095陆金苗(论文)

本科生学年论文题目：益生菌及其制剂的应用及研究进展院（系）农学与生命科学学院专业班级生物科学12级学生姓名陆金苗指导教师（职称）王健副教授提交时间2014年12月学号2012090095分类号益生菌及其制剂的应用及研究进展陆金苗（安康学院农学与生命科学学院2012090095）【摘要】目前已经对益生菌的作用机理进行了深入和广泛的研究,获得了许多使用益生菌的经验。近些年来,分子生物学特别是基因工程技术的发展将益生菌的理论和应用研究推向了一个新的高度。从益生菌菌株的鉴定、菌株的遗传学修饰、益生菌功能基因组学和安全性等几个方面,综述了近年来国际上在分子水平上研究益生菌的技术方法、获得的主要研究成果和面临的挑战,并提出了益生菌研究的发展方向。【关键词】益生菌；益生菌制剂；益生菌的研发一．益生菌1．什么是益生菌益生菌是一类对宿主有益的活性微生物，是定植于人体肠道、生殖系统内，能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡、发挥有益作用的活性有益微生物的总称，如常益生益生菌。人体、动物体内有益的细菌或真菌主要有：酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌等。目前世界上研究的功能最强大的产品主要是以上各类微生物组成的复合活性益生菌，其广泛应用于生物工程、工农业、食品安全以及生命健康领域。2.益生菌与乳酸菌的区别1）益生菌是从有益宿主健康出发给出的定义，目前研究较热的益生菌有：双歧杆菌、乳杆菌、芽孢杆菌、丁酸梭菌等，其中双歧杆菌、乳杆菌和芽孢杆菌都属于乳酸菌类，因此益生菌包括了部分乳酸菌，而乳酸菌不全是益生菌。益生菌的四种菌种：目前常用的益生菌种类主要有乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌、光合细菌等几大类。2）乳酸菌一般是指能发酵糖，主要生成乳酸的细菌的总称。乳酸菌是从发酵糖产生乳酸的机理方面考虑给出的概念，对人类生活有益的乳酸菌有：双歧杆菌、乳杆菌、链球菌、明串珠菌等。并不是所有的乳酸菌都有益于人类健康，也有一些乳酸菌对人体是有害的，如有害的利斯特氏菌。在谈论乳酸菌时应该注意二个方面：乳酸菌是一种细菌；能发酵糖类生成乳酸。3.作为益生菌应该具备的条件（1）对宿主有益（2）无毒性和无致病性作用（3）能在消化道存活（4）能在消化道表面定殖（5）能适应胃酸和胆盐（6）能够产生有用的酶类和代谢物（7）在加工和储存过程中能保持活性（8）具有良好的感官特性4.益生菌的作用（1）产生重要的营养物质。（2）帮助营养物质的消化吸收。（3)预防和治疗某些疾病，如肠道综合症、呼吸道感染、过敏、口臭、胃溃疡等。（4）抵抗细菌病毒的感染，提升免疫通过三大步骤，益生菌可清除有害菌对身体的伤害：抑制有害菌的生长;益生菌通过产生杀灭有害菌的化学物质，及与有害菌竞争空间和资源而遏制它们的生长;抑制有害菌产生毒素;清除有害菌产生的毒素,如：凝结芽孢杆菌。（5）保健功能：改善制品风味，提高蛋白质、脂类和维生素等的代谢;调节肠道功能;降胆固醇抗高血压功能;增强免疫力;抗癌、抗肿瘤作用。（6）其他作用：益生菌对人体的生理活性还包括缓解乳糖不耐症；防止有害物质产生、延缓人体衰老；促进生殖泌尿系统健康；抑制有害菌、防止腹泻；抗高血压、减少心血管疾病的发病率；降低与酒精中毒性肝病相关的内毒素的作用等等，这些作用到现在都得到了不同程度证实和临床验证。5.益生菌的作用机制5、1益生菌对病原菌的拮抗效应（1）通过改变肠道环境抑制有害菌生长很多有益菌，通过产生有机酸来提高肠道酸度。于乳酸菌较致病菌（如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等）更耐受酸性条件，可以在较低的pH值下生存，而致病菌则受到抑制。同时还有益生菌具有很强的耗氧能力，可使肠道内形成相对的氧化环境，从而抑制了具有好氧特性的病原菌的生长。（2）通过产生某种抗菌物质抑制有害菌生长有益菌除产生有机酸外，还可产生醇、过氧化氢、丁二酮等，还可合成溶菌酶以及其它抗菌物质，如乳酸菌素、乳链菌素、嗜酸、菌素等。这些产物对肠道病原菌都具有抑制作用。（3）在肠道内与有害菌竞争营养素肠道内虽然富含营养素，很难对微生物菌系产生影响。但如果某种营养素能够成为限制因素时，营养素的竞争机制就会充分发挥作用。（4）通过占据肠道位置阻止病原菌附着沙门氏菌粘附于肠膜或滞留在盲肠内，是病原微生物存在于寄主消化道，产生临床症状的前提条件。5、2营养素的提供（1）益生菌素可为动物机体提供多种对其生长发育有益的物质，如维生素（尤其是B族维生素）、氨基酸、核酸、多种酶类，以及其它促生长物质。幼畜禽消化道的各种消化酶类通常是比较缺乏的，益生菌为其所提供的各种消化酶可起到帮助消化、促进生长的作用；这些酶可将碳水化合物和脂肪分解为糖和氨基酸等可利用的成分，促进能量的供应；益生菌所提供的纤维素酶等还可帮助饲料中纤维素等不易消化的成分分解，以利于消化和吸收；酶还可降低食糜的粘稠度，有利于动物对能量和蛋的吸收；益生菌素中的细菌聚磷酸盐还参与糖向细胞内的转运，执行己糖激酶的功能。（2）益生菌素除可直接为机体提供多种营养素以外，还可通过多种途径提高机体对养分的利用率。例：产酸菌对肠道环境的酸化作用等。因为机体对养分的消化过程依赖于此过程中的PH值和理想的温度。各种消化酶都有其发挥活性的最适PH值和温度。淀粉酶的最适PH值为6.5，糖化酶的最适PH值为4.4。因此某些益生菌素对肠道的酸化作用有助于动物对养分的消化吸收。另外，有机酸还可加强肠的蠕动和分泌，从而促进饲料的消化，提高钙和镁等重要元素的吸收。5、3剌激机体的免疫功能对初生的动物来说，都存在着自身免疫力下降，主动免疫逐渐建立的时期，益生菌素类的产品可刺激动物主动免疫系统的较早建立，增加其防病抗病能力。因为动物体内正常的微生物菌系对机体的免疫系统具有重要的刺激作用，含有活性微生物的益生菌素的使用可刺激动物肠道管免疫系统细胞，提高局部免疫机能和抗病能力。另外，作为发酵饲料的含益生菌素，其剂量的持续刺激可使动物机体的一般非特异免疫功能得调动和提高，因而提高了其整体的抗病能力。实践也已证明，通过饲喂乳酸菌和酵母菌发酵饲料能提高干扰素的活性和巨嗜细胞的活性。而且这种效果并不是由于肠道内微生物系改变所造成，而是由于嗜菌作用活性被激活和肠道产生抗体所致。5、4净化肠道内环境益生菌素的使用可减少氨及其它腐败物质的生成，阻碍肠道内细菌产生胺，中和大肠杆菌内毒素等毒性物质。如，从保加利亚乳酸杆菌制备的无细胞成分，可中和大肠杆菌毒素。饲喂这种有效成分饲料的仔猪，腹泻发病率极低，生长不受影响。另外，动物肠道的大肠杆菌和其它病原菌对氨基酸具有脱羧作用，产生有毒的胺。而饲喂含益生菌素发酵饲料的动物，可防止这样的毒性物质在体内的合成。益生菌素还参与某些过多消化酶的灭活，及某些其他内、外源物质的解毒。五.减轻机体的应激反应饲料条件的改变、恶劣的环境、微生物的入侵以及药物治疗等，都可导致动物的应激反应，使肠道内微生物的次要菌系，特别是大肠杆菌的数量增加。这些微生物的代谢产物会给动物机体带来危害，而且这些菌体数量的增加本身也破坏了肠道内微生物菌系平衡。二、益生菌制剂的开发应用2、1益生菌的临床应用2.11预防与治疗腹泻腹泻患者多存在肠道菌群失调，益生菌制品通过增加腹泻患者肠道内有益菌数量和活性，抑制致病菌生长，达到恢复正常菌群平衡，缓解腹泻症状的作用，对成人或小儿细菌性腹泻、菌痢以及顽固性和难治性腹泻均有良好的预防和治疗作用[1]。2.12肠易激综合征(IBS)IBS发病机制目前还不完全清楚，从已有的研究发现，IBS患者普遍存在肠道微生态失调，微生态失调从各个方面参与了IBS症状的发生、发展。益生菌治疗IBS在部分研究中证实已取得一定的疗效，但受方法学限制及对肠道菌群不完全了解，还无法明确肠道微生态失调与IBS的因果关系。然而对肠道微生态的研究，为理解IBS病理生理和治疗提供了新思路[2]。2.13炎症性肠病(IBD)IBD包括克罗恩氏病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)，其病因和发病机制目前尚不清楚。临床研究发现,IBD患者肠道内存在菌群失调、正常细菌的数量减少的症状，若给患者补充正常细菌即益生菌，使肠道内菌群失调得到纠正，可使病情缓解，与5-氨基水杨酸一样起到防止溃疡性结肠炎复发的效果[3]。2.14幽门螺旋杆菌(HP)的治疗三联疗法的主要不良反应是胃肠道反应,黄瑞珍等[4]研究了三联疗法抗HP治疗对功能性消化不良患者肠道微生物的影响。结果显示，治疗后肠道菌群中肠杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌等明显降低，60%的患者出现纳差、腹泻症状，显然三联疗法中的抗菌药物将肠道正常菌群敏感菌杀灭，造成一系列胃肠道反应。临床研究中在三联疗法中加入益生菌，结果所有补充益生菌的患者腹泻、纳差和味觉障碍均明显减少。2.15抗肿瘤益生菌通过抑制前致癌物转化为活性致癌物细菌生长，直接抑制肿瘤细胞的生长；或使结肠癌有关酶(硝基还原酶、β-葡萄糖苷酸酶)活性降低；或与活性致癌物结合而抑制其吸收等方式抑制肿瘤发生；增强单核吞噬细胞功能和肿瘤局部免疫反应，提高机体细胞免疫功能，促进红细胞免疫功能；减少肠致癌物形成，减少其活性成分，产生乳糖，降低肠内pH值和肿瘤诱生物的活性，从而降低肿瘤发生率；抑制突变剂致突变，抵制细胞畸变[5]。2.16治疗缓解各种便秘虽然健康人、成年人和病人都有便秘体验，但对于老年人，尤其是习惯性便秘者，便秘是一种主要消化隐疾。便秘者粪便菌群发生改变，双歧杆菌和拟杆菌数减少，尤其是梭菌减少。益生菌被认为可以缓解便秘，可在体内代谢产生多种有机酸，使肠腔内pH降低，进而调节肠道正常蠕动，有效缓解便秘。2.17肝性脑病除常规治疗外，还应注意恢复肠道内微生态的平衡，自临床上应用乳果糖治疗肝性脑病以来，收到了良好效果。乳果糖除可酸化肠道、减少氨吸收外，临床研究结果还显示肝硬化患者服用乳果糖后，肠道厌氧菌增加，双歧杆菌增多，类杆菌减少，血氨水平下降，从而改善肝脑临床症状[6]。2.18慢性肝炎和肝硬化有研究显示，肝硬化患者存在菌群失调并伴有不同程度内毒素血症，且这种菌群失调与肝功能损害程度成正比[7]。微生态制剂可以减轻肝硬化时细胞损伤及细胞器变形程度，减慢假小叶形成速度以及改善肠黏膜功能[8]，改善肝硬化患者症状，促进黄疸消退，降低患者转氨酶并增高白蛋白，消除内毒素血症，同时可升高双歧杆菌与大肠杆菌比值，对肝硬化并发症如自发性腹膜炎也有一定的防治作用。2.19急性胰腺炎诱发实验动物发生重症急性胰腺炎后，在疾病开始后6～12h内小肠末段和结肠内厌氧菌以及乳酸杆菌数量就开始下降，同时伴随着某些致病菌如大肠杆菌、肠球菌数量增加。此外,禁食和大量使用抗生素会进一步加重肠道菌群紊乱发生，导致生物屏障破坏。使用益生菌可以促进肠黏膜生长，刺激黏液素生成，增强肠道免疫功能，调整肠内菌群失调，减轻重症急性胰腺炎患者肠黏膜损害，调整菌群失调，保护肠屏障功能，对防治重症急性胰腺炎肠内细菌易位和肠源性感染具有重要作用。从而可以为防治急性重症胰腺炎继发感染提供有效的生物途径[9]三、益生菌的研究进展3、1食品中的应用1）益生菌在酸奶中的应用：酸奶通过微生物或酶作用使牛奶发生生化改变，易产生对人体有益的成分，易于保存。2）益生菌在干酪中的应用：干酪也可作为益生菌的载体，因其既有发酵剂作用又兼具对人体独特的生理功能。3）益生菌在功能性食品中的应用：功能性食品中常见益生菌主要指两大类乳酸菌群：一类为双歧杆菌，另一类为乳杆菌。4）功能性食品添加剂：可以赋予产品芳香，提高产品风味，减少香精、香料在产品中的添加，从而使产品更趋于天然、绿色，更易于被消费者接受。另外它们还能够增加乳制品的粘稠度。3、2益生菌在畜牧业中的应用1）益生菌在家禽饲养上的应用：通过实验研究了益生菌对鸡的生产性能及种蛋的孵化率的影响，结果表明在饮水中添加益菌多可有效降低鸡的死亡率，产蛋率提高3.23%，种蛋的受精率、种蛋前期活胚率及健母雏率都有相当的改善。2）益生菌在猪饲养上的应用：用于养猪的菌种主要有两类：一类是乳酸菌，在动物肠道中可以将单糖，特别是乳糖转化为乳酸，从而降低肠道pH值，抑制大肠杆菌等病原菌。这种菌的缺点是耐热能力差，饲料颗粒化过程中瞬间高温效果显