双歧杆菌的研究与发展
双歧杆菌的研究与发展
食质09级2班 唐毅 学号:20095733
摘要:双歧杆菌最初是由法国巴斯的研究所的Henry Tissier在1899年从母乳喂养婴儿的粪便中分离得到【1】。当时发现它和很多大肠杆菌完全不同的细菌,其形状很像罗马字母Y,并以Baiilusbidus命名。这之后,许多国家的科学家对其进行了系列的研究。研究的成果很丰厚,并对其进行了保健食品的开发,到目前以及形成较大的市场和产业。
关键词:双歧杆菌 历史发展 母婴喂养 生理特性 保健作用 市场开发 双歧杆菌最初是由法国巴斯的研究所的Henry Tissier在1899年从母乳喂养婴儿的粪便中分离得到。他发现这种革兰氏阳性,厌氧,弯曲的杆菌是母乳喂养婴儿肠道的主要微生物。此后关于双歧杆菌生长促进因子,培养基的筛选,双歧杆菌与婴儿营养,健康关系等方面均被系统研究。
乳喂养婴儿粪便中双歧杆菌占优势是由于母乳双歧杆菌增殖性质,牛奶中的碳水化合物,蛋白,脂肪,维生素,和矿物质元素的成分被调整模拟人乳,以达到促进肠道中的双歧杆菌的生长的目的。虽然这种配方改善了食用代乳品的婴儿的营养,但他们不能诱导肠道菌群和母乳喂养婴儿相似。1950年确认了双歧杆菌的专业性生长因子,乳果糖具有使双歧杆菌增殖的效果,含N乙酰葡萄糖胺
【2】的糖对B.bifidum var .pennsylvanicus具有增殖作用。Tissier认为Bifidobacterium
仅存在于母乳喂养婴儿肠道的观点在很长一段时间被广泛接受,但是这种菌在成人和食用代乳品婴儿的肠道也别发现,只是他们肠道中的Bifidobacterium的数量相对较少,在青年人中Bifidobacterium构成整个菌群的40%,其数量随年龄的增加而迅速降低。随着时间的推移,技术的进步,对双歧杆菌的研究和应用都取得了长足的进展,生理生化研究揭示了双歧杆菌的细胞壁组成,DNA组成,碳水化合物代谢,细胞磷脂成分等方面的情况。由于技术的进步在有关肠道菌的研究上取得了大的进展,它们的分布关系坏人相互关系,代谢活性和在健康、疾病中的重要性均做了系统的研究,在宿主和它的微生物间的相互作用研究代表理解肠道菌群生理作用的新方法。对于双歧杆菌的研究也得到进一步的深入,双歧因
子、壁质酶、糖苷肽等都被认为是双歧杆菌的增殖因子,除了这些因子外人乳的组成和性质也对大肠中的微生物的生长起重要的作用。
在这一时期,双歧杆菌在新生婴儿健康中的作用还没有完全确定,不过近年来在这些方面的研究取得了重大的进展。双歧杆菌和它们的生长促进因子被用于婴儿食品和药品加工,以及发酵乳制品的生产,添加双歧增殖因子的婴儿食品已被工业化生产,含B.bifidum的冷冻干燥物被用于治疗胃肠紊乱,含双歧杆菌的乳或者酸奶或其他发酵制品已有市场化产品问世,双歧增殖因子功能性低聚糖已成功开发十种以上,形成了较大的市场和产业,这种技术日本最为先进,我国目前也有多种该类产品问世【3】。
1 双歧杆菌的生理
1.1 生长的气体环境
虽然双歧杆菌是严格厌氧的,但在二氧化碳的存在的情况下也有氧的耐受性,菌株不同对氧的敏感性也不同,对氧不敏感菌株可能具有弱的过氧化酶活性,或者这些菌株的NADH氧化酶不能形成过氧化氢,这些菌株仅能在一定的氧化还原的电位下生长。对氧敏感的双歧杆菌,过氧化氢积累是主要其厌氧的主要原因,因为过氧化氢会使6磷酸果糖磷酸酮糖酶失活,该酶是双歧杆菌发酵途径的关键酶。对氧非常敏感的菌株,由于生长和发酵时所要求的氧化还原电位很低,,所以不积累过氧化氢,氧可能通过产生太高的氧化还原电位来抑制菌的生长。
1.2 最适生长温度和PH
人源双歧杆菌的的生长的最适温度是36℃到38℃之间,动物的双歧杆菌有较高的最适温度,有的可在46.5℃,B.bifidum生长的最适PH为6到7,PH小于
5.5停止生长【4】。
2 双歧杆菌的营养需求
双歧杆菌具有复杂的营养需求,许多菌株可以铵盐作为氮源,其他菌株则应用有机氮作为氮源,乳杆菌含有多种氨基酸,维生素、相关增殖因子的复杂培养基,也可以包括可发酵的糖类;另一方面Bifidobacterium能在半合成的培养基中生长,它含有三种氨基酸、。多种维生素和矿物素、乳糖和核苷酸;许多菌株能生长在含有铵盐和胱氨酸的简单培养基中,而其他的营养素含量很低。研究还发现,那些可在无有机氮存在的条件下生长的双歧杆菌,生长过程中还能将相当数
量的氨基酸分泌入培养基【5】。
3 双歧杆菌及其制品与健康作用
3.1 双歧杆菌对机体的生理作用
Bifidobacteria在婴儿和成人的肠道菌群的平衡方面发挥重要的作用,它产生抑制非有益菌的有机酸,刺激肠道蠕动,它的消耗也影响肠道菌群的代谢,许多报告建议它在婴儿营养配方中具有重要作用。
3.2 保持肠道正常微生物菌群的平衡
双歧杆菌通过细胞壁胞酸与肠黏膜上皮细胞的相互作用,紧密结合,与其他厌氧菌一起占据肠粘膜的表面形成一个生物学屏障,构成微生物肠道定殖阻力,从而阻止致病菌,条件致病菌的入侵与增殖。此外双歧杆菌还能产生细胞外糖苷没,降解肠黏膜上皮细胞的复杂多糖,这些糖可作为致病菌和细胞毒素的受体,可以通过这些酶的作用,就可以阻止潜在致病菌和其毒素对肠粘膜的上皮细胞的粘附。双歧杆菌不产生过氧化氢,但产生乙酸和乳酸。这些算都能使肠道的PH降低,从而抑制许多病原菌和腐败菌的生长。通过对肠道PH的控制就可能减少酚类、氨、类固醇代谢物、细菌毒素以及血管收缩胺的产生【6】。乙酸的扛微生物作用比乳酸强,但其原因尚不明,这可能既有酸的类型又与未解离的酸有关。
3.3抗肿瘤作用
双歧杆菌对肿瘤的发生的抑制以及有大量的实验证实。其抑制的机理可由激活机体的免疫功能直接或者间接除去致癌物两方面进行解释。
双歧杆菌产生的乙酸和乳酸使肠道的PH降低,抑制腐败菌的生长和繁殖,使结肠中的N亚硝基化合物、酚类、胆甾醇代谢产物及其潜在致癌物的形成数量减少。其他研究还发现双歧杆菌除了能减少肠道中仲胺和亚硝酸盐合成的亚硝胺的数量外,还能部分降解的N,N二苯基亚硝胺和N亚硝基吡咯烷【7】。
歧杆菌除了能减少致癌物的形成,抑制肿瘤发生外,还可以激活机体免疫系统,抑制肿瘤发生。有证据表明,双歧杆菌的抗肿瘤活性与其细胞壁组分有关报道,加热杀死的婴儿的双歧杆菌的细胞壁具有抗肿瘤作用,作用的强弱与细胞壁的完整性有关。抗肿瘤的机理主要是通过激活吞噬活性,而并非直接的细胞毒作用。
3.4 增强机体体的非特异性和特异性免疫反应
双歧杆菌能激活机体吞噬机体细胞的吞噬活性,提高抗感染能力,康白给小鼠分别注射了青春双歧杆菌的DM8504活菌液、死菌液和死的大肠杆菌对照液,每天一次连续三天。5天后测定吞噬细胞对鸡红细胞的吞噬率、吞噬指数和脾脏指数,结果表明双歧杆菌对巨噬具有明显的激活作用。双歧杆菌在肠道有顶殖,相当于自然自动免疫,可诱发机体的特异性免疫反应【8】。
3.5 营养作用
肠道中的双歧杆菌能合成Vb1、Vb2、Vb6、Vk等多种维生素,机体对这些维生素的吸收利用作用上不清楚。但是双歧杆菌发酵制品可以作为B维生素的良好来源,双歧杆菌也能合成各种氨基酸,供肠道吸收。双歧杆菌的生长能造成PH、Eh下降,有利于铁和维生素D及钙的吸收。
双歧杆菌发酵乳制品生产过程中蛋白质凝固并发生轻微的蛋白质水解,有利于肠道的吸收【9】。通过双歧杆菌的半乳糖苷酶的作用,将乳糖水解,最终形成乳酸和加快酶对乳糖的水解,在肠道中的双歧杆菌的则能更持久的发挥乳糖水解的作用,因此双歧杆菌能明显地改善乳糖不耐症的消化吸收性。
3.6控制内毒素血症的作用
Koppuyhob等报道小白鼠因放射性照射引起肠道菌群失调,表现为双歧杆菌减少,肠道杆菌明显增多,并从被照的动物血液中组织中检测出细菌脂多糖,这种内毒素症是由于双歧杆菌的减少,屏蔽作用减弱,导致肠道杆菌在肠黏膜大量定植,释放内毒素进入血流的结果【10】。双歧杆菌控制内毒素的血症的机理是使过量增殖的革兰氏阴性杆菌减少到正常水平,以减少内毒素的释放。 4 市场开发情况
由于认识到双歧杆菌对人体有益作用,人很早就开始从事双歧杆菌的制品的开发和研究。如今日本已经成为世界上最大的双歧杆菌制品的生产国,已经生产了70多个产品,其中50多种以上的是乳制品,包括酸奶、乳饮料、干酪等,在法国、美国、印度、英国等许多国家双歧杆菌的制品的增长都很快。除了乳制品外,双歧杆菌还被运用于发酵肉品、蔬菜汁的制造。除食品和保健药品以外,双歧杆菌还被应用于畜牧兽医领域【11】。
对于双歧杆菌的生理活性如抗肿瘤作 用、免疫赋活作用、抗变异原性等,其作用已 逐步被人们所了解及接受。随着双歧杆菌研 究的不断深入及新型制剂的
不断开发,将有 助于生理学、保健科学、病理学的新突破,产品也将具有巨大的潜力和广阔的市场,而且它对人体很有好处,所以双歧杆菌对于人类的健康很重要,是很重要的益生菌。
参考文献
【1】 Rasic,J.L and Kurmann,J.A.Bifidobateria and their role ,1983 Birkhauser Vwelag,Basel
【2】 郭本恒,保健与功能食品,黑龙江科技出版社,1995,P254-258
【3】 郭本恒,汪河,1998,食品工业1:P24-26
【4】 陈瑞娟,1993,食品与发酵工业,2:P82
【5】 Moder,H.W.ea al,1990Can.Inst.Food Sci.Thchonl.J.23:P 29
【6】 施正学.东北大学博士论文.双歧杆菌和书安全更干净增殖因子的特性及应
用研究
【7】 赫德善,中国微生物杂志学,1989,1:P 116
【8】 Hidaka.H.and Eida,食品工业,2004,31:P 52
【9】 Woese.C.R.2001.Microbiol.Rev.51:P 221-225
【10】郭本恒,益生菌.北京:化学工业出版社,2003.11.P198-203
【11】 郭兴华,益生菌基础与运用.北京:北京科学出版社,2002.10.P306