益生菌的研究进展及壹仁公司的技术和产品

益生菌的研究进展及壹仁公司的技术和产品

 

1 概述

   1857年，法国微生物学家巴斯德在研究牛奶变酸过程时观察到乳酸菌，进而拉开了益生菌研究的帷幕。

   目前世界各地对益生菌广泛应用进行了科学研究，研究数据证实了益生菌对人体健康的有益功效。随着生物技术及医学等学科的发展，益生菌在食品和医学领域的应用研究每年都发现许多新的功能。

   益生菌定义是指以适当剂量服用时，对宿主（人或动物）健康有益的活体微生物制剂。这一概念是由联合国粮食与农业组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）共同定义的。

   国际营养学界普遍认可的定义是：益生菌系一种对人体有益的细菌， 它们可直接作为食品添加剂服用，以维持肠道菌群的平衡。

  迄今为止，科学家已发现的益生菌大体上可分成三大类，其中包括：

（1）乳杆菌类（如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、拉曼乳杆菌等）；还包括芽孢乳杆菌类；

（2）双歧杆菌类（如长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧杆菌等）；

（3）革兰氏阳性球菌（如粪链球菌、乳球菌、嗜热链球菌等）。

  目前世界上益生菌产业已达500亿美元，每年的增长速度为15%至20%，造就了许多知名的益生菌品牌和企业。在所有的益生菌产品里，益生菌发酵乳制品约占80%以上。而在中国，近5年来的益生菌产业也有着长足的发展。其中90%以上应用于乳品工业，每年的增长速度为25%左右。

2 益生菌的作用机制

2.1 增强肠道黏膜屏障功能

  益生菌进入肠道后与肠道细菌相互作用，进而对肠道起到增强化学屏障、机械屏障、生物屏障和免疫屏障等作用。益生菌与肠道细菌共生可促使纤维和其他营养物质的消化，从而促进能量和物质(多种酶和维生素、短链脂肪酸等)的供应。研究指出，肠道微生物群在防止潜在致病微生物的定植时，从未消化的食物(如碳水化合物和其他营养素)中为肠壁提供能量，调节黏膜免疫系统，并有助于维持一个完整的胃肠道屏障。益生菌能调节上皮组织功能，如杯状细胞的黏液分泌、Paneth细胞的防御素释放和正常上皮细胞的紧密连接蛋白合成，调节和预防上皮细胞凋亡。益生菌还通过诱导和维持肠道相关淋巴组织和刺激浆细胞免疫球蛋白A的产生，防止病原体在肠道内繁殖并调节黏膜免疫系统，增强肠道免疫屏障。益生菌与肠道细胞的相互作用表现为恢复肠道正常通透性、刺激黏液产生和促进黏膜再生，维持黏膜屏障完整性和肠道机械屏障功能，而肠道黏膜屏障的功能和完整性似乎与传染病、炎症和过敏性疾病密切相关。

2.2 阻止病原菌的黏附和定植

  肠道内细菌的不同生物学特性与生活习性决定其不同的生理作用，如厌氧菌和需氧菌、腔菌群和膜菌群、糖分解细菌和蛋白分解细菌以及细菌之间的生存、竞争、拮抗等。研究指出，有些益生菌为竞争结合位点而与肠道上皮细胞发生反应，进而抑制肠道病原菌的黏附和定植，例如，可以与宿主细胞发生非特异性结合的瑞士乳杆菌。植物乳杆菌能使致病性大肠杆菌分泌的自体诱导物显著减少，进而降低该致病菌对宿主细胞的黏附能]。另外，益生菌的表层蛋白可增强其与上皮细胞的黏附能力，使得益生菌占位定植，从而阻止病原菌与肠道黏膜受体的结合。益生菌能在复杂的肠道环境中竞争有限的生态位点，阻止病原菌在该位点黏附并繁殖。

2.3 增强系统的免疫反应

    肠道内的益生菌可通过直接或间接的方式影响机体单核细胞、巨噬细胞、T细胞、B细胞、自然杀伤细胞等多种免疫细胞的功能，从而起到调节免疫和控制炎症的作用。研究表明，益生菌能改变小鼠肠道内消化及免疫相关酶活性，促进B淋巴细胞向浆细胞分化，并刺激或增强IgA的产生[。益生菌还能与树突状细胞相互作用，影响某些T细胞的增殖活性和免疫反应，使T细胞分化为Th1、Th2和Treg细胞，激活免疫系统，产生细胞因子，提高抗感染能力。益生菌影响免疫系统的另一方式是调节信号转导，包含核因子-κB途径、丝裂原活化蛋白激酶途径、蛋白激酶C途径、蛋白激酶 B/磷脂酰肌醇 3 激途径和信号转导与转录激活因子途径等多种信号途径，其中NF-κB途径分为NF-κB活化和抑制NF-κB激活，通过阻断或促使I-κB磷酸化和泛素化来影响靶细胞的增殖和生存，进而激活和维持免疫平衡。益生菌能通过MAPK途径和PKC途径来增强紧密连接的电阻抗，阻止紧密连接蛋白发生变性。益生菌与宿主免疫系统的交互作用还能促使分泌神经递质分子，调节痛觉受体的表达，影响肠道运动和痛觉感受，对内脏疼痛具有潜在的治疗作用。益生菌能减少活性氧自由基产生和促进免疫调节，进而增强机体免疫。益生菌介导的固有免疫调节分为免疫调节类益生菌和抗炎类益生菌。免疫调节类益生菌可刺激单核细胞产生促炎因子TNF-α来增强机体免疫，进而预防和治疗急性肠道感染；而抗炎类益生菌可抑制单核细胞产生促炎因子TNF-α来减少慢性炎症发生，起到预防和治疗炎症性肠病和肠易激综合症，益生菌还能激活位于肠道内的阿片类和大麻类受体，从而改善IBD和IBS所引起的肠道性疾病。

2.4 分泌物质和改变肠道环境

研究还表明，有些益生菌具有抗毒素作用，而有些益生菌是通过产生有机酸、细菌素、糖蛋白、酶类和H₂O₂等抗菌物质来抑制有害微生物的生长。其中，有机酸能提高肠道酸度，使得致病菌(如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等)生长受到抑制，而更耐受酸性条件的益生菌可以在较低pH值下生存，维持正常肠道功能。益生菌产生的醇、丁二酮、溶菌酶、H₂O₂以及其他抗菌物质(如乳酸菌素、乳链球菌肽等)都可抑制肠道病原菌的生长。益生菌产生的细菌素除可以直接抑制或杀死病原菌外，还可作为定植蛋白，产生定植抗力，与病原菌进行占位竞争并抑制病原菌定植；或作为信号蛋白，向肠道菌群和免疫系统传递信息[。有些益生菌可产生多种维生素和酶类(如蛋白酶、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶和β-半乳糖酶等)促进肠道消化吸收。益生菌的另一个益生机理就是维护肠道生态平衡。肠道生态环境的改变会造成菌群紊乱(如G-杆菌过度繁殖)而导致内毒素移位，进而激活库普弗细胞释放炎症介质，肠道屏障功能受损，从而导致细菌移位，进一步发生细菌感染及全身炎症反应。另外，肠道生态环境的紊乱会影响上皮细胞、免疫细胞或神经系统，进而直接改变胃肠道屏障和肠道健康(如感染引起的上皮通透性增加或特定免疫细胞及其介质的功能丧失)。然后，益生菌除直接对抗病原菌外，还与共生菌群合作使肠道生态平衡，并有益于形成完整的肠道屏障以维持肠道健康。此外，益生菌具有较强的耗氧能力，可以使动物肠道内形成相对的氧化环境，进而对好氧病原菌的生长造成影响，使得厌氧菌比例上升，进一步抑制需氧菌和兼性厌氧菌。

   综上可见，益生菌有望成为替代部分代抗生素，其益生菌的关健需要在常温、复合菌的平衡稳定、治疗效果。

3 益生菌的功能

3.1 益生菌对机体免疫功能的影响

3.1.1 对非特异性免疫的影响

巨噬细胞作为吞噬细胞的一种,可以吞噬和杀灭多种病原微生物,是引起机体非特异性免疫的重要因素,也可以分泌细胞因子,促进免疫细胞的增殖、分化或增强免疫反应。

3.1.2 对特异性免疫的影响

3.1.2.1 益生菌对体液免疫的影响

机体对经口进入的蛋白质抗原,保持着系统性的低反应状态,称为经口耐受。经口耐受是机体免疫系统的重要组成部分,对维持机体的自稳状态有重要意义。当经口耐受被抑制,Th2细胞数目过多时,可以促进IgE的分泌增多,诱发变态反应病。一些动物试验说明益生菌能通过改善肠黏膜屏障功能,促进特异性和非特异性IgA抗体的产生,增强免疫系统的功能。

3.1.2.2 益生菌对细胞免疫的影响

肠道内益生菌可以激活机体的免疫细胞,并释放免疫活性物质。如适量的益生菌定居肠道,可以产生稳定的TH细胞应答并且一定程度上避免了不稳定的TH细胞应答所引发的临床疾患。

3.2 整肠作用

益生菌能够耐胃酸及肠道消化液，活着进入人体肠道内，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。益生菌及含有益生菌的酸奶可用于各种消化道疾病的治疗及预防，对婴幼儿的病毒和细菌性急性肠炎及痢疾、抗生素饮用引起的肠炎及痢疾、旅行期间的痢疾和中老年人的便秘都有治疗及预防作用。

3.3 调节胃肠道的菌群平衡

益生菌能维持并保证肠道菌群最佳优势组合及其稳定性，纠正肠道的功能紊乱，其抑制致病菌、增强机体防御功能的原因还在不断研究中，其主要机制如下：①产生代谢产物和生理活性物质，形成化学屏障，杀害病原微生物。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。②通过黏附机制和竞争排斥作用，形成生物学屏障，阻止病原菌繁殖和对肠道上皮组织吸附。③通过生物夺氧方式阻止病原菌的繁殖。④刺激肠道免疫系统，诱导宿主自身免疫反应，增强宿主机体抗病能力。

3.4 促进营养物质吸收

临床实验研究表明，相对液体乳，乳糖不耐症人群能耐受等量的发酵乳制品主要归因于发酵乳中的益生菌可以将牛乳中的乳糖部分发酵，生成更利于人体消化吸收的乳酸，减少乳糖不耐症的发生。同时，益生菌产生的半乳糖酶可在肠道中保持酶活力，补充宿主在消化酶上的不足，有利于宿主对乳糖的吸收利用，减缓乳糖不耐症。益生菌还可利用本身特有的某些酶类补充人体在消化酶上的不足，帮助分解上消化道未被充分消化吸收的营养物质，有利于人体对营养物质的进一步吸收利用，包括增加人体必需的维生素、氨基酸、微量元素和某些无机盐类(如钙、磷、铁等)的吸收和利用。

 

3.5 抗诱变和防癌特性

清除基因毒性、抗诱变和抗癌等功能是益生菌的生理活性功能之一。Hirayama等研究认为食用益生菌与降低结肠癌症发生率相关。相关研究表明，含乳酸菌的实验样品可以抑制实验动物体内肿瘤细胞的生长，双歧杆菌和嗜酸乳杆菌等菌株可以通过降低致癌原合成酶，如B一葡萄糖醛酸酶、偶氮还原酶和硝基还原酶的活性，减少机体中的致癌性物质.益生菌通过改善肠道环境降低了癌症的风险。

3.6 改善血脂代谢作用及预防心血管疾病

益生菌能吸附食物中的胆固醇，促使其向体外排泄。益生菌还能吸附肠内的胆汁酸，随着菌体把胆汁酸排出体外，肠内胆汁酸的减少能强化肝脏中的胆固醇向胆汁酸转化，最终减轻血清中的胆固醇含量。乳酸菌属和链球菌属的发酵产物能显著降低血管收缩压，降低血液中总胆固醇水平，增加高密度脂蛋白水平。啤酒酵母和瑞士乳酸杆菌发酵乳中分离的三肽物质具有抑制血管紧张素转移酶活性的作用。

3.7 延缓机体衰老

益生菌能使机体中某些具有抗衰老作用的酶活性升高，使衰老的物质浓度降低。益生菌自身能产生谷胱甘肽及锰超氧化物歧化，起到抗氧化抗衰老的作用。

3.8 降胆固醇，抗血压功能

许多研究证明益生菌可以降低胆固醇，抗高血压的功能。双歧杆菌属可结合胆汁酸水解酶能将各种结合胆汁酸水解为游离胆汁酸，游离胆汁酸与胆固醇在肠道共沉淀并从大便排出，使血清胆固醇降低。而乳酸菌能较好地吸收胆固醇，通过代谢作用使胆固醇转化成胆酸及胆汁酸并排出体外。从啤酒酵母和瑞士乳杆菌发酵乳中分离的三肽物质(具有抑制血管紧张素转移酶活性的作用，起着沙坦类药物样作用。

3.9 具有抗血栓形成的功能

目前，血液黏稠、血栓病、心脑血管病已成为危害人类健康重要疾病，血栓形成是由于纤维蛋白原参与的结果，纤维蛋白原既参与血小板的凝聚，又参与纤维蛋白的形成，二者可促使血栓形成。乳酸菌的代谢产物能抑制血小板的凝聚和纤维蛋白原结合到血小板上。因此，经常食用益生菌具有预防高血脂、血稠、抗血栓的作用。

4 益生菌的应用

4.1 在水产动物上的应用

4.1.1 作为饵料添加剂，抑制有害微生物

益生菌能调节水产动物体内的微生态平衡，增强新陈代谢，促进生长发育，从而起到防治疾病和增进健康的作用。应用较多的是乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等。

4.1.2 强化饲料的营养，提高机体免疫力

益生菌可以作为水产动物的免疫刺激剂和免疫佐剂。

4.2 在养殖水体上的应用

光合细菌具有光合作用能力，能直接消耗利用水中有机物、氨氮，还可利用硫化氢，并可通过反硝化作用除去水中的亚硝酸氮，具有很高的水质净化能力，从而改善水质，促进水产动物生长。

4.3 在畜禽养殖上的应用

4.3.1 益生菌制剂在仔猪生产中的应用

水肿病病原性大肠杆菌和导致腹泻的大肠杆菌常见于仔猪，特别是早期断奶仔猪，使用抗生素有助于抑制这类疾病的发生，但由于抗生素具有残留性，且在长期使用中会造成病原体的突变、引起抗药性等问题，因此，益生菌制剂作为一种新型的饲料添加剂受到了人们的广泛关注。可以作为抗生素的部分替代品使用。

4.3.2 益生菌在家禽养殖上的应用

益生菌的作用受鸡年龄的影响较大，小鸡阶段补充益生菌可以取得良好效果。明显提高产蛋率和蛋的重量。

4.3.3 在反刍动物养殖上的应用

有资料表明，犊牛日粮中使用益生素可使日增重提高5.3%，饲料利用率提高5.2%，还可使牛腹泻发病率由82%降至35%，死亡率由10.2%降至2.8%，牛育肥过程中添加活性酵母益生素可显著增加胴体净肉率3.35%，脂肪率降低2.28%。

4.4 在食品工业中的应用

4.4.1 在乳制品中的应用

现在,由于广谱和强力的抗菌素的广泛应用,使人体肠道内以乳酸菌为主的益生菌遭受到严重破坏,抵抗力逐步下降,导致疾病越治越多,健康受到极大的威胁。所以,有意增加人体肠道内乳酸菌的数量就显得非常重要。

4.4.2 在冷饮中的应用

目前世界上有许多国家能生产含有双歧杆菌的冷饮，如：美国、加拿大、德国、意大利、日本、法国等。

4.4.3 在泡菜中的应用

泡菜是一种传统而独特的发酵蔬菜制品，主要由乳酸菌发酵而成。泡菜中的主要微生物有肠膜明串珠菌、粪链球菌、乳酸片球菌、植物乳杆菌、布氏乳杆菌等，它们相互协调，在特殊的环境中发生复杂的生物化学变化，赋予泡菜特殊的风味。乳酸菌的发酵性能对缩短发酵时间、提高泡菜品质、延长泡菜食用期和降低亚硝酸盐含量等方面都有重要影响。

4.4.4 在酱油酿造中的应用

对于食品酿造业来说，链球菌属为最重要，特别是链球菌属中的乳球菌群，是植物原料发酵食品中的常见菌。肠球菌群的粪链球菌常常在酱油制造的前期大量繁殖，由于产乳酸可抑制有害菌枯草杆菌的繁殖。肠球菌属中的少数种类，是酱油酿造中的有益菌。如酱油肠球菌可把葡萄糖分解成乳酸，并耐盐(能在20%的食盐中生长)。它与酵母形成的醇类酯化形成酯类等呈味特定物质，提高酱油的风味。

4.5 益生菌的临床应用

4.5.1 应用于新生儿黄疸的防治

黄疸是新生儿期最常见的症状。由于新生儿血脑屏障功能不健全,有高危因素存在时易引起胆红素性脑病,从而产生严重的中枢神经系统后遗症。有文献报道,母乳性黄疸患儿口服益生菌制剂(妈咪爱)5d,可显著降低血清胆红素水平,减少十二指肠液和粪便中肠腔内葡萄糖醛酸酶的含量。

4.5.2 应用于小儿腹泻

腹泻是儿科常见的消化系统疾病,病因多样,包括感染和非感染因素。益生菌制剂通过增加腹泻者肠道内有益菌的数量和活力,抑制致病菌的生长,以恢复正常的菌群平衡,达到缓解腹泻症状效果,对小儿细菌性腹泻、菌痢、顽固性或难治性腹泻均有良好的预防和治疗作用。国外研究显示,嗜酸性乳杆菌治疗可使儿童轮状病毒感染性腹泻迅速恢复,患者的平均病程及平均住院天数均明显缩短。

4.6 益生菌的应用展望

随着生物科学的发展，人们对益生菌的认识将越来越深刻，对益生菌的应用也将越来越广泛，益生菌将在食品，水产养殖，畜禽养殖，临床医药等方面发挥更加重要的作用。

5 本公司生产的益生菌特征

5.1国内外现况

在当下，国内外还没有液体状的益生菌生态液，一种复合益生菌与其代谢产物共存，而且时刻在进行着生物化学反应即生物大分子如蛋白质、脂肪、糖、维生素等的分解与合成的、处于动态平衡的状态液，该液除益生菌本身形成食物链处于动态平衡外，其分解与合成的成百上千种代谢产物如蛋白质（酶、激素、免疫球蛋白）、多肽、氨基酸、脂肪酸、维生素、有机酸、细菌素、分泌抗菌素等也处在动态平衡中，使益生菌本身和其代谢产物都保持着强大的活性。目前国内外其它公司的益生菌产品多为冻干粉状固体，而且为了活菌不被胃酸所杀灭，进行了包埋处理，处理工艺复杂，还有相当部分菌得不到包埋，还要模拟胃做存活率检测、模拟肠道做释放率检测，这类产品不含代谢产物或其代谢产物已不具活性，丧失代谢产物的功效。也不能在常温下保存；也有些产品如酵素，在出厂时将益生菌杀灭了，仅保留代谢产物而发挥其作用，且代谢产物的稳定性还不一定很高；还有益生菌滴剂，只是将经包埋处理的益生菌粉悬于葵花籽油中而已。

5.2本公司生产的益生菌特征

本公司生产的益生菌可避免上述缺陷，具有以下三大特征。

5.2.1活菌

出厂的产品在市场流通中是活菌，数量在每毫升1亿个以上；

5.2.2活菌"裸奔"

PH值3.5，能保持益生菌活性并直接通过胃，不被胃酸杀灭，在胃和肠道同时发挥作用，如幽门螺旋杆菌引起的胃肠炎症与溃疡、肠道菌群失调引起的腹泻、便秘皆有效；而市场上益生菌粉末，则采用了包埋技术，常比喻"穿衣服的菌"，它穿了衣服才能通过胃，在肠道崩解后释放活菌仅在肠道发挥作用；

5.2.3在常温下保存2年

活菌在常温下可保存2年以上，产品储藏、运输方便。

6 本公司益生菌相关专利

由于本益生菌的独特性，首创了用益生菌液对感冒、脚气、灰指（趾）甲、慢支等疾病的防制方法，并申报了以下专利，还有不少于十项正在组织申报中。

6.1 一种能在胃肠同时发挥作用的益生菌液申请号或专利号 202011469520.9；

6.2一种局部用益生菌液缩短感冒病程的方法申请号或专利号 202011463393.1；

6.3一种益生菌液治疗甲真菌病的方法申请号或专利号202010924736.3；

6.4一种可加/换液体的创口贴申请号或专利号202010665862.1。

6.5一种配益生菌液的创口贴申请号或专利号202120001616.6。

6.6一种局部用益生菌液处理慢性支气管炎的方法申请号或专利号202120191836.X。

7 目前开发的益生菌相关产品

由于本益生菌液除本身具有占位作用和竞争“食物”的作用外，还有数以千计的代谢产物如SOD；多肽蛋白质（抗体）；多肽蛋白质、氨基酸衍生物、脂肪酸衍生物类激素、有机酸、细菌素、分泌抗菌素等。从而发挥抗水肿、抗过敏和抗炎作用，由此可见该益生菌液对皮肤粘膜的过敏和炎症（无论是细菌、真菌、病毒，还是其他致病病原体引起的）均具较好的效果。现有以下产品上市。

7.1仕佳佳宝1号

喷涂，用于感冒、气管支气管炎、鼻炎鼻窦炎、皮肤瘙痒、带状疱疹等皮肤黏膜过敏与感染；

7.2仕佳佳宝2号

口服，用于腹泻、便秘，艾滋病、银屑病、肿瘤等与免疫低下相关的疾病；

7.3仕佳佳宝3号

局部用，主要用于脚气、皮癣等皮肤粘膜真菌感染，配专用创口贴，使灰指（趾）甲的治疗简单化。