一、益生菌的分类

probiotics 益生素 活菌制剂 促生素 微生态制剂（两大属性：活的微生物，提供宿主健康）    注意：对于代谢综合征（高血脂、糖尿病、肥胖、肠易综合征（IBS）、炎性肠炎(IBD)）,改善过敏

保健食品：婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌（例如：bifidobacterium bifidum BF-1）、青春双歧杆菌、长、短双歧杆菌、嗜热链球菌

养殖：乳酸菌类（嗜酸乳杆菌、双歧杆菌）、芽孢杆菌类（枯草 地衣 蜡样芽孢杆菌、 粪链球菌）、酵母菌类、光合细菌类

特点：无耐药性、无残留

临床研究：乳糖不耐、轮状病毒腹泻、旅游性腹泻

选择标准：安全无毒、来源于健康人体、耐受胃酸胆汁、可检测（影响、存活能力、对人体的肠功能影响、产生抑菌物质）

货架期、稳定性

1.乳杆菌属 G+C 32%-53% 

特点：表型性状、生化反应、生理特征具有明显差异的很多种组成、

嗜酸乳杆菌（lactobacillus acidophilus） 革兰氏阳性菌 

德式乳杆菌（lactobacillus delbrueckii） 同上 应用：乳制品发酵、肉制品、啤酒发酵

     保加利亚乳杆菌是其中最重要的一种——（裂殖菌纲真细菌目、乳杆菌科、乳杆菌属、德式乳杆菌种、德式乳杆菌保加利亚亚种，产D+ 乳酸比较多）

      特点：和嗜热链球菌在乳品中共同培养时产酸能力、菌种数量都比单独培养高，具有协同作用

发酵乳杆菌（lactobacillus fermentum） 同上

格式乳杆菌（L. gasseri）

约氏乳杆菌（lactobacillus johnsonii）

植物乳杆菌（L. plantarum） 应用：酸奶、干酪、乳酸菌饮料、 干肠发酵、发酵泡菜、调味品

罗伊氏乳杆菌（lactobacillus reuteri（是一种新型益生乳酸菌））

鼠李糖乳杆菌（L. rhamnosus） L-乳酸

2.双歧杆菌属

 根据DNA 同源性分析，和糖发酵类型可以分为24种.可以分为如下八类：两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌 、短双歧杆菌 、青春双歧杆菌 、角双歧杆菌 、链状假链状歧杆菌 

3.链球菌属

嗜热链球菌（streptococcus thermophilus） 重要的工业乳酸菌

特点：迅速产酸

4.布拉氏酵母菌（亿活） 不属于人类胃肠道原籍菌

5.芽孢杆菌类和肠杆菌 

蜡样芽孢杆菌（bacillus cereus） 大多用于非消化性药剂或食品添加剂

粪肠球菌（Enterococcus faecalis）——饲用微生物

屎肠球菌（Enterococcus faecium）——属于乳酸菌

    来源广泛，可以分为非致病菌和致病菌 

在菌种的筛选和使用中注意关于抗生素耐受性的两点：1.如果选用的屎肠球菌具有致病性，会形成超级细菌

                                                                                 2.耐药性有水平传递作用，会把耐药性水平传递给其他致病菌，耐药性提高，造成灾难性后果

6.其他可用于益生菌的菌种

大肠杆菌属的Nissle 1917——EcN 

二、益生菌的分离保存

1.益生菌的分离——从口腔、肠道内容物、粪便中分离

2.益生菌的筛选——安全性、技术加工特性、功能特性

    1️⃣菌种的安全性

     评价指标：毒性、病原性、代谢活性、菌株的内在特性——无菌动物、无特定病原

      优先考虑动物中存在的菌株、或者其他动物生存环境下存活的其他有益菌种，具有无致病性、无毒、无畸形、无耐药性、无残留，不引起感染或胃肠道紊乱，不携带可遗传的抗菌抗性基因。

      抗性包括固有抗性、适应环境而获得的抗性。固有抗性一般不会发生水平转移。适应环境获得的抗性主要是因为基因的变异、其他细菌外源基因的插入，形成耐药性的扩散

   2️⃣作用的功能性

      耐受胃酸和多种消化酶类、胆汁、不要过早的解离胆汁盐、胃肠道黏附性、持久性，具有良好的免疫刺激性，对病原菌具有抗诱变性、拮抗活性

      分泌活性物质：有机酸、消化酶、维生素、氨基酸、促生长因子

  3️⃣技术可行性

       1.风味感观特性2.生物活性物质3.目标位点生产抗噬菌体

3.益生菌的保存

三、益生菌分类鉴定的技术和方法

1.细菌分类鉴定

常规鉴定（生理生化试验方法）：革兰氏染色、芽孢染色、接触酶、氧化酶检测、厌氧生长检测、生长温度检测和耐热性检测、糖发酵实验、运动性检测、胱氨酸和半胱氨酸的需                                                     求测定，耐盐性和需盐性测定，葡萄糖发酵的主要产物测定、胞壁酸组成测定

快速鉴定（数值测定和数码鉴定）：Micro-ID、Minitek、Minibact、Biolog和API鉴定系统。

分子生物学鉴定乳酸菌：PCR技术（模版DNA、引物、（原理：前两者结合的特异性）脱氧核糖核酸存在的条件下依赖于DNA聚合酶的酶促合成反应）、核酸分子探针杂交技术

2.生理生化实验方法

通过大量的动物实验的和临床干预、治疗实验，才能获得更全面的认识。

益生菌的代谢产物及其生理活性

一、短链脂肪酸（SCFA）

肠道中的大量细菌的主要功能之一就是代谢功能。

1.SCFA的产生及影响因素

short-chain fatty acids （SCFA）是大肠细菌代谢的主要终产物。是碳链为1-6的有机脂肪酸，是主要有厌氧微生物法较难消化的糖类而产生的。

组成：包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、己酸、异己酸，其中乙丙丁三种含量最高，占90%

作用：影响结肠上皮细胞的转运，促进结肠细胞和小肠细胞的代谢、生长、分化，为肠黏膜上皮细胞及肌肉、心、脑、肾提供能量，增加肠道血液的供应量、影响肝对脂质和糖类的调控。

注意1️⃣肠道细菌对糖类代谢的主要终产物、进入结肠的蛋白质和氨基酸进行糖酵解后的主要产物都是短链脂肪酸。

       2️⃣糖类底物（如寡糖、非淀粉多糖、淀粉多糖）不同，结肠微生物发酵产生的短链脂肪酸的比例与生理功能也不同。

       3️⃣SCFA的种类和数量还受到pH、发酵基质的数量、类型、降解速率、降解程度以及肠道菌群和宿主生理状态等因素。

2.SCFA的吸收和代谢

正常生理状况下，结肠内SCFA以阴离子形式存在，但其吸收通过离子和非离子形式进行，以经由结肠上皮的Na+-K+泵交换，或者将CO2转化为碳酸而分解出阳离子（H+）与碳酸氢根。

SCFA对肠道电解质和水的吸收起着重要作用。

代谢：被转运至肝脏进一步代谢或被结肠黏膜上皮细胞用作能源消耗

3.SCFA的生理功能

     ①促进肠道水和Na+吸收

     ②促进结肠细胞增殖

     ③提供能源底物

     ④增加肠血流

     ⑤刺激胃肠激素生成

     ⑥抗病原微生物及抗炎作用

     ⑦抗肿瘤作用

     ⑧调控基因表达

     ⑨降血脂和降血糖

二、细菌素（bacteriocin）

细菌素是由某些细菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一类具有生物活性的蛋白质、多肽和前体多肽，这些物质可以抑制或杀灭与之相同或相似的其他微生物。

例如：乳酸链球菌素（nisin）——乳酸乳球菌乳酸亚种（Lactococcus lactis subsp.）的多个菌株生产的

细菌素可以降低肠道内肠杆菌的数量，临床数据表明，给病人喂食约氏乳杆菌（Lactobacillus johnsonii）发酵的牛奶制品可显著降低胃中幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）的密度。

1.细菌素的分类

乳酸菌细菌素分类：羊毛硫抗生素（lantibiotics）、球状抗菌肽、小分子热稳定肽、热敏感的大分子蛋白质和复合型大分子复合物。

2.细菌素的合成及分泌

3.细菌素的作用机制

4.免疫性

5.抗性机制

三、胞外多糖

根据存在位置的不同，微生物多糖可分为细胞内多糖、细胞壁多糖、细胞外多糖（exopolysaccharides，EPS）

根据所含糖苷基的情况可以分为：同型多糖、异型多糖、

产EPS 的乳酸菌来源广泛，绝大部分来源于乳制品，如酸奶、Kefir制品、奶酪等

四、维生素

乳酸菌发酵生产叶酸、维生素B12、K类、维生素B1、 维生素B2

益生菌的生理功能和应用

一、益生菌与胃肠道健康的关系

1.治疗缓解腹泻

益生菌在肠道微环境中进行代谢活动，影响人体的食物药物成分代谢、细胞更新、免疫反应等诸多生理活动。

临床研究中，益生菌对缓解和缩短急性肠炎的益生作用 的作用途径有：

       1.发酵牛奶产品

        2.益生菌口服液

        3.益生菌胶囊和脱脂奶粉

作用：生物屏障、发酵产生的乙酸和乳酸、抗菌活性物质——化学屏障、刺激机体产生免疫球蛋白A IgA

滤过性毒菌viral 应该就 是病毒或类病毒,或朊病毒。

抗生素相关性腹泻（AAD）：是一种服用抗生素引起的常见的综合征，尤其是广谱的抗生素：氨苄西林、阿莫西林、头孢和克林霉素

                                               对于AAD的抑制，可采用乳杆菌属、双歧杆菌属、链球菌属、粪肠球菌、酵母菌

轮状病毒引起的腹泻——采用双歧杆菌HN019、酵母菌、乳酸菌LGG

艰难梭菌引起的腹泻——双歧杆菌、乳酸杆菌、布拉氏酵母、LGG 可预防

产毒素的大肠杆菌引起的旅行者腹泻——LGG

Meta分析

2.缓解乳糖不耐受症

病因：缺乏乳糖酶（β-半乳糖苷酶）   益生菌可以使得β-半乳糖苷酶的活性增加

分类：先天性乳糖不耐受症 常染色体隐性遗传病

           原发性乳糖不耐受症

           继发性乳糖不耐受症   具有可逆性，主要是因为小肠上皮细胞受损、小肠粘膜疾病或者是其他全身性疾病，病因消除则恢复正常。

    乳酸菌产生的乳酸酶可补充人体不足，缓解乳糖不耐症。

作用机制：1.活菌所含有的β-半乳糖苷酶对乳糖有消化作用

                 2. 延缓胃排空速率，减慢肠运转时间

                 3.改善肠道代谢内环境和平衡

模拟鸡盲肠的生物模型

3.治疗肠道易激综合征(IBS)

益生菌缓解IBS的机理为通过产生细菌素和短链脂肪酸（SCFA）来保持一个健康的肠道菌落状态

二、益生菌与免疫

GIT ——消化道 举例：在小鼠消化道中定植脆弱拟杆菌（bacteroides fragilis）可以使得淋巴结组织形成、改变T细胞不足 Th1 /Th2 的失衡情况。

目前在广泛研究过的益生菌中具有免疫调节特性的益生菌主要有，鼠李糖乳杆菌LGG 、干酪乳杆菌代田株、动物双歧杆菌Bb-12、约氏乳酸杆菌La1、乳酸双歧杆菌DR10和酿酒酵母菌

1.益生菌定义与种类

2.免疫应答类型

3.益生菌对免疫系统的刺激作用

三、益生菌的抗血压作用 主要是乳杆菌、双歧杆菌

四、益生菌及高胆固醇血症

五、益生菌与糖尿病、肥胖.

六、益生菌与衰老

一、益生菌在乳品中的应用

肠道中的大量细菌的主要功能之一就是代谢功能。

1.乳品用益生菌的种类及选择

short-chain fatty acids （SCFA）是大肠细菌代谢的主要终产物。是碳链为1-6的有机脂肪酸，是主要有厌氧微生物法较难消化的糖类而产生的。

组成：包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、己酸、异己酸，其中乙丙丁三种含量最高，占90%

作用：影响结肠上皮细胞的转运，促进结肠细胞和小肠细胞的代谢、生长、分化，为肠黏膜上皮细胞及肌肉、心、脑、肾提供能量，增加肠道血液的供应量、影响肝对脂质和糖类的调控。

注意1️⃣肠道细菌对糖类代谢的主要终产物、进入结肠的蛋白质和氨基酸进行糖酵解后的主要产物都是短链脂肪酸。

       2️⃣糖类底物（如寡糖、非淀粉多糖、淀粉多糖）不同，结肠微生物发酵产生的短链脂肪酸的比例与生理功能也不同。

       3️⃣SCFA的种类和数量还受到pH、发酵基质的数量、类型、降解速率、降解程度以及肠道菌群和宿主生理状态等因素。

2.益生菌的安全性

正常生理状况下，结肠内SCFA以阴离子形式存在，但其吸收通过离子和非离子形式进行，以经由结肠上皮的Na+-K+泵交换，或者将CO2转化为碳酸而分解出阳离子（H+）与碳酸氢根。

SCFA对肠道电解质和水的吸收起着重要作用。

代谢：被转运至肝脏进一步代谢或被结肠黏膜上皮细胞用作能源消耗

3.益生菌在临床和配方食品中的应用

     ①促进肠道水和Na+吸收

     ②促进结肠细胞增殖

     ③提供能源底物

     ④增加肠血流

     ⑤刺激胃肠激素生成

     ⑥抗病原微生物及抗炎作用

     ⑦抗肿瘤作用

     ⑧调控基因表达

4.益生菌在临床和配方食品中的应用

     ①促进肠道水和Na+吸收

     ②促进结肠细胞增殖

     ③提供能源底物

     ④增加肠血流

     ⑤刺激胃肠激素生成

     ⑥抗病原微生物及抗炎作用

     ⑦抗肿瘤作用

     ⑧调控基因表达

5.益生菌的制备技术（规模生产、双歧杆菌发酵菌种和发酵剂、发酵剂浓缩物）

6.益生菌的活力、消费量和货架期

   益生菌的微胶囊包埋

   在发酵乳中的稳定性

  益生菌乳制品