益生菌
益生菌（英语：probiotic）是指一般认为食入后对宿主（如动物或人类）有正面效益的食入性微生物[1][2][3]；制成活微生物制剂后，又称益生素[4][5][6]。
在医学上，部分研究显示特定益生菌的使用有助于改善免疫系统、改善肠道健康、缓解便秘等健康支持作用[3][7][8]，但这些宣称具有菌株特异性，并不代表同菌种或其他类型益生菌能起到相同的作用。
益生菌疗法并非传统医学的一部分，其发展时间甚至晚于现代医学，因此被视为非正式的治疗方式。其原因在于人体摄入益生菌后肠道内会发生复杂变化，而这些变化对于当前的医学来说难以进行准确的测量与标准化。因此，各国的食品安全和卫生机关看待益生菌对于人体健康的疗效与功效持有非常保守的态度。美国食品药物管理局（FDA）将益生菌分割于多个监管类别，其中包含食品、医疗食品、膳食补充剂与药物，产品类别主要取决于其预期用途。若归类于食品、膳食补充剂，则不能声称可以治疗、治愈或预防疾病，但可以声称“影响人类或其他动物身体的结构或任何功能”。[9]
益生菌一般来说是安全的，但在极少数个案中可能造成细菌-宿主交互作用及不良反应[10][11][12]。有证据显示益生菌对某些病症有益，例如有助于缓解肠燥症，然而，许多声称对健康有益的说法（例如：治疗湿疹），则缺乏实质的科学证实。[13]
2018年，美国乔治亚州奥古斯塔大学医学院的一份研究指出长时间摄取益生菌会导致细菌在小肠中大量分泌D-乳酸，从而导致严重腹胀、脑雾。使用益生菌时须注意每天是否太多的问题。[14]
有研究人员认为若在抗生素治疗后服用益生菌会阻碍肠道微生物组的恢复。[15][16]
定义
益生菌（Probiotics），源于希腊语“for life”（对生命有益），中文译为“益生菌”或“原生保健性菌种”，Parker于1974年首次提出 ”益生菌”一词，并将其定义为有助于维持肠道内微生物相平衡的生物或物质。[17]；而益生菌主要是指乳酸菌和部分酵母菌。
规范和认证
世界上各个国家、地区对益生菌产品设有不同的规范制度，其中大部分以食品安全来规范这类产品，对包装或文宣含有健康相关的则需通过向当地卫生机关申请许可或认证，以规范其成分安全和功效完整。
- 美国：向美国食品药品监督管理局提交申报许可(Federal Food, Drug, and Cosmetic Act, FD&C Act)
- 欧盟：欧洲食品安全局审核可用之新型食品和成分(Food Supplements Directive 2002/46/EC)
- 加拿大：Natural and Nonprescription Health Products Directorate (NNHPD)认证编号 (Natural Health Product Number, NPN)
- 日本：厚生劳动省许可特定保健用食品标章 (Foods for Specified Health Use, FOSHU)
- 韩国：健康机能性食品认证标章(Health Functional Food, HFF)
- 台湾：卫生福利部健康食品标章与字号，简称健字号(Ministry of Health and Welfare, MOHW)
- 中国大陆：向国家食品药品监督管理局申请中国保健食品标章。
历史
根据历史记载，人类最早食用的益生菌来自于优酪乳。早在西元前3000多年前，居住在土耳其高原的古代游牧民族就已经制作和饮用优酪乳。最初的优酪乳可能起源于偶然。那时的存放方法落后，羊奶时常会变质，这是由于不良细菌污染羊奶，但是有一次空气中优酪乳的乳酸菌偶然进入羊奶，这些益菌使羊奶发生类似于肠胃道内的变化，变得更为酸甜适口，这就是最早的酸奶。
西元前2000多年前，在希腊东北部和保加利亚地区生息的古代色雷斯人也掌握制作优酪乳的技术。他们最初使用的也是羊奶。后来，优酪乳技术被古希腊人传到欧洲的其他地方。
20世纪初，俄国科学家伊利亚·梅契尼可夫（Élie Metchnikoff）在研究保加利亚人为何长寿者较多时，发现这些长寿者都爱喝优酪乳，而提出发酵后的乳类中所含的乳酸菌对人体健康有益的理论。
梅契尼可夫的研究成果使一位西班牙商人艾萨克·卡拉索受到启发，于1919年建立优酪乳制造厂（现今的达能集团），把优酪乳当作一种具有药物作用的“长寿饮料”放在药房销售。
益生菌的食物
益生元 (Prebiotic)，又称益生质、益菌生，就是益生菌的食物，通常是人类所不能消化，但是细菌却可以从中提取养分（或者是促进生长的环境也算），益生质能够促进肠胃道益生菌的繁衍。
常见菌种
一般所称“乳酸菌”是指能利用碳水化合物进行发酵生产多量乳酸之细菌总称，为一相当庞杂的菌群，近年来经由科技及分子生物学的不断发展，目前普遍认为的乳酸菌已由早期的4个属再细分及扩充为17个属，273个种：
- 肠球菌属（Enterococcus）
- 乳杆菌属（Lactobacillus）
- 芽孢杆菌属（Bacillus）
- 梭菌属（Clostridium）
- 乳酸球菌属（Lactococcus lactis）
- 明串球菌属（Leuconostoc）
- 足球菌属（Pediococcus）
- 肉品杆菌属（Carnobacterium）
- 徘徊球菌属（Vagococcus）
- 四体球菌属（Tetragenococcus）
- 双歧杆菌属（Bifidobacterium）
- 阿托波菌属（Atopobium）
- 魏斯氏菌属（Weissella）
- 贫养菌属（Abiotrophia）
- 颗粒链菌属（Granulicatella）
- 酒球菌属（Oenococcus）
- 副乳杆菌属（Paralactobacillus）
此外，益生菌还包括酵母属（Saccharomyces）的布拉酵母菌种（Saccharomyces boulardii）。
肠球菌属
- Enterococcus faecalis －粪肠球菌。
- Enterococcus faecium －屎肠球菌。
- 由于肠球菌被发现许多的抗药性风险，因此不被认为是公认安全（GRAS）的菌种[18][19]，世界卫生组织不建议作为益生菌使用[20]，欧洲食品安全局（EFSA）也认为肠球菌并非属于合格认定安全（QPS）的菌种[21][22]，目前欧盟已禁止将肠球菌添加于食品，仅限用于禽畜之饲料使用[23]。美国食品药品监督管理局的乳制品指导方针草案也不建议将肠球菌作为益生菌使用[24]。
乳酸杆菌属
- Lactobacillus acidophilus －嗜酸乳杆菌，简称A菌。主要定居在小肠，是小肠内数量最多的细菌，在阴道壁、子宫颈和尿道都有它的踪迹。能稍微降低胆固醇（4%）、疑似免疫调节及降低念珠菌属阴道炎的感染等。
- Lactobacillus brevis －短乳杆菌，人嘴、老鼠尾巴及肠道可发现其存在，亦存在牛奶与起司中。能抑制肠道致病菌、维持消化道机能、促进食欲及免疫调节。
- Lactobacillus casei －干酪乳杆菌，简称C菌。相当耐酸，能有效地通过胃酸胆碱的考验，而有规模地进入肠道定殖。
- L. delbrueckii subsp. bulgaricus －保加利亚乳杆菌，是德式乳酸杆菌的一个亚种，被广泛应用在酸奶制作的过程中。疑似具有调节胃肠道健康、促进消化吸收、增加免疫功能等功效。
- Lactobacillus johnsonii －约氏乳杆菌，简称LJ菌。
- Lactobacillus paracasei －副干酪乳杆菌，简称LP菌。耐胃酸及胆盐，在肠道中定殖效果良好。能促进体内Th1细胞激素分泌，抑制Th2细胞所造成的敏感免疫反应，达到免疫系统平衡。对于异位性皮肤炎等过敏症状可能有疗效。
- Lactobacillus reuteri －洛德乳杆菌，简称R菌。是少数在成人与婴儿体内皆可发现到的乳酸菌之一，可帮助宝宝肠道细胞的生长，促进益菌繁殖。
- Lactobacillus rhamnosus －鼠李糖乳杆菌。
- Lactobacillus rhamnosus GG －简称LGG菌。正式名称为鼠李糖乳杆菌GG株。是当前世界上研究最多的益生菌，也是首批被证实能够在人体肠道存活并定殖的益生菌之一。可在血清中增加足够的细胞间白素-10，降低引起局部性敏感免疫反应的细胞激素形成。能促进益菌生长、降低对乳品或食物的过敏、治疗不明原因或急性腹泻功能等。
- Lactobacillus salivarius －唾液乳杆菌。
双歧杆菌属
- Bifidobacterium bifidum －比菲德氏菌，简称B菌。帮助保持肠道酸性的环境，减少有害菌的繁殖；可能增强免疫力，降低胆固醇，改善便秘及调节肠道生理机能。
- Bifidobacterium infantis －婴儿型比菲德氏菌。因为是被发现在婴儿的肠道之中，故被称为婴儿型比菲德氏菌。能减缓人体免疫系统过度反应所导致的发炎性伤害。
- Bifidobacterium longum －长双歧杆菌，又称龙根菌。肠道内的益菌以长双歧杆菌为主，也是真正的人体原生菌种。能有效调节Th2细胞免疫反应，降低过敏患者血中IgE含量，进而可能改善因花粉引起的过敏症状，也可能改善抗生素及食物病原菌造成的腹泻。
芽孢杆菌属
- Bacillus coagulans －芽孢乳酸菌，旧称Lactobacillus sporogenes 。可能改善因肠道菌群失调所引起的急、慢性腹泻、慢性便秘、腹胀和消化不良等症状。
梭菌属
- Clostridium butyricum －丁酸梭菌，又称酪酸梭菌、酪酸菌或宫入菌。防治慢性腹泻、抗生素相关性肠炎、便秘或腹泻便秘交替等症状，调整肠道功能正常化。
一般研究
益生菌的生产、加工、储存和运输过程中的各种环境因素(例如：温度、pH值、氧气、光照)都会影响益生菌的活力，甚至可能导致其失去活性。[26]
细胞培养
益生菌细胞株的生长温度与pH值可能因菌种而异，以占益生菌大多数的乳杆菌属来说，其最适生长温度和pH值分别为30-40°C(最佳温度为37°C)和(pH)5.5-6.2(最佳pH值为6.0)。[27]
菌株寄存
全球各地菌种中心为使其保存的菌株能维持活性存放多年，主要会以超低温液氮保存(-130°C以下)或冷冻保存(-80°C以下)方式储存细胞株，在极低的温度之下，可终止细胞株的生理代谢活动，故可长期维持生命状态。[28][29]会产生内生孢子(Endospore，又称芽孢)的细菌株，最常见的是芽孢杆菌属(Bacillus)和梭菌属(Clostridium)，则对温度具有较高的耐受性，因此可在室温(25°C)环境下维持稳定活性。[30][31]
菌粉原料制造
益生菌粉原料的制造流程，需先将细胞株进行发酵与生长，并透过离心将细胞与培养基分离后，将冷冻保护剂添加到分离完成的细胞中进行冷冻或以冷冻干燥技术制成粉末，并于冷冻下储存和运输。[32][33]
产品保存与运输
温度
在多篇文献中指出，乳酸杆菌与双歧杆菌在冷藏(4 °C)、室温( 25°C)储存环境下，活菌数存活率存在极大差异。在室温（25±1°C）下，益生菌在储存90天后活菌数量减少了5至6个对数(剩下10万分之一)；而在冷藏条件 (4 ± 1 °C) 下储存的益生菌则未观察到活菌数量有显著变化。[34]
以添加益生菌的营养补充品来说，保存期限通常以年计，因此必须非常小心确保维持适当的活菌数，具体保存条件可参考业者所提出的标准说明。益生菌置于常温(室温)环境比低温环境易导致活菌数下降，建议以冷冻或冷藏的方式进行储存与运输为佳。[32]
氧气
氧气水平是影响益生菌活力的重要因素，不同属中对氧气的耐受存在很大的差异，如：乳酸杆菌较双歧杆菌更耐受，因此包装的氧气浓度会透过添加抗氧化剂、真空包装、充氮技术来让氧气保持在低水平，减少活菌在储存过程中的损失。[35]
一篇研究结果显示，在常温(25°C)条件下置放12个月，充氮包装的活菌存活率约为30~40%，普通包装的活菌存活率则为17~30%，而置放于冷藏(4°C)条件下，两者(充氮、普通包装)的活菌皆可以存活85%以上。[36]
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