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  • 乳酸菌

    乳酸菌指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。乳酸菌可以说是巨噬细胞、nk细胞这些人体免疫细胞的“兴奋剂”,乳酸菌可以激活这些细胞以消灭体内的有害菌和癌细胞。 乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的通称。这类细菌在自然界分布极为广泛,具有丰富的物种多样性。它们不仅是研究分类、生化、遗传、分子生物学和基因工程的理想材料,在理论上具有重要的学术价值,而且在工业、农牧业、食品和医药等与人类生活密切相关的重要领域应用价值也极高。此外,这类菌中有些细菌又是人畜的致病菌,因此受到人们极大的关注和重视。 凡是能从葡萄糖或乳糖的发酵过程中产生乳酸的细菌统称为乳酸菌。这是一群相当庞杂的细菌,目前至少可分为18个属,共有200多种。除极少数外,其中绝大部分都是人体内必不可少的且具有重要生理功能的菌群,其广泛存在于人体的肠道中。目前已被国内外生物学家所证实,肠内乳酸菌与健康长寿有着非常密切的关系。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 乳酸菌 门: 厚壁菌门
    纲: 芽孢杆菌纲 目: 乳杆菌目
    属: 乳杆菌属Lactobacillus
    界: 细菌界 代谢类型: 异养厌氧型
    科: 乳杆菌科Lactobacillaceae
    • 沧海之粟在健康食品的开发过程中,食品安全是首先需要保证的。

    目录

    存在分布/乳酸菌 编辑

    乳酸菌也广泛存在于畜、禽肠道、许多食品、物料及少数临床样品中。乳酸菌不仅可以提高食品的营养价值,改善食品风味,提高食品保藏性和附加值,而且乳酸菌的特殊生理活性和营养功能,正日益引起人们的重视。大量研究表明,乳酸菌能够调节机体胃肠道正常菌群、保持微生态平衡,提高食物消化率和生物价,降低血清胆固醇,控制内毒素,抑制肠道内腐败菌生长繁殖和腐败产物的产生,制造营养物质,刺激组织发育,从而对机体的营养状态、生理功能、细胞感染、药物效应、毒性反应、免疫反应、肿瘤发生、衰老过程和突然的应急反应等产生作用。由此可见,乳酸菌的生理功能与机体的生命活动息息相关。可以说,如果乳酸菌停止生长,人和动物就很难健康生存。也正因为如此,乳酸菌被广泛用于轻工业、食品、医药及饲料工业等许多行业上   。

    乳酸菌是一种存在于人类体内的益生菌。乳酸菌能够将碳水化合物发酵成乳酸,因而得名。益生菌能够帮助消化,有助人体肠脏的健康,因此常被视为健康食品,添加在酸奶之内。

    乳酸菌 乳酸菌

    在人体肠道内栖息着数百种的细菌,其数量超过 百万亿个。其中对人体健康有益的叫益生菌,以 双歧杆菌 、屎肠球菌等为代表,对人体健康有害的叫有害菌,以大肠杆菌、产气荚膜梭状芽胞杆菌等为代表。益生菌是一个庞大的菌群,有害菌也是一个不小的菌群, 当益生菌占优势时(占总数的80%以上),人体则保持健康状态,否则处于亚健康或非健康状态。长期科学研究结果表明,以乳酸菌为代表的益生菌是人体必不可少的且具有重要生理功能的有益菌,它们数量的多和少,直接影响到人的健康与否,直接影响到人的寿命长短,科学家长期研究的结果证明,乳酸菌对人的健康与长寿非常重要。

    而人体肠道内乳酸菌拥有的数量,随着人的年龄增长会逐渐减少,当人到老年或生病时,乳酸菌数量可能下降100至1000倍,直到老年人临终完全消失。在平时,健康人比病人多50倍,长寿老人比普通老人多60倍。因此,人体内乳酸菌数量的实际状况,已经成为检验人们是否健康长寿的重要指标。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。国际上公认的乳酸菌,被认为是最安全的菌种,也是最具代表性的肠内益生菌,人体肠道内以乳酸菌为代表的益生菌数量越多越好。也完全符合诺贝尔得奖者生物学家梅契尼柯夫“长寿学说”里所得出的结论, 乳酸菌 = 益生菌 = 长寿菌

    人类面对抗生素的日渐无能为力的现状,正在不断寻求新的更加有效的生物抗菌产品,世界发达国家首先认识并开创了以使用乳酸菌为代表的免疫疗法革命。瑞典科学家研究发布的结果是,治疗胃和大肠炎症时直接喝乳酸菌比用抗生素更好,危险性几乎为零。而在日本,乳酸菌制品已占日本乳制品市场的85%以上,二十年来日本青年平均身高增加15厘米,人口平均寿命达85岁,居世界第一位。这都是乳酸菌制品所带来的直接健康功效。

    生理功能/乳酸菌 编辑

    1.防治有些人种普遍患有的乳糖不耐症(喝鲜奶时出现的腹胀、腹泻等症状)。

    2. 促进 蛋白质 单糖 等营养物质的吸收,产生 维生素B族 等大量有益物质

    3.增加肠道有益菌群,改善人体胃肠道功能,恢复人体肠道内菌群平衡,形成抗菌生物屏障,维护人体健康。

    4、抑制腐败菌的繁殖, 消解腐败菌产生的毒素,清除肠道垃圾。

    5.抑制胆固醇吸收,降血脂、降血压作用。

    6.免疫调节作用,增强人体免疫力和抵抗力。

    7.抗肿瘤、预防癌症作用。

    8.提高SOD酶活力,消除人体自由基,具抗衰老、延年益寿作用。

    9. 有效预防女性 泌尿生殖系统 细菌感染

    10.控制人体内毒素水平, 保护肝脏并增强肝脏的解毒、排毒功能。少数为异型发酵,如肠膜状明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)是制药工业上生产右旋糖酐(即代血浆)的重要菌种,但也是制糖工业的一种害菌,常使糖汁发粘稠而无法加工。乳酸杆菌族,菌体杆状,单个或成链,有时成丝状、产生假分枝。根据其利用葡萄糖后的产物不同,分为同型发酵群和异型发酵群。多数种可发酵乳糖,而不利用乳酸,发酵后可将pH下降至6.0以下。

    本族中以乳酸杆菌属(Lactobacillus)最为重要,大多是工业上尤其是食品工业上的常用菌种。存在于乳制品,发酵植物食品如泡菜、酸菜,青贮饲料,及人的肠道、尤其是乳儿肠道中。工业生产乳酸常用高温发酵菌。例如德氏乳酸杆菌(L.delbrueckii),最适生长温度为45℃,此菌在乳酸制造和乳酸钙制造工业上广泛应用。

    类型/乳酸菌 编辑

    乳酸菌大体上可分为两大类。 一类是 动物源乳酸菌 ,一类是 植物源乳酸菌。因为动物源取自动物,因菌种常处于相对不稳定状态,其生物功效也较不稳定,且在大量食用时,很容易导致人体动物蛋白过敏,即排斥反应。而植物源乳酸菌,因为取自植物易被人体认可,不论摄取多大的量,人体不会产生异体蛋白排斥反应,且 植物源乳酸菌比动物源者更具有活力,能比动物源多8倍的数量到达人体小肠内定植,从而发挥其强大而稳定的生物功效。

    其实普通的乳酸菌,活力极弱,它们只能在相对受限制的环境中存活,一但脱离这些环境,其自身也会遭到灭亡。只有经过特殊工艺处理的乳酸菌才能到达肠道。进入肠内的乳酸菌,必须具备数量多、活力强,才能发挥其生物功效。如何研制出高浓度且活力强的乳酸菌,成为了当今微生学家们追求的梦想。

    研究历史/乳酸菌 编辑

    乳酸菌的应用历史非常悠久,远在古代,人类就在食品酿造与加工上不自觉地应用了乳酸菌。大唐贞观15年(641)唐朝文成公主进藏时就有“酸奶”的记载。但人类能够科学地研究并利用乳酸菌却始于19世纪中叶,法国巴斯德在研究酒变酸的原因时首先发现了它。在这之后,英国Lister、俄国kem和法国Tissier分别于1857年、1882年和1899年先后发现了乳链球菌、乳杆菌和双歧杆菌。近些年来,由于确认了乳酸菌尤其是双歧杆菌、嗜酸乳杆菌等肠道有益菌的许多重要生理功能,各种乳酸菌发酵制品由此风靡全世界。传统的乳酸菌发酵制品有保加利亚酸奶、累本(Leben)、达喜(Dahi)、开菲尔(Kefir)奶酒和马奶酒等。随着现代食品科学技术的发展,利用天然的或经筛选的乳酸菌来发酵生产,已经有多种不同类型的发酵乳制品如酸牛奶、发酵酸奶油、酸性酪乳、干酪、酸性稀奶油、双歧杆菌乳、嗜酸菌乳、酸牛奶酒和活性乳酸菌饮料等等。  

    早在20世纪初,俄国著名的生物学家,诺贝尔奖获得者梅契尼柯夫(Mechnikoff,1845-1916),在他的“长寿学说”里已明确指出,保加利亚的巴尔干岛地区居民,日常生活中经常饮用的酸奶中含有大量的乳酸菌,这些乳酸菌能够定植在人体内,有效地抑制有害菌的生长,减少由于肠道内有害菌产生的毒素对整个机体的毒害,这是保加利亚地区居民长寿的重要原因。这个具有划时代意义的“长寿学说”,为人类利用乳酸菌生产健康食品开创了新纪元。今天,利用乳酸菌生产的健康食品已经一跃成为全世界关注的健康食品。

    早在5000年前人类就已经在使用乳酸菌。到目前为止,人类日常食用的泡菜、酸奶、酱油、豆豉( 纳豆菌)等,都是应用乳酸菌这种原始而简单的随机天然发酵的代谢产物。

    有益菌已经开始逐渐流行,大多数家长都会为儿童补充有益菌。例如在宝宝每天要冲饮的奶粉(牛奶)中添加一些益生菌,不仅能够扼制肠内有害菌群的产生,还能为肠内有益菌提供良好的生长环境,造就健康肠道。含有Bacillus subtilis(枯草芽孢杆菌)的,对乳糖分解有很好的效果,能够帮助孩子对牛奶或奶粉的消化,吸收。有益菌能够促进奶粉,牛奶中含有的蛋白质等营养成分的吸收。它含有必需营养素代谢以及生长发育所必要的维他命B1, B2, B6,能够帮助孩子良好的成长发育。

    在发酵型乳酸菌奶饮品已有上百年历史的欧美国家,发酵型乳酸菌奶饮料在乳制品市场的比例高达80%。随着消费者健康意识的提高,中国乳酸菌市场发展迅猛,产业规模已经超过200亿元人民币,中国的乳酸菌产业正处于快速发展期,正以每年25%的速度递增。中国乳酸菌奶饮品的年总产量已突破100万吨。随着消费者的需求增长,国内乳品企业也开始发力乳酸菌产品市场。未来五年将是中国乳酸菌行业快速发展的黄金时期。

    繁殖/乳酸菌 编辑

    在固体培养基上菌落较小,生长缓慢。在液体发酵培养基内可以很快的生长,离心洗涤可以获得纯度较高的菌体且 兼具需氧和厌氧的性能

    低聚糖能够促进乳酸菌增殖。低聚糖促进乳酸菌等有益菌增殖和对病原微生物的抑制有多种途径,其中一是屏障作用,描述为对肠道黏膜上皮的竞争性抑制。二是代谢产物对病原菌和抑制作用。Stewart等(1993),Tomilka等(1992)证实异麦芽低聚糖(IMO)能促进双岐杆菌、乳酸菌增殖,这些菌代谢产生低能脂肪酸降低pH值,大肠杆菌、沙门氏菌等都对酸性条件敏感,低PH值抑制其生长。肠道的乳酸菌如双岐杆菌本身的凝集素活性明显高于致病菌如大肠杆菌和沙门氏菌,这可能是肠道正常菌群在竞争性排斥作用中具有明显竞争优势的原因之一。  

    运动/乳酸菌 编辑

    大多数不运动,少数以周毛运动。

    有的也连消化驱动。

    形态/乳酸菌 编辑

    菌体常排列成链。乳酸链球菌族,菌体球状,通常成对或成链。乳酸杆菌族,菌体杆状,单个或成链,有时成丝状、产生假分枝。

    作用机理/乳酸菌 编辑

    乳酸菌在动物体内能发挥许多的生理功能。大量研究资料表明, 乳酸菌能促进动物生长,调节胃肠道正常菌群、维持微生态平衡,从而改善胃肠道功能;提高食物消化率和生物效价;降低血清胆固醇,控制内毒素;抑制肠道内腐败菌生长:提高机体免疫力等。

    乳酸菌通过发酵产生的有机酸、特殊酶系、酸菌素等物质具有特殊生理功能(郑坚,2002),可刺激组织发育,对机体的营养状态、生理功能、免疫反应和应激反应等产生作用。

    1.提供营养物质,促进机体生长乳酸菌如果能在体内正常发挥代谢活性,就能直接为宿主提供可利用的必需氨基酸和各种维生素(维生素B族和K等),还可提高矿物元素的生物活性,进而达到为宿主提供必需营养物质、增强动物的营养代谢、直接促其生长的作用。Dalmin等(2001)研究报道乳酸菌可以改良水质,提高斑节对虾的存活率、生长速率和健康状况。Hamad(1979)试验证明,小麦、稻米等谷物用乳酸菌发酵后,营养价值大大提高。此外,乳酸菌产生的酸性代谢产物使肠道环境偏酸性,而一般消化酶的最适PH值为偏酸性(淀粉酶6.5、糖化酶4.4),这样就有利于营养素的消化吸收。何机峻的产生还可加强肠道的蠕动和分泌,也可促进消化吸收养分(张力等,2000)。

    2.改善胃肠道功能,维持肠道菌群平衡动物的整个消化道在正常情况下都寄生有大量微生物。就其作用而言,可分乃三类:

    ①共生性类型,主要是兼性厌氧菌,在生态平衡时,它们的维生素和蛋白质合成、消化吸收、生物拮抗和免疫等功能对宿主有利。

    ②致病性类型,正常情况下数量少,寄生于正常部位,不至于使宿主发病。若失控,则会导致宿主的不良反应。

    ③中间性类型,即同时具有生理和致病两种作用。微生物群的平衡,对机体的健康十分重要,而乳酸菌就能够调节这种微生态平衡,保障宿主正常生理状态。乳酸菌是肠道常在菌( 常生菌),畜禽服用乳酸菌后,可以改变肠道内环境,抑制有害菌繁殖,调整胃肠道菌群平衡。乳酸菌通过粘附素与肠粘膜细胞紧密结合,在肠粘膜表面定植占位,成为生理屏障的主要组成部分,从而达到恢复宿主抵抗力,修复肠道菌群屏障、治愈肠道疾病的作用。如果这个屏障遭到抗生素或其他因素的破坏,宿土丧失了对外来菌抵抗力,会使具有耐药性的肠内菌异常增殖而取代优势菌的位置,造成肠道内微生态平衡的失调。( 占位及屏障作用

    3.改善免疫能力。乳酸杆菌和双歧杆菌一方面能明显激活巨噬细胞的吞噬作用,另一方面由于它能在肠道定植,相当于 天然自动免疫。它们还能刺激腹膜巨噬细胞、诱导产生干扰素、促进细胞分裂、产生抗体及促进细胞免疫等,所以能增强机体的非特异性和特异性免疫反应,提高机体的抗病能力。Pergidon等(1988)报道,口服乳酸菌后,对巨璇细胞的半乳糖甙酶活性、巨噬细胞的吞噬活性等具有显著的激活和促进作用。当异物侵入机体时,免疫细胞被乳酸菌激活,增强了机体对异物产生抗体的作用。Chndra(1984)认为,乳酸菌之所以具有有激机体产生抗体的作用,是由于菌体通过淋巴结、粘膜刺激淋巴细胞接受刺激的淋巴细胞再通过肠系膜淋巴结(MIN)循环到血流中,并分布全身,从而调节机体的免疫应笞。

    乳酸菌 乳酸菌

    4.抗菌作用研究资料表明:乳酸菌对一些腐败菌和低温细菌有较好的抑制作用。可用于防治腹泻、下痢、肠炎、 便秘和由于肠道功能紊乱引起的多种疾病以及 皮肤炎症(赵红霞,2003)。其抗菌机制主要表现在以下几个方面:①产生的乳酸等有机酸能显著降低环境pH值和Eh(氧化还原电位)值,使肠内处于 性环境,对于致病菌如痢疾杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、弯曲杆菌、葡萄球菌等有拮抗作用;②产生的 氧化氢能够激活牛乳中的“过氧化氢酶-硫氰酸”系统,抑制和杀灭革兰氏阴性菌、过氧化氢酶阳性细菌如假单胞菌属、大肠杆菌类和沙门氏菌属等;③产生类似细菌素的细小蛋白质或肽类( 抗菌肽),如各种乳酸杆菌素和双歧菌素,对葡萄球菌、梭状芽孢杆阔以及沙门氏菌和志贺氏菌有拮抗作用。另外,双歧杆菌等还可将结合的胆酸分解为游离的肌酸,后者对细菌的抑制作用比前者更强。

    乳酸菌类微生态制剂为饲料和畜牧水产养殖业提供了一条高效、无害、无污染的新选择。随着越来越多的新菌种和特异性菌株在生产中使用,我们要充分考虑动物菌群自身特点以及寄生与环境之间的关系,科学合理地使用,使其达到最大的生态效应和经济效益。

    工业用途/乳酸菌 编辑

    常用于制造酸奶、乳酪、德国酸菜、啤酒、葡萄酒、泡菜、腌渍食品和其他发酵食品。在牛奶中加入乳酸菌可提高牛奶保健作用。

    经乳酸菌发酵的乳酸菌奶酪蛋白及乳脂被转化为短肽、氨基酸和小分子的游离脂类等更易被人体吸收的小分子。奶中丰富的乳糖已被分解成乳酸,乳酸与钙结合形成乳酸钙,极易被人体吸收,也可被乳糖不耐症人群选用。乳酸菌奶能促进胃液分泌,促进消化,对胃具有保养功能,并能抑制肠道内腐败菌的生长,其生物保健价值远远高于牛奶。

    淀粉类食品含有较多的天冬酰胺(一种氨基酸)以及还原性糖,在高温(120℃)油炸下容易产生致癌物质丙烯酰胺。挪威研究人员发现,利用乳酸菌来清除油炸马铃薯产品原料表面的还原糖成分,从而可以阻止丙烯酰胺的形成。

    不同的研究或者接种不同类型的乳酸菌有不同的结果。一般接种同型乳酸菌(如乳酸片球菌;植物胚芽乳杆菌;酪蛋白乳杆菌;粪链球菌;戊糖片球菌)可降低青贮饲料pH值,增加乳酸含量,降低丁酸含量;接种异型乳酸菌(如布氏乳杆菌;发酵乳杆菌)则提高青贮饲料pH,增加乙酸的生成。

    饲料中添加乳酸菌,能提高蛋雏鸡成活率和日增重,可使断乳后仔犬体重显著增加,因此显著提高饲料利用率。

    乳酸菌常用于生物防腐,研究表明,用乳酸菌发酵液保鲜肉品,可以抑制肉品中的致病菌和腐败菌的生长,保存风味物质,不改变食品组织状态,而且在正常冷却储存条件下,也不影响食品的感官特性。

    多数为同型发酵,如链球菌属(Streptococcus),是与人类关系密切的重要菌群,有些菌是人和温血动物的致病菌;有些是人体的正常菌群存在于口腔和肠道;有些是乳制品及植物发酵食品中的常用菌,常在食品工业中使用,如乳链球菌(S.lactis)。

    乳酸菌发酵原理是在酶的催化作用下将葡萄糖转化为乳酸,同时放出能量提供给其自身生命活动。

    工业生产乳酸常用高温发酵菌。例如德氏乳酸杆(L.delbrueckii),最适生长温度为45℃,此菌在乳酸制造(如:制造陈醋,酸奶等)和乳酸钙制造工业上广泛应用。

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