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北京联合大学闫文杰:益生菌在我国保健食品中的应用进展
转载 发布时间:2022-08-30 浏览次数: 94 来源: 食品工业科技编辑部

核心提示:肠道为人体免疫器官之一,其内环境中寄存着庞大、丰富的微生物群体,它们与宿主免疫、代谢等功能一同进化,因而对维持内环境系统的平衡具有至关重要的作用。益生菌是指摄入适量后,能对人体产生确切健康功效的、活的有益微生物,主要包括乳杆菌类、双歧杆菌类、革兰氏阳性球菌等,其发挥功效的作用机理主要是经肠道菌群及免疫系统功能调节而实现的。


  研究背景

  肠道为人体免疫器官之一,其内环境中寄存着庞大、丰富的微生物群体,它们与宿主免疫、代谢等功能一同进化,因而对维持内环境系统的平衡具有至关重要的作用。益生菌是指摄入适量后,能对人体产生确切健康功效的、活的有益微生物,主要包括乳杆菌类、双歧杆菌类、革兰氏阳性球菌等,其发挥功效的作用机理主要是经肠道菌群及免疫系统功能调节而实现的。2019年3月国家市场监督管理总局公开征求《益生菌类保健食品申报与审评规定(征求意见稿)》意见中指出,益生菌系指活的微生物,当摄取足够数量时,对宿主健康有益。

  益生菌因菌株的差异,功能也有所不同,比如调节胃肠道菌群、维系内环境平衡、润肠通便、调节免疫及过敏反应等。闫文杰团队综述了益生菌类原料在我国保健食品中的合规性依据、应用现状、申报功能、新功能以及保健食品研究与开发等相关内容,以期为益生菌类原料在我国保健食品中的研究开发和应用提供一定的参考。

  1 益生菌功能研究进展

  益生菌对于机体的微生物菌群、微环境、免疫系统等方面发挥着举足轻重的作用。在已获批的益生菌类保健食品中,功能声称最多的是增强免疫力,其次是调节肠道菌群。其对于机体、肠道菌群的主要作用机制见图1。


  1.1 调节肠道菌群

  益生菌可以有效调节肠道菌群的功能已成为科学界的共识,因而在保健食品中申请的功能声称数量仅次于申报数量最高的增强免疫力功能。刘伟贤等研究发现副干酪乳杆菌K56在剂量为0.867 mg/kg时能促进模型小鼠排便,增加小鼠肠道中乳杆菌和双歧杆菌的数量,判定其具有润肠通便及调节肠道菌群的功能。郭佳汶等的研究表明鼠李糖乳杆菌能有效竞争致病微生物定植,抑制其增殖,并增加短链脂肪酸数量及微生物多样性,改善抗生素引起的肠道菌群紊乱状况。研究表明罗伊氏乳杆菌在107 CFU/g剂量时可提高其在仔猪胃肠道的定植数量,调节肠道微生物菌群,还能提高机体的抗氧化能力和免疫功能,改善仔猪肠粘膜的生长,降低其发病率和死亡率。AHMED等探究了乳双歧杆菌摄入量对老年人肠道菌群的影响,在6.5×107 CFU/d剂量就可以起到良好的调节肠道菌群的作用。IBARRA等的研究证明,乳双歧杆菌耐受性良好,可提高成人便秘的排便频率,有效改善肠道紊乱引发的肠道疾病。PHILIP等研究结果表明,乳双歧杆菌可降低成人肠道转运时间(WGTT),降低成人功能性胃肠道症状的频率,有效调节肠道菌群健康。LAHTINEN等的研究得出含有鼠李糖乳杆菌和嗜酸乳杆菌的益生菌奶酪制品可改善老年人粪便乳酸杆菌和艰难梭菌亚群数量,因而两者对肠道菌群有调节作用。孙爱玲等的研究表明罗伊氏乳杆菌能提高轮状病毒感染肠炎患儿免疫力,改善肠道菌群失调及腹泻症状,具有较好的临床辅助治疗效果。金星等经过唾液乳杆菌体外实验研究表明,其能显著调控小鼠肠道菌群丰度,较高的粘附性可降低空肠弯曲杆菌在肠道的定植率,有效减缓有害菌感染。

  1.2 增强免疫力

  随着益生菌调节肠道菌群作用机理不断细化完善,越来越多的研究报道证明,肠道菌群健康与机体免疫之间的影响密不可分,所以增强免疫力也是益生菌类原料在保健食品申请中比较多的功能声称,而且也有较多的文献支持。SIMONE等研究发现给予老年人群双歧杆菌和嗜酸乳杆菌胶囊剂可显著减少结肠炎性浸润,增加外周血中B细胞数量,产品具有调节老年受试者的免疫和炎症反应的作用。黄石等研究了鼠李糖乳杆菌对过敏性鼻炎模型动物免疫炎症因子的影响作用,结果发现其具有显著下调血清IL-4、IL-10及OVA-SIgE的作用,并能升高脾细胞悬液中CD4+CD25+T细胞比例,表明鼠李糖乳杆菌可借助阻滞Th2细胞反应,提升CD4+CD25+T细胞免疫水平,从而实现抗过敏作用。GILL等研究表明鼠李糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌和乳双歧杆菌均可增强天然和获得性免疫力,显著增强血清抗体应答,同时发现鼠李糖乳杆菌还具有防治伤寒沙门氏菌感染小鼠病症的作用。方拴锋等研究表明鼠李糖乳杆菌可通过上调IFN-γ、IgE、乳杆菌及双歧杆菌数量,下调IL-4水平、大肠杆菌数量,改善卵清蛋白导致的食物过敏症状。黄琴等对鼠李糖乳杆菌体外免疫活性的实验结果也说明,鼠李糖乳杆菌对巨噬细胞先天性免疫应答的刺激作用远低于病原菌,能有效降低炎症反应,提高受感染巨噬细胞的促炎免疫应答反应,推测其可避免过度炎症反应的影响。刘志刚等研究发现,从运动员新鲜粪便中分离出的乳杆菌与其它四株乳杆菌均可提高模型鼠血清抗体效价,促进淋巴细胞有效转化速率,升高血清中IL-2及小肠内IgA水平。杨璐颖等研究表明益生菌联合早期微量喂养可增加早产儿肠道中双歧杆菌及乳杆菌数量,提高T细胞增殖分化,促进其肠道功能、免疫系统的发育和完善。马悦对极低出生体重新生儿出现的免疫缺陷采取口服双歧杆菌治疗,其疗效显著,作用积极,表明双歧杆菌可促进受试新生儿T淋巴细胞增殖分化,并刺激免疫系统的正常发育,避免其肠黏膜遭受病菌侵害。龚虹等对长双歧杆菌脂磷壁酸的提取工艺进行了研究,最终确定其最佳提取工艺为:38 ℃的TCA(浓度10%)水浴3 h,并发现该提取物可刺激体液免疫,有效提高T、B细胞增殖水平,发挥免疫调节作用。张娜等从母乳喂养的婴儿粪便中分离筛选出植物乳杆菌BF-15,并通过体外实验证明该菌株具有较高的安全性,可顺利定植于婴儿肠道内,改善不耐受婴儿肠道乳杆菌数量衰减状况并有效发挥免疫调节作用。李琪等研究证明副干酪乳杆菌VL8胞外多糖能升高机体内相关免疫酶活性,激活巨噬细胞发挥免疫调节作用。

  1.3 新功能研究进展

  菌种的差异也会导致功能的不同,各菌种功能特性见表1。益生菌一直是食品和生命学科研究的热点,其新功能的研究主要集中在以下几方面。


  1.3.1 改善血脂和血糖代谢

  代谢类疾病多指由于体内代谢过激或受阻等所导致的疾病,如:糖尿病、高血脂、高血压等。研究表明,益生菌对代谢相关的疾病具有一定的预防和改善等有益影响。李晶晶等对乳杆菌属及双歧杆菌属开展了成年人血脂水平影响的Meta分析,共计871例研究对象,最终分析结果证明两者对成年人血胆固醇代谢调节具有一定的积极作用。余仁强等研究证明嗜酸乳杆菌和短双歧杆菌均可明显降低高脂模型大鼠空腹胰岛素(Fins)、空腹血糖(FPG)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)及低密度脂蛋白(LDL)水平,且胰岛素分泌指数(IS)、胰岛素抵抗指数(IRI)均具有显著性升高;同时,可升高高密度脂蛋白(HDL)、胰岛素敏感指数(IAI),有效改善肥胖模型大鼠血脂紊乱以及胰岛素抵抗。兰文军等发现口服嗜酸乳杆菌2.5×107 CFU/kg·d可升高血脂紊乱大鼠的HDL-C及其与TC的比值,并有效降低血中TG、TC等水平,提示其可辅助用于高血脂症治疗。刘伯阳等发现青春双歧杆菌可增加2型糖尿病模型鼠肠道内乳杆菌和双歧杆菌的数量,降低肠杆菌和肠球菌数量,并下调TC、TG以及丙二醛(MDA)水平,上调HDL-C和超氧化物歧化酶(SOD)水平,表明其具有调节2型糖尿病模型鼠肠道菌群、降血脂的功能。白璐等发现干酪乳杆菌K11可通过调节肠道菌群作用增加短链脂肪酸产出数量,并加速胰高血糖素样肽-1(GLP-1)分泌以及炎症因子调节作用,共同发挥降低2型糖尿病模型鼠血糖作用。张宇等研究表明107 CFU/mL的副干酪乳杆菌可改善2型糖尿病小鼠脏器指数、体重以及血糖水平,显著提高抗氧化能力及葡萄糖耐受性,并通过下调糖原合成酶激酶-3β (GSK-3β)表达量,缓解2型糖尿病模型鼠糖代谢紊乱及胰岛素抵抗。有研究表明植物乳杆菌能调节肠道中短链脂肪酸产出量,缓解代谢综合征状况,另外,还具有降低胆固醇、改善高脂血症等作用。

  1.3.2 抗氧化

  据报道,益生菌具有一定的抗氧化功效,其主要通过调节肠道氧化还原平衡维系肠道的健康。陈漪汶等评价了嗜酸乳杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜热链球菌、唾液乳杆菌不同部位在灭活前、后的抗氧化能力,发现在灭活前、后发酵上清液中,嗜酸乳杆菌均表现出最佳的总抗氧化活性(T-AOC),唾液乳杆菌在灭活后表现出最强的还原性,菊糖芽孢乳杆菌仅在灭活前时的超氧阴离子清除率(O−2⋅)较强;在胞内提取物处理下,嗜热链球菌灭菌前、后均具有最强的羟自由基清除率(OH−·)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)活力;说明不同乳酸菌因菌株及测定部位的差异,抗氧化性也有所不同。研究表明,双歧杆菌、短双歧杆菌以及干酪乳杆菌发酵酸乳均能明显升高衰老小鼠SOD及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)水平,降低MDA含量,表明其具有抗氧化作用。王世博等从动物双歧杆菌乳亚种培养上清液中分离纯化出QYHDADALR、DLDAEGNPK、ORGHTEIYR、EVPATIR等8种生物活性肽,并以QYPLGPK的抗氧化活性最佳。此外,相关动物实验研究表明,双歧杆菌制剂能通过抑制2型糖尿病模型鼠血清炎症因子的升高,缓解肝脏及胰腺的脂肪变性等途径从而纠正抗氧化体系失衡。

  1.3.3 护肝

  据悉,酒精性肝损伤有较大部分原因是由于受到肠源性微生物的影响,肠道菌群的调节对其具有一定的预防和改善效果。朱诗雅等探究了植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、副干酪乳杆菌、瑞士乳杆菌在护肝方面的作用。结果表明,各乳杆菌均可以改善慢性酒精导致的小鼠肝损伤,并以植物乳杆菌和鼠李糖乳杆菌效果最佳,两者能显著降低模型鼠肝脏脂肪堆积、氧化应激、炎症因子水平,并降低肠道紧密连接蛋白的表达,抑制血液中内毒素与转氨酶数量增加,强化肠道屏障功能,改善小鼠慢性酒精性肝损伤。陈龙等研究表明1010 CFU/mL的动物双歧杆菌菌悬液能显著减少模型鼠血清TG、AST含量、肝脏MDA水平,升高肝脏GSH活性,提示该剂量下益生菌菌悬液具有良好的减缓慢性酒精肝损伤的功能。林惠武等研究表明,500 mg/kg剂量的双歧杆菌即能够减少慢性酒精性肝损伤模型鼠血液中ALT、AST含量;降低肝组织血清中TG、TC水平,减轻肝组织病理损伤,并能调控SIRT1/ChREBP表达,阻滞脂质累积,提高模型鼠肝脏损伤的保护作用。还有研究表明,鼠李糖乳杆菌可通过提高肝脏抗氧化指标活性,修复酒精性肝损伤症状,降解黄曲霉毒素B1诱发的肝损伤。

  1.3.4 其他

  越来越多的研究发现,益生菌在诸多健康领域具有一定的影响。有研究表明植物乳杆菌可通过调节骨质疏松模型鼠免疫系统,降低其炎症因子水平,抑制破骨细胞活性;另外,可降低肠道紧密连接蛋白的表达,强化肠粘膜完整性,修复肠道屏障受损,避免毒素侵害及粘附,提高肠道免疫功能,并能通过积极调控肠道菌群结构多样性及动态平衡等途径缓解骨质疏松症状。相关临床试验数据也表明,补充双歧杆菌四联活菌可增加糖尿病性骨质疏松患者骨密度。MOHLE等研究发现,益生菌可通过积极调控肠道菌群的作用,影响相关免疫细胞表达,从而恢复抗生素模型鼠大脑海马组织的神经。此外,相关临床试验研究表明,口服乳双歧杆菌可改善伴便秘帕金森病患者的便秘状况以及情绪上的焦虑和抑郁,嗜酸乳杆菌能降低患者体内血氨量,具有较高的肝性脑病治疗作用。

  2 可用于保健食品的益生菌种类及

  使用依据介绍

  2.1 可用于食品的菌种

  原卫生部办公厅关于印发《可用于食品的菌种名单》的通知(卫办监督发[2010]65号)中共发布了双歧杆菌属、乳杆菌属、链球菌属三大类可用于食品中的菌种名单,共计21种。此后,国家相关部门又陆续发布了9个可用于食品中的菌种名单。可用于食品的菌种名单见表2。根据保健食品法规要求,这30种可用于食品的菌种也可以做为保健食品的原料。


  2.2 可用于保健食品的益生菌菌种

  原卫生部《关于印发真菌类和益生菌类保健食品评审规定的通知》(卫法监发[2001]84号)中共发布了10种可用于保健食品的益生菌菌种名单,见表3。


  2.3 菌种类新食品原料

  新食品原料:包括无传统食用习惯的动物、植物、微生物;从动物、植物和微生物中分离的成分;原有结构发生改变的食品成分;其他新研制的食品原料等。目前,国家批准的益生菌类新食品原料多为菌株,如:嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus,菌株号:DSM13241)及少量的菌种,如:清酒乳杆菌等(Lactobacillus sakei)(详见表4)。截至目前,菌种类新食品原料(菌株)共计15种。根据保健食品法规要求,这15种菌种类新食品原料可以做为保健食品的原料。


  3 益生菌类原料在我国保健食品中的应用现状

  在原食品药品监督管理总局-数据库(现更新为“特殊食品信息查询平台”)中进行原料名称检索,截至2020年11月,已获批的含有益生菌类原料的产品约100件以上,其中,菌属使用频次较高的为乳杆菌类,其次是双歧杆菌类、革兰阳性球菌属(各菌属使用频次详见图2);菌种使用频次则以嗜酸乳杆菌、长双歧杆菌及嗜热链球菌为多(各菌种使用频次详见表5、图3);功能声称方面以增强免疫力、调节肠道菌群及前两者共同声称的产品居多(各功能所占数量详见表6、图4);剂型方面则以粉剂、胶囊剂、颗粒剂等固体形式的产品为多(各剂型所占比例详见图5)。



  4 益生菌类保健食品开发的建议

  4.1 益生菌类保健食品开发的方向

  据统计,平均每人的一生会摄入70 t食物,食物摄入人体后,经消化、代谢、分解,最终由肠道吸收、运输营养物质,排出毒素、废弃物;作为免疫器官,肠道主要清除外来的病原体,产生免疫记忆,是身体免疫力获取的主要来源。因此,肠道功能健全,营养素吸收好,是实现身体生理功能正常的重要途径之一,所以益生菌类产品的市场发展及需求是十分可观的。因此开发“新”益生菌类保健食品将会是一个重要的发展趋势,建议从以下几方面展开:

  其一,开发新的配方。配方是产品的核心,它涉及到各原料之间的配伍安全性、功能性、科学合理性等研究,是拉开同类产品距离的关键。目前获批的益生菌类保健食品配方原料以乳杆菌和双歧杆菌的使用次数较高,并以这两类菌属相互配伍为主,所以新配伍的研究具有较大的发展空间。例如:陈萍研究表明益生菌与维生素B2联用,并结合蓝光照射,可有效改善新生儿高胆红素血症,其临床安全性高,能提高患儿免疫系统发育。金娉婷等研究表明饮水中添加螺旋藻与益生菌,具有协同发挥增强模型鼠免疫力、促进生长的功能。并有大量研究证明,维生素D与囊卵巢综合征具有较高的联系。一项研究表明维生素D与益生菌联用可增加囊卵巢综合症患者菌群丰富度,与维生素D使用组相比,具有更为明显的升高机体总抗氧化能力和降低总睾酮水平的作用,表明两者联用可改善囊卵巢综合征患者代谢因子及激素水平。除此之外,还有许多的科学研究,给予了产品配伍更多的新思路和支持。

  其二,开发新的功能。目前调节肠道菌群与增强免疫力是益生菌类原料最为常见的申报功能,另外,有少数其它功能产品,是其它原料复配益生菌发挥其功效。因此,开发益生菌类原料新功能的保健食品可弥补市场空缺,且已有大量研究表明益生菌在脂肪代谢、抗氧化、骨质疏松以及护肝等方面均有较好的功效,其对开发新的功能十分有利。

  其三,开发新的剂型。剂型影响着产品工艺研发、质量及人群食用的顺应性,剂型的研究需要结合原料的性质出发。目前益生菌类保健食品常见剂型主要为粉剂和胶囊类居多,这是由于益生菌类原料大多属于在低温、低湿、低pH环境下存活为佳,生产工序复杂可能会导致菌种活菌数量降低,不利于产品质量的把控,所以在生产加工过程中需要考虑的关键参数要全面,产品技术要求的制定也要与其相适应。可以通过添加适量益生元优化配方,提高菌种活菌数量。据相关企业调研数据显示,有部分企业将益生元与软糖剂型相结合,克服了两者生产工艺上的摩擦,且技术较为成熟,产品也深受儿童、成年人喜爱,人群接受度也十分良好。因此对于新剂型的开发可针对人群特点进行,让益生菌活在软糖里的研究也是值得我国学习和思考的。

  4.2 益生菌类保健食品开发的注意事项

  很多保健食品稳定性不好,因此,根据益生菌原料的特性,开发保健食品过程中需要注意以下三个方面的问题。

  研发方面:产品的活菌数是影响其功效及货架期的重要因素之一,其重要的评价指标为水分活度。因此,摸索工艺时应当结合原料特点,考察适宜的剂型、辅料比例、生产温湿度等条件以确保产品的稳定性,生产过程中的环境温度、湿度条件也需要严格把控(总水活度<0.2)。另外,组方中涉及的益生元等组分应充分考察其是否影响产品水分活度。其次,直接接触产品的包装材料也是影响益生菌活菌数的因素之一,需结合实验研究摸索出组方与包材相适应的产品,以确保益生菌产品发挥其最大功效的同时兼具较好的使用感。即益生菌类保健食品在研发过程中需反复试验摸索,充分考虑组方设计与生产工艺之间的协调性,从而保证产品保质期内的活性成分及稳定性。

  采购方面:在采购原料的过程中要向供应商索要益生菌菌种的检验报告(国外供应商还需提供出入境货物检验检疫证明)、质量标准、生产工艺(详细参数)、原料供应商资质以及《益生菌类保健食品审评规定》中要求提供的资料信息。

  生产方面:①要在符合《益生菌类保健食品审评规定》中规定的保健食品生产企业进行产品的生产;②要合理安排生产时间及人员培训等,即在原料到厂后及时安排入场检查等流程,确定各原辅料符合生产规程等条件后及时安排生产,并在生产过程中严格控制生产环境中的温湿度条件,并有完整真实的生产记录及可能出现的偏差也需如实记录。

  5 结语与展望

  目前,我国益生菌保健食品由于原料特殊性及生产加工技术等原因,剂型上以粉剂、颗粒剂、硬胶囊、片剂等固体形式居多,功能声称也主要是改善肠道菌群与增强免疫力居多,配方相似度高,缺乏创新性及差异性,长此以往,不利于益生菌保健食品的长久发展。因此,应加强这些方面的研究和应用,为益生菌类保健食品带来更多的可能及突破。另外,我国益生菌原料供应商相较于国外而言起步晚,菌种生产工艺、设备、保藏等方面也较为落后。但是,科技界和产业界目前越来越重视益生菌原料的开发和研究,相信随着相关研究的不断深入,以及益生菌类保健食品新产品的不断问世,将会有效带动该产业链各个环节相关企业的快速发展。而且,随着消费者健康意识的提高以及科研人员对益生菌类原料的深入研究,益生菌类原料的深度开发、加工以及机理研究必将成为未来食品领域的趋势之一,也将促进益生菌类保健食品的开发及产业快速发展,提升我国益生菌类原料保健食品的国际竞争力。

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