第八章-益生菌.ppt
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1、主要内容1,益生菌的概念及发展历史2,益生菌的分类3,人体主要的益生菌一、益生菌概念一、益生菌概念 益生菌益生菌(probiotics)(probiotics)是一类通过改善宿主肠道微生是一类通过改善宿主肠道微生物菌群的平衡而发挥作用的活性微生物。物菌群的平衡而发挥作用的活性微生物。Probiotics -来自于希腊文字来自于希腊文字(Pro-life):“专管生命专管生命”之意之意随着研究的深入随着研究的深入,益生菌的定义在不断的变化益生菌的定义在不断的变化 1965 1965年,年,LillyLilly提出提出“益生菌是对饲养动物肠道菌群益生菌是对饲养动物肠道菌群平衡有益的促进物或微生物平
2、衡有益的促进物或微生物”。1991 1991年,对益生菌的定义作了补充年,对益生菌的定义作了补充:“益生菌是含生理活性物质益生菌是含生理活性物质,能通过胃肠或定植于结肠或能通过胃肠或定植于结肠或在肠道增殖在肠道增殖,调整肠道菌群调整肠道菌群,提高机体免疫力的活的微生物提高机体免疫力的活的微生物”。2001年,世界粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)也对益生菌做了如下定义:通过摄取适当的量、对食用者的通过摄取适当的量、对食用者的身体健康能发挥有效作用的活菌。身体健康能发挥有效作用的活菌。后来发现,死菌体细胞成分或代谢产物也具有与活菌相后来发现,死菌体细胞成分或代谢产物也具有与活菌相同的生理
3、功能;同的生理功能;“益生菌剂是含生理活性菌或死细胞益生菌剂是含生理活性菌或死细胞(包含代谢产物与包含代谢产物与细胞组成细胞组成),),摄取后可改善粘膜表面菌群或酶的平衡摄取后可改善粘膜表面菌群或酶的平衡,或刺激或刺激机体的特异性或非特异性免疫力的微生物制剂机体的特异性或非特异性免疫力的微生物制剂”。从广义上讲从广义上讲,益生菌可以是单一菌株益生菌可以是单一菌株,也可以是多种菌株甚至是也可以是多种菌株甚至是它们的发酵产物。它们的发酵产物。目前普遍认为目前普遍认为,作为益生菌的细菌应该具备以下条件作为益生菌的细菌应该具备以下条件:对宿主有益对宿主有益无毒性作用无毒性作用无致病作用无致病作用能在消
4、化道存活能在消化道存活适应胃酸和胆汁适应胃酸和胆汁能在消化道表面定植能在消化道表面定植能产生有用的酶类和代谢物能产生有用的酶类和代谢物在加工和贮存过程中能保持活性在加工和贮存过程中能保持活性具有良好的感官特性具有良好的感官特性二、益生菌的发展历史二、益生菌的发展历史 1857年,法国微生物学家巴斯德研究了牛奶的变酸过程。他把鲜牛奶和酸牛奶分别放在显微镜下观察,发现它们都含有同样的一些极小的生物乳酸菌乳酸菌,而酸牛奶中的乳酸菌的数量远比鲜牛奶中的多。这一发现说明,牛奶变酸与这些乳酸菌的活动密切相关。1878年,李斯特(Lister)首次从酸败的牛奶中分离出乳酸乳球菌。1892年,德国妇产科医生D
5、oderlein在研究阴道时提出产乳酸的微生物对宿主-人有益。1899年,法国巴黎儿童医院的蒂赛(Henry Tissier),蒂赛率先从健康母乳喂养的婴儿粪便中分离了第一株菌种双歧杆菌(当时称为分叉杆菌),他发现双岐杆菌与婴儿患腹泻的频率及营养都有关系。1900-1901年,Moro,Beijerinck和Cahn各自研究了肠道中的乳酸菌。丹麦人奥拉一严森(OrIaJerlSerl)首次对乳酸菌进行了分类。1905年,保加利亚科学家斯塔门戈里戈罗夫第一次发现并从酸奶中分离了“保加利亚乳酸杆菌”,同时向世界宣传保加利亚酸奶。1908年,俄国科学家诺贝尔奖获得者伊力亚.梅契尼科夫(Elie Me
6、tchnikoff)正式提出了“酸奶长寿酸奶长寿”理论。通过对保加利亚人的饮食习惯进行研究、他发现长寿人群有着经常饮用含有益生菌的发酵牛奶的传统。他在其著作延年益寿(Prolongation of Life)中系统的阐述了自己的观点和发现。1915年,Daviel Newman首次利用乳酸菌临床治疗膀胱感染。1917年,德国Alfred Nissle教授从第一次世界大战士兵的粪便中一株大肠杆菌。这名士兵在一次严重的志贺氏菌大爆发中没有发生小肠炎。在抗生素还没有被发现的那个时代,Nissle利用这株菌在治疗肠道感染疾病(由沙门氏菌和志贺氏菌)取得可观成果。这株大肠杆菌现仍然在使用,它是为数不多的
7、非乳酸菌益生菌。1919年,怀着对巴尔干半岛有益酸奶和巴斯德研究所微生物研究成果的极大兴趣,伊萨克卡拉索在西班牙巴塞罗那创立了公司(达能前身)。而且他常常召集许多博士医生到工厂讨论酸奶的益处。1920年,Rettger证明梅契尼科夫所说的保加利亚细菌(保加利亚乳杆菌)不能在人体的肠道中存活。发酵食品和梅契尼科夫的学说受到怀疑(在那时)。1922年,Rettger和Cheplin报道了嗜酸乳杆菌酸奶所具有的临床功效,特别是对消化的功能性。1930年,医学博士代田稔博士在日本京都帝国大学(现在的京都大学)医学部的微生物学研究室首次成功地分离出来自人体肠道的乳酸杆菌,并经过强化培养,使它能活着到达肠
8、内。这种菌后来引用代田博士的名字,取名为Lactobacillus casei strain shirota。这就是后来被称为养乐多菌养乐多菌的益生菌。1935 1935年年,乳酸菌饮料养乐多问世,益生菌开始走向产业化。1945年,无菌动物模型和悉生动物模型建立。1954年,Vergio引入与抗生素或其它抗菌剂相对的术语“Probiot-ika”,提出抗生素和其它抗菌剂对肠道菌群有害而“Probiotika”对肠道菌群有利。1957年,Gordon等人在柳叶刀(The Lancet)提出了有效的乳杆菌疗法标准:乳杆菌应该没有致病性,能够在肠道中生长,当活菌数量达到107-109时,明显具有有益
9、菌群的作用。同时德国柏林自由大学的Haenel教授研究了厌氧菌的培养方法,提出“肠道厌氧菌占绝对优势肠道厌氧菌占绝对优势”的理论。日本学者光岗知足(Tomotari Mitsuoka)开始了肠内菌群的研究,建立了肠内菌群分析的经典方法和对肠道菌群作出了全面分析。1962年,Bogdanov从保加利亚乳杆菌中分离出了3种具有抗癌活性的糖肽,首次报道了乳酸菌的抗肿瘤作用抗肿瘤作用。19651965年年,Lilly D.M.和Stillwell R.H.在科学杂志上发表的论文“益生菌由微生物产生的生长促进因素”中最先使用益生菌Probiotic这个定义来描述一种微生物对其他微生物促进生长的作用。20
10、世纪70年代初由沃斯、奥森等提出核苷酸序列分析法来对菌进行鉴定。构建了现已被确认的全生命系统进化树,越来越多的细菌依据16SrDNA被正确分类或重分类,给乳酸菌的鉴定和肠内菌群分析带来极大方便。1971年,Sperti用益生菌描述刺激微生物生长的组织提取物。1974年,Paker将益生菌定义为对肠道微生物平衡有利的菌物。1977年,微生态学(Microecology)由德国人Volker Rush首先提出。他在赫尔本建立了微生态学研究所,并从事对双歧杆菌、乳杆菌、大肠杆菌等活菌作生态疗法的研究与应用。Gilliland对肠道乳杆菌的降低胆固醇作用进行了研究,提出了乳酸菌在生长过程中通过降解胆盐
11、促进胆固醇的分解代谢,从而降低胆固醇含量的观点。19791979年中国的微生态学研究开始。自中国微生物学会人畜共患病病原学专业委员会下属的正常菌群学组的成立.1988年2月15日中华预防医学会微生态学分会的成立有了学术组织。1988年中国微生态学杂志创刊。80年代初大连医科大学康白教授首先研制成功促菌生(蜡杆芽胞杆菌)。1983年,由美国Tufts大学两名美国教授Sherwood Gorbach和Barry Goldin从健康人体分离出了LGG(鼠李糖乳杆菌)(鼠李糖乳杆菌),并于1985年获得专利。LGG菌种具有活性强、耐胃酸的特点,能够在肠道中定殖长达两周。1988年底丹麦的汉森中心实验室
12、生产出超浓缩的直投式酸奶发酵剂。直投式酸奶发酵剂(Directed Vat Set,DVS)是指一系列高度浓缩和标准化的冷冻干燥发酵剂菌种,可直接加入到热处理的原料乳中进行发酵,而无需对其进行活化、扩培等其它预处理工作。直投式酸奶发酵剂的活菌数一般为1010-1012 CFU/g。1989年,英国福勒博士(Dr.Roy Fuller)将益生菌定义为:益生菌是额外补充的活性微生物,能改善肠道菌群的平衡而对宿主的健康有益。他所强调的益生菌的功效和益处必须经过临床验证的。90年代,我国学者张箎(chi)教授对世界第5长寿区我国广西巴马地区百岁以上老人体内的双歧杆菌进行了系统的研究,发现长寿老人体内的
13、双歧杆菌比普通老人要多得多。同时中医药微生态学建立。杨景云等学者开始对我国的传统中药与微生态关系进行了系统的研究。1992年,Havennar对定义进行了扩展,解释为一种单一的或混合的活的微生物培养物,应用于人或动物,通过改善固有菌群的性质对寄主产生有益的影响。1995年,吉布森(Gibson)把能在大肠中调整菌群的食品称为益生元。1998年,Guarner&Schaafsma给出了更通俗的定义:益生菌是活的微生物,当摄入足够量时,能给予宿主健康作用。1999年,Tannock作了总结:细菌是人体(还有高级动物和昆虫)中正常居住者。其中胃肠道中发现超过400多种细菌。2001年,世界粮农组织(
14、FAO)和世界卫生组织(WHO)也对益生菌做了如下定义:通过摄取适当的量、对食用者的身体健康能发挥有效作用的活菌。20022002年年,微生物学教授Savage宣布:正常菌群是人体的第十大系统微生态系统。微生态系统。三、益生菌分类三、益生菌分类鉴于益生菌目前已广泛应用于鉴于益生菌目前已广泛应用于 医疗医疗 卫生保健卫生保健 食品食品发酵发酵 饲料等诸多领域。由于益生菌的重要作用日渐饲料等诸多领域。由于益生菌的重要作用日渐体现,现搜集网络上的普遍资料对益生菌的分类及体现,现搜集网络上的普遍资料对益生菌的分类及作用机理做一下简单介绍作用机理做一下简单介绍2222益生菌的种类国内卫生部颁布的益生菌类
15、保健食品评审规定中列出9种农业部第105号公告公布的饲料级微生物添加剂列出12种国外美国FDA准许饲喂的菌种列出43种2323益生菌的分类2008年国家饲料添加剂名录规定的微生物有干酪乳杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、两歧双歧杆菌、粪肠球菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌、嗜 酸乳杆菌、乳酸乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌、戊糖片球菌、产朊假 丝酵母、酿酒酵母2424四,四,人和动物的主要益生菌人和动物的主要益生菌目目 录录双歧杆双歧杆双歧杆菌双歧杆菌010203乳酸菌乳酸菌芽孢杆菌芽孢杆菌丁酸梭菌丁酸梭菌04 18991899年年法法国国科科学学家家替替赛赛(Tissier)(Tissier)从从婴婴
16、儿儿粪粪便便中中首首次次分分离离到到双双歧歧杆杆菌菌,至至今今,已已陆陆续续发发现现3030多多个个种种型型,显显微微镜镜观观察察为为革革兰兰染染色色阳阳性性、菌菌体体呈呈Y Y形形或或V V形形的的分分叉叉杆杆菌菌;需需在在专专性性厌厌氧氧环环境境中中生生长长。在在细细菌菌分分类类学学中中双双歧歧杆杆菌菌已已成成为一个专门的菌属。为一个专门的菌属。(一一)双歧杆菌双歧杆菌p其其中中婴婴儿儿型型双双歧歧杆杆菌菌、短短型型双双歧歧杆杆菌菌、两两歧歧型型双双歧歧杆杆菌菌、长长型型双双歧歧杆杆菌菌、青青春春型型双双歧歧杆杆菌菌、角角型型双双歧歧杆杆菌菌、小小链链型型双双歧歧杆杆菌菌、假假小小链链型型
17、双双歧歧杆杆菌菌和和齿齿型型双双歧歧杆杆菌菌等等9个个种种型型存存在在于于人人体体内内。在在猪猪、鸡鸡、鼠鼠、鱼鱼和和蜜蜜蜂蜂等等动动物物体体内也有不同种型的双歧杆菌。内也有不同种型的双歧杆菌。p随随着着微微生生态态学学研研究究的的深深入入,证证实实双双歧歧杆杆菌菌是是人人体体肠肠道道内内最最重重要要的的正正常常菌菌群群,它它们们主主要要定定居居在在人人的的结结肠肠部部位位,在在肠肠黏黏膜膜表表面面形形成成生生物物防防御御屏屏障障,并并在在生生长长增增殖殖过过程程中中可可产产生生乙乙酸酸、乳乳酸酸,维维生生素素B1B1、维维生生素素B2B2等等多多种种维维生生素素和和多多种种酶酶等等物质,这些
18、物质对人体的健康起重要作用。物质,这些物质对人体的健康起重要作用。u双歧杆菌对宿主的健康生存至关重要。双歧杆菌对宿主的健康生存至关重要。u双歧杆菌主要定居于回肠(双歧杆菌主要定居于回肠(103107CFU/g)和结肠)和结肠(1081012CFU/g),它伴随宿主终生,无毒无害,),它伴随宿主终生,无毒无害,对其他菌群起着扶优去劣、扶正压邪的作用。对其他菌群起着扶优去劣、扶正压邪的作用。u双歧杆菌直接或间接影响着人和动物的生理变化和双歧杆菌直接或间接影响着人和动物的生理变化和免疫功能免疫功能 ,它在机体内的有无或多寡是衡量健康状,它在机体内的有无或多寡是衡量健康状况的指标之一。况的指标之一。u
19、尽管双歧杆菌在肠道内是重要的优势菌群,但随着年龄、饮尽管双歧杆菌在肠道内是重要的优势菌群,但随着年龄、饮食、内外环境的改变、生病、服药物等在时空、种类和数量上食、内外环境的改变、生病、服药物等在时空、种类和数量上也会有相应动态的变化,致使宿主某些生理生化指标也跟着有也会有相应动态的变化,致使宿主某些生理生化指标也跟着有一定的变动。一定的变动。u要使体内双歧杆菌保持正常的数量,口服补充双歧杆菌是措要使体内双歧杆菌保持正常的数量,口服补充双歧杆菌是措施之一。施之一。u该菌是该菌是严格厌氧菌严格厌氧菌,所产生的大量的有机酸对其生长不利,所产生的大量的有机酸对其生长不利,而且不耐胆汁和胃酸,存活时间短
20、,抗逆能力差,为此选育优而且不耐胆汁和胃酸,存活时间短,抗逆能力差,为此选育优良菌株十分重要。良菌株十分重要。选育优良菌株选育优良菌株u利利用用空空间间多多种种射射线线及及失失重重、缺缺氧氧等等环环境境,通通过过卫卫星星搭搭载载生生物物,已已为为动动植植物物和和微微生生物物在在空空间间诱诱变变育育种种找找到到一一条条新新的的途途径径,筛筛选选到到很很多多优优良良性性状状菌菌种种,获得了一定的经济效益。获得了一定的经济效益。u在在卫卫星星搭搭载载过过程程中中,空空间间环环境境因因素素(微微重重力力、强强辐辐射射等等)作作用用于于双双歧歧杆杆菌菌,获获得得了了空空间间变变异异菌菌株株Space B
21、bNC-8,其其变变异异的的生生物物学学性性状状,对对于于缩缩短短活活菌菌制制剂剂的的生生产产周周期期、降降低低生生产产成成本本、方方便便产产品品储储存存和和运运输输以以及及作作为为放放射射化化疗疗病病人人和和航航天天员员的的饮料等都十分有益。饮料等都十分有益。双歧因子1 天然来源的双歧增殖因子天然来源的双歧增殖因子(1)双歧因子)双歧因子:含:含N-乙酰葡萄糖胺的糖类是乙酰葡萄糖胺的糖类是双歧杆菌生长的必须因子双歧杆菌生长的必须因子(2)双歧因子)双歧因子:蛋白经酶水解或酸水解所形:蛋白经酶水解或酸水解所形成的肽类。成的肽类。(3)泛酰巯基乙胺)泛酰巯基乙胺(4)糖蛋白和糖肽)糖蛋白和糖肽(
22、5)植物来源的双岐增殖因子)植物来源的双岐增殖因子2、改性牛乳成分作为双歧杆菌培养底物、改性牛乳成分作为双歧杆菌培养底物(1)乳糖及其衍生物)乳糖及其衍生物(2)其他成分)其他成分3、人工合成双歧增殖因子、人工合成双歧增殖因子(1)低聚果糖)低聚果糖双歧杆菌的生理作用双歧杆菌的生理作用(1)保持肠道正常微生物群平衡)保持肠道正常微生物群平衡(2)抗肿瘤作用)抗肿瘤作用(3)增强机体的非特异性和特异性免疫反应)增强机体的非特异性和特异性免疫反应(4)营养作用)营养作用(5)控制内毒素血症的作用)控制内毒素血症的作用(6)降低血清胆固醇水平)降低血清胆固醇水平(二二)乳酸杆菌类乳酸杆菌类uu利用乳
23、酸杆菌制备益生菌制剂历史最早、应用最广,利用乳酸杆菌制备益生菌制剂历史最早、应用最广,利用乳酸杆菌制备益生菌制剂历史最早、应用最广,利用乳酸杆菌制备益生菌制剂历史最早、应用最广,例如酸奶、乳酪、乳酸菌饮料等食品都是用乳杆菌发酵例如酸奶、乳酪、乳酸菌饮料等食品都是用乳杆菌发酵例如酸奶、乳酪、乳酸菌饮料等食品都是用乳杆菌发酵例如酸奶、乳酪、乳酸菌饮料等食品都是用乳杆菌发酵制成。乳酸杆菌在糖发酵过程中产生乳酸、酶等物质,制成。乳酸杆菌在糖发酵过程中产生乳酸、酶等物质,制成。乳酸杆菌在糖发酵过程中产生乳酸、酶等物质,制成。乳酸杆菌在糖发酵过程中产生乳酸、酶等物质,不仅可促进机体消化吸收;并具有调整菌群
24、失调、恢复不仅可促进机体消化吸收;并具有调整菌群失调、恢复不仅可促进机体消化吸收;并具有调整菌群失调、恢复不仅可促进机体消化吸收;并具有调整菌群失调、恢复机体微生态平衡的作用。机体微生态平衡的作用。机体微生态平衡的作用。机体微生态平衡的作用。常用的乳酸杆菌常用的乳酸杆菌保加利亚乳杆菌保加利亚乳杆菌嗜热链球菌嗜热链球菌嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌德氏乳杆菌德氏乳杆菌干酪乳杆菌干酪乳杆菌甘露糖乳杆菌甘露糖乳杆菌植物乳杆菌植物乳杆菌 乳酸杆菌为革兰染色阳性杆菌,大多为兼性厌氧生长。它乳酸杆菌为革兰染色阳性杆菌,大多为兼性厌氧生长。它们在自然界分布较广,除生存于动、植物体内外,有的们在自然界分布较广,除生存于
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