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乳酸桿菌
能使糖類發(fā)酵產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌
乳酸桿菌是指能使糖類發(fā)酵產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌，酸牛奶中有此菌。是一群生活在機體內(nèi)益于宿主健康的微生物，它維護(hù)人體健康和調(diào)節(jié)免疫功能的作用已被廣泛認(rèn)可。乳酸桿菌屬乳酸桿菌科，因發(fā)酵糖產(chǎn)生大量乳酸而命名。
廣泛分布于自然界，有些菌株是人和動物口腔、腸道及陰道的正常菌群之一，很少致病，除極偶爾引起亞急性細(xì)菌性心內(nèi)膜炎外，對人基本無害。寄生于口腔的乳酸桿菌在齲齒發(fā)生中起重要作用。一般認(rèn)為寄生于腸道和陰道的乳酸桿菌對機體有保護(hù)作用某些乳桿菌如嗜酸性乳桿菌、保加利亞乳桿菌，常用于飲料的發(fā)酵工業(yè)。
已經(jīng)從動物糞便、陰道分泌物、奶酪、酸菜等分離到40多種乳酸桿菌，它們共同屬于乳酸桿菌屬。它們能拮抗致病菌，有助于維持機體對抗原的細(xì)胞和體液免疫反應(yīng)。所有乳酸桿菌廣泛地應(yīng)用于腌制泡菜、制作酸奶、青貯飼料等加工工業(yè)。
基本概況
乳酸桿菌
乳酸桿菌(Lactobacillus)是一群桿狀或球狀的革蘭氏陽性菌，其DNA中G+C含量低于55%，可發(fā)酵碳水化合物(主要指葡萄糖)并產(chǎn)生大量乳酸，在自然界分布廣泛，是動物和人腸道等處重要的生理性菌群之一。該類群細(xì)菌絕大多數(shù)對動物和人無毒、無害，負(fù)擔(dān)著動物體內(nèi)重要的生理功能。在乳酸菌中，乳酸桿菌是最大的一個屬，其定義為桿形乳酸桿菌。乳桿菌屬與動物關(guān)系最密切，它是動物和人類腸道和陰道中占優(yōu)勢的菌群之一。乳桿菌分布廣泛，動物和人類從口腔到直腸始終都有該菌存在。乳酸桿菌己知的生理功能主要表現(xiàn)為：阻止病原菌對腸道的入侵和定植，抑制病原菌，抗感染，維持腸道的微生態(tài)平衡，預(yù)防和抑制腫瘤的發(fā)生，增強機體免疫力，促進(jìn)消化，合成氨基酸和維生素，降低膽固醇，抑制內(nèi)毒素的生產(chǎn)，延緩衰老和抗輻射等。大量事實證明，只要腸道中乳酸桿菌的數(shù)量減少或丟失，出現(xiàn)菌群失調(diào)，就可能導(dǎo)致某種疾病的發(fā)生；只要腸道中乳酸桿菌的數(shù)量增加，區(qū)系得到平衡，就可以促進(jìn)機體健康和治療某種疾病。可見，增加機體腸道中乳酸桿菌的數(shù)量是預(yù)防和治療某些疾病的一種重要措施。
形態(tài)特征
理化性質(zhì)
培養(yǎng)特性
最適生長pH值為4-6。耐酸生長在pH3.8的環(huán)境仍能生長。該菌株不產(chǎn)氣，在20℃下能生長。
分布區(qū)域
乳酸桿菌廣泛分布于周圍的環(huán)境中，特別是動物的消化道、陰道。
為革蘭氏陽性桿菌，常呈鏈狀排列，無動力，不形成芽胞，微需氧或厭氧，營養(yǎng)要求嚴(yán)格，較難培養(yǎng)。常見于牛乳、乳制品，肉制品、啤酒、葡萄酒、水果及果汁，泡菜及麥芽汁中。也寄生于人和動物的口腔、腸道、陰道中。極少有致病性。
代表菌種
在口腔內(nèi)能分離的菌有15種，包括：干酪乳桿菌（L.caei）：亞種有干酪亞種（L.casei subst）、副干酪亞種（L. paracasei subs）、嗜酸乳桿菌（L.acidophilus）。亞種有：嗜酸亞種（L.acidophilus subsp）、卷曲亞種（L.crispatus），其他菌種有發(fā)酵乳桿菌（L.ferments）、唾液乳桿菌（L.salivarius）、植物乳桿菌（L.plantarum）、短乳桿菌（L.brevis）、布氏乳桿菌（L.buchneri）、戈氏乳桿菌（L.gassert）、口乳桿菌（L.orzs）、鼠李糖乳桿菌（L.rhamnosus）、齒齦乳桿菌（L.uli）、玉米乳桿菌（L.zeae）在人的排泄物中發(fā)現(xiàn)了3種乳桿菌：嗜酸乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌和唾液乳桿菌。
干酪乳酸桿菌（L.casei）、保加利亞乳酸桿菌（L.bulgaricus），嗜酸乳酸桿菌（L.acidophilus）、嗜熱乳酸桿菌（L.thermophilus）等。這些菌常用來作為乳酸，干酪、酸乳等乳制品生產(chǎn)的發(fā)酵菌種。
保加利亞乳酸桿菌
本菌微需氧或厭氧，在厭氧的環(huán)境下生長最佳。最適生長溫廈為44-45℃，在25-35℃下生長緩慢且弱，15℃停止生長。
本菌營養(yǎng)要求嚴(yán)格，在多數(shù)培養(yǎng)基上生長不良，營養(yǎng)瓊脂上不能生長，所以此菌培養(yǎng)較困難。一般在乳清瓊脂平板上培養(yǎng)，菌落呈現(xiàn)不規(guī)則圓形、灰白色，大小為1-3個mm，菌落具有卷發(fā)樣構(gòu)造，顯微鏡下觀察呈現(xiàn)假根狀。在乳內(nèi)生長良好。產(chǎn)生乳酸。
本菌發(fā)酵乳糖，半乳糖及葡萄糖產(chǎn)酸，產(chǎn)生乳酸的能力極強。在形態(tài)及許多特征上與乳酸乳桿藺極為棚似，但發(fā)酵糖類比乳酸乳桐：菌少，因此有人認(rèn)為保加利亞乳桿菌可能是乳酸乳桿菌的突變型或變種。
保加利亞乳桿菌是制造酸奶首選和最常用的菌種之一。
乳酸乳桿菌
本菌為長桿菌，寬度不大于2μm，長度不定，通常呈細(xì)絲狀卷曲交織在一起，幼齡時單在或成對。革蘭氏染色陽性，無運動性，不產(chǎn)生芽胞，美蘭染色可見菌體內(nèi)有異染顆粒。
微需氧或厭氧，在微氧和含5%CO2的條件下生長良好。在含有蛋白胨、葡萄糖、酵母浸汁、吐溫80的西紅柿汁培養(yǎng)基上生長良好，菌落通常粗糙，直徑1-3mm，白色至淺灰色致密或絨毛狀。最適宜生長溫度為37-40℃，最高生長溫度為48℃，15℃停止生長。適宜pH值為6，牛乳凝固，最終產(chǎn)酸約達(dá)1.6%乳酸，同型發(fā)酵產(chǎn)D-乳酸。
乳酸桿菌可從牛奶和干酪中分離得到，是干酪制造中常用的菌種。
嗜酸乳桿菌
本菌呈桿狀，菌端鈍圓，革蘭氏染色陽性，老齡培養(yǎng)物的菌體著色不勻，呈兩極著色。菌體大小約為0.6-0.9X1.5-6.0μm，單在，成雙或呈短鏈排列，無運動性，不產(chǎn)生芽胞。
本菌為微需氧菌，在一般情況下可以生長。最適宜培養(yǎng)溫度為35-38℃，15-22℃不能生長或生長極弱，48-55℃可能生長或生長。最適pH為5.5-6.0，生長初期要求pH為5-7。在2%NaCl和2%膽鹽中能生長。
主要危害
應(yīng)用
歷史淵源
乳酸菌的歷史源遠(yuǎn)流長，早在19世紀(jì)前，舊約創(chuàng)世紀(jì)中就提到：阿拉伯人飲用酸奶而長壽。公元1857年，Louis Pasteur開始以科學(xué)的方法描述酸乳中存在著微小的生物體。1873 年，Joserh L ister從酸乳中分離鑒定出該微生物為Bacteriumlactis。
醫(yī)學(xué)價值
婦科炎癥
1891年，Albert Doederlein在第四屆德國婦女科學(xué)會大會上宣讀了他的題為《關(guān)于陰道分泌物和陰道細(xì)菌》的論文，Doederlein在他的論文中，對他培養(yǎng)的革蘭氏陽性桿菌作了詳盡的描述，他認(rèn)為這些桿菌存在于正常陰道分泌物中，該菌對葡萄球菌的生長有拮抗作用，并指出陰道分泌物的殺菌作用是由于桿菌產(chǎn)生的乳酸所致（1928年StanleyThoms將其列入嗜酸乳桿菌）。但由于當(dāng)時主要的研究對象為孕婦，同時各方面的報道也很不一致，所以在很長一段時間內(nèi)，對陰道菌群的研究進(jìn)展緩慢。直到上世紀(jì)60年代，Morris研究了219名正常育齡期婦女，從她們的分泌物中分離出葡萄球菌、鏈球菌、大腸埃希菌、棒狀桿菌和腸球菌。此后幾年間，大量的報道說明，陰道菌叢并不是由單一乳桿菌組成的，而是由眾多需氧菌和厭氧菌共同組成。1973年，首次揭示并確認(rèn)，厭氧菌是健康婦女生殖道菌叢的重要組成部分。兼性厭氧乳桿菌是育齡期正常陰道內(nèi)的優(yōu)勢菌，分離率最高80%～90%，含菌數(shù)也最多（107 ～108 CFU /mL 陰道分泌物）。
2001年Kilic研究了土耳其和美國育齡婦女陰道乳桿菌屬噬菌體，認(rèn)為不同地區(qū)之間存在差異。同年Alexander完成了第一株乳酸菌即乳酸球菌IL1403的全基因組測序。2002 年P(guān)avlova對阿根廷、比利時、中國等七個國家女性陰道分泌物中乳桿菌進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)其陰道乳桿菌優(yōu)勢菌種無明顯差別。2004年，薛平海從60例健康婦女的陰道分泌物中分離出37株產(chǎn)乳酸的球菌，通過研究發(fā)現(xiàn)，這些球菌與乳桿菌具有協(xié)同作用，可增強對致病菌的抑殺能力，并擴大了抑菌范圍，這些產(chǎn)乳酸的球菌不但數(shù)量占有優(yōu)勢，同時也是一種益生菌，它們在維持微生態(tài)平衡的過程中發(fā)揮了自己獨特的作用。2007年Witkin報道了在大多數(shù)健康婦女，乳桿菌是陰道的優(yōu)勢菌群，但在另一些無癥狀婦女，乳桿菌是缺乏的，而是被其它一些產(chǎn)乳酸的細(xì)菌所代替，如奇異菌屬，巨球菌屬，纖毛菌屬。
乳酸桿菌被公認(rèn)為陰道正常菌群中最重要的益生菌成員，現(xiàn)已從陰道內(nèi)分離出16種乳桿菌，其中能產(chǎn)生H2O2 的乳桿菌在維持陰道自凈及抗感染中起著關(guān)鍵作用。美國微生物學(xué)教授Savage已經(jīng)把微生態(tài)系統(tǒng)列為像呼吸、循環(huán)、消化系統(tǒng)等一樣的人類第十大系統(tǒng)，乳酸菌已引起了世人的廣泛關(guān)注?？梢哉f，乳酸菌的未來，方興未艾，前景廣闊，人類對乳酸菌的認(rèn)識，在不斷深化，回歸真理。歐洲專家研制的私處沐浴露配方，針對成熟女性乳酸桿菌制造慢，它加入了乳酸成份，乳酸在私處沐浴露中的作用：針對成熟女性陰道乳酸桿菌制造慢，加入了乳酸成份，維護(hù)好陰道的自潔作用。乳酸是皮膚固有天然保濕因子的一部分被用作私處的滋潤劑。作為pH 調(diào)節(jié)劑天然生成ph4弱酸性配方。
兒童艾滋病
據(jù)德國《明鏡》周刊報道，美國伊利諾斯大學(xué)芝加哥牙科學(xué)院副教授陶林（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的科研小組發(fā)現(xiàn)，兒童口腔中的乳酸桿菌可以防止艾滋病毒在兒童體內(nèi)擴散。陶林博士在美國新奧爾良舉行的美國微生物學(xué)學(xué)會上宣布了他們的這一重大發(fā)現(xiàn)。
發(fā)現(xiàn)小組 | 陶林（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的科研小組 |
發(fā)現(xiàn)人 | 陶林博士 |
國籍 | 美國 |
時間 | 5-25 |
陶林博士等人發(fā)現(xiàn)，6種乳酸桿菌能夠通過自己產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)，緊緊地將自己固定在口腔膜和消化道膜壁上，這種蛋白質(zhì)能捕捉住艾滋病毒，并牢固地附在艾滋病毒的外殼上。本來，艾滋病毒通過產(chǎn)生一種糖將自己偽裝起來，使人體內(nèi)的免疫系統(tǒng)無法發(fā)現(xiàn)。有了這種蛋白質(zhì)附著在上面，艾滋病毒就能被免疫系統(tǒng)識別出來，從而不能進(jìn)一步進(jìn)入其他人體細(xì)胞內(nèi)，這樣就抑制了艾滋病毒的蔓延。在這6種乳酸桿菌中，多數(shù)只是在直接與艾滋病毒接觸時才能發(fā)揮作用，但其中有一種乳酸桿菌，能將自己產(chǎn)生的抑制病毒的蛋白質(zhì)釋放到自己的周圍，以至于對距離很遠(yuǎn)的艾滋病毒也能發(fā)生作用。
新發(fā)現(xiàn)若用于實踐可防止兒童艾滋病在當(dāng)前艾滋病蔓延趨勢尚未制止住的情況下，每年有80萬名兒童從被感染上艾滋病毒的母親身上感染上艾滋病毒，陶林博士等人的科研成果一旦用于實踐，就能大大減少兒童因接受母親乳汁而感染艾滋病的數(shù)量。
陶林博士等人的發(fā)現(xiàn)還有另外兩個重大意義。首先，研制的預(yù)防和治療艾滋病的物質(zhì)，只能對一部分艾滋病毒的變種有效，但陶林博士等人發(fā)現(xiàn)的6種乳酸桿菌對全部艾滋病毒都有作用。
兒童糖尿病
乳酸桿菌本來就是人的口腔中的固有的微生物，而且是“善良的”微生物（科學(xué)家早就知道它能防止兒童患上糖尿?。?，不對人體產(chǎn)生任何不良作用，現(xiàn)有的其他藥物，都有程度不等的副作用。
畜禽腸道疾病
乳酸桿菌是畜禽腸道內(nèi)的正常菌群，主要存在于雞的嗉囊、盲腸和直腸中。雙歧桿菌分布在胃腸的數(shù)量隨年齡階段的增長而減少，分布最多的是母乳營養(yǎng)兒。雙歧桿菌在母乳喂養(yǎng)兒腸道內(nèi)大量存在，對嬰幼兒有許多好處，如營養(yǎng)、免疫及抗感染作用。并且還具有抗過敏、抗腫瘤、調(diào)整腸道功能及改善營養(yǎng)的作用等。在臨床上，雙歧桿菌具有調(diào)整腸道功能紊亂作用?？梢灶A(yù)防腹瀉，減少便秘，即雙向調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)能起到預(yù)防和治療各種腸道疾病的效果。
世界性難題
在飼料行業(yè)的制粒工藝中，一般溫度都會很高，80度到100多度不等。而乳酸桿菌不耐高溫，通常情況下，40攝氏度的時候就開始死亡，43度時基本上全部死去，該問題迄今為止尚未得到有效解決，被稱之為世界性難題。希望在未來的幾十年中能得到有效的結(jié)果。
主要價值
乳酸桿菌在維護(hù)人和高等動物機體健康方面具有重要的作用。在營養(yǎng)生理方面，乳酸桿菌可提高蛋白質(zhì)、乳糖和鈣等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，可產(chǎn)生多種維生素為機體消化吸收所利用；可抑制腸道內(nèi)腐敗菌、致病菌的繁殖，降低血氨和血中膽固醇的含量，并具有維持腸道內(nèi)菌群平衡的整腸作用。乳酸桿菌具有免疫調(diào)節(jié)作用，如能明顯促進(jìn)細(xì)胞分裂、促進(jìn)抗體產(chǎn)生、活化巨噬細(xì)胞，誘導(dǎo)產(chǎn)生干擾素等，提高機體的抗病能力。乳酸桿菌對巨噬細(xì)胞具有活化作用，使巨噬細(xì)胞的細(xì)胞毒性增強。而且乳酸桿菌還能誘導(dǎo)人外周血單個核細(xì)胞（PBMC）產(chǎn)生IL-12，IL-18和γ-干擾素，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生Th1型細(xì)胞免疫反應(yīng)。此外，乳酸菌能抑制羥甲基戊二酸輔酶A還原酶，減少腸道膽固醇的吸收，從而降低體內(nèi)的膽固醇含量。很多研究也已證明乳酸菌具有降低血清膽固醇和甘油三酯的作用。乳酸桿菌對胃上皮細(xì)胞有高度的親和力，可通過與病原菌競爭黏附位點，產(chǎn)生乳酸、乙酸、乙酸醋酸等有機酸，大量分布在消化道黏膜，對病原菌的黏附起屏障作用等機制拮抗病原菌，并產(chǎn)生有機酸細(xì)胞素樣蛋白等物質(zhì)和影響細(xì)菌毒物產(chǎn)生的相關(guān)代謝，對胃腸道起保護(hù)作用。值得指出的是，乳酸桿菌的作用具有株的特異性，即使是傳統(tǒng)認(rèn)為安全的乳酸桿菌菌種也不能保證種內(nèi)所有菌株均安全，因此對乳酸桿菌進(jìn)行鑒定和檢測非常重要。
乳酸桿菌還是動物消化道、陰道的正常共生菌之一，對有害微生物的生長、繁殖具有一定的抑制作用。
乳桿菌攜帶許多隱形的質(zhì)粒，利用這一點可在乳桿菌中進(jìn)行基因操作。
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