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乳酸桿菌
能使糖類發(fā)酵產生乳酸的細菌
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。該類群細菌絕大多數對動物和人無毒、無害，負擔著動物體內重要的生理功能。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，預防和抑制腫瘤的發(fā)生，增強機體免疫力，促進消化，合成氨基酸和維生素，降低膽固醇，抑制內毒素的生產，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量減少或丟失，出現菌群失調，就可能導致某種疾病的發(fā)生；只要腸道中乳酸桿菌的數量增加，區(qū)系得到平衡，就可以促進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量是預防和治療某些疾病的一種重要措施。
形態(tài)特征
理化性質
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)要求嚴格，在多數培養(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)樣構造，顯微鏡下觀察呈現假根狀。在乳內生長良好。產生乳酸。
本菌發(fā)酵乳糖，半乳糖及葡萄糖產酸，產生乳酸的能力極強。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。
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
應用
歷史淵源
乳酸菌的歷史源遠流長，早在19世紀前，舊約創(chuàng)世紀中就提到：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)學價值
婦科炎癥
1891年，Albert Doederlein在第四屆德國婦女科學會大會上宣讀了他的題為《關于陰道分泌物和陰道細菌》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生的乳酸所致（1928年StanleyThoms將其列入嗜酸乳桿菌）。但由于當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，對陰道菌群的研究進展緩慢。直到上世紀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，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的優(yōu)勢菌，分離率最高80%～90%，含菌數也最多（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Pavlova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行對比分析，發(fā)現其陰道乳桿菌優(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株產乳酸的球菌，通過研究發(fā)現，這些球菌與乳桿菌具有協同作用，可增強對致病菌的抑殺能力，并擴大了抑菌范圍，這些產乳酸的球菌不但數量占有優(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，而是被其它一些產乳酸的細菌所代替，如奇異菌屬，巨球菌屬，纖毛菌屬。
乳酸桿菌被公認為陰道正常菌群中最重要的益生菌成員，現已從陰道內分離出16種乳桿菌，其中能產生H2O2 的乳桿菌在維持陰道自凈及抗感染中起著關鍵作用。美國微生物學教授Savage已經把微生態(tài)系統列為像呼吸、循環(huán)、消化系統等一樣的人類第十大系統，乳酸菌已引起了世人的廣泛關注。可以說，乳酸菌的未來，方興未艾，前景廣闊，人類對乳酸菌的認識，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 調節(jié)劑天然生成ph4弱酸性配方。
兒童艾滋病
據德國《明鏡》周刊報道，美國伊利諾斯大學芝加哥牙科學院副教授陶林（音譯）領導的科研小組發(fā)現，兒童口腔中的乳酸桿菌可以防止艾滋病毒在兒童體內擴散。陶林博士在美國新奧爾良舉行的美國微生物學學會上宣布了他們的這一重大發(fā)現。
發(fā)現小組 | 陶林（音譯）領導的科研小組 |
發(fā)現人 | 陶林博士 |
國籍 | 美國 |
時間 | 5-25 |
陶林博士等人發(fā)現，6種乳酸桿菌能夠通過自己產生的一種蛋白質，緊緊地將自己固定在口腔膜和消化道膜壁上，這種蛋白質能捕捉住艾滋病毒，并牢固地附在艾滋病毒的外殼上。本來，艾滋病毒通過產生一種糖將自己偽裝起來，使人體內的免疫系統無法發(fā)現。有了這種蛋白質附著在上面，艾滋病毒就能被免疫系統識別出來，從而不能進一步進入其他人體細胞內，這樣就抑制了艾滋病毒的蔓延。在這6種乳酸桿菌中，多數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，能將自己產生的抑制病毒的蛋白質釋放到自己的周圍，以至于對距離很遠的艾滋病毒也能發(fā)生作用。
新發(fā)現若用于實踐可防止兒童艾滋病在當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量。
陶林博士等人的發(fā)現還有另外兩個重大意義。首先，研制的預防和治療艾滋病的物質，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（科學家早就知道它能防止兒童患上糖尿病），不對人體產生任何不良作用，現有的其他藥物，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，雙歧桿菌具有調整腸道功能紊亂作用。可以預防腹瀉，減少便秘，即雙向調節(jié)。這種調節(jié)能起到預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果。
主要價值
乳酸桿菌在維護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、乳糖和鈣等營養(yǎng)物質的消化吸收，可產生多種維生素為機體消化吸收所利用；可抑制腸道內腐敗菌、致病菌的繁殖，降低血氨和血中膽固醇的含量，并具有維持腸道內菌群平衡的整腸作用。乳酸桿菌具有免疫調節(jié)作用，如能明顯促進細胞分裂、促進抗體產生、活化巨噬細胞，誘導產生干擾素等，提高機體的抗病能力。乳酸桿菌對巨噬細胞具有活化作用，使巨噬細胞的細胞毒性增強。而且乳酸桿菌還能誘導人外周血單個核細胞（PBMC）產生IL-12，IL-18和γ-干擾素，從而誘導產生Th1型細胞免疫反應。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胞有高度的親和力，可通過與病原菌競爭黏附位點，產生乳酸、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，并產生有機酸細胞素樣蛋白等物質和影響細菌毒物產生的相關代謝，對胃腸道起保護作用。值得指出的是，乳酸桿菌的作用具有株的特異性，即使是傳統認為安全的乳酸桿菌菌種也不能保證種內所有菌株均安全，因此對乳酸桿菌進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粒，利用這一點可在乳桿菌中進行基因操作。
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