1、鼠 李糖乳杆菌功能特性的研究进展贺 璟 ，*聂乾忠 ， 邓洁红（ 湖南农业大学 食品科技学院 ， 湖南 长沙 410128）摘要 ： 鼠李糖乳杆菌 （ Lactobacillus rhamnosus GG， ATTCC53103） 是从健康人体的肠道中分离得到的 ， 是全球最受关注 、 研究最广泛的益生菌之一 。 该菌能够耐受动物消化道环境 ， 能够在人体和动物肠道内定植 ， 起到调节肠道菌群 、 预防和治疗腹泻 、 排除毒素 、 预防龋齿和提高机体免疫力等作用 。关键词 ： 鼠李糖乳杆菌 ； 功能特性 ； 乳制品中图分类号 ： TS201.3 文献标志码 ： A doi： 10.3969/j
2、issn.1671-9646（ X）.2012.03.032Functional Propertiesof Lactobacillus rhamnosus GGHE Jing，*NIE Qian-zhong， DEN Jie-hong（ Collegeof Food Scienceand Technology， Hunan Agricultural University， Changsha， Hunan 410128， China）Abstract： Lactobacillus rhamnosus GG（ ATTCC 53103） is discovered from healthy pers
3、on. Its a probiotic strain that hasattracted most attentions and the best documentated in this field. It can tolerate intestinal conditions and adhere both tointestinal mucus and to epithelial cells. The functional properties of LGG include balance the subjectsintestinal microflora，reducetherisk of
4、diarrhoea， bind and eliminatetoxins， lower therisk of dental cariesand enhancetheimmunity.Key words： Lactobacillus rhamnosus GG； functional properties； dairy自从抗生素被发现以来 ， 它便成为了人类抵御细菌侵袭的最主要手段 ， 但频繁使用抗生素会引起病原微生物抗药性的增强 ， 从而失去对该细菌的抑制作用 ， 并且抗生素对人体肠道微生态菌群平衡 ，对人类健康的危害 ， 对机体产生的副作用 ， 使得寻找新的抗菌方法迫在眉睫 。 随着对抗菌方法的
5、深层次研究 ， 利用具有耐酸性 、 耐消化液 、 能定植在人体肠道内的益生菌来抵御有害菌侵袭的方法进入了研究人员的视线 。 其中 ， 最具代表性的且应用最为广泛的是双歧杆菌 、 嗜热链球菌 、 保加利亚杆菌等活性乳酸菌 。 然而 ， 双歧杆菌具有厌氧性 ， 嗜热链球菌和保加利亚杆菌定植能力差 ， 因此研究开发耐氧 、 耐消化道环境 、 强定植能力的新型益生菌具有极为重要的意义 ， 鼠李糖乳杆菌因具有以上特性而被更深入地研究和广泛的应用 。1 鼠李糖乳杆菌简介1983 年由美国北卡罗来纳州立大学教授Sherwood Gorbach 和 Barry Goldin 从健康人体的肠道中分离得到的一种新
6、型乳酸杆菌 ， 并将其命名为鼠李糖乳杆菌 （ Lactobacillus rhamnosus GG）1。 该菌属于乳酸杆菌属鼠李糖杆菌种 ， 革兰氏阳性菌 ， 无质粒 ， 不能利用乳糖 ， 可以代谢单糖 。 近年来 ， 研究人员通过大量的实验证明 ， 鼠李糖乳杆菌不仅能够耐受动物消化道环境 ， 能够在人体肠道内定植调节肠道菌群 ， 并且还具有预防和治疗腹泻 、 排除毒素 、 预防龋齿和提高机体免疫力等功能特性2。2 LGG 的功能特性研究2.1 平 衡 肠 道 菌 群 ， 抑 制 有 害 菌 的 生 长人体肠道内的微生物菌群在正常情况下特性是相当稳定的 ， 包括正常菌群所处的位置 、 种属和数
7、量都是相对固定的 ， 并且菌群和宿主的种属具有特异性3。 乳酸菌通过产生大量有机酸 、 酶 、 细菌素等 ， 抑制了病毒的克隆和定植 ， 维持倡导微生物的生态平衡和正常生理功能 。 肠道菌群之间还存在着一种其生存所必需的动态平衡 ， 该平衡还是人体生理功能及生命活动的重要因素 。 以益生菌为主的微生态制剂具有调节胃肠道菌群失调 ， 改善胃肠道生态环境的作用 。 其机制包括扶植正常菌群 、 拮抗治收稿日期 ： 2011-11-16作者简介 ： 贺 璟 （ 1986 ） ， 男 ， 湖南人 ， 在读硕士 ， 研究方向 ： 农产品加工及贮藏 。 E-mail： 。*为通讯作者 ： 聂乾忠 ， 男 ，
8、 副教授 ， 研究方向 ： 农产品加工及贮藏 。 E-mail： 。文章编号 ： 1671-9646 （ 2012） 03-0117-03第 3 期 （ 总第 274 期 ） 农产品加工 学刊 No.32012 年 3 月 Academic Periodical of FarmProductsProcessing Mar.农 产品加工 学刊 2012 年第 3 期病 、 调节机体免疫力等 ， 进而调整和恢复微生态平衡4。在治疗轮状病毒引起的 528 月大的婴儿腹泻时 ， Kaila等人5通过对 29 名分别服用 LGG制剂和普通牛乳的患儿的粪便检测发现 ， 服用 LGG制剂的婴儿粪便中含有 L
9、GG菌株 ， 因此 ， 证实在宿主患急性肠胃炎期间 LGG 仍能促进肠道菌群平衡 。 而 Chen等人6的报道 （ LGG黏液的分泌增加可以减少轮状病毒对肠细胞的入侵 ） 也证实了此观点 。Makras7通过对益生菌抗鼠伤寒杆菌 SL1344 活性动态分析发现 ， LGG在代谢途径中可把单糖分解为乳酸降低肠道中的 pH 值 ， 抑制部分腐败菌和致病菌的生长 ， 维护机体生理功能 。 因此 LGG抗菌活性归因于其产生的乳酸 。Mattar 等人8的报道证实了 LGG浓度越高大肠杆菌在 Caco-2 单细胞模型中的迁移率越低的关系 。 并且 LGG可以通过增加黏液素的分泌从而减少大肠杆菌在 Cac
10、o-2 和 HT-29 细胞模型中的黏附9。王桂英10通过对小鼠采用抗生素 （ 氨苄青霉素 ）联合致病菌 （ 鼠伤寒沙门菌 ） 诱发肠道菌群失调性腹泻后喂服鼠李糖乳杆菌片 ， 发现小鼠盲肠内容物中肠杆菌 ， 肠球菌数量显著降低且下降的乳杆菌 ，双歧杆菌数量也恢复正常 。 证实了鼠李糖乳杆菌可有效改善抗生素及致病菌诱发的小鼠肠道菌群失调及腹泻症状 。2.2 在 肠 道 中 定 植 和 存 活 ， 增 强 胃 肠 道 黏 膜 屏 障益生菌的代谢产物及抗菌物质能与肠黏膜上皮细胞密切结合 ， 对致病菌产生很强的拮抗作用 。 能在肠黏膜表面与其他厌氧菌一起形成生物学屏障 ，构成肠道定植力 ， 并通过代谢
11、产物阻止致病菌 ， 调节致病菌的定植和入侵11。Lam 等人12通过观测以 1108CFU/d 或 1109CFU/d 的剂量连续灌胃 3 d 患有胃溃疡的小鼠发现 ，LGG不仅可以附着在胃黏膜上 ， 而且可以在溃疡部位的边缘定植 。 通过一定剂量的服用溃疡面积明显减少 。 Alander 等人13通过对连续服用 LGG乳清饮料的受试者肠道内容物和粪便中菌落进行检测发现 ，LGG 能够在活体肠道内定植并存活 。 Kirjavainen 等人14通过对益生菌与人体肠黏膜的结合力的测定发现 ， LGG无论对于婴儿或是成年人均有较高的黏着率 ， 对成年人的黏膜黏着率高于婴儿 。有关研究证明 ， 活性
12、乳杆菌摄入的剂量只有在1106CFU/mL 或以上时才能充分发挥益生作用15。口服乳酸菌若要到达肠道并在肠道内发挥作用则需要一定数量的菌体或菌体生成物能够耐受机体的防御机制 ， 其中胃酸对益生菌的杀伤力最强 ， 其次是胆汁酸 。 国内学者王玉华 、 高晶等人16通过对婴儿粪便中的鼠李糖乳杆菌进行耐酸 、 耐胆盐能力表征及模拟胃液和肠液的实验 。 通过在低 pH 值 （ pH 值1.83.2） 和胆汁酸 （ 胆盐质量分数 0.3%， 0.5%） 条件下培养 24h， 鼠李糖乳杆菌活菌数均达到 1107CFU/d以上 ， 高于 1106CFU/d。 其结果表明 ， 鼠李糖乳杆菌能在肠道中定植并存活
13、 。LGG在肠道内产生的抑菌物质 ， 能降低沙门氏菌 、 大肠杆菌 、 葡萄球菌 、 梭菌和拟杆菌等微生物的活性和肠道有害菌酶的活性 。 Fang等人17将分离 、纯化的 LGG 分泌的蛋白作用于肠上皮细胞发现 ，LGG 分泌的蛋白可以促进肠上皮细胞的动态平衡 ，对细胞因子引起的胃肠道疾病有预防作用 。发生肠炎或微生物菌群失衡时 ， 胃黏膜的渗透性增加 ， 肠道微生物和大的抗原分子就可以穿过黏膜进入系统 。 摄入 LGG可以使黏膜的成熟过程恢复正常 ， 抗原的渗透得到控制 。 Lam18在对小鼠连续灌服 LGG时 ， 发现由酒精引起的胃黏膜损伤面积减少45%， 基础黏膜前列腺 E2 水平显著提
14、高 ， 从而证实LGG具有减弱酒精产生的抑制黏液分泌和降低黏液抵抗力的功能特性 。2.3 减 少 和 消 除 体 内 和 食 物 中 的 毒 素人体的毒素主要来自食物污染毒化和体内代谢产生两种途径 。 食物毒化产物黄曲霉毒素因其对人体肝脏的剧烈损害而闻名 ， 主要存在于霉变的谷物 、及果仁类食物中 ， 是由真菌所产生的有毒代谢产物 ，其危害大存在范围广 ， 并可引起人和动物的多种疾病 。 LGG可以吸附结合某些细菌毒素从而减少和消除该毒素在体内的毒害作用 。Carolyn 等人19在与人体内环境相似的条件下（ 437 ， pH 值 210） ， 利用高压法和超声波降解法都不能使黄曲霉毒素 B1
15、从 LGG菌体表面脱离 ， 从而证实 LGG能够吸附黄曲霉毒素 B1。 Kankaanpaa等人20也报道了 LGG在 Caco-2 模型中对黄曲霉毒素的吸附作用 。 El-Nezami 等人21报道了 LGG对玉米烯酮（ 粉红镰刀菌产生的霉菌毒素 ） 和单端胞酶烯 （ 与食物中毒性白细胞缺乏症 、 克山病 、 大骨节病的病因有关 ） 有较好的吸附作用 。人体肠道内的有害细菌可以产生氨 、 胺 、 硫化氢 、 吲哚 、 酚等有害产物 。 LGG代谢产生大量的乳酸可以抑制这些腐败物的产生 ， 并且 LGG可以利用这些物质作为营养源防止毒害 。Meriluoto等人22发现 LGG 可以降低淡水中
16、蓝藻释放的蓝藻缩氨酸微囊藻毒素 ， 从而证实了 LGG益生菌可以预防饮用水中的微囊藻素引起的疾病 。Halttunen 和 Polychronaki 等人23证实了 LGG能去除食物中的重金属镉 ， 并且可以降低结肠中水解酶的活性及有毒的 p- 甲酚的分泌 。2.4 提 高 机 体 免 疫 力人体的免疫系统分为先天免疫系统和适应性免118 2012 年第 3 期疫系统 。 先天免疫系统包括白细胞 、 巨噬细胞和 NK细胞等 。 当入侵人体的微生物不能被先天免疫系统所识别时 ， 适应性免疫系统便开始发挥作用 。 二者共同构建成人体的免疫屏障24。 而益生菌能通过激活巨噬细胞 、 增强 NK 细胞
17、活性和增加免疫球蛋白水平来增强非特异性免疫和特异性免疫应答 。乳酸菌及其细胞壁成分能够促进人体外周血单个核细胞分泌 TNF-， IL-6 和 IL-10， 从而增强人体免疫力 。 Miettinen 等人25通过实验发现 LGG 与血液中细胞因子反应能够抑制食物中革兰氏阴性致病菌引起的免疫功能失调 ， 并能诱导产生 TNF-，IL-6 和 IL-10。 Jeremy 等人26报道了 LGG 能调节肿瘤坏死因子的分泌 。 通过鼠肠道微生物菌群体外实验证实 LGG 能防止巨噬细胞分泌过量的 TNF-，起到预防和治疗结肠炎的作用 。 Rinne等人27通过对服用 LGG的哺乳期妇女的体液免疫区 、
18、内脏微生态区 、 初乳可溶性 CD14 等状况的检测 ， 发现 LGG 与母乳喂养对分泌抗体细胞的数量有关 ， 并提出母乳喂养期间服用 LGG可提高内脏的免疫性 。2.5 预 防 和 治 疗 腹 泻细菌 、 病毒及其代谢产物中的毒素会引起腹泻 ，抗生素的滥用也会引起腹泻 。 而 LGG能有效抑制有害菌的生长 、 增强胃黏膜屏障 ， 起到预防和治疗腹泻的作用 。Oksanen 等人28通过对分别服用 LGG制剂和空白安慰剂的两组 820 名旅游者进行跟踪记录发现 ， LGG能够有效地预防和治疗腹泻 ， 降低腹泻发生率并且无副作用产生 。Oberhelman 等人29对 204 名 624 个月大
19、的营养不良的婴幼儿的临床实验发现 ， 通过服用 LGG制剂 ，婴儿腹泻持续时间明显缩短 ， 粪便中的腺病毒大量减少 。 并且此实验对非母乳喂养的婴幼儿作用更为显著 。 因此证实了 LGG对儿童腹泻有明显的预防和治疗作用 。Young等人研究发现 LGG 对治疗儿童因抗生素引起的腹痛腹泻有明显的效果 ， 且无任何副作用 。2.6 LGG的 其 他 生 理 功 能LGG通过抑制突变链球菌的生长 ， 从而对牙齿产生保护作用 。 Meurman 等人30通过对 451 名连续服用 LGG 乳制品 7 个月的 16 岁儿童的调查研究表明 ， LGG对预防龋齿有一定的功效 。LGG 具有治疗过敏并加速过敏
20、后恢复的作用 。由人体白细胞 、 纤维母细胞和致敏淋巴细胞产生的干扰素 -IFN， -IFN 和 -IFN， IFN 具有抗病毒 、 抗细胞增殖和免疫调节的作用 。 Pohjavuori 等人31通过检测具有牛奶过敏和 IgE 皮炎的婴儿服用 LGG后的结果显示 ， 其体内 -IFN 含量增加 ， 外周血单个核细胞分泌的 IFN- 的含量增加 。 因此 LGG 具有增强免疫防御能力 ， 促进免疫反应 ， 减少过敏反应中的过度活性免疫反应的特性 。此外 ， LGG还有抑制肿瘤产生 ， 缓解乳糖不耐受症 ， 改善便秘和延缓机体衰老的等功能 。3 LGG 的优势LGG是目前全球研究最广泛 、 最彻底
21、的益生菌之一 ， 其功能性与安全性为大量的科学实验所证实 。它忍受胃肠道环境的能力及定植存活的能力优于普通酸奶菌种和一些益生菌 。乳酸是乳酸菌的主要发酵产物 ， 按其旋光性分为 L （ +） - 乳酸 ， D （ -） - 乳酸和 DL 乳酸 3 种 。 而人体内仅有 L- 乳酸脱氢酶 ， 因此只能代谢 L- 乳酸 。世界卫生组织 （ WHO） 指出 ， 成年人每天摄入 D-乳酸的量不得超过 100 mg/kg， 而 3 个月以下的婴儿食品不得含有 D- 乳酸或 DL 乳酸 。 LGG在发酵过程中只产生 L- 乳酸 ， 因此不会对人体产生不良反应和副作用32。LGG在发酵乳制品 ， 婴儿食品
22、， 饮料饮品及药品方面得到了广泛的应用 ， 并深受消费者青睐 。 LGG最终产品稳定性高 ， LGG酸奶在冷藏条件下 ， 一个月的保质期内其活菌数几乎保持恒定 。4 结 语益生菌类产品的研究和开发在欧美 、 日本等发达国家已经发展了很多年 。 而在亚洲发展中国家和地区 ， LGG的功能和安全性方面的实验研究和科研资料相对缺乏 。 我国对于 LGG的研究起步较晚 ， 产品的开发较慢和数量较少 ， 随着居民生活水平的提高和保健意识的增强 ， 使得对 LGG的研究开发也得到了重视 ， 对其功能特性的研究及新产品的开发还需进一步的努力 。参考文献 :Oberhelman R A， Cilman R H
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