灭活乳酸菌的研究

汤立

北京好实沃生物技术有限公司，北京101399

摘要：乳酸菌是一类是可利用碳水化合物发酵产生大量乳酸的革兰氏阳性菌，其产品包括乳酸菌的菌体和代谢产物。研究表明，灭活的乳酸菌在肠上皮细胞上一样可以如活的乳酸菌发挥粘附作用，即“占位效应”，且灭活的乳酸菌还能清除动物体内有害菌产生的毒素。乳酸菌利用C源、N源发酵产生丰富的乳酸、短链脂肪酸、细菌素等物质还具有抑菌的功效。

关键词：乳酸菌，代谢产物，灭活，粘附，抑菌

益生菌在我国又称益生素、促生素、生菌素等，是通过改善消化道微生态平衡，抑制病原菌对肠壁的定植，对宿主健康有利的微生态制剂。其中的研究最多的一类益生菌——乳酸菌，作为饲料添加剂中的重要成员，在使用中因为其特别的娇贵容易在外环境下失活，所以在加工过程中需要对其进行包被处理，保证更多的活菌体通过胃到达到动物肠道中发挥作用。随着近些年对乳酸菌研究的不断深入，研究者们发现灭活状态的乳酸菌在多个方面较活菌具备更大的优势，且在体外具有更好的稳定性。

表1 活菌与灭活乳酸菌的区别

项目	活的乳酸菌	灭活乳酸菌
加工、储存、运输中	容易失活	稳定
对高温、高湿敏感度	敏感	不敏感
pH对其影响	有影响	无影响
对毒素吸附作用	弱	强

1 灭活乳酸菌的概念

乳酸菌是一类肠道益生菌，具有多种生物学功能，主要通过粘附于肠上皮细胞发挥作用，具有调节肠道菌群平衡、促进营养物质消化吸收、增强动物机体免疫力、治疗腹泻等功能。灭活乳酸菌是指利用物理或化学的方法将乳酸菌杀死保留其菌体结构及代谢产物，灭活的方法有热灭活、γ射线灭活、紫外线灭活和酸灭活等。在日本灭活的乳酸菌由于其特有的安全性高、易加工、含菌量稳定等优势而备受人们的青睐^[^1]。

2 灭活乳酸菌的市场

乳酸菌的产品目前在市场上琳琅满目，有高活性、低活性、球菌、杆菌、活的、灭活的等不同类型的产品，乳酸菌产品已进入到一个高速发展时代，已从单纯活菌功能的时代，进入到活菌、死菌相互竞争的时代，在日本灭活乳酸菌的产品已经形成了较大的产业规模，同时涌现出大量热衷于灭活乳酸菌研究的知名企业，Combi 株式会社灭活乳酸菌产品粪肠球菌 EC-12是其经过多年研制成功的一款灭活乳酸菌，畅销日本二十多年。科学研究表明，灭活后的EC-12 具有增强免疫力、改善肠道菌群平衡、改善便秘等作用^[^2]。近年来随着乳酸菌发酵水平的提高及灭活技术的不断改进，灭活乳酸菌作为一种饲用添加剂成为可能，并且由于其状态为死菌在饲料加工过程中的优势更加明显。

3 灭活乳酸菌的安全性

近年来乳酸菌活菌使用的安全问题已引起人们的普遍关注，抗生素的大量使用，耐药基因的转移、菌株在体外环境中的突变等都可能对动物机体产生不利的影响，WANGNER等人研究显示把活的乳杆菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌灌胃到存在免疫缺陷的幼鼠体内，在一些灌胃活的乳杆菌的小鼠中出现死亡现象,在严重免疫缺陷的成年鼠中也出现了类似现象^[^3]。因此相比于活的乳酸菌，灭活乳酸菌的安全性更高。

4 灭活乳酸菌的粘附作用

乳酸菌通过粘附素与动物机体的肠黏膜上皮细胞粘附素受体结合，然后占位定植，以阻止致病菌与肠黏膜上皮细胞受体结合，因此，粘附作用是衡量乳酸菌生理功能的一个重要指标。在正常情况下乳酸菌与动物机体肠黏膜上皮细胞保持密切的微生态平衡关系，致病菌难以取代乳酸菌的粘附部位，不粘附就意味着致病菌被排除或消亡，同时乳酸菌粘附于肠黏膜上皮细胞后可上调细胞表面粘附蛋白的表达，由此进一步抑制致病菌的粘附。灭活乳酸菌主要也是通过粘附占位来保护动物机体免受致病菌的侵入。邢咏梅等^[^4]研究显示活的双歧杆菌和热灭活的双歧杆菌对肠黏膜上皮细胞HT-29同样具有较强的粘附作用，而且热灭活的双歧杆菌其粘附作用还更好些。俞涵丽等^[^5]研究显示热灭活的嗜酸乳杆菌能很好地粘附IPEC-J2细胞，进而抑制大肠杆菌对其进行粘附和入侵。此外李艾黎等^[^6]发现，灭活的乳杆菌包括嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌和植物乳杆菌，均能促进淋巴细胞的增殖，且能调节 IL-4、IL-10、IL-12 及IFN-γ 等细胞因子的表达。　

5灭活乳酸菌的吸附霉菌毒素作用

我国饲料行业迅猛发展，饲料及原料被霉菌污染的情况日渐越发被重视。饲料及原料发生霉变后不仅其营养价值降低，而且被霉菌污染后会产生霉菌毒素。这种毒素不仅能使畜禽生产性能、繁殖性能下降，而且会导致机体免疫机能下降，使畜禽和人类中毒、死亡，直接危害畜禽和人类健康，造成巨大的经济损失。研究者们比较了活的乳酸菌和灭活的乳酸菌在去除霉菌毒素方面存在很大差别，活的乳酸菌主要通过自身代谢产物如：有机酸、细菌素、过氧化氢、酚类化合物等物质来抑制霉菌的生长从而抑制霉菌毒素的生成，同时活的乳酸菌自身产生的酶也可以分解部分霉菌毒素。灭活的乳酸菌由于其失去了生理活性，主要是通过其细胞壁表面的肽聚糖、表面蛋白、中性多糖等具有粘附结合大分子物质的特性清除霉菌毒素。主要原因是灭活过程中破坏了细胞壁的完整性，肽聚糖的交联被打破导致孔径增加。霉菌毒素除了与细胞壁的成分结合外，甚至还可以与细胞壁内的原生质膜结合，从而使灭活乳酸菌清除霉菌毒素的能力强于活的乳酸菌，Kankaanp等^[^7]发现吸附了霉菌毒素灭活的鼠李糖乳杆菌对肠道模型细胞Caco-2的粘附能力下降，从30%下降到5%，表明灭活乳酸菌细胞吸附了霉菌毒素后对肠上皮细胞的粘附能力下降，此时毒素-灭活细胞结合物随粪便排出体外，进而对机体产生保护作用^[^8]。当动物机体受到致病菌侵入或感染时，在其肠道中也会产生各种毒素，此时灭活的乳酸菌也可以通过上述机理将致病菌产生的毒素带出体外，避免了动物细胞受到毒素的攻击。

6 灭活乳酸菌及其代谢产物在动物饲养中的应用

研究表明乳酸菌无论是活或灭活，均可粘附于肠黏膜上皮细胞，而且灭活乳酸菌具有与活菌相似的生态效应，因此对肠道中菌群平衡具有一定的调节作用，并且可以通过与其它厌氧菌一起占据肠黏膜表面，形成生物学屏障，阻止致病菌或条件致病菌的定植和入侵来减少肠源性感染的发生。在乳酸菌的大家族中有球菌也有杆菌，其中杆菌的代谢比球菌更丰富，但是由于其在储存、加工过程中比球菌更娇贵，更容易失活，所以其产品在储存时一般在低温环境中同时稳定性也差。乳杆菌由于其代谢产物丰富的特点，在发酵过程中产生大量乳酸、短链脂肪酸、细菌素等抑菌物质可以随灭活乳酸菌一起起到抗菌杀菌的作用，为饲料无抗时代助力。

参考文献

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[4] 邢咏梅, 纪令士. 双歧杆菌活菌与灭活菌对肠上皮细胞粘附作用的比较分析[J]. 青岛医药卫生, 2007, 039(005):327-328.

[5] 俞涵丽, 方华, 蔡旋,等. 嗜酸乳杆菌活菌体和热灭活菌体对IPEC-J2细胞的黏附和黏附拮抗效应研究[J]. 生物饲料安全与污染防控国家实验室;浙江大学饲料科学研究所, 2014.

[6] 李艾黎, 马冬雪, 孟祥晨. 乳杆菌对原代淋巴细胞中Th1/Th2细胞平衡的影响[J]. 细胞与分子免疫学杂志, 2011(04):389-391.

[7] Kankaanpaa P , Tuomola E , El-Nezami H . Binding of aflatoxin B1 alters the adhesion properties of Lactobacillus rhamnosus strain GG in a Caco-2 model.[J]. J Food Prot, 2000, 63(3):412-414.

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