乳酸杆菌在营养生理方面有哪些作用？

乳酸杆菌（能使糖类发酵产生乳酸的细菌）

乳酸杆菌是指能使糖类发酵产生乳酸的细菌，酸牛奶中有此菌。是一群生活在机体内益于宿主健康的微生物，它维护人体健康和调节免疫功能的作用已被广泛认可。乳酸杆菌属乳酸杆菌科，因发酵糖产生大量乳酸而命名。

广泛分布于自然界，有些菌株是人和动物口腔、肠道及阴道的正常菌群之一，很少致病，除极偶尔引起亚急性细菌性心内膜炎外，对人基本无害。寄生于口腔的乳酸杆菌在龋齿发生中起重要作用。一般认为寄生于肠道和阴道的乳酸杆菌对机体有保护作用某些乳杆菌如嗜酸性乳杆菌、保加利亚乳杆菌，常用于饮料的发酵工业。

已经从动物粪便、阴道分泌物、奶酪、酸菜等分离到40多种乳酸杆菌，它们共同属于乳酸杆菌属。它们能拮抗致病菌，有助于维持机体对抗原的细胞和体液免疫反应。所有乳酸杆菌广泛地应用于腌制泡菜、制作酸奶、青贮饲料等加工工业。

基本概况

乳酸杆菌属乳酸杆菌科，因发酵糖产生大量乳酸而命名。其存在广泛，嗜酸 性，生存最适ph为5.5～6.0,当然，在ph3.0～4.5的环境中仍然能生存。它在无芽胞杆菌中是耐酸力最强的。一般在厌氧条件下繁殖。

乳酸杆菌(Lactobacillus)是一群杆状或球状的革兰氏阳性菌，其DNA中G+C含量低于55%，可发酵碳水化合物(主要指葡萄糖)并产生大量乳酸，在自然界分布广泛，是动物和人肠道等处重要的生理性菌群之一。该类群细菌绝大多数对动物和人无毒、无害，负担着动物体内重要的生理功能。在乳酸菌中，乳酸杆菌是最大的一个属，其定义为杆形乳酸杆菌。乳杆菌属与动物关系最密切，它是动物和人类肠道和阴道中占优势的菌群之一。乳杆菌分布广泛，动物和人类从口腔到直肠始终都有该菌存在。乳酸杆菌己知的生理功能主要表现为：阻止病原菌对肠道的入侵和定植，抑制病原菌，抗感染，维持肠道的微生态平衡，预防和抑制肿瘤的发生，增强机体免疫力，促进消化，合成氨基酸和维生素，降低胆固醇，抑制内毒素的生产，延缓衰老和抗辐射等。大量事实证明，只要肠道中乳酸杆菌的数量减少或丢失，出现菌群失调，就可能导致某种疾病的发生；只要肠道中乳酸杆菌的数量增加，区系得到平衡，就可以促进机体健康和治疗某种疾病。可见，增加机体肠道中乳酸杆菌的数量是预防和治疗某些疾病的一种重要措施。

形态特征

革兰氏阳性杆菌，长杄、短杄、有时棒状，细长形，但无分枝。无芽孢。菌落圆形、白色（有时黄色）、半透明、光滑形凸起，边缘整齐，粗糙型表面无光泽，边缘不齐。

理化性质

发酵葡萄糖产酸，有两种发酵类型：同质发酵（产生乳酸）及异质发酵（产生乳酸、乙酸、甲酸、琥珀酸。耐酸，一般在厌氧条件下繁殖。适宜温度为5℃左右。

乳酸杆菌的代谢产物乙酰是奶油和干酪等乳制品特有的风味物质，对很多腐败菌和致病菌都有抑制作用。据报道，双乙酰可通过革兰阴性菌精氨酸的结合蛋白反应，从而干扰精氨酸的利用，抑制革兰阴性菌的生长。

培养特性

最适生长pH值为4-6。耐酸生长在pH3.8的环境仍能生长。该菌株不产气，在20℃下能生长。

从不同的标本中分离乳酸杆菌时，根据乳酸杆菌所在生境的不同以及是否为优势菌可选择不同组分的培养基。比较常用的培养基有MRS（ Man Rogosa Sharpe）培养基、RSMA（ Ruthenium Skim Milk Agar）培养基、番茄汁琼脂培养基（Tomato Juice Agar）等。常见乳酸杆菌在MRS培养基上的茵落形态：卷曲乳酸杆菌：中间饱满，周围弥散，不规则；詹氏乳酸杆菌：饱满，边缘规则；格氏乳酸杆菌：扁平，周围弥散，边缘规则。

分布区域

乳酸杆菌广泛分布于周围的环境中，特别是动物的消化道、阴道。

为革兰氏阳性杆菌，常呈链状排列，无动力，不形成芽胞，微需氧或厌氧，营养要求严格，较难培养。常见于牛乳、乳制品，肉制品、啤酒、葡萄酒、水果及果汁，泡菜及麦芽汁中。也寄生于人和动物的口腔、肠道、阴道中。极少有致病性。

代表菌种

在口腔内能分离的菌有15种，包括：干酪乳杆菌（L.caei）：亚种有干酪亚种（L.casei subst）、副干酪亚种（L. paracasei subs）、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）。亚种有：嗜酸亚种（L.acidophilus subsp）、卷曲亚种（L.crispatus），其他菌种有发酵乳杆菌（L.ferments）、唾液乳杆菌（L.salivarius）、植物乳杆菌（L.plantarum）、短乳杆菌（L.brevis）、布氏乳杆菌（L.buchneri）、戈氏乳杆菌（L.gassert）、口乳杆菌（L.orzs）、鼠李糖乳杆菌（L.rhamnosus）、齿龈乳杆菌（L.uli）、玉米乳杆菌（L.zeae）在人的排泄物中发现了3种乳杆菌：嗜酸乳杆菌、发酵乳杆菌和唾液乳杆菌。

干酪乳酸杆菌（L.casei）、保加利亚乳酸杆菌（L.bulgaricus），嗜酸乳酸杆菌（L.acidophilus）、嗜热乳酸杆菌（L.thermophilus）等。这些菌常用来作为乳酸，干酪、酸乳等乳制品生产的发酵菌种。

保加利亚乳酸杆菌

保加利亚乳酸杆菌为大杆菌，大小约为0.8-1× 2-20μm，单个或呈链状排列，苹兰氏染色阳性，美兰染色菌体内可见异染颗粒，无运动性，不产生芽胞。

本菌微需氧或厌氧，在厌氧的环境下生长最佳。最适生长温厦为44-45℃，在25-35℃下生长缓慢且弱，15℃停止生长。

本菌营养要求严格，在多数培养基上生长不良，营养琼脂上不能生长，所以此菌培养较困难。一般在乳清琼脂平板上培养，菌落呈现不规则圆形、灰白色，大小为1-3个mm，菌落具有卷发样构造，显微镜下观察呈现假根状。在乳内生长良好。产生乳酸。

本菌发酵乳糖，半乳糖及葡萄糖产酸，产生乳酸的能力极强。在形态及许多特征上与乳酸乳杆蔺极为棚似，但发酵糖类比乳酸乳桐：菌少，因此有人认为保加利亚乳杆菌可能是乳酸乳杆菌的突变型或变种。

保加利亚乳杆菌是制造酸奶首选和最常用的菌种之一。

乳酸乳杆菌

本菌为长杆菌，宽度不大于2μm，长度不定，通常呈细丝状卷曲交织在一起，幼龄时单在或成对。革兰氏染色阳性，无运动性，不产生芽胞，美兰染色可见菌体内有异染颗粒。

微需氧或厌氧，在微氧和含5%CO2的条件下生长良好。在含有蛋白胨、葡萄糖、酵母浸汁、吐温80的西红柿汁培养基上生长良好，菌落通常粗糙，直径1-3mm，白色至浅灰色致密或绒毛状。最适宜生长温度为37-40℃，最高生长温度为48℃，15℃停止生长。适宜pH值为6，牛乳凝固，最终产酸约达1.6%乳酸，同型发酵产D-乳酸。

乳酸杆菌可从牛奶和干酪中分离得到，是干酪制造中常用的菌种。

嗜酸乳杆菌

本菌呈杆状，菌端钝圆，革兰氏染色阳性，老龄培养物的菌体着色不匀，呈两极着色。菌体大小约为0.6-0.9X1.5-6.0μm，单在，成双或呈短链排列，无运动性，不产生芽胞。

本菌为微需氧菌，在一般情况下可以生长。最适宜培养温度为35-38℃，15-22℃不能生长或生长极弱，48-55℃可能生长或生长。最适pH为5.5-6.0，生长初期要求pH为5-7。在2%NaCl和2%胆盐中能生长。

营养要求较复杂，包括氨基酸、泛酸，核黄素、烟酸、叶酸，不需要硫胺素。在培养丛中添加葡萄糖、酵母浸汁和乳清可促其生长。在乳及乳清中生长良好。在琼脂平板培养基上菌落为粗糙的、小的不规则圆形，微隆起，灰白色、半透明，显微镜下观察，呈凹凸不平玻璃霜花状，边缘丝状或卷发状。

某些菌株可发酵糖原，一些菌株可发酵蜜二糖、棉子糖、或对二者都能发酵，同型发酵产生DL-乳酸。对牛奶的凝固和产酸不定，可产0.3-1.9%乳酸。

主要危害

当然，它也有对生物不利的一面，如它能与口腔中的链球菌一样使糖类发酵，产生酸，溶解牙齿的釉质，形成龋齿。在龋病发生过程起到重要的促进作用。与龋发生较密切的菌种主要是干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、发酵乳杆菌。但在消化道及阴道内属有益菌，促进消化的营养吸收，刺激免疫活性及防止阴道感染。

应用

乳酸杆菌在食品、饮料、饲料和医药等多个领域获得广泛的应用。

主要用于乳酸饮料、发酵乳、乙醇等。也用于某些维生素、氨基酸的微量测定。乳酸菌株还可用于真空包装的肉类。由消化乳杆菌菌株制成的高浓度冷冻干粉，能有效防腐。在肉制品中加入10-10个/克，即可抑制适冷菌丝，在9周内可保持不变，但不耐热。欧盟各国已准予使用。

乳酸杆菌功能食品主要包括活性菌微生态制剂和发酵食品。乳酸杆菌经扩后浓缩分离得到菌体，经添加保护剂，冷冻干燥制成，可制成胶囊或片剂。但的产品形式是与双歧杆菌活性粉剂混合制成多菌型微生态制剂。乳酸杆菌发酵括含活菌的发酵食品及发酵后经灭菌处理得以长期保存的食品。乳酸杆菌很少采用单菌发酵，常与乳酸链球菌、嗜热链球菌、嗜酸酵母菌及双歧杆菌混合发酵。

历史渊源

乳酸菌的历史源远流长，早在19世纪前，旧约创世纪中就提到：阿拉伯人饮用酸奶而长寿。公元1857年，Louis Pasteur开始以科学的方法描述酸乳中存在着微小的生物体。1873 年，Joserh L ister从酸乳中分离鉴定出该微生物为Bacteriumlactis。

医学价值

妇科炎症

1891年，Albert Doederlein在第四届德国妇女科学会大会上宣读了他的题为《关于阴道分泌物和阴道细菌》的论文，Doederlein在他的论文中，对他培养的革兰氏阳性杆菌作了详尽的描述，他认为这些杆菌存在于正常阴道分泌物中，该菌对葡萄球菌的生长有拮抗作用，并指出阴道分泌物的杀菌作用是由于杆菌产生的乳酸所致（1928年StanleyThoms将其列入嗜酸乳杆菌）。但由于当时主要的研究对象为孕妇，同时各方面的报道也很不一致，所以在很长一段时间内，对阴道菌群的研究进展缓慢。直到上世纪60年代，Morris研究了219名正常育龄期妇女，从她们的分泌物中分离出葡萄球菌、链球菌、大肠埃希菌、棒状杆菌和肠球菌。此后几年间，大量的报道说明，阴道菌丛并不是由单一乳杆菌组成的，而是由众多需氧菌和厌氧菌共同组成。1973年，首次揭示并确认，厌氧菌是健康妇女生殖道菌丛的重要组成部分。兼性厌氧乳杆菌是育龄期正常阴道内的优势菌，分离率最高80%～90%，含菌数也最多（107 ～108 CFU /mL 阴道分泌物）。

2001年Kilic研究了土耳其和美国育龄妇女阴道乳杆菌属噬菌体，认为不同地区之间存在差异。同年Alexander完成了第一株乳酸菌即乳酸球菌IL1403的全基因组测序。2002 年Pavlova对阿根廷、比利时、中国等七个国家女性阴道分泌物中乳杆菌进行对比分析，发现其阴道乳杆菌优势菌种无明显差别。2004年，薛平海从60例健康妇女的阴道分泌物中分离出37株产乳酸的球菌，通过研究发现，这些球菌与乳杆菌具有协同作用，可增强对致病菌的抑杀能力，并扩大了抑菌范围，这些产乳酸的球菌不但数量占有优势，同时也是一种益生菌，它们在维持微生态平衡的过程中发挥了自己独特的作用。2007年Witkin报道了在大多数健康妇女，乳杆菌是阴道的优势菌群，但在另一些无症状妇女，乳杆菌是缺乏的，而是被其它一些产乳酸的细菌所代替，如奇异菌属，巨球菌属，纤毛菌属。

乳酸杆菌被公认为阴道正常菌群中最重要的益生菌成员，现已从阴道内分离出16种乳杆菌，其中能产生H2O2 的乳杆菌在维持阴道自净及抗感染中起着关键作用。美国微生物学教授Savage已经把微生态系统列为像呼吸、循环、消化系统等一样的人类第十大系统，乳酸菌已引起了世人的广泛关注。可以说，乳酸菌的未来，方兴未艾，前景广阔，人类对乳酸菌的认识，在不断深化，回归真理。欧洲专家研制的私处沐浴露配方，针对成熟女性乳酸杆菌制造慢，它加入了乳酸成份，乳酸在私处沐浴露中的作用：针对成熟女性阴道乳酸杆菌制造慢，加入了乳酸成份，维护好阴道的自洁作用。乳酸是皮肤固有天然保湿因子的一部分被用作私处的滋润剂。作为pH 调节剂天然生成ph4弱酸性配方。

儿童艾滋病

据德国《明镜》周刊报道，美国伊利诺斯大学芝加哥牙科学院副教授陶林（音译）领导的科研小组发现，儿童口腔中的乳酸杆菌可以防止艾滋病毒在儿童体内扩散。陶林博士在美国新奥尔良举行的美国微生物学学会上宣布了他们的这一重大发现。

发现小组

陶林（音译）领导的科研小组

发现人

陶林博士

国籍

美国

时间

5-25

陶林博士等人发现，6种乳酸杆菌能够通过自己产生的一种蛋白质，紧紧地将自己固定在口腔膜和消化道膜壁上，这种蛋白质能捕捉住艾滋病毒，并牢固地附在艾滋病毒的外壳上。本来，艾滋病毒通过产生一种糖将自己伪装起来，使人体内的免疫系统无法发现。有了这种蛋白质附着在上面，艾滋病毒就能被免疫系统识别出来，从而不能进一步进入其他人体细胞内，这样就抑制了艾滋病毒的蔓延。在这6种乳酸杆菌中，多数只是在直接与艾滋病毒接触时才能发挥作用，但其中有一种乳酸杆菌，能将自己产生的抑制病毒的蛋白质释放到自己的周围，以至于对距离很远的艾滋病毒也能发生作用。

新发现若用于实践可防止儿童艾滋病在当前艾滋病蔓延趋势尚未制止住的情况下，每年有80万名儿童从被感染上艾滋病毒的母亲身上感染上艾滋病毒，陶林博士等人的科研成果一旦用于实践，就能大大减少儿童因接受母亲乳汁而感染艾滋病的数量。

陶林博士等人的发现还有另外两个重大意义。首先，研制的预防和治疗艾滋病的物质，只能对一部分艾滋病毒的变种有效，但陶林博士等人发现的6种乳酸杆菌对全部艾滋病毒都有作用。

儿童糖尿病

乳酸杆菌本来就是人的口腔中的固有的微生物，而且是“善良的”微生物（科学家早就知道它能防止儿童患上糖尿病），不对人体产生任何不良作用，现有的其他药物，都有程度不等的副作用。

畜禽肠道疾病

乳酸杆菌是畜禽肠道内的正常菌群，主要存在于鸡的嗉囊、盲肠和直肠中。双歧杆菌分布在胃肠的数量随年龄阶段的增长而减少，分布最多的是母乳营养儿。双歧杆菌在母乳喂养儿肠道内大量存在，对婴幼儿有许多好处，如营养、免疫及抗感染作用。并且还具有抗过敏、抗肿瘤、调整肠道功能及改善营养的作用等。在临床上，双歧杆菌具有调整肠道功能紊乱作用。可以预防腹泻，减少便秘，即双向调节。这种调节能起到预防和治疗各种肠道疾病的效果。

世界性难题

在饲料行业的制粒工艺中，一般温度都会很高，80度到100多度不等。而乳酸杆菌不耐高温，通常情况下，40摄氏度的时候就开始死亡，43度时基本上全部死去，该问题迄今为止尚未得到有效解决，被称之为世界性难题。希望在未来的几十年中能得到有效的结果。

主要价值

乳酸杆菌在维护人和高等动物机体健康方面具有重要的作用。在营养生理方面，乳酸杆菌可提高蛋白质、乳糖和钙等营养物质的消化吸收，可产生多种维生素为机体消化吸收所利用；可抑制肠道内腐败菌、致病菌的繁殖，降低血氨和血中胆固醇的含量，并具有维持肠道内菌群平衡的整肠作用。乳酸杆菌具有免疫调节作用，如能明显促进细胞分裂、促进抗体产生、活化巨噬细胞，诱导产生干扰素等，提高机体的抗病能力。乳酸杆菌对巨噬细胞具有活化作用，使巨噬细胞的细胞毒性增强。而且乳酸杆菌还能诱导人外周血单个核细胞（PBMC）产生IL-12，IL-18和γ-干扰素，从而诱导产生Th1型细胞免疫反应。此外，乳酸菌能抑制羟甲基戊二酸辅酶A还原酶，减少肠道胆固醇的吸收，从而降低体内的胆固醇含量。很多研究也已证明乳酸菌具有降低血清胆固醇和甘油三酯的作用。乳酸杆菌对胃上皮细胞有高度的亲和力，可通过与病原菌竞争黏附位点，产生乳酸、乙酸、乙酸醋酸等有机酸，大量分布在消化道黏膜，对病原菌的黏附起屏障作用等机制拮抗病原菌，并产生有机酸细胞素样蛋白等物质和影响细菌毒物产生的相关代谢，对胃肠道起保护作用。值得指出的是，乳酸杆菌的作用具有株的特异性，即使是传统认为安全的乳酸杆菌菌种也不能保证种内所有菌株均安全，因此对乳酸杆菌进行鉴定和检测非常重要。

乳酸杆菌还是动物消化道、阴道的正常共生菌之一，对有害微生物的生长、繁殖具有一定的抑制作用。

乳杆菌携带许多隐形的质粒，利用这一点可在乳杆菌中进行基因操作。