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滅活乳酸菌的研究
文章來源:好實沃生物 作者: 更新時間:2023年2月3日

  益生菌在我國又稱益生素、促生素、生菌素等,是通過改善消化道微生態平衡,抑制病原菌對腸壁的定植,對宿主健康有利的微生態制劑。其中的研究最多的一類益生菌——乳酸菌,作為飼料添加劑中的重要成員,在使用中因為其特別的嬌貴容易在外環境下失活,所以在加工過程中需要對其進行包被處理,保證更多的活菌體通過胃到達到動物腸道中發揮作用。隨著近些年對乳酸菌研究的不斷深入,研究者們發現滅活狀態的乳酸菌在多個方面較活菌具備更大的優勢,且在體外具有更好的穩定性。

  表1 活菌與滅活乳酸菌的區別

項目

活的乳酸菌

滅活乳酸菌

加工、儲存、運輸中

容易失活

穩定

對高溫、高濕敏感度

敏感

不敏感

pH對其影響

有影響

無影響

對毒素吸附作用

  1 滅活乳酸菌的概念

  乳酸菌是一類腸道益生菌,具有多種生物學功能,主要通過粘附于腸上皮細胞發揮作用,具有調節腸道菌群平衡、促進營養物質消化吸收、增強動物機體免疫力、治療腹瀉等功能。滅活乳酸菌是指利用物理或化學的方法將乳酸菌殺死保留其菌體結構及代謝產物,滅活的方法有熱滅活、γ射線滅活、紫外線滅活和酸滅活等。在日本滅活的乳酸菌由于其特有的安全性高、易加工、含菌量穩定等優勢而備受人們的青睞[1]。

  2 滅活乳酸菌的市場

  乳酸菌的產品目前在市場上琳瑯滿目,有高活性、低活性、球菌、桿菌、活的、滅活的等不同類型的產品,乳酸菌產品已進入到一個高速發展時代,已從單純活菌功能的時代,進入到活菌、死菌相互競爭的時代,在日本滅活乳酸菌的產品已經形成了較大的產業規模,同時涌現出大量熱衷于滅活乳酸菌研究的知名企業,Combi 株式會社滅活乳酸菌產品糞腸球菌 EC-12是其經過多年研制成功的一款滅活乳酸菌,暢銷日本二十多年??茖W研究表明,滅活后的EC-12 具有增強免疫力、改善腸道菌群平衡、改善便秘等作用[2]。近年來隨著乳酸菌發酵水平的提高及滅活技術的不斷改進,滅活乳酸菌作為一種飼用添加劑成為可能,并且由于其狀態為死菌在飼料加工過程中的優勢更加明顯。

  3 滅活乳酸菌的安全性

  近年來乳酸菌活菌使用的安全問題已引起人們的普遍關注,抗生素的大量使用,耐藥基因的轉移、菌株在體外環境中的突變等都可能對動物機體產生不利的影響,WANGNER等人研究顯示把活的乳桿菌、雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌灌胃到存在免疫缺陷的幼鼠體內,在一些灌胃活的乳桿菌的小鼠中出現死亡現象,在嚴重免疫缺陷的成年鼠中也出現了類似現象[3]。因此相比于活的乳酸菌,滅活乳酸菌的安全性更高。

  4 滅活乳酸菌的粘附作用

  乳酸菌通過粘附素與動物機體的腸黏膜上皮細胞粘附素受體結合,然后占位定植,以阻止致病菌與腸黏膜上皮細胞受體結合,因此,粘附作用是衡量乳酸菌生理功能的一個重要指標。在正常情況下乳酸菌與動物機體腸黏膜上皮細胞保持密切的微生態平衡關系,致病菌難以取代乳酸菌的粘附部位,不粘附就意味著致病菌被排除或消亡,同時乳酸菌粘附于腸黏膜上皮細胞后可上調細胞表面粘附蛋白的表達,由此進一步抑制致病菌的粘附。滅活乳酸菌主要也是通過粘附占位來保護動物機體免受致病菌的侵入。邢詠梅等[4]研究顯示活的雙歧桿菌和熱滅活的雙歧桿菌對腸黏膜上皮細胞HT-29同樣具有較強的粘附作用,而且熱滅活的雙歧桿菌其粘附作用還更好些。俞涵麗等[5]研究顯示熱滅活的嗜酸乳桿菌能很好地粘附IPEC-J2細胞,進而抑制大腸桿菌對其進行粘附和入侵。此外李艾黎等[6]發現,滅活的乳桿菌包括嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌和植物乳桿菌,均能促進淋巴細胞的增殖,且能調節 IL-4、IL-10、IL-12 及IFN-γ 等細胞因子的表達。

  5滅活乳酸菌的吸附霉菌毒素作用

  我國飼料行業迅猛發展,飼料及原料被霉菌污染的情況日漸越發被重視。飼料及原料發生霉變后不僅其營養價值降低,而且被霉菌污染后會產生霉菌毒素。這種毒素不僅能使畜禽生產性能、繁殖性能下降,而且會導致機體免疫機能下降,使畜禽和人類中毒、死亡,直接危害畜禽和人類健康,造成巨大的經濟損失。研究者們比較了活的乳酸菌和滅活的乳酸菌在去除霉菌毒素方面存在很大差別,活的乳酸菌主要通過自身代謝產物如:有機酸、細菌素、過氧化氫、酚類化合物等物質來抑制霉菌的生長從而抑制霉菌毒素的生成,同時活的乳酸菌自身產生的酶也可以分解部分霉菌毒素。滅活的乳酸菌由于其失去了生理活性,主要是通過其細胞壁表面的肽聚糖、表面蛋白、中性多糖等具有粘附結合大分子物質的特性清除霉菌毒素。主要原因是滅活過程中破壞了細胞壁的完整性,肽聚糖的交聯被打破導致孔徑增加。霉菌毒素除了與細胞壁的成分結合外,甚至還可以與細胞壁內的原生質膜結合,從而使滅活乳酸菌清除霉菌毒素的能力強于活的乳酸菌,Kankaanp等[7]發現吸附了霉菌毒素滅活的鼠李糖乳桿菌對腸道模型細胞Caco-2的粘附能力下降,從30%下降到5%,表明滅活乳酸菌細胞吸附了霉菌毒素后對腸上皮細胞的粘附能力下降,此時毒素-滅活細胞結合物隨糞便排出體外,進而對機體產生保護作用[8]。當動物機體受到致病菌侵入或感染時,在其腸道中也會產生各種毒素,此時滅活的乳酸菌也可以通過上述機理將致病菌產生的毒素帶出體外,避免了動物細胞受到毒素的攻擊。

  6 滅活乳酸菌及其代謝產物在動物飼養中的應用

  研究表明乳酸菌無論是活或滅活,均可粘附于腸黏膜上皮細胞,而且滅活乳酸菌具有與活菌相似的生態效應,因此對腸道中菌群平衡具有一定的調節作用,并且可以通過與其它厭氧菌一起占據腸黏膜表面,形成生物學屏障,阻止致病菌或條件致病菌的定植和入侵來減少腸源性感染的發生。在乳酸菌的大家族中有球菌也有桿菌,其中桿菌的代謝比球菌更豐富,但是由于其在儲存、加工過程中比球菌更嬌貴,更容易失活,所以其產品在儲存時一般在低溫環境中同時穩定性也差。乳桿菌由于其代謝產物豐富的特點,在發酵過程中產生大量乳酸、短鏈脂肪酸、細菌素等抑菌物質可以隨滅活乳酸菌一起起到抗菌殺菌的作用,為飼料無抗時代助力。

  參考文獻

  [1] 朱秀敏, 曹萌. 滅活益生菌的研究進展[J]. 中國微生態學雜志, 2010. 022(002):175-178.

  [2] 陳建國, 程池, 伊地知哲生. 日本滅活乳酸菌市場及其產品實例分析[J]. 食品與發酵工業, 2018. v.44;No.366(06):305-307.

  [3] 鄧麗, 芮漢明. 益生菌的研究進展[J]. 廣州食品工業科技, 2003. 19(S1):84-87.

  [4] 邢詠梅, 紀令士. 雙歧桿菌活菌與滅活菌對腸上皮細胞粘附作用的比較分析[J]. 青島醫藥衛生, 2007. 039(005):327-328.

  [5] 俞涵麗, 方華, 蔡旋,等. 嗜酸乳桿菌活菌體和熱滅活菌體對IPEC-J2細胞的黏附和黏附拮抗效應研究[J]. 生物飼料安全與污染防控國家實驗室;浙江大學飼料科學研究所, 2014.

  [6] 李艾黎, 馬冬雪, 孟祥晨. 乳桿菌對原代淋巴細胞中Th1/Th2細胞平衡的影響[J]. 細胞與分子免疫學雜志, 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.

  [8] 陳漪汶, 李溪, 雷柳琳,等. 活性與滅活乳酸菌吸附霉菌毒素的機制[J]. 飼料工業, 2018. 39(18):61-68.

  
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