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【收稿日期】2009212221
【作者简介】朱秀敏 ( 19662) ,女 ,硕士 ,副教授 ,从事教学及人体营养
均衡研究 , Email: zxm31919@126. com
文章编号 : 10052376X (2010) 0220175204 【综 述 】
灭活益生菌的研究进展
朱秀敏 ,曹萌
(邢台学院 ,河北 邢台 054001)
【摘要 】 益生菌是一种对人体有益的细菌 ,含生理活性菌或死细胞 (包括代谢产物与细胞组成 )。随着对益
生菌研究的深入 ,人们发现灭活状态的益生菌在多个方面较活菌具备更大的优势。研究灭活益生菌 ,主要采用的
灭活方法有热灭活、γ2射线灭活、紫外线灭活和酸灭活。结合近年来对灭活益生菌研究的情况 ,
出灭活益生菌
在增强免疫、抗肿瘤、抑制病源微生物、吸附有害物、缓解过敏症状、调整肠道菌群、预防龋齿和降低血清胆固醇等
方面均具有效性。灭活益生菌目前已被广泛的应用于食品、医药卫生和饲料等多个领域。
【关键词 】 灭活益生菌 ;优势 ;功效 ;应用前景
【中图分类号】R378 【文献标识码】A
A rev iew of progress in researches on inactiva ted prob iotics
ZHU Xiu2m in, CAO Meng
(X ingtai U niversity, X ing ta i 054001, Ch ina)
【Abstract】 Probiotics is beneficial to human body. It contains physiologically activated bacteria or death cells ( in2
cluding metabolic p roducts and cell composition) , A long with further investigations, a great many lim itations exsting in live
m icrobials are found while inactivated p robiotics have more advantages. There are p lenty of inactivation methods including
hot deactivation, γ 2 ray deactivation, UV deactivation and acid deactivation. Combining recent results of researches on inac2
tivate p robiotics, we drew the conclusion that inactivate p robiotics are effective in strengthering immunity increasing antitu2
mor ability, inhibiting pathogenic m icroorganism s, absorbing harmful substance, relieving allergic symp tom s, adjusting intes2
tinal bacteria group, p reventing tooth decay, reducing serum cholesterol etc. Now inactivate p robiotics have been widely used
in food, medicine and public health, feed and many other fields.
【Key words】 Inactivated p robiotics; Advantage; Efficacy; App lication p rospect
益生菌作为一类对人类有益的细菌的总称 ,能够
帮助人体调整或维持微生态平衡、防止疾病、促进机
体健康的功效 ,已引起了人们越来越多的关注 ,灭活
益生菌更是因其特有的安全性高、没有菌量的限制、
优势而备受人们的青睐。
1 灭活益生菌的研究概况
1965年 L ILLY和 STILLW ELL 首先提出了益生
菌的定义 ,指出益生菌是对平衡动物肠道菌群有益的
物质或微生物 [ 1 ]。1989年 , FULLER将益生菌重新
定义为“一种活的微生物制剂 ,它能通过改善宿主动
物肠道菌群的组成从而有利于动物健康 ”,这一定义
强调益生菌必须是由活细胞组成 [ 1 ]。1994年在德国
召开的国际会议上对益生菌的定义作了修订 ,不再只
是一味的强调活菌 ,指出益生菌是含活菌和 /或死菌
包括其组成和产物的细菌制品 ,经口或其他黏膜途径
投入 ,目的是改善黏膜表面微生物或酶的平衡 ,或者
刺激特异性或非特异性免疫机制 [ 2 ]。
灭活益生菌的基础研究与应用 ,在日本、美国、俄
罗斯、德国等国家较受重视 ,主要围绕灭活乳杆菌属
(L actobacillus)、灭活双歧杆菌属 (B ifidobacterium )、灭
活枯草杆菌 (B acillus subtilis)及一些灭活链球菌类
(S treptococcus)进行研究 [ 3 ]。在日本含灭活双歧杆菌
属的产品非常盛行 ,并形成了较大的产业规模。我国
从上世纪 50年代开始对益生菌以及与微生态相关的
基础理论及应用进行研究 , 80年代成立了微生态学
的学会组织 ,继而出现了一些微生态制品 [ 4 ]。益生
菌功能性的研究多限于活菌 ,在灭活益生菌及其制品
方面的研究还比较少。
2 灭活益生菌的优势
2. 1 安全性高 益生菌活菌的安全问题已引起人们
的关注 , WAGNER和 BAL ISH报道了益生菌活菌制
剂对于免疫力有缺陷的病人有潜在的危害 [ 5 ]。菌体
的突变、非正常部位转移以及抗药性基因转移 ,都可
能会增加致病菌的危险 ,尤其对一些免疫力低下的病
人而言 , 服用活菌制剂很容易引起病理反应。
WANGNER等人把乳杆菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌
(L actobacillus aeidoph ilus)克隆在免疫缺陷的幼鼠体
内 ,在一些克隆有乳杆菌的小鼠中出现死亡现象 ,在
严重免疫缺陷的成年鼠中也出现了类似现象 [ 5 ]。相
比较而言 ,灭活状态的益生菌具有更高的安全性 ,这
就为灭活益生菌的临床应用提供了又一条全新的
途径。
2. 2 没有菌量的限制 灭活益生菌制剂对于益生菌
的数量没有限制 ,而活菌制剂通常要具备一定数量的
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活菌数量才具有显著的疗效 ,例如益生酸奶中至少含
有 1. 0 ×106 个 /m l乳酸杆菌或双歧杆菌活细胞才能
有显著的疗效及保健作用 [ 3 ]。 TEMMERMAN 和
HAM ILTON2M ILLER等人对美国和英国市场上益生
菌制剂的菌体存活率进行了调查 ,结果发现在 30种
美国制剂和 13种英国制剂中 ,分别只有 11种和 6种
制剂中的活菌数达到标准 [ 6 ]。未达到活菌数标准的
益生菌活菌制剂对人体存在潜在的危害 ,有时甚至会
起到相反的效果。
2. 3 生产保存容易 质量稳定性高 :益生菌活菌对
其保质期、保存条件有严格的要求 ,为了降低益生菌
在贮存、使用过程中活性的丧失 ,在益生菌活菌制剂
中需要添加保护剂和稳定剂。灭活益生菌制剂由于
不需要维持一定的菌量 ,因此在运输、保存等方面较
为容易 ,质量稳定性也比较高。
2. 4 可以同抗生素合用 人的身上有许多正常的菌
群 ,这些菌群对人体来说是必不可少的。活菌制剂不
能和抗生素合用 ,原因是抗生素在杀灭致病菌的同
时 ,也杀灭了益生菌活菌 ,结果造成人体正常菌群失
调 ,而人体正常菌群失调则又引发了很多疾病 ,如造
成肠道菌紊乱 ,引起腹泻 ,导致人体的消化、营养吸收
的一系列不良反应。
3 灭活的方法
3. 1 热灭活 热灭活是灭活方法中最重要也是应用
最为广泛的一种。当环境温度超过益生菌生长的最
高生长温度后 ,就会导致益生菌细胞成分发生不可逆
的失活死亡。不同的益生菌对温度的敏感性不一样 ,
益生菌的抗热性越高 ,灭活所需要的温度要求就越
高 ,灭活所需要的时间就越长。灭活益生菌灭活的一
般条件为 100~105 ℃维持 45 m in。
3. 2 γ2射线灭活 γ2射线能通过特定的方式使益生
菌失活 ,它可以使其它物质氧化或产生自由基再作用
于生物分子 ,或直接作用于生物分子 ,打开氢键、使双
键氧化、破坏环状结构或使某些分子聚合等方式 ,破
坏和改变生物大分子的结构 ,以使益生菌失活 [ 7 ]。
3. 3 紫外线灭活 紫外线可以使益生菌失活是因为
它可以被蛋白质和核酸吸收 ,造成这些分子的变性失
活。紫外线的灭活效果与菌种的生理状态有关 ,干细
胞比活细胞抗紫外光辐射能力强 ,孢子比营养细胞抗
性强 ,带色细胞的色素如果可以吸收紫外光也可起到
保护作用。
3. 4 酸灭活 酸类的物质也可抑制或杀灭益生菌 ,
这是因为极酸的条件可以使蛋白质变性。有机酸解
离度比无机酸小 ,但有些有机酸的杀菌力反而大 ,其
作用机制是有机酸根或有机酸分子可抑制酶的活性
或代谢活动 ,而并非是酸度的作用 [ 8 ]。苯甲酸、山梨
酸和丙酸是最广泛使用于食品、饮料等中的防腐剂 ,
但通常在偏酸的条件下才有抑菌作用。
不同的灭菌方式对益生菌的功效不同。在 OU2
W EHAND等人的研究报道中 ,分别使用加热、γ2射线
和紫外线对 9种保健功效的益生菌进行灭活 ,分别测
定它们对黏膜的黏附能力 ,发现加热和伽玛射线灭活
的弗氏丙酸杆菌 ( Propiox ibacterium freudenreich ii)黏
附能力强于活菌 ;同样伽玛射线灭活后 ,干酪乳杆菌
的黏附能力增强 [ 9 ]。其他的试验对象在加热和伽玛
射线灭活后黏附能力下降 ,紫外线灭活对所有试验对
象的黏附能力均未产生影响。这一结果显示紫外线
可能是制作灭活益生菌制剂的理想手段。
4 灭活益生菌的功效
在一般环境中 ,人的体表和体内都有微生物的存
在 ,它们主要分布于皮肤、口腔、呼吸道、胃肠道和尿
道 [ 10 ]。这些微生物和人类机体形成了一种共生的关
系 ,二者相互依赖 ,相互作用 ,又相互影响 ,同时对维
持人类机体健康和正常生理代谢也发挥着重要的
作用。
4. 1 增强免疫和抗肿瘤 研究表明灭活益生菌能调
节免疫应答 ,并具有抗肿瘤活性的作用。灭活益生菌
及其菌体成分免疫赋活作用的靶细胞主要是巨噬细
胞和 B淋巴细胞。灭活益生菌能激活巨噬细胞 ,使
之吞噬功能增强 ,并分泌多种具有杀死肿瘤功能的效
应分子 ,如可溶性α肿瘤坏死因子、白细胞介素 6、白
细胞介素 12和干扰素 2γ等 [ 9 ]。其中肿瘤坏死因子
是对癌细胞有杀伤作用 ,引起肿瘤出血坏死的活性因
子。白细胞介素也是很重要的免疫活性因子 ,它参与
炎症反应 ,调节机体具免疫功能。同时灭活益生菌也
能诱导 B淋巴细胞分泌多种抗体以及增强细胞毒性
T淋巴细胞和自然杀伤细胞的杀伤功能。而这种免
疫赋活作用可控制在肿瘤发生部位的较小范围内 ,避
免了不必要的组织和器官的损伤 ,因此灭活益生菌的
安全性高于卡介苗。
4. 1. 1 灭活干酪乳杆菌 (L. casei) TSUNEOKA 等
人以接受γ2射线辐射的大鼠为试验对象 ,长期研究
热灭活干酪乳杆菌增强免疫作用的试验。研究发现 ,
在接受辐射前 2~3 d的时期内的任何时间 ,给大鼠
灌服热灭活干酪乳杆菌 ,均能明显提高大鼠存活率 ,
在辐射前使用效果略好于辐射后使用。进一步研究
发现 ,对接受辐射后大鼠使用热灭活的干酪乳杆菌 ,
可以加速外周血、脾脏和骨髓中粒细胞数量的恢复 ,
防止骨髓坏死 ,重建免疫屏障 ,这是大鼠存活率提高
的原因 [ 11 ]。
董珂等人 [ 12 ]使用热灭活干酪乳杆菌 ,对患胸腔
纤维肉瘤的模型大鼠进行胸腔注射 ,不仅能显著提高
大鼠存活率 ,还能有效减少胸腔恶液质。热灭活干酪
乳杆菌主要通过诱导干扰素 2γ、可溶性α肿瘤坏死因
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子和白细胞介素 12来产生抗肿瘤的作用。 TSKA2
HASH I等人 [ 13 ]在大鼠体内培养膀胱癌细胞后 ,每天
1次向膀胱灌注热灭活的干酪乳杆菌 ,连续 10 d,在
培养膀胱癌细胞的 3周后检测其重量 ,并用 PCR和
组织染色方法测定膀胱黏膜细胞的免疫因子表达量 ,
以卡介苗作为对照。结果发现 :热灭活的干酪乳杆菌
可以显著降低膀胱癌细胞的生长速度 ,并提高膀胱癌
细胞周围细胞抗肿瘤细胞因子的表达水平 (主要为
干扰素 2γ和可溶性α肿瘤坏死因子 ) ,同时诱导嗜中
性粒细胞向膀胱癌细胞的浸润。
4. 1. 2 灭活植物乳杆菌 (L. plan tarum )
MUROSAKI等人以移植肿瘤细胞的大鼠为试验
对象 ,用每日灌服热灭活植物乳杆菌来进行治疗 ,结
果发现 ,在移植肿瘤细胞后 7 d开始灌服 ,其抑制肿
瘤细胞生长的作用最为明显。研究认为该时期正是
白细胞介素 12水平降低的阶段 ,因此使用灭活植物
乳杆菌的效果最为明显 [ 14 ]。
4. 2 抑制病源微生物 ASAHARA等人对热灭活干
酪乳杆菌对大肠埃希菌 ( Escherich ia coli)引起的小鼠
尿道感染的拮抗作用进行了实验 [ 9 ]。实验发现在感
染前 24 h单独灌注 100 mg的热灭活干酪乳杆菌 ,可
以显著抑制大肠埃希菌的生长和尿道炎症反应。同
样 ,在感染后使用热灭活的干酪乳杆菌进行治疗 ,也
有明显的抗病菌效果。WANGER曾以感染白色假丝
酵母 (Candida a lbicans)的免疫低下大鼠为实验对象 ,
对比了部分有益生菌的灭活前后抗感染能力。通过
研究发现给被白色假丝酵母感染的大鼠服用热灭活
的干酪乳杆菌和嗜酸乳杆菌 ,均可显著降低大鼠体内
的白色假丝酵母活菌数 ,提高患念珠菌病大鼠的存
活率 [ 9 ]。
灭活益生菌是一种安全的抗病源微生物制剂 ,灭
活益生菌菌体及其菌体成分的抗病源微生物能力 ,源
于两方面 :一是有效增强机体的非特异性免疫。WA2
TANABE和 HOTTA通过实验发现 ,在连续服用高脂
肪低碳水化合物的食物 8周后 ,大鼠的抗病能力显著
下降 ,而服用热灭活的干酪乳杆菌 ,可显著提高这种
大鼠对假单胞菌属 ( Pseudom onas)、疱疹病毒属 (Her2
pesviridae)等致病微生物非特异性免疫的拮抗能力 ,
其原因是提高了巨噬细胞的数量 [ 9 ]。二是通过自身
与黏膜的结合来阻止病源微生物对黏膜的吸附。灭
活益生菌能粘附于肠细胞 ,并阻止肠道病原体与肠细
胞的结合 ,刺激宿主的防御机制 ,引起宿主的生理变
化 ,减少钠盐和水的分泌。CHAUV IERE等人研究发
现 ,引起腹泻的大肠埃希菌通过黏附因子 ,可特异性
的结合到人体肠上皮黏膜细胞上 ,从而引起病症 ,而
热灭活的嗜酸乳杆菌可以黏附肠上皮黏膜细胞 ,抑制
大肠埃希菌的黏附 ,这种效果与嗜酸乳杆菌的量呈
正比 [ 15 ]。
4. 3 吸附有害物 研究显示 ,用热和盐酸灭活的细
菌比活菌能更好地与黄曲霉毒素结合。P IER IDES等
人研究了乳制品中几株常见益生菌对黄曲霉毒素的
吸附作用 ,试验结果显示无论是活菌或热灭活的益生
菌都能显著减少黄曲霉毒素在牛乳中的含量 [ 16 ]。
4. 4 延缓过敏症状 研究表明灭活益生菌具有减少
食物过敏现象的产生 ,加速过敏后机体恢复正常功能
的作用。MASTSUZAKI和 CH IN研究发现 ,口服灭活
的干酪乳杆菌可以刺激大鼠免疫细胞分泌免疫细胞
因子 ,抑制 IgE抗体合成 ,从而起到调节免疫 ,治疗过
敏症状的作用 [ 17 ]。MUROSAKI等研究发现 ,热灭活
植物乳杆菌可在体外直接诱导大鼠腹膜的巨噬细胞
分泌白细胞介素 12;诱导脾细胞分泌白细胞介素 12
和干扰素 2γ。进一步对过敏的模型大鼠 (喂食酪蛋白
等富含抗原的食物 )的研究发现 ,灌服热灭活的植物
乳杆菌 ,可提高血液中白细胞介素 12的水平 ,降低抗
原特异性 IgE的水平 ,但不影响抗原特异性 IgG的水
平 ,并在停止服用热灭活的植物乳杆菌后 ,抑制 IgE
的作用依然能持续 2周以上 [ 17 ]。
4. 5 调整肠道菌群 经研究发现 ,灭活益生菌能通
过改善肠道微生态平衡而促进人体的健康。吕密凯
等人 [ 18 ]通过灭活的双歧杆菌及培养液用于抗生素脱
污染的小鼠肠道菌群失调的调整试验 ,研究了灭活的
双歧杆菌对抗生素脱污染小鼠肠道生理菌群的调整 ,
结果表明了灭活的双歧杆菌及其代谢产物对小鼠肠
道正常菌群均有调节作用 ,使其恢复了正常的生理
功能。
4. 6 预防龋齿 BAYONA GONZALEZ等人研究了
热灭活链球菌和热灭活乳杆菌防龋齿的作用。试验
对象为 245名 7岁儿童 ,试验组服用含灭活益生菌和
维生素 B6的咀嚼片 ,对照组服用仅含有维生素 B6
的咀嚼片 ,每周服用 1次 ,共服用 16周 ,自试验开始
后的两年内定期检查龋齿情况 ,结果发现 ,与对照组
相比 ,试验组的患龋齿人的数量较少 ,严重程度较轻 ,
2年后试验组患龋齿的人数比对照组低 42% [ 3 ]。
4. 7 降低血清胆固醇 灭活的双歧杆菌、乳杆菌的
微生态制剂 ,服后可使胆固醇转化为人体不吸收的粪
甾醇类物质 ,从而降低胆固醇水平。灭活益生菌降低
血清中胆固醇的确切机理尚不清楚 ,有人认为灭活益
生菌降胆固醇作用的原理可能与其调节和利用内源
性代谢产物并且加速短链脂肪酸代谢有关 [ 6 ]。
5 应用及发展前景
5. 1 功能性食品 随着生物技术的发展 ,人们对灭
活益生菌的研究越来越广泛 ,将灭活益生菌应用于保
健食品是目前各国研究的热点之一。灭活益生菌可
以作为功能性食品的添加剂 ,也可以直接作为功能性
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食品 ,目前在国外市场上有单独的灭活益生菌粉剂 ,
由灭活益生菌和中药配成的混合制剂等。具有保健
功能的灭活益生菌将为功能性食品工业的发展开辟
更宽广的前景。
5. 2 临床 由于长期滥用广谱抗生素及免疫抑制剂
的大量使用 ,目前临床致病菌的耐药性普遍增加。灭
活益生菌制剂通过屏障、增强免疫、抑制有害菌等途
径 ,调节、恢复人体正常菌群平衡 ,从而达到预防和治
疗疾病的目的 ,临床广泛用于治疗腹泻、消化性溃疡、
细菌性阴道炎以及便秘等 ,且对肝、肾功能无不良影
响 ,是一类安全、有效的生物制剂。
5. 3 水产养殖业 灭活益生菌能够改善水产动物体
内的微生态平衡 ,刺激机体的免疫系统 ,拮抗病源微
生物 ,降解有机废物 ,从而减少疾病的发生 ,促进水产
动物生长发育 ,改善养殖生态环境。
灭活益生菌对人体有着越来越重要的功效 ,灭活
益生菌已被广泛的应用于食品、医药卫生和饲料等各
个领域 ,具有极大的发展前景。
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