微生态制剂的研究及发展现状

微生态制剂的研究及发展现状

所谓微生态制剂是指在微生态学理论的指导下，调整生态失调、保持微生态平衡、提高宿主（人、动植物）健康水平或增进健康状态的生理活性制品及其代谢产物以及促进这些生理菌群生长繁殖的生物制品。微生态制剂较为常见的是乳酸菌制剂，乳酸菌制剂是指将乳酸菌培养后，再用适当的方法制成带活菌的粉剂、片剂或丸剂等，服用后能起到整肠和防治肠胃疾病作用的一类微生态制剂。乳酸菌制剂是微生态制剂的一种，我国1994 年农业部批准使用微生态制剂的品种有：蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、粪链球菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、乳链球菌等，其中大部分也属于乳酸菌类。下面以乳酸菌制剂的研究及发展来阐述微生态制剂的研究及发展现状。

1 人体的微生态平衡

生物的生存与繁衍，必须适应环境，这种环境包括外环境（也称为大生态）和内环境（也称为微生态）。各类微生物在体内的微环境中形成一种微生态平衡。这是长期进化过程中形成的正常微生物与其宿主在不同发育阶段中动态的生理性的组合。一个成年人大约有1 X 1013个细胞，而肠道中栖息着约由400 个种组成的1 X 1014 个微生物，这些微生物作为一个整体存在。它们之间互相依赖又互相制约，其中大部分与细胞接触，交换能量和物质，甚至互相传递遗传信息。这些微生物具有各种各样的酶类，进行着非常出色的有条不紊的代谢活动，它们对机体的营养水平、生理功能、药物效应、免疫调节、肿瘤发生细菌感染、衰老过程、毒素反应和突然的应激反应等都有作用［5］。机体内的微生物有下列四个特征：

1. 1 定位在机体内，不同微生物的正常种群在空间所处的位置基本是一定的。以回肠下部的结肠最为集中。仅种类多，而且数量大。同一种群，在生物学上基本是相同的. 但在生态学上是不同的，原籍菌在原籍是益菌，如果脱离了原籍转移到外籍，成了异位菌，就可能是有害菌。在微生态平衡中. 定位能防止细菌异位与内源性感染。

1. 2 定性在机体中. 并不是任何微生物都能生存下来，只有某些特定的菌群才能繁衍生息。它们对机体的生理作用和机体提供给它们的生存环境是长期适应的结果。在微生态平衡中. 定性对微生物和宿主是互为有利的。

1. 3 定量在机体中，不同部位的各类微生物菌群成员的数量大体是固定的。在微生态平衡中，定量是微生态平衡的关键之一。优势菌群通常是决定微生物生态平衡的核心因素，如在肠道中厌氧菌占优势，一旦这个优势菌群数量下降或完全消失，就会导致平衡失调。

1. 4 定主人体内微生物菌群和动物体内的微生物菌群，并不完全相同，即使是同一个种的细菌。在动物体内是不致病的重要的生理菌群，在人体内则有可能是非生理菌或致病的菌，反之亦然。在研制生态制剂时，一定要考虑到种属关系，由哪种生物来，再回到哪种生物的生境，这样研制的制剂，效果才会好。肠道生态制剂（活菌制剂之一）是针对微生态失调，用非致病菌研制的一种制剂。它是采用机体内正常微生物，经人工繁殖，制成活菌制剂，然后使其回到原来的生境，在体内定植和繁殖。发挥其自然生理功能，达到调整菌群，起到防病和治病的作用。在众多的生态制剂中，乳酸菌制剂是最好的一种. 因为它无毒副作用，担负着机体多种重要的生理功能，与机体健康息息相关。

2 乳酸菌制剂的优点

乳酸菌对人体主要具有免疫调节、调整肠道菌群、防止腹泻、降低粪便中某些酶活性及抗突变抗癌的保健作用。

2. 1 吸附性乳酸菌吸附于肠道表面，最后在人体肠道中生长是乳酸菌发挥作用的重要前提条件，与那些无吸附力的乳酸菌相比，具有吸附性的乳酸菌在肠道中能存活更长时间，更好地发挥免疫调节作用。吸附有助于黏膜表面与肠道淋巴器官相互作用，这些淋巴器官具有调整局部和整体免疫的功能。吸附性也有助于将肠道表皮致病菌排出肠道。体外研究表明［6］，不同乳酸菌具有不同的吸附能力，可以通过活组织检查法来研究乳酸菌在体内的吸附作用。虽然吸附性是乳酸菌发生功能的重要前提之一，但很强的吸附性也会增加宿主感染的概率，也有一些乳酸菌，虽然只有很弱的吸附性，但对宿主仍表现出较强的益生作用。

2. 2 免疫调节作用人体研究表明，由这些乳酸菌引发的免疫调节作用，并没有引起发炎反应等不利影响。

如来自排泄物的鼠李糖乳杆菌GG 和乳酸双歧杆菌BD - l2 在体外能抑制淋巴细胞增殖。那些食用霉变食品引起特异性湿疹的儿童，在补充上述两种乳酸菌后，与对照组相比，服用组的治疗效果明显优于前者

2. 3 拮抗作用乳酸菌主要通过两种方式来拮抗微生物，一是在其生长过程中，分泌一些抗菌性物质；二是与病原菌竞争生存空间。尽管乳酸菌可以产生细菌素，但在体内细菌素抑制病原菌的作用非常有限，因为传统的细菌素只能抑制亲缘关系较近的其他乳杆菌或那些生孢子菌（如芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌）。

2. 4 抗突变和抗癌作用人们对食品或肠道中细菌的抗突变、抗癌作用已经研究了多年。细菌抗癌的作用主要有：结合或降低致癌物/ 前致癌物；产生抗突变化合物；修饰肠道中与前致癌物生成有关的酶；通过调节免疫反应来抑制肿瘤的形成。人体实验表明，乳酸菌能减少粪便中致突变物的浓度及某些酶的活性，这些酶与突变物或致癌物的激活有关。某些粪便中的酶如硝酸盐还原酶和葡糖苷酸酶在结肠中能将前致癌物转变为致癌物。

2. 5 促进机体营养吸收作用乳酸菌制剂中的乳酸菌（如双歧杆菌和乳杆菌等），在机体内能够合成多种维生素，如尼克酸、叶酸、烟酸、维生素B l、维生素B2、维生素B6、维生素B l2等，促进机体对蛋白质的消化、吸收和利用，促进机体对钙、锌、铁和维生素D 的吸收，具有帮助消化增进食欲的作用。

2. 6 延缓衰老作用乳酸菌制剂有利于补充老年人体内

双歧杆菌和乳杆菌等优势菌群的缺失，坚固肠道生物屏障结构，参与肠道菌膜的重建，从而起到重要的占位保护作用和排他性的生物拮抗作用；并能分泌多种有机酸、细菌素和抗菌物质，构建化学屏障，使异常增殖的腐败菌减少，并大大地减少机体对有毒产物（组胺、酪氨、腐胺、硫化氢、吲哚、亚硝酸盐和酚类等）的产生与吸收，有利于脏器功能的正常发挥及衰老进程的延缓。乳酸菌还具有激活机体细胞内超氧化歧化酶（SOD）、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶的作用，促使抗氧化物产生，减少自由基的损伤和延缓老化作用。因此，乳酸菌制剂对老年人保健作用就在于通过对机体体内微生物菌群调整，激发机体本身的效应（如微生态系、免疫系和代谢系的活动），来达到调节自身、延缓衰老进程的目的。

3 乳酸菌制剂类型

目前人用乳酸菌制品已有近百种之多。从成分上看有些是单纯的活菌制剂，而有些是除乳酸菌外配合有双歧因子及其他成分组成的复合（复方）制剂；活菌制剂中有的是单菌，也有的是由多种菌组成；从剂型上看有片剂、胶囊、冲剂及液态制剂，包括乳品饮料、口服液等。

3. 1 乳酸菌胶囊剂胶囊剂是乳酸菌制品的一种重要剂型。胶囊剂的特点是生产工艺较简单，运输和携带方便，可掩盖制剂的不良气昧，可有不同颜色便于区别，药物的生物利用率高，因为制造时不需加胶黏剂，也不施压，因而易于分散，可以用不透明囊壳减少乳酸菌受光、热和空气的影响。其缺点是水剂和吸湿性强的制剂不宜直接制成胶囊。此外，胶囊不适于儿童服用。

3. 2 乳酸菌片剂目前片剂也是乳酸菌制品的一大类，它是用乳酸菌剂加适当辅料，通过制剂技术制成的片状制剂［l5］。片剂具有剂量准确、质量稳定（与光、空气、水分等接触面减小之故）、服用和携带方便、便于识别以及成本低廉等优点。其缺点是儿童不易吞服，贮藏条件不当时易变质。常见乳酸菌片剂有两种，一类是口服片，另一类是外用片。口服片有普通片和肠溶衣片。如乳酸菌奶片、乳酸菌素片等属于普通片。口服片一般要求有较好的崩解性和溶出性。为防止和减少氧的损害，最好进行包衣。肠溶片也许是多数乳酸菌口服片较理想的剂型，这种片剂既可防止胃酸对菌的伤害作用，也可减少氧的影响。

3. 3 乳酸菌冲剂冲剂也是乳酸菌制品的一大类。冲剂生产工艺简单，不需复杂的设备，携带和服用方便。冲剂以菌粉、填充剂、稳定剂和调味剂等组成［l6］。冲剂可分为可溶性冲剂和混悬性冲剂，乳酸菌冲剂多为后者。乳酸菌冲剂主料为干燥菌粉，辅料为奶粉以及淀粉等，根据产品要求还可加入一些甜味剂、香精等调味剂，有的还加入一些营养强化剂如维生素等。在双歧杆菌冲剂中还可加入低聚糖等双歧因子。经充分混合制成颗粒或粉剂，用复合铝膜真空包装，按所含菌数有不同规格，每克含菌数从几亿到上百亿。

3. 4 乳酸菌口服液类产品口服液也是乳酸菌制品的一大类，从生产工艺上可分为两类，一类是由食品级原料制成培养基接入乳酸菌进行发酵，发酵液不经灭菌，直接在无菌条件下灌装，即得到产品；另一类是先以组方加工成溶液，经灭菌冷却后加入乳酸菌粉或菌悬液混合后灌装得到产品。第一类产品的优点是原液经过乳酸菌发酵，除了乳酸菌本身的有益作用外，其产生的许多代谢产物对人体也有很好的保健作用。

第二类口服液可以根据需要配制各种溶液，然后与菌剂混合。其优点是可根据菌的生理特性来配制有利于菌存活的液剂，延长菌的存活期。但是这两类产品都不可能有较长的活菌数高的保质期。最好是在低温下保存，就近销售为宜。

3. 5 乳酸菌微胶囊制剂乳酸菌制品质量最重要的标志之一是活菌数，对那些单纯以活菌数为惟一指标的产品来说更为重要。乳酸菌在产品保存中极易失活，如何延长保存期成了这类产品的一大难题。国内外都在试图通过基因改造或耐酸耐氧菌株的筛选等来提高菌种对酸和氧的抵抗能力；在工艺技术上，通过微胶囊使菌与氧和酸等不利因素隔离，以提高菌的存活率。微胶囊是利用某些天然或合成的大分子材料为囊材，把对光、氧等外界环境敏感的或挥发性强的物质，如香料、挥发油、营养素、酶、微生物及细胞组织等固体或液体包裹在中心部位，形成微小胶囊。微胶囊实际上是固定化的一种类型。利用合适的囊材把菌体包裹住，使之与外部隔绝，以达到保护的目的。

4 乳酸菌制剂的发展

为了更好发挥乳酸菌的使用效果，近年来在对微生物的菌株改造、生产工艺、产品形式等方面作了许多研究工作。主要有以下几个方面。

4. 1 菌株配伍使用有试验表明，乳酸杆菌和双歧杆菌配合使用能够增加其效果。严格厌氧的菌株与非严格厌氧菌株进行共培养，可以提高厌氧菌的产量和存活率，利于各菌株发挥效用。

4. 2 提高成品中乳酸菌的数量添加微量元素（Fe、Cu、Zn、Se、MO 等），菌体生长需要的氨基酸（Arg、Tyr、PrO、Phe等）和B 族维生素等物质于培养基中，可促进菌株生长及延长其在成品中的存活时间。

4. 3 利用合适的载体，使益生素菌株成功到达预期位置发生作用。有人验证，酸奶就是乳酸杆菌和双歧杆菌的有效载体，可使其进入肠道的过程中存活率提高。

4. 4 维生素与酶制剂、有机肽、多肽、中草药等物质的复合使用研究表明加酶乳酸菌对动物具有明显的促生长作用。

4. 5 新菌种的研究通过基因工程构建新菌种，利用特殊环境条件选育优良新菌种，如利用返回式科学卫星中的辐射，高真空和微重力的特殊环境以提高变异率，从而获得非常优良的双歧杆菌菌种。

由此可见，开发乳酸菌新产品时，菌种的选择非常关键。要从菌株特性（如分类、来源、纯度、发酵特性）、安全性资料（毒理、药理等）、健康效应研究结果（动物试验、人体临床试验）以及产品资料（如配方、贮存、服用时活性乳酸菌含量以及成本等）等方面综合考虑。