益生菌的应用及发展

生物科技产业与竞争策略专题报告益生菌的应用及发展指导老师：班级：学号：姓名：摘要目前不管是在西方或已开发的东方社会中，正面对免疫调节或肠道健康的问题，例如过敏症状、自我免疫性疾病以及发炎等疾病，这种疾病发生率正快速增加中，但其原因并不能以遗传因素來解释，相反的，可能和现代人的生活形态等环境因子有关，例如卫生和营养等。

益生菌可促进或减缓肠道的防御系统功能，如免疫调节作用、免疫减缓作用和免疫排斥反应等，此外，还可加强对非特異性病原菌的障碍，有助疾病的根除。

因此，目前益生菌在正式的臨床应用上，以治療急性腹泻最为普遍。

近年已有报导指出，益生菌可减缓肠道的发炎、使肠黏膜机能障碍正常化，以及调控过敏反应等，如乳糖不耐症、急性肠胃炎(acute gastro-enteritis)、发炎性肠道疾病(inflammatory bowel disease,IBD)、结肠直肠癌(colorectalcancer)、便秘(constipation)等肠道疾病(Isolauri,2001)。

日本学者曾进行180人的调查分析，结果也指出，习惯性摄取乳酸菌产品者能明显降低患膀胱癌的风险(Ohashi et al.,2002)。

这些结果均显示，益生菌借着促进宿主内部防御机制的功能和改善肠道菌相，可作为肠道異常和发炎反应等疾病上的治療，其市场发展潜力无穷，值得我国生技产业积极的投入。

目錄第一章：绪論1.1研究动机及目的1.2益生菌的已知功能第二章：益生菌原料和产品现况回顾2.1乳酸菌之现况回顾2.2乳酸菌在市面上食品应用之现况2.3酵母菌之现况回顾2.4酵母菌在市面上食品应用之现况第三章：益生菌原料开发流程、所需评估之方法及其不同应用3.2酵母菌的鉴定3.2益生菌(乳酸菌、酵母菌)在食品及医療上的应用第四章：益生菌原料进入市场之应用市场分析(含潜在新应用)4.1益生菌使用的市场分析4.2乳酸菌未來产品的发展趋势第五章：结論第六章：參考文献第一章：绪論1.1研究动机及目的国人生活与饮食习惯日益西化后，饮食型态由高醣類、低脂肪、高纤维转变为高蛋白、高脂肪、低纤维，也因此种下了肥胖、便秘与疾病的健康不良因素尤其是使肠内菌丛的生态平衡受到严重扭曲。

再加上国人濫用抗生素的习惯，更是雪上加霜，使得国人的肠内的有益细菌不再占优势，于是便秘或成为家常便飯。

因为便秘，一些讲究速效的人便使用最具速效的通（灌）肠剂解决问题，于是又演变为腹泻，如此便秘与腹泻反复进行，久而久之，造成大直肠肌肉弹性疲乏以及大直肠黏膜受损，使大直肠的疾病与癌症也日益增多，对国人的健康造成严重威胁。

益生菌（Probiotics），有人译为原生物素、生菌素、生菌剂、益生菌或原生保健性菌种。

其來源衍生自希臘语，意思是“forlife＂，最早LillyStillwell于1965年提出，用以表示某一原生动物产生的物质，可促使另一原生动物生长。

1991年Huis in｀t Veld及Havenaar更广义地定义──凡应用至人類或其它动物，藉由改善肠内生微生物相平衡、有益于宿主的活菌，不論是单一或混合菌株，均可视为益生菌（Probiotics）。

1.2益生菌的已知功能分泌多种酸性物质，使胃黏膜细胞之胃液分泌量降低，不会产生过多胃液侵蚀胃黏膜细胞并让细胞处于非疲乏之狀态。

平衡胃内之pH值，进而破坏胃幽门螺旋杆菌所产生的“氨云＂保护层，无法抵抗胃液的殺灭作用。

与胃幽门螺旋杆菌竞争胃黏膜上皮表面之生存附着空间，使胃幽门螺旋杆菌失去生存优势。

菌体之发酵产物影响肝脏中合成胆固醇之酵素，抑制酵素的作用，造成胆固醇的生成量降低。

直接促进体内胆固醇随着粪便排出体外。

菌体与胆固醇结合，抑制胆固醇在体内的吸收。

影响胆固醇之代谢产物─胆盐的回收并促进胆盐排泄，使胆盐再吸收率下降，身体必须代谢更多胆固醇制造胆盐而使胆固醇量降低。

藉菌体本身之同化作用，将体内胆固醇同化入菌体的细胞壁或细胞膜内，增加菌体抵抗外界环境的能力同时达到降低胆固醇的效果。

第二章：益生菌原料和产品现况回顾2.1乳酸菌之现况回顾「乳酸菌」是指能够代谢糖類、产生50%以上乳酸之细菌，具有这些功能的细菌包括了：乳酸杆菌(Lactobacillus)、键球菌(Streptococcus)、念球菌(Leuconostoc)等。

但乳酸菌为习惯用语，并不是分類学上正式用语。

我们经常讲的双歧杆菌或比菲德菌会产生乳酸及醋酸，但乳酸不到50%，所以严格說來不应称为乳酸菌。

但若由保健营养观点而言，双歧杆菌同样具有安全、健康等乳酸菌所标榜之形象，将之纳入乳酸菌家族亦是理所当然。

乳酸菌对营养需求特别严苛，除了作为能源之糖類外，乳酸菌需要各种各样的氨基酸、维生素、矿物质等，以维持其生长。

乳酸菌是一种兼性嫌气菌，比较喜欢在无氧狀态下生长，但也不会因为和氧气接触而死亡。

整体而言，在自然界中，只要有动植物活动的地方，就会有足够的营养供乳酸菌生存。

举凡动植物的分泌物（如乳汁、树液等），或其残骸堆积处，都是适合乳酸菌生育的场所。

也许在这些堆积物表面有其它好气性微生物优势生长，但其内部缺氧部分就是乳酸菌的天地。

更具体的說，适合乳酸菌生长的场所和动物相关者有乳汁、消化道、阴道、粪便等，和植物相关的则有花蜜、树液、植物残骸、果实损伤部位等。

人類所产制的各种酦酵食品（如泡菜、酱油等）中，也有许多乳酸菌发挥积极的功能。

这些乳酸菌对制品之风味质量影响甚大。

人体消化道中存在许多乳酸菌，其數目和种類会随年龄而改变，如幼儿肠道中，双歧杆菌较多，而老年人则以乳酸杆菌较多。

2.2乳酸菌在市面上食品应用之现况乳酸菌在食品領域最大之应用为酦酵乳品之制造，另外在各种火腿等肉制品之制造，也常添加乳酸菌，以加强保存性及风味，各种腌制品、酱油、面包的制造过程中，乳酸菌也扮演重要角色。

将多种蔬果榖類豆類混合以乳酸菌、酵母菌等微生物长时间发酵熟成，所制成的产品近年來非常流行。

我国的市场上，也有多种此類产品流通，许多产品皆冠以「酵素」名称，例如大高酵素、寿酵素、等。

此類制品被当作保健食品，强调整肠、保肝、防癌、强身、增进免疫等机能。

2.3酵母菌之现况回顾酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）是一种很有用的真核生物，他拥有生物的特性，可用原核生物的方式培养，其基因组较小，复制时间短，可作为基因分析，在分子生物学研究上的突破，很多都是以它为材料。

在工业上酵母菌也很重要，例如：啤酒、面包、酒和蛋白质之合成皆与酵母菌有关。

酵母菌属于真菌類，但与一般真菌類具有细长的菌丝不同，它只有单细胞。

大小约仅有十μm左右，形狀有椭圆、柱形、长形，一般以椭圆形较常見。

在酿酒的地区，椭圆酵母菌是最重要的种類。

它可将葡萄糖转变成酒精，虽然此种酵母菌无法以人工大量培养，不过它生存在土壤中，会自然附在果实上并随之进入酿酒的大桶中。

在某些生长条件下，酵母菌也可以形成一长串细胞連成的假菌丝。

通常酵母菌是生长在含糖分的物质上，譬如植物的果实、树葉、树干、花蜜腺上是最常見的。

曾有学者发现，在一颗葡萄的表面就生长了一百万个酵母菌。

而在昆虫或高等动物的肠道、分泌物中，也能发现到酵母菌的踪迹。

甚至是在空气、土壤中也有酵母菌存在。

酵母菌在土壤中是靠什么生活呢？即使是由植物根部渗出或者是动物体分解后产生的少量糖分也足够赖以为生了。

酵母菌除了能在土壤、空气中、植物体、动物体中生存外，还能生存在我们的食物上。

例如，牛奶、乳酪、肉類等，使食物因而腐败。

但也能因它在分解食物的过程中产生芳香酯類，而具有特殊的香味。

例如，豆腐乳、豆鼓、味增都是利用酵母菌发酵所制成的产品。

另外还有一些酵母菌会寄生在动物体内造成病害由于酵母菌可以行无氧呼吸将糖发酵成酒精与二氧化碳，所以自古就被拿來酿酒与制造面包。

除了酒精之外，酵母菌的其它代谢产物，像脂肪、维生素B2、解脂脢等。

2.4酵母菌在市面上食品应用之现况人類应用酵母菌的歷史，可追溯至四千多年前古埃及人利用酵母菌來做面包，其原理就是让面团中的酵母菌进行无氧发酵，产生二氧化碳与酒精。

其中二氧化碳会使面团发胀、膨松，酒精则在烘烤时挥发逸出，待冷却后变成香气四溢的面包，而这时菌体早已因烘烤高温而死亡。

既然酵母菌可把糖類转换成酒精，在葡萄酒、米酒、啤酒等各种酒類的制作过程中，应有酵母菌的贡献。

在古时的神农时代，中国人的祖先就懂得种植黍、稷、稻、麦、菽等五谷，并利用酒曲來造酒。

酿酒与烘培的酵母菌学名是Saccharomyces cerevisiae，意思是吃糖的菌，cerevisiae在拉丁文中的意思是发酵，顾名思义，酵母菌最喜欢的食物就是各式各样的糖類，包括蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖等。

因此在含糖分较高的水果表面、花粉、花蜜、蔬菜上常常可以寻获，在葡萄的果皮表面也有很多的酵母菌，这就是葡萄可以自然发酵变成葡萄美酒的原因。

啤酒酵母：啤酒酵母是在酿造啤酒过程中，加入酵母菌进行发酵，菌体吸收麦汁的养分后沉淀至啤酒桶槽底部，再经由过濾、洗净、干燥等精密品管程序而产出的高纯度酵母菌。

这时菌体已死亡，且在加工过程中酒精已散失，因此吃了不会醉。

由于啤酒酿造时需添加啤酒花以产生啤酒的风味，因此以传统方法制造的啤酒酵母不但含有大量矿物质，且会保留啤酒花原有味道，而具有独特轻淡苦味，但每生产1公吨啤酒才得到约1公斤的啤酒酵母，产量较少。

第三章：益生菌原料开发流程、所需评估之方法及其不同应用3.1乳酸菌开发流程与评估方法许清祥医师表示「过去以生化方法分析鉴定菌种及功能的研究如同大海钓鱼一般，难以分辨菌种。

」他表示如今运用分子生物医学，使用微阵列技术可以同时于短时间分數千种基因和蛋白质，将乳酸菌种与人類免疫细胞一起培养，利用肠胃内视镜从健康人体肠胃道中分離出四百余种乳酸菌，建立详细的菌种资料库，经由培养后再抽取免疫细胞RNA分子，与透过设定基因參數的微阵列基因芯片的菌种作杂交反应，使用免疫反应的基因作为标的，筛选出结果，并进一步分析有效功能特性。

他表示目前已经可做到一万个基因。

目前菌株分離的做法如下：1.藉内科肠胃内视镜由人体进行菌株分離2.婴儿排遗中进行菌株分離3.单菌落分離培养新菌株的鉴定(利用生物芯片筛检和鉴定技术)：革蘭氏染色及形相镜检--（鉴定革蘭氏阴阳性）API培养基鉴定--（鉴定乳酸菌菌属）16S rDNA特異性基因分析--（鉴定乳酸菌菌种）图为生物芯片DNA排列筛检新发现机能性菌株必备要件：(1)源自于人体之有益菌(2)对胃酸及胆盐耐受性强(3)公认安全(Generally recognize as Safe;GRAS)之微生物(4)制备及贮藏期问须能保持活性及其稳定性(5)可于肠道中保持代谢活性，并可成为优势菌种(6)可使肠道菌相保持均衡而促进肠道健康(7)可定殖于人類肠道上皮细胞产品(8)必须能大量生产并具商业价值(9)对抗生素具有耐受性，对其它微生物具有拮抗性举例：利用8种病原菌分别为Escherichia coli O157,E.coli ATCC11775,E.coli TG-1,Salmonella enteritidis ATCC13076,S.typhimuriumATCC14028,S.typhimurium E10,S.typhimurium E12,S.bellurup＇E23与长道细胞Caco-2细胞來探讨乳酸菌Lactobacillus rhamnosus GG及Lactobacillus casei Shirota与人類肠道细菌之竞争性:结果发现，当乳酸菌与病原菌共同培养时可以有抑制肠道中病原菌之贴附情形，但其抑制能力则受到病原菌的种類不同而有所差異;由以上结果有助于具有特殊功能之益生菌的建立与筛选。