益生菌的功效在一般环境中 ,人的体表和体内都有微生物的存 在 ,它们主要分布于皮肤 、口腔 、呼吸道 、胃肠道和尿 道 10 。这些微生物和人类机体形成了一种共生的关系 ,二者相互依赖 ,相互作用 ,又相互影响 ,同时对维持人类 机 体 健 康 和 正 常 生 理 代 谢 也 发 挥 着 重 要 的 作用 。4. 1 增强免疫和抗肿瘤 研究表明灭活益生菌能调节免疫应答 ,并具有抗肿瘤活性的作用 。灭活益生菌 及其菌体成分免疫赋活作用的靶细胞主要是巨噬细胞和 B 淋巴细胞 。灭活益生菌能激活巨噬细胞 , 使 之吞噬功能增强 ,并分泌多种具有杀死肿瘤功能的效应分子 ,如可溶性 肿瘤坏死因子 、白细胞介素 6、白 细胞介素 12 和干扰素 2等 9 。其中肿瘤坏死因子 是对癌细胞有杀伤作用 ,引起肿瘤出血坏死的活性因子 。白细胞介素也是很重要的免疫活性因子 ,它参与 炎症反应 ,调节机体具免疫功能 。同时灭活益生菌也 能诱导 B 淋巴细胞分泌多种抗体以及增强细胞毒性 T淋巴细胞和自然杀伤细胞的杀伤功能 。而这种免 疫赋活作用可控制在肿瘤发生部位的较小范围内 ,避免了不必要的组织和器官的损伤 ,因此灭活益生菌的 安全性高于卡介苗 。4. 1. 1 灭活干酪乳杆菌 (L. casei)TSUN EO KA 等人以接受 2射线辐射的大鼠为试验对象 , 长期研究热灭活干酪乳杆菌增强免疫作用的试验 。研究发现 ,在接受辐射前 2 3 d 的时期内的任何时间 ,给大鼠 灌服热灭活干酪乳杆菌 ,均能明显提高大鼠存活率 , 在辐射前使用效果略好于辐射后使用 。进一步研究 发现 ,对接受辐射后大鼠使用热灭活的干酪乳杆菌 , 可以加速外周血 、脾脏和骨髓中粒细胞数量的恢复 , 防止骨髓坏死 ,重建免疫屏障 ,这是大鼠存活率提高 的原因 11 。董珂等人 12 使用热灭活干酪乳杆菌 ,对患胸腔正比 15 。4. 3 吸附有害物 研究显示 ,用热和盐酸灭活的细 菌比活菌能更好地与黄曲霉毒素结合 。 P IER ID ES等 人研究了乳制品中几株常见益生菌对黄曲霉毒素的 吸附作用 ,试验结果显示无论是活菌或热灭活的益生 菌都能显著减少黄曲霉毒素在牛乳中的含量 16 。4. 4 延缓过敏症状 研究表明灭活益生菌具有减少 食物过敏现象的产生 ,加速过敏后机体恢复正常功能的作用 。MA STSU ZA K I和 CH IN 研究发现 ,口服灭活的干酪乳杆菌可以刺激大鼠免疫细胞分泌免疫细胞 因子 ,抑制 IgE抗体合成 ,从而起到调节免疫 ,治疗过敏症状的作用 17 。MURO SA K I等研究发现 , 热灭活 植物乳杆菌可在体外直接诱导大鼠腹膜的巨噬细胞分泌白细胞介素 12; 诱导脾细胞分泌白细胞介素 12和干扰素 2。进一步对过敏的模型大鼠 (喂食酪蛋白 等富含抗原的食物 )的研究发现 ,灌服热灭活的植物乳杆菌 ,可提高血液中白细胞介素 12的水平 ,降低抗 原特异性 IgE的水平 ,但不影响抗原特异性 IgG的水平 ,并在停止服用热灭活的植物乳杆菌后 , 抑制 IgE的作用依然能持续 2 周以上 17 。4. 5 调整肠道菌群 经研究发现 ,灭活益生菌能通 过改善肠道微生态平衡而促进人体的健康 。吕密凯等人 18 通过灭活的双歧杆菌及培养液用于抗生素脱污染的小鼠肠道菌群失调的调整试验 ,研究了灭活的 双歧杆菌对抗生素脱污染小鼠肠道生理菌群的调整 , 结果表明了灭活的双歧杆菌及其代谢产物对小鼠肠道正常菌群均有调节作用 , 使其 恢复 了正 常 的生 理 功能 。子和白 细 胞 介 素 12 来 产 生 抗 肿 瘤 的 作 用 。 TSKA 2HA SH I等人 13 在大鼠体内培养膀胱癌细胞后 , 每天1 次向膀胱灌注热灭活的干酪乳杆菌 , 连续 10 d,在 培养膀胱癌细胞的 3 周后检测其重量 ,并用 PCR 和组织染色方法测定膀胱黏膜细胞的免疫因子表达量 ,以卡介苗作为对照 。结果发现 :热灭活的干酪乳杆菌 可以显著降低膀胱癌细胞的生长速度 ,并提高膀胱癌 细胞周围细胞抗肿瘤细胞因子的表达水平 (主要为 干扰素 2和可溶性 肿瘤坏死因子 ) ,同时诱导嗜中 性粒细胞向膀胱癌细胞的浸润 。4. 1. 2 灭活植物乳杆菌 (L. p lan ta rum )MURO SA K I等人以移植肿瘤细胞的大鼠为试验 对象 ,用每日灌服热灭活植物乳杆菌来进行治疗 ,结 果发现 ,在移植肿瘤细胞后 7 d 开始灌服 ,其抑制肿 瘤细胞生长的作用最为明显 。研究认为该时期正是白细胞介素 12水平降低的阶段 ,因此使用灭活植物 乳杆菌的效果最为明显 14 。4. 2 抑制病源微生物A SAHARA 等人对热灭活干酪乳杆菌对大肠埃希菌 ( Escherich ia coli)引起的小鼠尿道感染的拮抗作用进行了实验 9 。实验发现在感 染前 24 h单独灌注 100 m g的热灭活干酪乳杆菌 ,可以显著抑制大肠埃希菌的生长和尿道炎症反应 。同 样 ,在感染后使用热灭活的干酪乳杆菌进行治疗 ,也有明显的抗病菌效果 。WAN GER 曾以感染白色假丝酵母 ( C and ida a lbicans)的免疫低下大鼠为实验对象 ,对比了部分有益生菌的灭活前后抗感染能力 。通过 研究发现给被白色假丝酵母感染的大鼠服用热灭活 的干酪乳杆菌和嗜酸乳杆菌 ,均可显著降低大鼠体内的白色假丝酵母活菌数 , 提高患 念 珠菌 病大 鼠 的存活率 9 。灭活益生菌是一种安全的抗病源微生物制剂 ,灭 活益生菌菌体及其菌体成分的抗病源微生物能力 ,源于两方面 :一是有效增强机体的非特异性免疫 。WA 2TANAB E和 HO TTA 通过实验发现 ,在连续服用高脂 肪低碳水化合物的食物 8周后 ,大鼠的抗病能力显著 下降 ,而服用热灭活的干酪乳杆菌 ,可显著提高这种大鼠对假单胞菌属 ( Pseudom onas) 、疱疹病毒属 ( H er2pesviridae)等致病微生物非特异性免疫的拮抗能力 , 其原因是提高了巨噬细胞的数量 9 。二是通过自身 与黏膜的结合来阻止病源微生物对黏膜的吸附 。灭活益生菌能粘附于肠细胞 ,并阻止肠道病原体与肠细 胞的结合 ,刺激宿主的防御机制 ,引起宿主的生理变化 ,减少钠盐和水的分泌 。 CHAUV IER E 等人研究发现 ,引起腹泻的大肠埃希菌通过黏附因子 ,可特异性4. 6 预防龋齿BA YONA GON ZAL EZ等人研究了热灭活链球菌和热灭活乳杆菌防龋齿的作用 。试验对象为 245 名 7岁儿童 ,试验组服用含灭活益生菌和 维生素 B 6 的咀 嚼 片 , 对 照 组服 用仅 含 有维 生素 B 6 的咀嚼片 ,每周服用 1 次 ,共服用 16 周 ,自试验开始后的两年内定期检查龋齿情况 ,结果发现 ,与对照组相比 ,试验组的患龋齿人的数量较少 ,严重程度较轻 ,2年后试验组患龋齿的人数比对照组低 42 % 3 。4. 7 降低血清胆固醇 灭活的双歧杆菌 、乳杆菌的 微生态制剂 ,服后可使胆固醇转化为人体不吸收的粪 甾醇类物质 ,从而降低胆固醇水平 。灭活益生菌降低血清中胆固醇的确切机理尚不清楚 ,有人认为灭活益 生菌降胆固醇作用的原理可能与其调节和利用内源性代谢产物并且加速短链脂肪酸代谢有关 6 。5 应用及发展前景5. 1 功能性食品 随着生物技术的发展 ,人们对灭 4 杜鹏 ,霍贵成. 国内外益生菌制品发展现状 J . 食品 科学 , 2004( 5 ) : 194 2197. 5 邓丽 ,芮汉明. 益生菌的研究进展 J . 广 州食 品工业 科技 , 2003 ( 77 ) : 84 286. 6 王海波 ,马微 ,钱程 ,等. 益生菌的研究现状及发展趋势 J . 现代食品科技 , 2006 , 3: 286 2288. 7 沈萍. 微生物学 M . 北京 : 高等教育出版社 , 2001: 154. 8 黄秀梨. 微生物学 M . 北京 :高等教育出版社 , 2005: 160. 9 费翅鲲 ,黄克文 , 张刚 , 等. 灭活益生菌制剂的保健功效研究进展 C . 上海市预防医学会第二届学术年会 , 2006: 234 2237. 10 王丽华 ,程佳月 ,杨昌文 ,等. 动物机体微生态系统和微生态制剂 的研究进展 J . 养殖技术顾问 , 2008 , 6: 138 2139. 11 张百川 ,孟祥晨. 益生菌抗肿瘤作用的分子机制的研究进展 J .现代食品科技 , 2005 , 21 , 4: 28. 12 董珂 ,刘晶星 ,郭晓奎. 益生菌增强机体免疫和抗肿瘤作用的分 子机制 J . 中国微生态学杂志 , 2005 , 17 ( 1 ) : 79. 13 胡学智. 益生菌的免疫调节 J . 江苏调味副食品 , 2006 , 2: 1 23. 14 张扬 ,袁杰利. 肠道益生菌对机体免疫功能的影响 J . 中国微生 态学杂志 , 2003 , 15 ( 4 ) : 246 2248. 15 李亚杰 ,赵献君. 益生菌对肠道黏膜免疫的影响 J . 动物医学进 展 , 2006 , 27 ( 7 ) : 38 241. 16 李琴 ,张世春 ,曾晓燕 ,等. 益生菌营养及保健作用 J . 食品研究 与开发 , 2004 , 25 ( 2 ) : 106 2108. 17 陈有容 ,郑小平 ,方继东 ,等. 益生菌的健康功效及其应用 J . 大 连水产大学学报 , 2001 , 10 ( 3 ) : 270 2274. 18 吕密凯 ,陈燕芹 ,马淑霞 ,等. 灭活的双歧杆菌对抗生素脱污染小 鼠肠道生理菌 群 的 调 整 J . 中 国 微 生 态 学 杂 志 , 1999 , 11 ( 3 ) :143 2144.食品 ,目前在国外市场上有单独的灭活益生菌粉剂 ,由灭活益生菌和中药配成的混合制剂等 。具有保健 功能的灭活益生菌将为功能性食品工业的发展开辟 更宽广的前景 。5. 2 临床 由于长期滥用广谱抗生素及免疫抑制剂 的大量使用 ,目前临床致病菌的耐药性普遍增加 。灭活益生菌制剂通过屏障 、增强免疫 、抑制有害菌等途 径 ,调节 、恢复人体正常菌群平衡 ,从而达到预防和治 疗疾病的目的 ,临床广泛用于治疗腹泻 、消化性溃疡 、 细菌性阴道炎以及便秘等 ,且对肝 、肾功能无不良影 响 ,是一类安全 、有效的生物制剂 。5. 3 水产养殖业 灭活益生菌能够改善水产动物体内的微生态平衡 ,刺激机体的免疫系统 ,拮抗病源微 生物 ,降解有机废物 ,从而减少疾病的发生 ,促进水产 动物生长发育 ,改善养殖生态环境 。灭活益生菌对人体有着越来越重要的功效 ,灭活 益生菌已被广泛的应用于食品 、医药卫生和饲料等各 个领域 ,具有极大的发展前景 。【参考文献 】 1 卢胜娟 ,陈祥贵. 益生菌的生理功能及其安全性 J . 食品研究与 开发 , 2006 ( 5 ) : 122 2124. 2 李海燕 , 韩 萍 , 侯 长 希 , 等. 益 生 菌 的 功 效 及 其 在 食 品 中 的 应 用 J . 农业与技术 , 2007 ( 27 ) : 80 282. 3 刘大波 ,李文献 , 王少武 , 等. 益生菌与益生菌乳制品的研究现状 及发展趋势 J . 安徽农业科学 , 2007 , 35 ( 8 ) : 2404 22405.(上接第 174 页 ) 2 CHR ISTO PH ID ES G K, ZDOBNO Y E, BAR ILLA S2MUR Y C. 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