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1、益生菌剂,益生菌剂的概念 益生菌剂的常用菌株及其生理功能 益生菌剂的作用机理 益生菌的市场及其影响因素益生菌剂的最新研究成果与展望,益生菌剂的概念,1、益生菌剂的概念2、益生菌剂与微生态制剂3、肠道微生态菌群4、肠道菌群的功能,1、益生菌剂的概念,1965年-原生动物产生的，对另一种原生动物生长有刺激作用的活性的物质。1974年-微生物和具有调节肠道菌群平衡的产物。1989年-一种活的微生物饲料添加剂，具有调整肠道微生物菌群平衡的作用。1990年-摄入动物体内并参与肠道微生物群落的相互作用，或者通过增强非特异性免疫功能来预防疾病，间接地起到促进生长和提高饲料效率的活的微生物培养物。1992年-
2、由单一或多种微生物组成的活菌制剂，通过改善宿主土著微生物的生态平衡，促进动物的健康生长。,1、益生菌剂的概念,目前益生菌剂的标准定义：益生菌是指对人和动植物机体有益的菌。由益生菌生产的产品叫益生菌剂，包括或菌体、死菌体、菌体成分及代谢产物。它们能改善机体微生物和酶的平衡，并刺激特异性或非特异性免疫机制，达到防治某些疾病、促进发育、增强体质、提高产量、延缓衰老和延长寿命的目的。,2、益生菌剂与微生态制剂,微生态系统 微生物的数量和种类相对稳定，与宿主间不停地进行着物质和能量交换，一方面宿主为微生物生存提供营养和条件，另一方面微生物为宿主提供生物拮抗、免疫、维生素及食物消化吸收等多种生理功能，这种
3、与宿主和平共处，互为有利的共生菌群称作正常菌群。正常菌群之间、正常菌群与宿主之间以及正常菌群与环境之间存在密切关系，构成了微生物的生态系统。微生态制剂（Microecologics,Microecological modulator）是依据微生态学理论而制成的含有有益的活菌制剂，其功能在于维持宿主的微生态平衡、调整宿主的生态失调，并建有其他保健功能。,3、肠道微生态菌群,肠道菌群分布的区域性：,3、肠道微生态菌群,肠道菌群随年龄增长而变化：,3、肠道微生态菌群,肠道菌群因饮食习惯而不同：,3、肠道微生态菌群,肌体的健康状况影响着肠道菌群的组成地理位置的变化过度的卫生条件,4、肠道菌群的功能,肠
4、道微生物可以分泌纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶将难于吸收的物质转变成易于消化吸收的小分子。反刍动物本身不能利用纤维素物质，而是依赖于瘤胃内的微生物分泌的纤维素酶和半纤维素酶等酶类降解不溶性的纤维素物质生成可利用的糖，供给机体利用。,肠道微生物在代谢过程中，产生多种氨基酸、维生素等生理活性物质，供给机体直接利用。人类中常见的维生素缺乏症，多是肠道菌群不平衡所致。,乳杆菌和双歧杆菌具有增加吞噬细胞的吞噬能力和刺激机体的体液免疫功能。,（1）分解食物大分子成小分子物质（2）产生多种营养物质（3）刺激免疫系统（4）分解某些潜在的致癌物质,益生菌剂的常用菌株及其生理功能,1、乳酸菌制剂2、芽胞杆菌制剂3、酵母
5、菌制剂,1、乳酸菌制剂,乳酸菌 乳酸菌定义：一类利用可溶性碳水化合物产生乳酸的细菌总称。厌氧菌或兼性厌氧，革兰氏阳性菌，生长繁殖于厌氧或微耗氧、矿物质和有机营养丰富的微酸环境中。乳酸杆菌 长杆状、短杆或棒状，一般成链排列，无芽孢、不运动，兼性好氧或耐氧，生长温度3040，耐酸，最适pH 5.56.2，在pH5或更低的情况下仍能正常生长。人类粪便中分离最多的6类乳杆菌：嗜酸乳杆菌、唾液乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌、短小乳杆菌和发酵乳杆菌。双歧杆菌 形态多样且不规则，杆状、棒状、V型、Y型,单个或链状。无芽孢、不运动、抗酸能力差，严格厌氧。5种双歧杆菌用于生产益生菌剂分别是：双歧杆菌、长歧杆菌、
6、青春双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌,1、乳酸菌制剂,乳酸菌制剂的生理功能：对病原菌的抑制作用（1）产生抗菌化合物（2）营养物质的竞争（3）黏附位点的竞争影响宿主或其他菌株的代谢活性刺激机体的免疫系统营养作用减缓乳糖不适症降低胆固醇用于结肠癌的治疗,利用碳水化合物产生乳酸、乙酸、细菌素的代谢产物，抑制病原菌的生长繁殖，以维持自身的生长优势；乳酸、乙酸等导致肠道的pH值降低，刺激肠道蠕动，加速了病原菌的外排；产生广谱抗菌小分子物质如嗜酸菌素、路乳菌素和链霉菌素。,病原菌和乳酸菌的生长都需要碳源和氮源及肠道内其它营养物质，健康体内，乳酸菌优势生长，抑制了病原菌生长；肠道功能紊乱时，正常菌群生长受
7、到影响，病原菌趁此机会大量繁殖占据生长优势。,肠道病原菌菌体表面通常生有鞭毛和菌毛，他们的主要功能是帮助帮助病原菌在肠道上皮细胞上的粘附，而乳酸菌在肠粘膜表面的黏附力更强，它们借助菌体外的多糖、蛋白质及脂壁酸与肠表皮细胞受体蛋白共价结合,乳酸菌产生的有机酸可促进对维生素D、钙和铁离子的吸收，菌株本身还可产生多种维生素，如硫胺素、核黄素、尼克酸、泛酸、叶酸等；双歧杆菌能使体内具有某些抗衰老作用的酶（超氧化物歧化酶，SOD）活性提高。,肠道内的有些细菌如梭菌、拟杆菌、能够分泌高活性的-葡糖醛酸酶、-葡萄糖苷酶、偶氮还原酶、硝酸还原酶、吲哚-水解酶等，它们能将食物转化成致癌物质或肿瘤诱发因子。而结肠
8、内的双歧乳杆菌和乳杆菌能够抑制或降低这些酶的活性，因此降低了结肠癌的发病率。,胆汁酸、去氧胆汁酸经常结合甘氨酸或牛磺酸形成甘氨胆酸或牛磺胆酸,被乳酸杆菌中的细菌酶、胆盐水解酶所解离(Cilliland,1990)。解离的胆酸有杀菌作用,粘附到细菌纤丝上形成沉淀而排出体外,导致肠肝循环减少,胆固醇转化率升高,产生更多胆酸,从而降低胆固醇(Gilliland,1990)。,乳酸菌可提高肠道有益菌的活性，如-半乳糖苷酶、乳糖酶、蔗糖酶、葡萄糖苷水解酶活性，对乳糖不适正有很好的疗效；乳酸菌还具有同化胆酸盐和抑制胆酸盐生成的作用，从而降低宿主胆固醇的合成。,2、芽胞杆菌制剂,芽孢杆菌种类芽孢杆菌的作用（
9、1）产生多种消化酶类（2）产生抗菌活性物质（3）对病原菌有拮抗作用（4）改善体内外生态环境（5）作为疫苗用于疾病的 防治,枯草芽孢杆菌可产生淀粉酶，淀粉酶降解饲料中的淀粉大分子物质生成单糖，再由其他厌氧菌将单糖转化成乳酸、乙酸、降低肠道的pH值，抑制腐败菌生长；此外芽孢杆菌还能分泌蛋白酶、脂肪酶等水解酶，有利于饲料中大分子物质的消化吸收。,多种芽孢杆菌都能产生抗菌活性物质，枯草菌素（subtilin）是由枯草芽孢杆菌产生的一种短肽，具有广谱抑菌活性，在肠道中可抑制病原菌和腐败菌的繁殖，有很好的热稳定性，在饲料加工过程中仍能保持较高的活性。,芽孢杆菌参与肠道内益生菌群和有害菌群的生存空间、定殖部
10、位以及营养物质的竞争，芽孢具有强的抗逆性，在肠道内胆酸及低pH环境下可以萌发生长，占据生长优势。,芽孢杆菌可以显著降低肠道内大肠杆菌、产气假膜杆菌、沙门氏菌的数量，从而减少了胺、氨、吲哚、硫化氢等对肠道粘膜的毒害作用。,2、芽胞杆菌制剂,芽孢杆菌的特点（1）在肠道低pH值条件下仍具活性并可在肠道内萌发；（2）不能在肠道中定植，不能成为肠道内的正常菌群；（3）对动物有明显的促生长作用；（4）保存期长，易于加工和生产；（5）食品加工的常用菌株；（6）芽孢杆菌制剂促进人或动物免疫功能；,3、酵母菌制剂,酵母菌的特点：（1）能够转化农副产品、工业下脚料生成菌体蛋白，可以弥补饲料中蛋白质含量的不足；（2
11、）不是肠道正常菌群；（3）可以在消化系统中存活。酵母菌的益生作用：（1）酿酒酵母可以减少肠道中大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌；（2）酵母细胞表面的甘露聚糖可以与病原菌分泌的毒素物质结合，以降低其毒性；（3）酿酒酵母分泌“嗜杀因子”，在啤酒工业，乳制品工业中有很好的杀菌作用，对于肠道病原菌也有很强的杀伤力。目前已通过育种手段或基因工程技术将编码“嗜杀因子”的基因克隆到生产乳制品的菌株乳球克吕沃尔菌（Kluyveromm lactis）开发其在乳制品发酵中的潜力。,4、益生菌具备的条件,选择优良菌株应遵循以下几项原则:（1）用作食品添加剂或医药的益生菌最好为在人体中存在的菌种,实践证明从健康人体中分
12、离是比较行之有效的方法,也可适当考虑能在人体环境下生存的其他有益菌种;（2）必须为非病原菌,且无毒,无残留,不引起感染或胃肠道紊乱,不给人类健康带来潜在的威胁;（3）不能携带可遗传的抗药性基因,具有遗传稳定性,最好保证菌种在人体环境中不变,具有遗传可控性;（4）在选择菌种时,应首先考虑目前已被广泛应用的菌种,而这些菌种已被实践证明对人类是有益的。,4、益生菌具备的条件,作为饲料添加剂理想微生物菌种应满足以下条件（1）菌株本身不会使人和动物致病，不产生毒素物质；（2）对宿主有促生长作用，赋予宿主抗病能力；（3）在低pH环境和胆汁中可以存活，能定殖于肠粘膜；（4）易于体外培养，在保质期内能保持较高
13、的活菌数；（5）代谢过程中，产生大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌、梭状 芽孢杆菌等肠道致病菌的抑菌物质而不影响菌株的活性；（6）加工后活菌存活率高，混入饲料后高温下稳定性好；（7）最好来自动物自身肠道，具有宿主专一性。,益生菌剂的作用机理及应用,1、优势菌学说2、生物夺氧学说3、菌群屏障学说4、微生物的代谢活性5、调节免疫系统,1、优势菌学说,（1）微生态平衡的概念 微生态平衡是指正常微生物群与其宿主生态环境在长期进化过程中形成生理性组合的动态平衡.（2）优势菌群 益生菌群占优势，抢先利用小肠上皮细胞内的营养物质进行生存和繁殖，抑制有害菌的消化道的增殖。粘附能力通常被认为是病原菌的一种重要的毒性因
14、子，许多益生菌可以通过与致病菌竞争肠上皮微绒毛上的脂质与蛋白质上的相同复合糖受体来达到阻止致病菌的定植。,2、生物夺氧学说,（1）好氧菌（芽孢杆菌等）造成厌氧环境，降低氧化还原电势，使病原菌因缺氧而生长受限制；（2）厌氧环境促进乳酸菌的生长，产生的有机酸对病原菌具有抑制作用；（3）各菌株的生长状况决定于添加益生菌对氧气的争夺；（4）兼性厌氧菌（酵母菌等）在有氧条件下进行好氧呼吸，为宿主提供能量和营养，从而抑制致病菌的生长。,3、菌群屏障学说,（1）益生菌通过细胞表面的糖蛋白和磷壁酸等多糖与肠粘膜上皮细胞相互作用，密切结合，占据肠粘膜的表面，形成一种天然屏障，从营养竞争、空间位阻等方面限制致病菌
15、的生存繁殖；（2）益生菌结合毒素物质，防止毒素和有害 物质被 宿主吸收，有助于在肠道内建立正常的有益的微生物区系，排除或控制潜在的病原菌。,4、微生物的代谢活性,（1）降低肠道的pH值（2）抑制有害物质的产生（3）合成与分泌多种营养物质和消化酶（4）产生细菌素,保加利亚乳杆菌能中和大肠杆菌外毒素；酵母菌产生的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶、过氧化氢酶可消除体内自由基；双歧乳杆菌可减少肠道内毒素的含量，减轻肝脏的解毒负担。,乳酸菌产生乳酸、乙酸，降低了消化道的pH值，抑制了病原菌生长繁殖，维持了正常菌群的平衡；有机酸可加强肠道的蠕动分泌，促进饲料的消化吸收。,乳酸菌、双歧杆菌合成多种维生素
16、氨基酸，增加钙、镁的吸收，提高机体对矿物质的利用率；芽孢杆菌产生的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等水解酶类，能提高对大分子有机质的消化利用率；瘤胃微生物可利用纤维素、半纤维素、果胶、几丁质、植酸等，提高了饲料的利用率；嗜酸乳杆菌可产生过氧化氢，激活动物肠道内的过氧化物酶硫氰酸盐反应系统，使乳酸过氧化酶与过氧化氢结合将硫氰酸盐氧化成中间产物，抑制了葡萄球菌生长繁殖。,5、调节免疫系统,（1）影响非特异性免疫应答 增强单核吞噬细胞（单核细胞和巨噬细胞）、多形核白细胞（主要是嗜中性粒细胞）和自然杀伤细胞活力，刺激活性氧、溶酶体和单核因子的分泌（2）刺激特异性免疫应答 提高血清中IgA、IgM和IgG的水平以
17、强化体液免疫，促进T淋巴细胞、B淋巴细胞的增加和成熟，促进细胞免疫。,给无菌动物灌注长双歧杆菌，24d后从小鼠体内器官如肠系膜淋巴结、肝肾中分离出长双歧杆菌IgA 抗体，并且发现有针对其的免疫反应，说明肠道中的双歧杆菌能移位到其它器官，被单核巨噬细胞吞噬，从而激活单核巨噬细胞，表明双歧杆菌能促进巨噬细胞的吞噬和杀菌功能。,从鸡肠道中分离到的一株产胞外多糖的菌株坚强肠球菌,其多糖成分EPS-I体外免疫小鼠实验证明EPS-I能促进体外淋巴细胞增殖、促进Con A 诱导的细胞转化，提高脾细胞产1L-2的能力，增强NK细胞杀伤肿瘤细胞Yac-1的能力。,益生菌引发与调节免疫功能的三条途径,IL12 I
18、L10,益生菌调节肠免疫细胞的途径,益生菌剂的市场及其影响因素,1、益生菌剂的现有市场及主要产品2、益生菌剂成功的原因及改进方向3、益生菌剂进入市场需要考量的因素,1、益生菌剂的现有市场及主要产品,益生菌剂产品在1999年的消费总额是13.5亿美元，到2004年时达到了17.4亿美元。在欧洲，主要的市场位于斯堪的纳维亚半岛，如荷兰、瑞士、克罗地亚、爱沙尼亚；具有发展潜力的市场位于希腊、法国、西班牙；德国、法国、英国和荷兰占据了整个欧洲市场2/3的消费份额。近年来益生菌剂市场发展很迅速，德国从1995年的5百万的消费额增长到2000年的3千万的消费额。,1、益生菌剂的现有市场及主要产品,东欧的一
19、些国家，如捷克、匈牙利、罗马尼亚，这些国家的市场产品都是由国际大公司支配的，如Unilever、Panone；并且国内的主要生产厂家也只能从国外引进技术与原料。,欧洲市场主要的益生菌剂的产品品牌及制造商,2、益生菌剂成功的原因及改进方向,益生菌剂的成功的原因在于在消费者中一直有着良好的印象，并且益生菌剂的技术很成熟。但是因为益生菌对物理、化学变化及热都很敏感，使得产品受到一定的影响。,2、益生菌剂成功的原因及改进方向,现在的研究主要集中在提升益生菌的抗逆性上。寻求好的益生菌载体是一个很好的解决方式，例如果汁就是一个现在研究很广泛的载体，因为果汁本身就是一种很有营养的饮品，又有很大的固定消费群体
20、，但是加入益生菌后的果汁的口味可能会限制其市场。,3、益生菌剂进入市场需要考量的因素,产品本身 益生菌剂产品已经不仅仅是解决人们的饥饿问题，更重要的是能让人们更加健康，抵御疾病。厂家在生产益生菌剂产品的时候，应该清楚自己的产品的成分，评估产品的生理学作用以及产品在加工生产过程中成分的变化，测试产品的生物利用度。,3、益生菌剂进入市场需要考量的因素,生产技术与策略 要想生产的产品成功，需要的是不断的开拓市场，及时引进先进的技术，与其他的公司合作，创建品牌效应，富有创新精神。,3、益生菌剂进入市场需要考量的因素,立法机关 当产品进行全球销售的时候，很重要一点是要注意当地的政策与法规，因为地区与地区
21、之间的法律、法规是不同的，要因地制宜的改进产品。,3、益生菌剂进入市场需要考量的因素,消费者 消费者是最重要的一个因素，现在的消费者对于能够预防心脑血管疾病、高血压、恶性肿瘤和肥胖的益生菌产品较重视。鉴于消费者的不同知识背景，在介绍宣传产品的时候尽量不要使用过于专业的语言，应当使用具体的事例，这样消费者会更加易于接受。,3、益生菌剂进入市场需要考量的因素,消费者 不同的年龄层对益生菌产品的要求也不一样，例如年轻的女性希望产品能够有助于保持身材；而年老的人则希望产品能够低胆固醇。随着现代人对健康越来越重视，益生菌产品还是有很广阔的发展空间的。,益生菌剂的最新研究成果与展望,益生菌的抗抑郁作用,益
22、生菌的抗抑郁作用,益生菌对于宿主的有益作用已经得到很多研究的证实，但是以前对于益生菌的有益作用的研究大多数仅限于宿主肠道系统的改善。现在最新的研究倾向于将肠道系统免疫系统神经系统联系起来，研究益生菌对其他系统的改善。,益生菌的抗抑郁作用,现在的研究已经证实肠道紊乱与精神疾病之间存在着一定的联系。最好的例子就是肠易激综合症。肠易激综合症的发病原因：研究认为，本病症状发作或加重均与情绪紧张有关，焦虑、抑郁、激动、恐惧等情绪不安因素刺激机体，影响了植物神经功能，从而引起结肠和小肠的运动功能改变及分泌功能的失调。,益生菌的抗抑郁作用,益生菌对患者肠道的调节 躯体症状是相对精神症状而言，就是身体感到不适
23、。抑郁症虽说是精神疾病，但很多病人都有身体不适：如口干、便秘、食欲减退、消化不良等。而益生菌可以有效地改善这些症状。,益生菌的抗抑郁作用,益生菌对患者血液中氨离子浓度的调节 脑中的复合胺在抑郁症中有着重要的作用，而脑中的复合胺浓度有赖于色氨酸的浓度，调节色氨酸的浓度是治疗抑郁症的重要手段。益生菌治疗抑郁症的就在于影响血液中的氨离子，尤其是色氨酸的浓度，使氨的利用度大大提高。,益生菌的抗抑郁作用,益生菌对患者的免疫系统的调节 研究表明，抑郁症的症状是由一些可以引起炎症的细胞因子造成的，例如IL-1b，TNF-a，IFN-a。益生菌可以调节免疫系统，降低这些细胞因子的浓度，从而缓解抑郁症的症状。,
24、益生菌调节肠免疫细胞的途径,益生菌的抗抑郁作用,益生菌对患者的色氨酸代谢的调节 前面已经提到，大脑中的复合胺的浓度有赖于色氨酸的浓度，而在抑郁症患者的体内的色氨酸的浓度会低于正常水平，因为在细胞色素的诱导下产生的吲哚胺双加氧酶会将色氨酸转变为犬尿氨酸 犬尿氨酸的降解又会产生神经毒素物质。,益生菌的抗抑郁作用,益生菌对患者的色氨酸代谢的调节 虽然犬尿氨酸的降解会产生神经毒素，但是，犬尿氨酸的另一种降解产物犬尿酸却对抑郁症有重要的作用。在益生菌的作用下，吲哚胺双加氧酶的浓度降低，使得色氨酸的浓度升高，但是犬尿氨酸的浓度并没有降低，说明犬尿氨酸降解的速度降低了，并且只产生犬尿酸，而没有神经毒素的产生。,益生菌的抗抑郁作用,益生菌对患者的色氨酸代谢的调节 前面提到的一系列反应是在外周血中产生的，所以在外周血中的色氨酸浓度得到了提升，色氨酸进入大脑是一种竞争性转运机制，外周血中的色氨酸浓度的提升有助于更多的色氨酸进入大脑，使脑中的色氨酸浓度也得到提升。,小结,谢谢,
