冉明宇 王紅偉 安艷君 向雪松
摘 要:近年來(lái),腸道菌群及其與疾病和健康的研究進(jìn)展,促進(jìn)了人們對(duì)益生菌健康作用的認(rèn)識(shí)。益生菌在維持健康,以及降低未來(lái)疾病風(fēng)險(xiǎn)中的作用被不斷發(fā)現(xiàn)和證實(shí),但世界各國(guó)在食品領(lǐng)域,目前對(duì)于“益生菌”這一術(shù)語(yǔ)既沒(méi)有法律的認(rèn)可,也沒(méi)有專門的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。為進(jìn)一步厘清概念和規(guī)范益生菌的應(yīng)用,國(guó)內(nèi)外的科學(xué)和行業(yè)組織正積極開展工作,建立科學(xué)共識(shí)和行業(yè)共識(shí)。本文重點(diǎn)介紹了益生菌的定義、種類、主要健康功能、管理規(guī)范等。
關(guān)鍵詞:益生菌;定義;健康作用
人們對(duì)益生菌的認(rèn)識(shí),是與發(fā)酵食品的制作食用歷史和微生物研究分不開的,其中的里程碑是人們認(rèn)識(shí)到微生物與食品發(fā)酵的關(guān)系,以及認(rèn)識(shí)到腸道微生物與人體健康的重要性。益生菌在預(yù)防疾病、維持健康以及降低未來(lái)疾病風(fēng)險(xiǎn)的作用被不斷發(fā)現(xiàn)和證實(shí)。
1 益生菌定義的演變
1908年,俄羅斯諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Elie Metchnikoff指出,食用含有乳酸菌的發(fā)酵乳制品能夠促進(jìn)健康和延長(zhǎng)壽命。他認(rèn)為,這些乳酸菌伴隨食物進(jìn)入人體腸道,抑制了有害菌的作用。因此,通常Elie Metchnikoff被認(rèn)為是最早的“益生菌”概念提出者。1965年,Lilly D.M.和Stillwell R.H.在Science雜志上發(fā)表的論文中,首次使用了“Probiotic”并提出最早的科學(xué)定義,益生菌能促進(jìn)其他微生物生長(zhǎng)作用[1]。此后,隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高和益生菌新功能的不斷發(fā)現(xiàn),益生菌定義也在不斷完善中。2001年,世界糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)對(duì)益生菌的定義:益生菌是活的微生物,當(dāng)攝入充足的數(shù)量時(shí),對(duì)宿主產(chǎn)生健康益處[2]。2014年,國(guó)際益生菌與益生元科學(xué)協(xié)會(huì)(ISAPP)發(fā)表的共識(shí)繼續(xù)認(rèn)可FAO/WHO的定義,并強(qiáng)調(diào)了益生菌菌株鑒定和安全性評(píng)價(jià)的重要性,只有在進(jìn)行分離鑒定、安全評(píng)價(jià)及功能試驗(yàn)之后符合益生菌概念的,才能稱為益生菌[3]。2019年5月,中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)益生菌益生元與健康分會(huì)發(fā)布了《益生菌與健康專家共識(shí)》。益生菌特指食品中的有益微生物,發(fā)酵食品中的微生物、腸道中的有益菌、糞菌移植物及相關(guān)制品不屬于當(dāng)前益生菌概念。該定義指出益生菌應(yīng)具有以下方面:益生菌必須是活的微生物,益生菌必須經(jīng)過(guò)安全評(píng)價(jià)且證明是安全的,益生菌的有益作用必須有充足的證據(jù),益生菌的健康作用具有菌株特異性并且與其劑量有關(guān)[4]。
2 益生菌的健康功能作用
菌群與健康關(guān)系的每一個(gè)新發(fā)現(xiàn),往往引領(lǐng)益生菌在相關(guān)方面的研究應(yīng)用。一方面,對(duì)發(fā)酵食品及其健康作用的認(rèn)識(shí),也促進(jìn)了益生菌的研究和開發(fā)。另一方面是來(lái)自腸道菌群與健康的關(guān)系研究越來(lái)越深入。越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn),肥胖、2型糖尿病和炎癥性腸病等很多疾病中都存在菌群失衡的情況,通過(guò)額外補(bǔ)充有益菌調(diào)節(jié)菌群平衡以期恢復(fù)和維持健康。近年來(lái),關(guān)于益生菌的健康作用的研究越來(lái)越多,已經(jīng)有非常多證據(jù)等級(jí)最高的Meta分析和系統(tǒng)綜述支持益生菌的健康作用。
2.1 兒童急性輪狀病毒腹瀉
Ahmadi等[5]的Meta分析篩選了1980—2013年5月間發(fā)表的14篇文章,共納入1~72月齡的1 149名研究對(duì)象。研究表明,益生菌有縮短急性輪狀病毒腹瀉病程的作用0.41(95% CI:-0.56~ -0.25;P<0.001)。
2.2 兒童抗生素相關(guān)性腹瀉(ADD)
Xu等[6]的Meta分析研究了以雙歧桿菌為主的多種復(fù)合益生菌制劑在防治AAD中的作用。研究納入30個(gè)臨床試驗(yàn)(n=7 225),結(jié)果表明,益生菌制劑與AAD發(fā)生率下降相關(guān)(OR 0.33,95% CI:0.29~0.39;P <0.01)
2.3 幽門螺桿菌根治
Zhang等[7]的Meta分析納入了45個(gè)RCT,6 997名研究對(duì)象,結(jié)果表明,益生菌與幽門螺桿菌標(biāo)準(zhǔn)治療合用,有助提高根治率,符合方案數(shù)據(jù)分析(RR=1.11;95% CI:1.08~1.15;P<0.001,同時(shí)發(fā)現(xiàn),多種益生菌合用對(duì)有害作用發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生有降低作用(RR=0.59;95% CI:0.48~0.71;P<0.001)。
2.4 成人功能性便秘
Dimidi等[8]的Meta分析共納入14項(xiàng)(n=1 182)研究,結(jié)果表明,益生菌縮短全胃腸轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間12.4 h(95% CI:-22.3~-2.5 h)、增加排便頻率1.3次/周(95% CI:0.7,1.9 次/周),并有改善大便性狀的作用(SMD:+0.55;95% CI:0.27~0.82)。
2.5 過(guò)敏性鼻炎
Guvenc等[9]的Meta分析納入了22項(xiàng)隨機(jī)雙盲對(duì)照臨床試驗(yàn),共有2~65歲的2 242名研究對(duì)象,結(jié)果表明,益生菌顯著改善過(guò)敏性鼻炎的癥狀,提高生活質(zhì)量。除了鼻塞、流鼻涕和鼻子發(fā)癢等癥狀,部分研究還觀察了免疫相關(guān)指標(biāo),均有顯著改善。
2.6 呼吸道感染
Hao等[10]的Meta分析納入了12個(gè)研究,共有包括兒童、成人和老人的3 720名研究對(duì)象。結(jié)果表明,使用益生菌后,急性上呼吸道感染的發(fā)病人數(shù)有所降低(至少發(fā)病1次的人數(shù)OR 0.53;95% CI:0.37~0.76,P<0.001;至少發(fā)病3次的人數(shù) OR 0.53;95% CI:0.36~0.80,P=0.002)、抗生素使用減少(OR 0.65;95% CI:0.45~0.94)、病程縮短[平均差(MD)-1.89;95% CI:-2.03~-1.75,P<0.001)],以及降低感冒相關(guān)的學(xué)生缺席(OR 0.10;95% CI:0.02~0.47)。King等[11]的Meta分析納入了20項(xiàng)的兒童和成年人呼吸道感染RCT研究,結(jié)果表明,益生菌顯著減少患病天數(shù)(SMD-0.31,95% CI:-0.41~ -0.11,I2=3%),減少請(qǐng)假次數(shù)(SMD-0.17,95% CI:-0.31~-0.03,I2=67%)。
2.7 濕疹
Mansfield等[12]的Meta分析納入27篇文章,涉及16項(xiàng)研究、10種益生菌以及2 797名7歲以下的研究對(duì)象,研究對(duì)象在胎兒期或出生后接受益生菌干預(yù)。結(jié)果表明,益生菌顯著降低濕疹發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)(RR 0.74,95% CI:0.67~0.82)。
2.8 高血壓
Khalesi等[13]的Meta分析共納入9個(gè)研究,研究表明,益生菌干預(yù)后,舒張壓降低了2.38 mm Hg(95% CI:-2.38~ -0.93),收縮壓降低了3.56 mm Hg(95% CI:-6.46~ -0.66)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),如果多個(gè)益生菌聯(lián)用效果更明顯;基礎(chǔ)血壓 BP ≥130/85 mm Hg 與基礎(chǔ)血壓<130/85 mm Hg 相比,對(duì)舒張壓的效果更明顯;干預(yù)時(shí)間在8周以上,效果更明顯。
2.9 高血脂
Shimizu等[14]的Meta分析納入了33個(gè)RCT,研究表明,益生菌干預(yù)后,低總膽固醇降低0.17 mmol/L(95% CI:-0.27~-0.07 mmol/L),低密度脂蛋白膽固醇降低0.22 mmol/L(95% CI:-0.30~-0.13 mmol/L)。并且這種作用在長(zhǎng)期(>4周)干預(yù)中效果好于短期(不超過(guò)4周)干預(yù),在輕度高血脂人群中效果好于血脂正常人群。
2.10 體重控制
Zhang等[15]的Meta分析納入了25個(gè)RCT,結(jié)果表明,在成年人中,益生菌使用后,體重降低0.59 kg(95% CI:0.30~0.87))和BMI下降0.49 kg/m2(95% CI:0.24~0.74)。進(jìn)一步分析還發(fā)現(xiàn),復(fù)合益生菌干預(yù)效果更顯著,干預(yù)期不少于8周效果更明顯,對(duì)于BMI≥25 kg/m2 的受試者效果更明顯。
2.11 神經(jīng)系統(tǒng)
腦-腸軸是大腦與胃腸道相互作用的橋梁,大腦可通過(guò)激素、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控胃腸道功能,腸道菌群也可能通過(guò)迷走神經(jīng)、5-羥色胺、多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)等影響大腦功能。Reis 等[16]的Meta分析納入了14項(xiàng)研究(n=1 527),結(jié)果表明,益生菌沒(méi)有減輕焦慮癥狀的作用(Hedges’ g=-0.12,95% CI-0.29±0.05,P=0.151)。同一研究報(bào)告中還納入了22項(xiàng)(n=743)動(dòng)物實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,益生菌有減輕焦慮樣行為的作用(Hedges’ g=-0.47,95% CI-0.77±-0.16,P=0.004)。
2.12 母嬰健康
Zheng等[17]的Meta分析納入了10個(gè)RCT,結(jié)果表明,益生菌能降低空腹胰島素水平和提高胰島素敏感性,對(duì)空腹血糖則沒(méi)有影響:患有妊娠期糖尿?。℅DM)的孕婦空腹胰島素降低(OR-2.94,95% CI:-5.69~ -0.20,P=0.04),胰島素敏感性(HOMA-IR)提高(OR-0.65,95% CI:-1.18~ -0.11,P=0.02);健康孕婦空腹胰島也降低(OR-3.76,95% CI:-4.29~ -3.23,P<0.00001)素,HOMA-IR也提高(OR-0.57,95% CI:-1.08~ -0.06,P=0.03)。
2.13 益生菌對(duì)健康人群的作用
以上所闡述的益生菌的作用,主要是以健康狀況異常的人群作為研究對(duì)象。在實(shí)際應(yīng)用中,大量的健康人群在通過(guò)食物和膳食補(bǔ)充劑攝入益生菌。那么,益生菌對(duì)健康人群作用如何呢?在Khalesi 等[18]進(jìn)行的一項(xiàng)Meta分析中,作者分析了益生菌對(duì)健康人群的作用。該分析共納入45項(xiàng)研究,觀察指標(biāo)為腸道菌群的變化(n=15)、免疫系統(tǒng)的反應(yīng)(n=16)、血脂和心血管病風(fēng)險(xiǎn)(n=14)、胃腸道不適(n=11)以及女性生殖系統(tǒng)健康(n=4),結(jié)果表明,健康成人補(bǔ)充益生菌,可短暫增加腸道菌群中與所補(bǔ)充益生菌相關(guān)的菌群數(shù)量;改善免疫系統(tǒng)功能、大便性狀和排便功能;增加女性陰道乳酸菌數(shù)量?,F(xiàn)有研究證據(jù)不支持益生菌對(duì)健康人群血脂的調(diào)控作用,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)益生菌對(duì)腸道菌群的改變只是暫時(shí)的。
總之,益生菌的作用正在越來(lái)越多的被發(fā)現(xiàn)與證實(shí),以上列舉的功能,并不能完全覆蓋目前益生菌研究中發(fā)現(xiàn)的所有功能。本文討論主要以腸道運(yùn)用的益生菌為主。隨著益生菌研究應(yīng)用的發(fā)展,益生菌在更多領(lǐng)域的應(yīng)用開始受到重視,如在皮膚的應(yīng)用。Maguire等[19]在一篇有關(guān)益生菌與皮膚健康的綜述文章中總結(jié)發(fā)現(xiàn),皮膚表面用益生菌可能成為改善大皰性表皮松解癥、痤瘡和皮膚衰老等皮膚相關(guān)問(wèn)題的一種策略。益生菌在皮膚和其他領(lǐng)域的應(yīng)用與功能,需要更多的研究。
3 益生菌健康作用的可能機(jī)制
益生菌在腸道的作用,從作用部位來(lái)說(shuō),可以是在腸腔,也可以是腸道上皮和腸道粘膜固有層,還可以在肝臟和大腦等腸道之外的組織器官。從具體作用和機(jī)理來(lái)說(shuō)[20],第一,益生菌可以維持正常腸道菌群和抑制病原菌,可能的機(jī)理包括消耗代謝底物、搶占定殖位點(diǎn),以及分泌抑菌活性物質(zhì)等。雖然目前對(duì)于什么是“正?!钡哪c道菌群還沒(méi)有共識(shí),但菌群多樣增加、有益菌群的增加、有害菌群的減少被認(rèn)為是“正?!本旱闹匾卣?。第二,改善和維持腸道功能,可能的機(jī)理包括促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)物SCFAs的產(chǎn)生和平衡,SCFAs對(duì)于維持腸道酸堿度和滲透壓以及縮短腸轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間等有重要作用,也是腸道上皮細(xì)胞能量的重要來(lái)源。第三,參與營(yíng)養(yǎng)和代謝。益生菌能夠合成多種維生素(如維生素K)、多種酶類,以及促進(jìn)膽酸分解代謝和中和致癌物等。益生菌還可以通過(guò)影響腸道上皮細(xì)胞內(nèi)分泌作用調(diào)節(jié)進(jìn)食和能量平衡等。第四,調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能,調(diào)節(jié)內(nèi)分泌甚至影響神經(jīng)精神健康。益生菌通過(guò)與腸道的上皮細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的相互作用,發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)等作用;益生菌通過(guò)產(chǎn)生SCFAs等活性產(chǎn)物到達(dá)其他組織器官,發(fā)揮神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)作用。益生菌也有可能從腸道轉(zhuǎn)移到其他器官和組織。有研究提示,女性生殖系統(tǒng)和母乳中的菌群,可能來(lái)自腸道,但這方面還缺乏確切證據(jù)。當(dāng)然,一個(gè)益生菌可以有通過(guò)多種機(jī)理發(fā)揮多種功能,但沒(méi)有證據(jù)表明一種益生菌可以具有所有功能。需要強(qiáng)調(diào)的是,一個(gè)微生物是否能成為益生菌,菌株鑒定以及安全性評(píng)價(jià)是基礎(chǔ),但最終還需要通過(guò)研究證明其健康功能。
4 我國(guó)常用益生菌種類及管理規(guī)范
隨著益生菌研究的不斷進(jìn)展,益生菌在預(yù)防疾病、維持健康以及降低未來(lái)疾病風(fēng)險(xiǎn)的作用被不斷發(fā)現(xiàn)和證實(shí)。但全球各國(guó)目前在食品領(lǐng)域,對(duì)于“益生菌”這一術(shù)語(yǔ)既沒(méi)有法律的認(rèn)可,也沒(méi)有專門的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)管理部門也未制定專門針對(duì)益生菌類食品的法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)?!睹绹?guó)食品化學(xué)品法典》(FCC)附錄XV中引用了FAO/WHO聯(lián)合工作組對(duì)于益生菌的定義,并對(duì)益生菌在內(nèi)的食品用菌種安全性、生產(chǎn)、使用、標(biāo)簽等管理要求進(jìn)行了綜述。歐盟在《食品法規(guī)的一般原則和要求》(EC NO 178/2002)中針對(duì)食品中使用的菌種的安全性有相關(guān)規(guī)定。
我國(guó)目前尚無(wú)法規(guī)層面的“益生菌”定義,因此我國(guó)常用益生菌的使用亟待規(guī)范。我國(guó)國(guó)家衛(wèi)生管理部門先后在《可用于食品的菌種名單》和《可用于嬰幼兒食品的菌種名單》頒布了食用菌的名單,該名單也在不停增訂中,但是能否被稱為益生菌,還需經(jīng)過(guò)益生菌系統(tǒng)評(píng)價(jià)來(lái)認(rèn)定。我國(guó)保健食品管理法規(guī)《保健食品注冊(cè)管理辦法(試行)》和《保健食品技術(shù)評(píng)審要點(diǎn)》中有相關(guān)章節(jié)對(duì)益生菌進(jìn)行了規(guī)定,其中《益生菌類保健食品申報(bào)與評(píng)審規(guī)定》(試行)對(duì)益生菌的菌種、菌種鑒定單位、申報(bào)資料、生產(chǎn)場(chǎng)所以及保質(zhì)期內(nèi)的活菌數(shù)等進(jìn)行了規(guī)定。對(duì)于藥品,此類產(chǎn)品歸屬生物制劑,微生態(tài)活菌制品進(jìn)行管理。已批準(zhǔn)上市的微生態(tài)活菌制品既包括嗜酸乳桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌等可用于食品的菌種,也包括枯草芽孢桿菌、糞腸球菌等未批準(zhǔn)用于食品的菌種。藥品法規(guī)層面,也尚未明確“益生菌定義”。
5 展望
腸道菌群及其與疾病和健康的研究進(jìn)展,促進(jìn)了益生菌的研究開發(fā)。菌株分離鑒定技術(shù)不斷進(jìn)步并且成本越來(lái)越低,對(duì)益生菌有益作用的認(rèn)識(shí)不斷深入,菌株安全評(píng)價(jià)方法不斷進(jìn)步,以及人們健康需求快速增強(qiáng)等因素,正催生出越來(lái)越多的益生菌及相關(guān)產(chǎn)品。2019年全球益生菌市場(chǎng)價(jià)值約462億美元,預(yù)計(jì)2026年達(dá)到759億美元。但益生菌種類很多,作用機(jī)理復(fù)雜,其作用還與作用人群、干預(yù)時(shí)間長(zhǎng)短、使用方式、所用劑量以及個(gè)體差異等各種因素有關(guān)。如果所選菌株不當(dāng)、未經(jīng)嚴(yán)格安全評(píng)價(jià)或使用不當(dāng),也會(huì)產(chǎn)生潛在風(fēng)險(xiǎn),比如增加感染、抗生素耐藥質(zhì)粒的傳播和產(chǎn)生有害代謝產(chǎn)物等。因此,為了充分發(fā)揮益生菌的健康作用,有必要對(duì)益生菌進(jìn)行嚴(yán)格管控。但全球各國(guó)目前在食品領(lǐng)域,對(duì)于“益生菌”這一術(shù)語(yǔ)既沒(méi)有法律的認(rèn)可,也沒(méi)有專門的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。為保護(hù)消費(fèi)者免受不合適的標(biāo)簽、廣告和宣傳的誤導(dǎo),部分對(duì)益生菌及其功效進(jìn)行聲稱的產(chǎn)品也受到了監(jiān)管部門的關(guān)注。因此,為進(jìn)一步厘清對(duì)益生菌概念的理解和應(yīng)用,國(guó)內(nèi)和國(guó)外的科學(xué)和行業(yè)應(yīng)積極開展工作,建立科學(xué)共識(shí)和行業(yè)共識(shí),建立有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范。
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History,Definition and Health Effects of Probiotics
RAN Ming-yu1,WANG Hong-wei2,AN Yan-jun3,XIANG Xue-song4
(1The General Hospital of Western Theater Command PLA,Chengdu 610083,China;2 Danisco(China)Holding Co.Ltd,Shanghai 200335,China;3 Dujiangyan Special Service Convalescent Center of Air Force,Chengdu 611838,China;4National Institute for Nutrition and Health,Chinese Center for Disease Control and Prevention,Beijing 100050,China)
Abstract:In recent years,the advances on researches of intestinal microflora and its relationship with diseases and health has been promoting the researches and applications of probiotics.The role of probiotics in maintaining and improving health,and reducing the risk of centain diseases has been continuously discovered and confirmed.However,in the field of food and nutrition,there is neither legal recognition nor widely accepted standard for the term of“probiotics”all over the world.In order to further clarify the understanding and application of the concept of probiotics,domestic and foreign scientific and industrial organizations have been putting efforts to establish scientific and industrial consensus.This paper summarized the advances on definition,types,main health benefits and regulation of probiotics.
Keywords:probiotics;definition;health effect
基金項(xiàng)目:中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)“振東國(guó)人體質(zhì)與健康研究基金項(xiàng)目”(項(xiàng)目編號(hào):CNS-ZD2019090)。
作者簡(jiǎn)介:冉明宇(1981— ),男,碩士,主管技師,研究方向:營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生。
通信作者:向雪松(1981— ),男,博士,副研究員,碩士研究生導(dǎo)師,研究方向:食物營(yíng)養(yǎng)。