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中 国 生 物 工 程 杂 志

第24卷第10期

CHINABIOTECHNOLOGY

2004年10月

分子水平上益生菌研究进展

袁铁铮 姚 斌

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(中国农业科学院饲料研究所 北京 100081)

摘要 益生菌是指能在生物体内存活,对生物体的健康有益的一类微生物。目前已经对益生菌的作用机理进行了深入和广泛的研究,获得了许多使用益生菌的经验。近些年来,分子生物学特别是基因工程技术的发展将益生菌的理论和应用研究推向了一个新的高度。从益生菌菌株的鉴定、菌株的遗传学修饰、益生菌功能基因组学和安全性等几个方面,综述了近年来国际上在分子水平上研究益生菌的技术方法、获得的主要研究成果和面临的挑战,并提出了益生菌研究的发展方向。

关键词 益生菌(益生素) 分子生物学 安全性 遗传修饰 一般认为益生菌就是指能够在生物体(主要是人和动物)内存活,对宿主的生命健康有益的一类微生物

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的生理功能已经得到公认,并且在食品、畜牧、医药等领域都被大量应用。

在农业上,益生菌主要用于维持动物体内微生态系统的平衡,即在幼龄家畜尚未建立起良好的肠道微生物区系的情况下,使用益生菌减少动物生产损失;益生菌还能够部分替代抗菌药物,通过帮助恢复动物体内微生态系统的平衡,达到治疗动物疾病的目的,具有使用安全、无残留、不产生抗药性的优点。另外在饲料中添加能分泌纤维素酶、淀粉酶、葡聚糖酶等多种消化酶的益生菌,能补充畜禽自身酶系不全或酶量的不足,提高畜禽对饲料的利用率,同时益生菌自身也可以是一种很好的饲料原料。

目前人用益生菌主要使用乳酸菌和双歧杆菌,涉及婴儿食品、发酵过的奶制品和药用制剂三类,随着益生菌研究的深入,出现了含有所谓益生元(Gibson,1995)的功能性食品。大量研究表明益生菌能够通过恢复或改善人体内的微生态平衡和刺激机体的免疫机能,防治与细菌感染有关的疾病(包括胃肠道疾病、泌尿系统感染),降低乳糖不适应症,改善食品的营养价值,抗肿瘤抗突变延缓衰老等。

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,一般把益生菌活菌制剂或含有微生物

培养物的微生物制剂称作益生素。从上个世纪初人们就开始认识到微生物及其产物能够对机体产

生影响,并且从细菌、真菌、酵母等微生物中筛选得到了许多被认为是益生菌的微生物。从Lilly和Stillwell(1965)提出 Probiotics(益生菌) 的概念到现在,在微生物菌群之间的关系、菌群细胞自身的代谢、与疾病的关系等方面都进行了深入研究,在应用于人以及畜禽方面积累的很多经验,出版了多本有关益生菌的专著。益生菌研究囊括了多个学科,传统的微生物学方法已经为益生菌的研究奠定了良好的基础,随着分子生物学方法的大量应用,把益生菌研究推向细胞和分子水平上。

[1,3~6]

1 目前对益生菌益生作用的认识

综合目前文献的报道,多数益生菌的益生作用主要体现在以下三个方面:防治消化道疾病、帮助消化吸收和刺激免疫系统。在所有益生菌当中,乳酸菌(lacticacidbacteria,LAB)是目前最受重视、研究得最深入的一类,目前对乳酸菌在维持肠道菌群平衡的作用、与免役系统的关系、营养学意义、基因表达和调控等方面都做了研究。益生菌具有重要

收稿日期:2004 07 05 修回日期:2004 08 18*通讯作者,电子信箱:yaobin@

2 分子水平上研究益生菌的几个热点问题

综合近几年的文献,可以发现益生菌的研究呈

现两个特点:(1)大量借鉴其它学科领域发展比较成熟的技术手段,主要涉及菌株的分离与鉴定的方