益生菌的功能及安全性評價

□ 楊 秀 福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院 郭文慧 福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院

長期以來，益生菌產(chǎn)品被認為是有益且安全的，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品加工生產(chǎn)、醫(yī)藥治療、微生物制劑等領(lǐng)域。益生菌的許多有益功能已被科學(xué)實驗證明，包括改善胃腸道功能、調(diào)節(jié)機體免疫功能、降低血清膽固醇、促進營養(yǎng)成分吸收和去除重金屬等。本文綜述了益生菌的主要生理功能，并對其安全性評價方法進行了總結(jié)。

益生菌是一種通過攝入足夠的數(shù)量，能夠?qū)λ拗髌鸬椒e極作用的活的微生物。其中大部分是乳酸菌，包括乳桿菌、乳球菌和雙歧桿菌等至少23個屬。目前，益生菌產(chǎn)品的市場規(guī)模不斷擴大，尤其是在食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域。根據(jù)新思屆產(chǎn)業(yè)研究發(fā)布的《2016-2019年中國乳酸菌市場深度分析報告》顯示，2015年我國乳酸菌市場的規(guī)模已經(jīng)達到660億元。

益生菌之所以被廣泛使用，是因為它具有很多對人體有益的生理功能。已有科學(xué)依據(jù)的功能包括改善胃腸道功能、調(diào)節(jié)機體免疫功能、降低血清膽固醇、促進營養(yǎng)成分吸收和去除重金屬等。為了判別某種益生菌菌株的安全性，需要對其進行體內(nèi)或體外安全性評價。

益生菌的功能

改善 胃腸道功能

益生菌在腸道保健和健康調(diào)控上的功能主要體現(xiàn)在：防止便秘和腹瀉，主要是通過產(chǎn)生抗微生物物質(zhì)，從而抑制大腸桿菌的腸毒素產(chǎn)生；促進乳糖消化，緩解乳糖不耐癥；維持腸道菌群平衡，促進菌群恢復(fù)；治療胃炎等。胃酸、胃脹、胃痛等已經(jīng)成了常見疾病，有數(shù)據(jù)表明，90%以上的慢性胃炎都是由幽門螺旋桿菌導(dǎo)致的，而乳酸桿菌對胃幽門螺旋桿菌有抑制作用，其機理可能是益生菌釋放免疫調(diào)控物質(zhì)于腸道中，經(jīng)由血液流到胃部，從而抑制了幽門螺旋菌的生長。益生菌制品被人體攝入后，益生菌會粘附到腸道表面，然后定居到人的胃腸道，這是益生菌發(fā)生作用的重要條件。高侃等人發(fā)現(xiàn)粘附的益生菌可與腸道上皮細胞、下層免疫細胞構(gòu)成3個保護屏障，分別是機械屏障、化學(xué)屏障和免疫屏障，其中腸道上皮屏障是阻止感染和炎癥的主要途徑。益生菌增強腸道上皮屏障功能主要有促進黏液層的形成、分泌α-螺旋抗菌多肽和防御素等抗菌因子、促進分泌型免疫球蛋白A（sIgA）的分泌、與病原微生物競爭粘附腸道上皮細胞、增強細胞間連接等。

增強 人體免疫力

乳酸桿菌和雙歧桿菌都具有較強的抗菌活性，可影響機體的局部和全身免疫。益生菌可激活體內(nèi)的吞噬細胞，釋放出 IFN-γ、TNF、IL-1、IL-6和CSF等以增強非特異性免疫調(diào)節(jié)，并使機體分泌IgA，增強黏膜免疫。除此之外，益生菌在機體細胞免疫和體液免疫中均發(fā)揮重要作用。

朱韶娟等人用SPF級昆明種雌性小白鼠為實驗材料，研究了復(fù)合乳酸菌粉在增強兒童免疫力方面的作用，研究發(fā)現(xiàn)在綿羊紅細胞誘導(dǎo)的小鼠遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)實驗中和ConA誘導(dǎo)的小鼠脾淋巴細胞轉(zhuǎn)化增殖實驗以及受樣動物NK細胞活性試樣中，結(jié)果都呈陽性，說明該復(fù)合益生菌對人體有增強免疫力的作用。

降低 血清膽固醇

高膽固醇血病是引起心腦血管疾病的首要原因，除了藥物治療，服用益生菌制劑來控制血清膽固醇水平是治療高膽固醇血癥的良好方法。國內(nèi)外的學(xué)者通過體外實驗的方法對益生菌降解膽固醇作用機理進行了廣泛研究，目前公認的觀點主要有以下兩種。一種觀點認為，在腸道細菌的作用下，結(jié)合膽鹽變成脫結(jié)合膽鹽，脫結(jié)合膽鹽溶解性較低，易被人體代謝排出。人體為了維持正常的腸肝循環(huán)，部分膽固醇就會被用來合成新的膽鹽，從而達到降低血液膽固醇的作用。另一種觀點認為菌體可以通過酶的作用把膽固醇轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)或抑制膽固醇的合成。Chiang等人發(fā)現(xiàn)益生菌可以產(chǎn)生膽固醇脫氫酶/異構(gòu)酶，從而可以催化膽固醇生成膽甾-4-烯-3-酮，該烯酮是膽固醇生成糞烯醇的中間產(chǎn)物。糞烯醇隨著糞便排出，從而降低了體內(nèi)膽固醇的含量。

黃玉軍等人對來自長壽村人群腸道的乳酸菌降膽固醇能力進行試驗研究后發(fā)現(xiàn)，在0.1%的膽鹽質(zhì)量分數(shù)下，發(fā)酵乳桿菌降解膽固醇的能力最佳，這說明加入適量的膽鹽可以提高膽固醇降解率，但當(dāng)膽鹽濃度過高時，降解率反而下降，這可能與實驗菌株的膽鹽耐受力有關(guān)。

促進 營養(yǎng)成分消化吸收

對于患有乳糖不耐癥的人而言，其原因是體內(nèi)先天性缺乏乳糖酶，或者是由于腸道感染、營養(yǎng)不良等原因?qū)е氯樘敲溉鄙?，從而?dǎo)致腹脹腹瀉。而益生菌制品中的乳酸桿菌和雙歧桿菌都能分泌一種可消化乳糖的酶，從而幫助消化乳糖，促進人體吸收牛奶中的營養(yǎng)成分。有研究表明枯草芽孢桿菌等益生菌能夠合成B1、B2、B6等多種維生素和有機酸，降低腸道pH值，從而有利于腸道中鈣、鐵等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。洪奇華等人發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)激會對肉雞的生長以及消化吸收功能產(chǎn)生不利影響，而添加益生菌和纖維寡糖可以提高肉雞粗蛋白質(zhì)和粗纖維的表觀消化率，且二者組合添加效果更好。

去重 金屬功能

目前，在大氣、土壤、農(nóng)作物中重金屬超標問題嚴重，除了需要有效預(yù)防，將體內(nèi)重金屬排出也是一大研究熱點。在處理重金屬的方法中，目前的生物處理技術(shù)相比傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法、離子交換法具有突出的優(yōu)越性，而生物處理技術(shù)中生物吸附法應(yīng)用最多，包括使用細菌、真菌等微生物吸附。實驗研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌具有結(jié)合重金屬的能力，能有效清除液體中的重金屬，尤其是對排除鉛有較好的功效。需要注意的是，MRS培養(yǎng)基是一種常用于模擬體外胃腸道環(huán)境的細菌培養(yǎng)基，在對重金屬離子進行體外模擬分析時，一般控制pH在5.5～7.5。

安全性評價

對于益生菌菌株的體外篩選，首先需要對益生菌的機制、生理生化條件進行研究，提出高效的篩選方法。其次需要對篩選出的菌株進行安全性評價，其中體外安全性評價主要通過研究溶血性、檢測毒力因子、抗生素抗性、分析有毒代謝物、血小板凝集等方面進行；體內(nèi)安全性評價主要從菌株的毒理學(xué)、易位可能性及對免疫功能不健全宿主的影響等多方面進行評價。評價之后則研究益生菌制備、應(yīng)用過程中如何提高其活性等問題。

體內(nèi)評價時，借助不同的動物模型有助于更好研究益生菌的功能，通常使用小鼠和大鼠模型，在獸醫(yī)科學(xué)中，其他家畜或魚類等動物也被用于益生菌的研究。大部分用于評價益生菌安全性的模型需要對應(yīng)不同的疾病模型，如結(jié)腸炎、免疫缺陷和心內(nèi)膜炎動物模型是研究益生菌中使用較多的。Van Minnen等人用急性胰腺炎大鼠模型研究混合益生菌的功能時，發(fā)現(xiàn)其對治療大鼠胰腺炎有很好的效果。但是，將該益生菌混合物制成適于人體的制劑用于急性胰腺炎的人體臨床治療時發(fā)現(xiàn)并無效果，反而死亡率更高。益生菌是預(yù)防非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）的良好途徑，Kobyliak等人用肥胖的老鼠模型進行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)活性益生菌與Ω-3谷氨酸鈉混合使用時，其降低老鼠體內(nèi)脂肪含量的效果顯著，從而證實了益生菌在調(diào)節(jié)肝脂代謝以及炎癥方面的有益功能。Scalfaro等人用大蠟螟幼蟲作為體內(nèi)研究的模型，對比僅用病原體接種的幼蟲，事先接種了乳酸菌、沙門氏菌等益生菌的幼蟲表現(xiàn)出了較高的存活率，血細胞密度也有所提高，說明這兩種益生菌引起了幼蟲的免疫反應(yīng)，進而證實了益生菌的保護胃腸道功能。

無論是體內(nèi)評價方法中對動物模型的研究，還是體外評價中對菌株的研究，都為益生菌對人體的功能研究提供了寶貴的數(shù)據(jù)。但是仍然還有許多不容忽視的問題，例如，在體外評價和動物模型中效用良好的菌種并不一定適用于人體；對于健康人體安全的益生菌種不一定意味著對嬰幼兒、老年人及免疫力低下等人群也是安全的；一些外國進口的益生菌產(chǎn)品可能不適用于本國人的體質(zhì)等等。針對以上情況，還需要對其進行更嚴格的評價。

總結(jié)

目前，各種益生菌已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，更多對人體有益的功能等待被挖掘。但是，我國有關(guān)益生菌制劑的標準和法規(guī)還不夠完善，并且國際上還缺乏益生菌的統(tǒng)一安全性評價方法和管理體系。相信隨著科學(xué)研究的不斷深入以及全球化的發(fā)展，更多安全有益的益生菌產(chǎn)品將會出現(xiàn)在人們生活中。