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1、摘要嗜酸乳杆菌作为益生菌的一种，在促进人体健康和预防疾病中具有重要作用，并日益成为乳品科学研究的热点。对于嗜酸乳杆菌，不管是活菌制剂的开发还是嗜酸乳杆菌的分离培养及其酶学研究、发酵剂的制备等，都需要良好的增菌培养基，使嗜酸乳杆菌得以大量增殖。因此，优化设计嗜酸乳杆菌培养基是一项十分重要的基础研究工作。本实验以普通培养基为对照，加入不同的碳源、氮源，以及不同的碳氮源之比，不同的增值因子，对嗜酸乳杆菌进行研究，最后还有进行静态培养条件的优化选择，以此来确定最好的增菌培养基。结果表明：1 绪论1.1嗜酸乳杆菌概述嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）属革兰氏阳性无芽孢杆菌科
2、的乳杆菌属，其DNA中G+C含量少于34%37%mol，形态呈细长杆状，杆的末端呈圆形，以单个、成对或短链形式存在，不运动，无鞭毛，无芽孢，过氧化氢酶阴性，不产生细胞色素。不液化明胶，不分解酪素，不产生吲哚和硫化氢。细胞壁肽聚糖为L-D-天冬氨酸盐型，通常缺乏磷酸壁，在某些菌株中，可以测出少量甘油磷酸壁，细胞中不含有任何可以鉴别的己糖和戊糖，是广泛存在于人体和一些动物肠道中的益生菌1。近年来，随着人们健康意识的逐步增强，益生菌及其制品逐渐成为食品商今后发展的重点。嗜酸乳杆菌是乳酸菌家族中极为重视研究与开发的菌种之一，被视为第三代乳酸发酵剂菌种，嗜酸乳杆菌是人体肠道中的重要微生物，与人体健康息息
3、相关2。当其达到一定数量时，可以起到健康促进效果。作为益生制品中常用的主要菌种之一，嗜酸乳杆菌培养的研究极具意义的3。1.1.1嗜酸乳杆菌的健康促进特性健康促进特性是指对人体有益细菌所产生的细菌素、多糖、特殊酶系等，通过改善机体的微生态平衡，刺激特异性或非特异性的免疫机制，达到增强机体健康、防止某些疾病的作用。20世纪二三十年代，人们用能在人体胃肠道内存活的嗜酸乳杆菌制备酸奶并进行临床尝试，发现对便秘、痢疾等疾病产生暂时的缓解作用4，嗜酸乳杆菌其健康促进特性如下：(1)生物屏障作用5嗜酸乳杆菌与肠粘膜上皮细胞相互作用、密切结合，构成了生物屏障；同时，通过其自身及其代谢物与其它细菌之间的相互作用
4、，调整菌群之间的关系，维持和保证菌群最佳优势组合以及组合的稳定，阻止了致病菌的定殖和入侵，拮抗致病菌和有害微生物的生长及其毒素的粘附引6。(2)营养作用7乳酸菌发酵后产生的乳酸，可提高胃内食物的预消化，提高钙、磷、铁的利用率和维生素D的吸收。乳糖分解产生的半乳糖，是构成脑神经系统中脑苷脂的成分，与婴幼儿出生后的生长有密切的关系；产生的大量维生素B群能促进人体神经细胞的发育；提高人体肠内的一半乳糖苷酶的活性，促进奶质中乳糖的吸收，从而缓解乳糖不耐症。能分泌蛋白酶，促进蛋白质的消化吸收。(3)抗癌作用8流行病学研究表明，腐败性细菌作用于食物成分和胆汁酸盐类，能生成亚硝基化合物、胆固醇及胆汁酸的代谢
5、物、氨基酸代谢物(酚类、吲哚、硫化氢)等有机致癌物质。与这些致癌物质有关的肠内细菌酶有一葡萄糖醛酸酶、巯基还原酶、偶氮还原酶等。嗜酸乳杆菌能改善肠道菌群，抑制了致癌物质的产生9；同时，嗜酸乳杆菌及其代谢物活化了免疫功能，抑制癌细胞的形成和增殖10-12。(4)降低胆固醇水平普遍认为，高胆固醇症是引起心脏发病的主要原因之一，因此降低胆固醇水平意味着减少心脏病发作的风险，Gilliland13-14等、Lin15等、Thompson16等对嗜酸乳杆菌降低胆固醇的能力作了研究，他们指出，在厌氧和胆汁盐存在的情况下，嗜酸乳杆菌能够明显的降低培养介质中胆固醇的含量。有关乳酸菌降低胆固醇的机理尚不清楚。目
6、前存在两种看法：一种看法认为，乳酸菌拥有能够修饰胆固醇的酶系，胆固醇能够被细菌细胞同化；另一种认为，某些乳酸菌种具有使牛磺胆酸和甘氨氮酸两种胆汁酸脱结合的能力，结合后的胆汁酸影响肠道内脂类物质的吸收，进而导致胆固醇的吸收能力降低。影响胆固醇的水平。(5)延缓衰老效应人的衰老与肠内有害细菌产生的氨、胺、硫化氢、吲哚、酚、粪臭素等有害腐败产物有很大关系。嗜酸乳杆菌代谢产生的乳酸能够抑制这些腐败物，使机体衰老的过程变得缓慢。 1.1.2嗜酸乳杆菌的应用(1)在乳品中的应用乳是乳酸菌良好的天然培养基，含有能促进人类生长发育及维持健康水平的几乎一切的必须营养成分，被认为是迄今为止一种比较理想的完全食品。
7、乳中含有46一49乳糖17，是乳酸菌代谢中重要的碳水化合物来源。因此乳酸菌的应用首先体现在乳制品上。公元前641年就有“酸奶的记载，诺贝尔医学奖得主梅其尼科夫在20世纪初就提出“酸奶长寿说”。嗜酸乳杆菌在乳品中应用最多的是发酵乳产品。用于传统酸奶的发酵菌种主要是保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌。普通酸奶生产所用的发酵菌种为前两种。前两种菌具有优良的发酵性能并能赋予酸奶良好的风味，但是耐受胃酸和胆汁酸的性能差，其存活率001-065，也不能在肠道内定殖，所以有益作用受到很大限制。嗜酸乳杆菌产酸和产黏能力强，但是风味差。与前两种菌结合使用，既能获得良好风味，又能发挥其生理功能使发酵乳具有很好
8、的益生作用。Sander18 (1994)报道，在法国，含有双歧杆菌和嗜酸乳杆菌的新型乳制品占整个乳消费量的的4，在瑞典则占25，而且在产品名称前加“bio”即“生物性”。Sandine报道，利用超滤乳制得类似于普通乳制品中，含有108个ml活性嗜酸乳杆菌。Nilson19等报道，在印度，嗜酸乳杆菌已应用于冰激凌中，这种产品是将嗜酸乳杆菌的细胞制剂加入到冰激凌中，制成可口、具有疗效的冰冻产品。目前，嗜酸乳杆菌已经用于酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒等常见的发酵乳制品。基于人们的健康需求看乳品市场前景，嗜酸乳杆菌是理想的第三代发酵剂。(2)在医药上的应用嗜酸乳杆菌在医学上的应用主要是由于其所具有的保健
9、作用。自20世纪50年代以来，抗生素得到了广泛的应用，然而给人们带来的危害也越来越多，长期使用抗生素会导致肠道菌群紊乱，造成肠道功能失调和耐药菌株增加19，因此，人们试图求助于生物防治疗法。国外嗜酸乳杆菌制剂的研究较为普及，产品种类繁多。德国的Malutka，法国的Synerlac等适用于不同生理，病理人群，具有明显的医疗效果。我国对嗜酸乳杆菌的研究应用相对较少，如能采用现代的生物技术筛选出具有优良性能的菌株，开发出具有明显疗效的作用的产品，必将受到消费者的青睐，获得良好的社会、经济效益。(3)在工业上的应用目前嗜酸乳杆菌在工业上的应用主要是生产乳酸。乳酸是具有重要的工业价值的有机酸，广泛应用
10、于食品、医药、化工纺织业、电镀等。目前全世界乳酸的产量为30kt。我国在1994年于重庆率先生产药用乳酸钙。随着技术的发展，国内外对乳酸菌的发酵、回收和精致等一系列技术进行了很多研究，以便为嗜酸乳杆菌产乳酸的发展找到一条更为便捷、经济的方法20。1.2嗜酸乳杆菌研究开发建议211.2.1菌种资源的开发与保护益生菌市场的核心问题是菌种的选择和菌种的活性。开发新菌种、培育优良菌种，是该领域前沿性的、独占性利益的研究。前端时间伊利集团购买了芬兰维利奥公司益生菌LGG的五年使用权，就是菌种资源价值的实际例证。我国地域辽阔，气候多样，菌种丰富。如内蒙古地区东西跨度大，草原类型齐全，利用自然有益菌的历史悠
11、久，所以乳酸菌种类非常丰富。近年，有日本学者来内蒙古、甘肃等地采集马奶酒等产品的菌种，对我国应该有所启示。我国政府应该从物种唯一性的战略高度，采取保护呵呵开发对策。有的传统特色产品中含有独特菌种和菌株，可能具有特殊的生理功能，是开发特色产品的重要资源。另外，开发与保护稀有菌种，也是生物保护的重大问题。1.2.2菌株的差异性研究研究表明，同一菌种的不同菌株，生理功效存在较大差异，实际应用中依赖相近菌株推测后直接使用，必须对菌株和产品进行严格检验鉴定后方可使用。1.2.3相关因素研究嗜酸乳杆菌的商品化在技术层面涉及生理特性、生物学特性、功能与效用，其相关因素有生长促进剂、抑菌剂、螯合剂、防冻剂和菌
12、种保护剂等。目前，我国对这些要素的研究与运用还处于探索与改善阶段，应该从商品化角度对潜力大的菌株进行重点系统研究，如嗜酸乳杆菌生长缓慢，如果予以适当的生长促进剂，就可以降低产品成本。应该加快商品化的研究。1.2.3成品的形态研究传统的嗜酸乳杆菌剂型都是液态，目前研究重点几种在冻干型剂型上。已经应用于实践的冻干型剂型其优点是活菌含量高，保存和管理简单，保藏期长，接种方便，不含有酵母、霉菌等杂质。缺点是储存条件要求高，无论液态还是冻干型，都有明显不足。故低成本、方便储存和使用的剂型仍然是今后的主要研究内容。1.2.4作用机理研究这是直接关系功能与应用的研究。目前，嗜酸乳杆菌在体内的竞争排斥机理及其
13、影响因素还没有完全清楚，某些预防疾病的机理需要进一步明确。例如，胆固醇同化吸收机理，在菌体死亡后可能被重新释放出，对机体的影响是什么？嗜酸乳杆菌可能会产生过敏，机理与诱发条件是什么22？嗜酸乳杆菌是种重要的益生菌，应该加快嗜酸乳杆菌作为保健食品的商品化进程，应该明确对特殊人群的排除，如免疫功能障碍的人（如AIDS感染者）是否可以使用尚待研究。应该加快饲料方面的实用化研究，用于临床的医药品还需进一步探明作用机理，进而通过临床验证方可考虑实际应用。1.3嗜酸乳杆菌未来研究方向未来的嗜酸乳杆活菌制剂的发展必然是基础研究与应用相结合，高技术筛选和培育新菌种与嗜酸乳杆菌生长因子的开发相结合，并考虑技术的
14、工业化生产的可行性。随着技术的进步和人们对嗜酸乳杆菌生理功能的认识，嗜酸乳杆菌益生菌必然会为人类的健康发挥越来越大的作用。当前及今后的一段时间中，益生菌的研究将主要集中在：（1） 筛选更具优良性能的益生菌菌株，全面了解某一菌株的生理特性，从不同的角度进行评价，并进行动物模型和人体临床实验的功能验证。（2） 进一步加强对益生菌作用机理的研究，以指导益生菌制品的研制、生产及使用。（3） 加强对益生菌剂型的研究，增加益生菌菌株的稳定性。主要是提高活菌的浓度和活菌对不良环境的耐受力、延长产品的保存期，这是目前益生菌研究的一个难点。作为益生菌的菌株，必须具有很高的稳定性，包括耐酸和耐胆盐性等。为使投放的
15、益生菌发挥预期的效力，投放菌必须以较高的活菌数通过胃到达肠道并定居在肠道内增值。然而，即使所投给的益生菌是肠道的固有菌，也很难通过胃部的极端环境而在肠道内定居。这是影响益生菌效果的重要原因之一。因此，应开发多种剂型如粉剂、片剂（胃溶剂和肠溶剂）、颗粒剂及微胶囊剂等，以确保益生菌能顺利通过肠胃道而发挥其益生菌作用。（4） 开发与各种益生菌因子配合的产品。如寡糖可作为双歧杆菌的促生长因子，但不容易被吸收、热量低，可将寡糖添加到食品中。（5） 在分子生物学水平上初步研究不同生理功能的菌株质检的差异，深入了解益生菌的作用机制，为采用基因工程技术改造或构建新菌种、培育优良菌株和开发新的益生菌产品奠定理论
16、基础。1.4存在的问题和本研究的目的和意义1.4.1存在的问题1.4.1.1嗜酸乳杆菌制品的有效性嗜酸乳杆菌益生菌因其广泛而重要的生理功能在保健食品和饲料的开发中具有远大的发展前景，在替代抗生素方面也带来了希望。但是，目前益生菌作用效果、稳定性、有效性均有待于提高。国内于20世纪80年代初开始了活菌制剂方面的研究工作，但目前国内市场上的微生态制剂仍然存在着许多问题，如菌种的真伪、活菌的数量、产物有效成分和耐药因子的有无等。1.4.1.2细菌素随着研究的深入，乳酸菌细菌素的应用前景越来越受到人们的广泛关注，然而在细菌素的研究中仍存在许多有待解决的问题，主要体现在：（1） 细菌素的产量普遍较低，目前的研究方向主要集中在筛选高产菌株及构建工程菌株上；（2） 细菌素的抑菌谱普
