1、 河南科技学院 2016 届本科毕业论文(设计) 益生菌综述 学生姓名: 向松阳 所在院系: 生命科技学院 所学专业: 生物工程中药学 导师姓名: 武忠伟 完成时间: 2016-04-26 1 摘 要 肠道疾病在我国的发病率逐年上升,临床研究表明此类患者的肠道内存在着严重的菌群失调,通过给予益生菌对局部的微生态环境进行调节,可缓解病情。随着人们对肠道内微生物菌落与人类健康关系的认识与研究,益生菌作为一个新领域开始被了解和关注并且在食品和保健品中的应用日益剧增。应用含有益生菌的功能性食品来促进健康和预防疾病在世界范围内都引起极大的兴趣。虽然大多数益生菌是 GRAS 菌株,但是不能排除其可能存在的
2、耐药性转移、败血症、产生毒性代谢产物的致病风险。本文综述了益生菌对人类的营养和健康的意义及益生菌的营养功效、作用机制和 近几年来暴露的益生菌安全性问题及其应用情况的研究进展。 关键词:益生菌 肠道疾病 安全性 2 Abstract Intestinal disease incidence in China increased year by year, the clinical study showed that these patients have serious intestinal dysbacteriosis, by giving probiotics on the micro ec
3、ological environment of local regulation, can alleviate the condition. With the understanding and research of the intestinal microflora and the relationship between human health, as a probiotic the new field is known and the increasing attention and application in food and health care products. The
4、use of functional foods containing probiotics for health promotion and disease prevention has aroused great interest in the world. Although most probiotic GRAS strain, but can not rule out the transfer, the possible resistance to sepsis, toxic metabolism the risk of the product. This paper reviews t
5、he nutritional benefits of probiotics on human nutrition and health significance and mechanism of probiotics, and in recent years Research Progress on the safety problem and its application of exposure to probiotics. Keyword: probiotics Intestinal diseases safety 3 目 录 1.绪 论 4 2.益生菌的概念 4 2.1 什么是益生菌
6、. 4 2.2 益生菌的定义 . 4 3.益生菌的作用机制 4 3.1 与病原菌的竞争抑制 . 4 3.2 分泌消化酶和营养物质 . 5 3.3 改善宿主免疫系统 . 5 3.4 改善养殖体系的水体环境 . 5 3.5 提高宿主抗病毒能力 . 5 4.益生菌的作用 5 4.1 维持肠道正常功能 . 5 4.2 缓解乳糖不耐受症状,促进消化吸收 . 6 4.3 增强人体免疫力 . 6 4.2 缓解乳糖不耐受症状,促进消化吸收 . 6 4.3 增强人体免疫力 . 6 4.4 预防癌症和抑制肿瘤的生长 . 6 4.5 缓解过敏反应 . 6 4.6 降低血清胆固醇 . 6 4.7 益生菌对肥胖的作用
7、. 6 4.8 益生菌对糖尿病的作用 . 7 4.9 益生菌对肠道内环境的改善效果 . 7 4.10益生菌对中药的影响 7 5. 益生菌在治疗人类胃肠疾病中的应用效果 7 5.1 炎症性肠疾( Inflammatory bowel disease,IBD) . 7 5.2 旅行者腹泻( Travelers diarrhea) 8 5.3 结肠直肠癌( Colorectal cancer) 8 6. 益生菌的安全性 . 8 6.1 易位的可能性 . 8 6.2 感染 . 9 6.3 肠道毒性 . 9 6.4 耐药性 . 9 总 结 9 致 谢 . 10 参考文献 . 10 4 1.绪论 在我们的
8、肠道中大约有 100 万亿 的细菌,它们给我们的体重大概增加了 1千克左右。结肠是大肠中最长的部分,几乎所有的肠道细菌均可在结肠找到,它们共同组成肠道菌群。每个细菌是一个单细胞,大约有 100多个不同的种类。很多人提到菌群就会以为是有害的,其实则不然,大约只有 40 多种主要细菌组成肠道菌群,它们大多数都是益生菌,其余的是可导致疾病的菌群。而这些益生菌正是保证我们健康的至关重要,比如它可以提高我们的机体免疫力,降低血清胆固醇,促进消化系统健康等。所以,我们的任务就是保持 “ 益生 ” 细菌健康,并确保 “ 有益 ” 细菌的数量远远多于 “ 有害 ” 细菌。小小的益生 菌直接关系到我们的健康,提
9、到我们机体免疫力,防止有害病菌的侵害,预防很多疾病。我们需要经常吃些含膳食纤维的碳水化合物,蔬菜,水果,木耳,海藻类等食物,可有利于益生菌的生长旺盛,当然也可以每天喝些含益生元的乳制品及益生元补充剂,因为它真的会对你的健康有帮助! 2.益生菌的概念 2.1 什么是 益生菌 是一种对人体有益的细菌 ,它们可直接作为食品添加剂服用 ,以维持肠道菌丛的平衡。随着研究的不断深入 ,益生菌独特的营养与保健作用越来越受到人们广泛关注。益生菌主要 包括 :乳酸杆菌、酵母菌、保加利亚乳杆菌等 ,应用范围主要在酸奶、酸奶饮料、牛奶、奶粉、奶酪等领域。如伊利 LGG 益生菌 ,它是全球研究最多的一种益生菌 ,具有
10、平衡和改善胃肠道功能、增强人体自身免疫能力、促进双歧杆菌和嗜酸乳杆菌生长、降低血清胆固醇水平、预防呼吸道感染等作用。 2.2 益生菌 的定义 “益生菌”的英文单词“ probiotics”由 Lilly 和 Stillwell 于 1965 年在 Science发表研究论文时所创造。根据联合国粮农组织( FAO)世界卫生组织( WHO)联合专家组在 2001年给出的定义,益生菌是“ 经适量服用后,有益于其宿主健康的活的微生物”。概括地讲,益生菌的作用在于促进有益菌、抑制致病菌的生长,维持肠道菌群的平衡,有益人体健康。 3.益生菌的作用机制 3 1 与病原菌的竞争抑制 研究表明,动物肠道中摄入的
11、益生菌可以改变宿主体内的微生物群体,从而5 大大降低病原菌占据肠道环境的机会。 Yan L 虽然没有直接验证竞争抑制,但是证实了附着在海藻上的芽孢杆菌能否产生抗生素与该菌生物膜的形成有关。 竞争营养物质一些研究表明,当添加的是活的细菌而不是细菌的胞外产物时,细菌也可以过与病原菌竞争营养物质,从而起到竞争抑制作用。铁对于细菌的生长是必须的,但是动物组织和体液中的铁是有限的,而且是以不溶解的 Fe3+的形式存在。铁载体 (siderophores)可以吸收适合微生物生长所需要的铁。在铁有限的情况下,产生铁载体的益生菌可以降低病原菌对铁的利用率。 3 2 分泌消化酶和营养物质 研究表明,益生菌可以在
12、动物体内产生消化酶,有助于降解饲料中的蛋白质、脂肪和碳水化合物,加强宿主体内的营养代谢。一些细菌可以参与双壳 类的消化过程,同时产生胞外酶,如蛋白酶、脂肪酶和必要的生长因子。许多益生菌本身就含有大量的营养物质,如光合细菌 (PSB)富含蛋白质,粗蛋白含量高达 65,还含有多种维生素、钙、磷、多种微量元素和辅酶 Q。 3 3 改善宿主免疫系统 益生菌是良好的免疫激活剂,能有效提高干扰素和巨噬细胞的活性。通过产生非特异性免疫调节因子激发机体免疫功能,增强机体免疫力和抗病性。 3 4 改善养殖体系的水体环境 益生菌可以直接吸收或降解水中的有机物质或有毒物质,改善养殖水体的水环境。当光合细菌进入水体后
13、,能迅速消除水中的氨氮、硫化氢 、有机酸等有害物质,改善水质,平衡酸碱度。利用芽孢杆菌可以改善水质,提高幼年斑节对虾的存活率、生长速度、健康状况和减少弧菌致病机率。 Wang Y B 等验证了芽孢杆菌可以用于池塘水质的修复。 3 5 提高宿主抗病毒能力 一些细菌由于具有抗病毒特性而被认为是益生菌。虽然这些细菌抗病毒的准确的机制还不明确,但是研究表明一些化学和生物物质如海藻提取物、细菌胞外产物可以使病毒失活。此外,益生菌在肠道中发酵产生的大量醋酸、乳酸等酸性物质,可以抑制病原性细菌生长繁殖。 4.益生菌的作用: 4.1 维持肠道正常功能 肠道是人体最大的免疫器官和最大的微生态体系,人体通过胃肠道
14、粘膜与外6 界缓慢进行相互作用,通过其生长及各种代谢作用促进肠内细菌群的正常化,抑制肠内腐败物质产生,保持肠道机能的正常运行。 4.2 缓解乳糖不耐受症状,促进消化吸收 乳糖不耐受是指人体缺乏代谢乳糖的酶,在摄入奶制品后,出现腹胀,腹痛等不良反应。全球有 75%的成年人体内乳糖酶的活性有减弱的迹象,在一些亚洲国家则超过 90%。研究发现,乳杆菌等具有半乳糖苷酶活性,能够明显降低乳糖的浓度,产生乳酸,有利于人体消化吸收。 4.3 增强人体免疫力 益生菌进入 肠道内,一方面可以在肠道内定殖,维持肠道微生物菌群的平衡;另一方面是益生菌可以直接作用于宿主的免疫系统,诱发肠道免疫,并刺激胸腺,脾脏等 免
15、疫器官,促进巨噬细胞活性,通过增强 B、 T 淋巴细胞对抗原刺激的反应性,发挥特异性免疫活性,从而增强机体的免疫功能。 4.4 预防癌症和抑制肿瘤的生长 益生菌可以产生一些抑制肿瘤生长的代谢产物,如多糖、细菌素及乳酸等,通过抑制转化致癌物质的酶的产生,激活机体免疫系统,特别是巨噬细胞、 NK细胞、 B 淋巴细胞的活性以及抑制细胞突变等方式,以及降低肠道内的 PH 值,刺激肠道蠕动,使肠道 内的致病菌毒素和致癌物质排除体外,降低致癌的可能性。 4.5 缓解过敏反应 研究发现,正常人肠道中益生菌越多,罹患过敏性疾病的机会也就越小。益生菌可以诱导 T 细胞产生大量的 IL-12,能够抑制 Ig E
16、的产生,有效地预防过敏发生。 4.6 降低血清胆固醇 益生菌主要通过同化作用来降胆固醇的含量、抑制胆固醇合成酶( 3-羟基 -3-甲基戊二酸 CoA 还原酶)的活性,通过益生菌的胆盐水解酶的作用,将小肠内水解后的胆盐能与食品中胆固醇发生共沉淀作用,减少机体对胆固醇的吸收,促进由粪便排出体外。 4.7 益生菌对肥胖的作用 肠道菌 群紊乱在肥胖的发生发展过程中发挥着非常重要的作用。有大量实验证实,通过摄入益生菌,可以有效的防治肥胖。 抑制食欲,增加饱腹感:益生菌可以通过刺激 CCK, GLP-1 等饱腹因子的释放,以及减少胃促生长激素的分7 泌,从而减少食物摄入,降低体重和脂肪的蓄积。 降低胆固醇
17、:益生菌可以通过同化作用以及共沉淀作用减少胆固醇的吸收。调节肠道菌相:益生菌进入肠道内后,使失衡的肠道菌相正常化(厚壁菌门减少,拟杆菌门增加),降低肠上皮细胞的通透性,减少循环中 LPS的含量,减少炎症因子,进而提高胰岛素敏感性。 4.8 益生菌对糖 尿病的作用 糖尿病患者体内也存在肠道菌群紊乱现象。益生菌可以通过调节肠道菌相,有益菌等附着在肠道上皮细胞上。益生菌通过吸收葡萄糖进入菌体内,减少宿主的吸收,从而降低血糖水平。另外,如上所述,益生菌可以降低循环中 LPS的浓度,减少炎症反应 ,提高胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗,进而达到防止糖尿病的目的。 4.9 益生菌对肠道内环境的改善效果 多胺是
18、同细胞分化与生长密切相关的物质,对肠管组织的成熟起不可或缺的作用,它可由肠道细菌生成,对肠道内环境的影响是至关重要物质。给高龄者投予含耐酸性、对肠粘膜粘着性强并已确证可在 肠道内生长的 Bifidobacterium lactis L KM 512 株 (此在 5 %氧溶酸性条件下或乳酸内及胃环境中可生存并同有害菌 Clostridium perfringens 的粘着竞争试验上有剥离作用。 4.10 益生菌对中药的影响 构成传统中药的有效成分均含 (糖 )苷,而具结合的苷可由人消化酶分解,故其在体内的利用率甚低。糖苷由肠道细菌水解代谢提高其亲油性之后方被吸收而发挥药效。但肠道菌群的构成有极大
19、的个体差异性使其水解率亦不同,是导致药效个体差异的主要原因。有研究表明,筛选出具水解人参苷功能的益生 菌,给服用人参者并用,发现可使其人参苷水解率标准化而提高人参的药效。因此,益生菌技术应用于传统中药领域可以期待。 5益生菌在治疗人类胃肠疾病中的应用效果 5.1 炎症性肠疾( Inflammatory bowel disease,IBD) 炎性肠疾( IBD)以慢性或复发性肠炎为特征,临床上表现为两种交错的证型,即局限性回肠炎和溃疡性结肠炎,他们主要影响结肠和(或)小肠末端,其病原学还不完全清楚,但遗传因素和正常肠道菌群被认为起着重要作用。改善正常菌群组成和活性可以使病情好转,筛选的益生菌的确
20、可以减少疾病复发和延长缓解期。目前研究认为炎症性肠炎是由基因的易感性,环境因素激发和肠道免疫8 系统失调等多种因素交互作用引起的消化系统自身免疫性慢性炎症疾病。结肠内灌注 L.reuteri R2LC,可使经乙酸诱导患结肠炎小鼠的病情减轻,而Lactobacillus HLC 则无效。有趣的是不只有乳酸菌,酵母菌 S.boulardii 和 1株大肠埃希菌( Nissle)也被发现对缓解炎症性肠炎症状有效。 5.2 旅行者腹泻( Travelers diarrhea) 旅行者腹泻发生在约 50%的高危险地区旅行者中。虽然大多数病情是温和的和自限的,但发病率是相当高的。抗生素可有效地预防本病,但
21、并不被提议广泛使用,这就需要一种经济的替代疗法。许多研究致力于益生菌的应用。实验结果由阳性也有阴性。 用益生菌药物 对参加埃及两周游的 94 名丹麦旅行者进行治疗,发现旅行者的腹泻率从 71%下降 至 43%( P0.001)。 5.3 结肠直肠癌( Colorectal cancer) 结肠直肠癌的病因是多样的,饮食明显包含其中。饮食,尤其是肉和脂肪含量高,且纤维含量低的饮食被发现可以引起肠道菌群组成的改变,使拟杆菌属和梭菌属的细菌数增加,双歧杆菌属的细菌数下降,这种菌群组成的变化与粪便中一些酶活性的增加有关,包括 a-葡萄甘酸酶、脲酶、硝基还原酶和甘氨酸还原酶等,这些酶将前致癌物转变为致癌
22、物,增加了结肠直肠癌发生的危险。筛选乳酸菌的摄入被发现可以降低这些粪便酶的活性。这是否也降低了结肠直肠癌实际发生的危险 还有待证实。尽管如此,大多数,但不是全部流行病学研究指出,发酵乳制品的经常摄入与一定类型癌症的低发生率有关。虽然肯定的依据还有待进一步提供,但有益乳酸菌对结肠直肠癌发生的有益影响还是可以预料的。 6益生菌的安全性 对于人类使用的益生菌的安全性,从理论上看存在几种可能的风险,主要包括易位的可能性和益生菌的定植有可能对肠道的生理和功能产生不利影响,包括代谢和生理方面的影响 ;益生菌的使用可能造成局部和周身的不良免疫反应 ;也存在耐药性在肠道中从共生菌或益生菌转移给其他细菌或病毒的
23、可能性。 6.1 易位的可能性 就因易位可能引起的毒性而言,目前还没有证据表明益生菌比临床分离菌株有更多不良特性,许多研究采用动物模型证实当喂饲益生菌时,其他细菌的易位未见增加。从人群研究来看,没有证据证明因益生菌导致菌血症或心内膜炎有任何增加的风险。在动物和人体试验中也没有证据表明对肠道蛋白的渗透性有任何不良影响。 9 6.2 感染 益生菌使用中最受关注的问题就是败血病 (sepsis)的风险。益生菌已经被广泛应用于食品加工中多年,并且一直都比较安全,正如一些综述所评价的。在芬兰,自从 L.GG 1990 年进入市场以来,消费量显著增加,仅 1992 年一年,芬兰含 L.GG的产品销量就达到
24、 3 106kg。尽管消费量增加,但在芬兰南部的调查中,乳杆菌菌血症或与益生菌有关的菌血症的发病并没有增加。这是某些益生菌尤其是乳杆菌株安全性的一个有效实证。 6.3 肠道毒性 肠道菌群在许多代谢活动中起到重要作用,包括复杂碳水化合物的消化、脂肪代谢和葡萄糖自动动态平衡。因此理论上,益生菌的微生物调节可能存在的风险就是带来不良的代谢作用。例如产生一些不良的代谢产物,尤其是在短小肠综合征病人中。益生菌对胆盐的分解作用也有导致吸收不良的可能,并因此而增加结肠癌的风险。但还没 有流行病学或临床的证据支持这些假设,并且有一些实验数据证明益生菌对动物模型的结肠癌有一定的抑制效果 6.4 耐药性 耐药性转
25、移的风险是益生菌应用安全的一个重要问题。在肠道中,益生菌和病原菌之间可能发生耐药性的转移。 总结 通过对近年来益生菌安全性研究的综合分析发现,目前的益生菌在健康人群中的应用是相对安全的,但是在一些特殊人群中的应用必须谨慎,存在败血病的风险。新开发的益生菌菌株在商品化之前必须经过充分彻底的安全性研究。不同的益生菌菌株都有其特定的作用效果,因此,在一个人群中进行的一个益生菌菌株的临床试验结果 不能够自动地推广到其他的菌株或其他的人群。 随着人们对益生菌特殊生理功能和保健功能的进一步认识,益生菌越来越得到人们的重视。含有益生菌的微生态制剂正作为一个新的领域被研究和开发 ,益生菌在肠道内的大量繁衍可促
26、进并提高人体的全身免疫能力 ,与机体健康息息相关。益生菌在国内已应用到许多行业上 ,目前对益生菌的研究已从过去的食品奶酪和发酵乳制品转移到与人体的关系上来。随着人们对益生菌生长规律、作用机理的深入了解及分子生物技术的飞速发展,益生菌的用途必将大大地拓展,基于这些美好的前景及国家对益生菌相关标准的不断完善 ,相信 在不久的未来益生菌制品将广泛应用到更多的领域,必将为保障人类健康发挥更大的作用。 10 致谢 在毕业论文即将完成之际 ,虽有种如释重负的感觉 ,但更多的是回忆与不舍。时光匆匆 ,四年的学习生涯即将结束 ,回首四年来的点点滴滴恍如昨日刚刚发生似的 ,依依不舍之情油然而生。在这短短的两年内
27、 ,有太多关心和帮助过我的人 ,借此机会向他们致以诚挚的谢意。 感谢我的论文指导老师武忠伟 老师。在此衷心地对周老师道一声感谢 ,感谢您一遍一遍耐心为我修改论文 ,大到行文结构、内容设定 ,小到标题拟定、语言表述、乃至标点符号 ,您都给予了仔细审阅 ;感谢您的理解和宽容 ,在我迷茫无助时指引我、开导我 ;感谢您严谨的治学态度 ,在您的帮助下我才能顺利完成这篇论文。 最后衷心地祝愿我们敬爱的老师和亲爱的同学们事事顺心、一生平安。由于本人能力有限 ,文中观点难免会有主观片面、考虑不周和不完善之处 ,敬请各位老师多多指教。 参考文献 1李然红 .益生菌的研究进展及与人类健康 -食品加工技术论文 J.
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