益生菌生理功能與健康（簡體書）

本書由乳業生物技術國家重點實驗室、光明乳業研究院多年從事益生菌科研和應用的專家、學者編寫而成。全書共分九章，內容包括益生菌概述、益生菌與腸道菌群 、益生菌主要代謝產物及其生理活性 、益生菌代謝、益生菌與免疫、益生菌與高膽固醇血症、益生菌與糖尿病和肥胖、益生菌與衰老、益生菌與口腔及皮膚健康。本書理論性、系統性較強，可供從事益生菌研究的科研人員、技術人員閱讀參考，也可供高等學校食品科學、生物技術、生物醫藥等相關專業師生學習參考。

劉振民，博士研究生導師，教授級高級工程師，擔任乳業生物技術國家重點實驗室主任、IDF中國國家委員會營養與健康工作委員會首席專家、光明乳業研究院院長。國務院政府特殊津貼專家、2019年入選百千萬人才工程人選，授予"有突出貢獻中青年專家"，獲"上海領軍人才""上海市青年科技杰出貢獻獎""上海市優秀技術帶頭人""上海市勞動模範""振興中國乳業科技創新帶頭人"等榮譽。研究領域為益生菌、新型幹酪、乳品安全等。主編《幹酪科學與技術》《乳脂與乳脂產品科學與技術》等書籍。擔任國家十二五科技支撐計劃奶酪課題、十三五國家重點研發計劃乳品安全項目主持人。授權國際發明專利10項，以發明人獲得授權中國發明專利12項。帶領團隊開發多項乳制品，取得良好的經濟效益。科技成果獲國家技術發明二等獎、中國輕工業聯合會技術發明一等獎、上海市科技進步二等獎等多項省部級獎項。

本書更新了益生菌的研究進展，涉及生理學、生物學、生物化學等基礎科學；增加了臨床實驗的方法、方案和模型等；引用了一些經典的圖表和案例，更加生動、形象。本書從益生菌的分類、鑒定、腸道微生態、生理功能、作用機理、生物活性效應分子以及生物活性評價等方面對近二十年來的研究成果進行了總結，也納入了本書編寫者在上述領域部分的研究結果。

益生菌是大自然賦予人類的寶貴財富。人類對益生菌認識的質的飛躍是從20世紀90年代至本世紀，科學家通過大量的動物實驗和臨床干預試驗，獲得了對益生菌更全面、更客觀的認識，在益生菌對高血脂、糖尿病、肥胖、腸易激綜合征（IBS）、炎症性腸病(IBD)等的作用以及在改善和預防過敏方面積累了大量的證據，對益生菌相關健康促進作用的作用機理和生物效應分子等進行了闡述，並從總體的角度闡述了益生菌與宿主的行為、認知能力和心情的關係，提出了“腦腸軸”的概念，從單一菌的作用發展到免疫、激素分泌、神經活動等多角度進行綜合評價。微生物有個體特徵，對個人而言是一個特定的標簽。腸道微生物明顯地受到基因、營養和外部因素的影響，隨著年齡的增長也會不斷變化。不同微生物對健康的影響與不同疾病相關的腸道微生物的特定變化有關。這為用作益生菌的腸道微生物提供了機會，可以預防和緩解某些疾病。本書從益生菌的分類、鑒定、腸道菌群、生理功能、作用機理、代謝產物以及生物活性評價等方面對近二十年來的研究成果進行了總結，也加入了本書編者在上述領域的研究結果。本書注重科學性和實用性，數據充分，全面概括了益生菌生理功能與健康的各個方面。本書介紹了益生菌的研究進展，涉及生理學、生物學、生物化學等基礎科學；增加了臨床實驗的方法、方案和模型等；引用了一些經典的圖表和案例，更加生動和形象。本書得到上海領軍人才（編號：2015087）、上海科委項目（編號：19DZ2281400、17391901100）、“十三五”重點研發項目（編號：2018YFC1604200、2019YFF0217600）、國家百千萬人才工程人才項目、乳業生物技術國家重點實驗室、光明乳業股份有限公司資助出版。本書由乳業生物技術國家重點實驗室、光明乳業研究院多年從事益生菌研究的專家、學者編寫而成。全書由劉振民統稿。本書編寫過程中查閱了大量的國內外書籍和文獻，理論和實踐並重，希望可以幫助相關研究人員、教師、學生和生產工作者詳細了解和系統學習益生菌相關的知識，同時希望有助於中國乳制品行業的健康持續發展。在此，衷心感謝為本書寫作付出大量心血和汗水的朋友和同事們。限於編者的水平和能力，書中難免有不妥及疏漏之處，敬請讀者批評指正。編者2022年4月

章益生菌概述001節益生菌的分類004一、益生菌及其相關種屬004二、益生菌常用的種屬005第二節益生菌的分離保存015一、益生菌的分離015二、益生菌的篩選016三、益生菌的保存020第三節益生菌分類鑒定的技術與方法022一、用於細菌分類鑒定的特徵022二、生理生化試驗方法022三、化學分類特徵的分析方法030四、基於遺傳信息的分子生物學鑒定方法034五、基因組時代的分類工具037參考文獻039第二章益生菌與腸道菌群043節人類微生物組研究計劃044一、 人類微生物組概述044二、 人類微生物組計劃的啟動044三、 美國的人類微生物組計劃045四、 其他國家的人類微生物組計劃進展045第二節腸道菌群的結構047一、人腸道菌群的結構組成047二、人體腸道核心菌群050三、人體腸道菌群的建立：從出生到衰老052四、腸道菌群中有重要生理意義的細菌053五、人腸道菌群的功能055第三節影響健康人腸道菌群結構的因素058一、宿主的基因型058二、年齡因素058三、飲食因素060四、城鄉生活方式061五、宿主的性別062六、運動情況062七、抗生素063八、疾病063第四節益生菌與胃腸道健康066一、益生菌與胃腸道健康的關係067二、益生菌治療各種胃腸道疾病的研究進展068三、益生菌促進胃腸道健康的機制080第五節腸道菌群結構與功能的研究方法084一、基於分離培養的方法085二、培養組學085三、分子生態學研究方法086四、調節腸道微生物的疾病模型091五、無菌動物模型092六、研究模型和案例093參考文獻093第三章益生菌主要代謝產物及其生理活性098節短鏈脂肪酸（SCFA）098一、SCFA的產生及影響因素098二、SCFA的吸收101三、SCFA的代謝101四、SCFA的生理功能102第二節胞外多糖（EPS）106一、產EPS的菌株106二、EPS的種類和結構107三、EPS的生物合成及遺傳調控110四、EPS的發酵生產及分離純化115五、EPS的結構分析119六、EPS的理化性質123七、EPS的生物活性124第三節γ-氨基丁酸（GABA）130一、GABA的結構和理化性質130二、GABA的合成和轉化途徑130三、GABA的生理作用136四、GABA產品開發現狀137第四節生物膜138一、生物膜概述138二、乳酸菌生物膜139三、益生菌生物膜對口腔健康的影響146參考文獻149第四章益生菌的代謝154節組學技術揭示的代謝研究 154一、糖代謝154二、脂質的代謝157三、蛋白質水解系統159四、檸檬酸代謝和芳香化合物的合成164五、乳酸菌代謝的研究方法166第二節轉運系統的比較基因組分析171一、通道形成蛋白172二、主要易化超家族174三、其他大型二級載體超家族177四、ABC轉運蛋白178五、重金屬轉運載體181六、原核生物中P型ATP酶182七、原核生物特異性磷酸轉移酶系統（PTS）183八、多藥耐藥泵185九、營養物質轉運蛋白185參考文獻186第五章益生菌與免疫188節免疫系統的組成及免疫應答的主要類型189一、免疫系統的組成189二、免疫應答的主要類型192第二節益生菌的免疫調節作用194一、益生菌對免疫系統的刺激作用194二、益生菌發揮免疫調節作用的途徑202三、益生菌的免疫調節作用具有菌株特異性205四、益生菌免疫調節作用的應用209參考文獻210第六章益生菌與高膽固醇血症214節高膽固醇血症與益生菌降膽固醇機制215一、高膽固醇血症215二、影響膽固醇水平的主要因素215三、高膽固醇血症的治療方法216四、益生菌降膽固醇機制216第二節膽鹽水解酶221一、理化特性221二、結構特徵223三、基因分析224四、進化分析225五、膽鹽耐受性225六、BSH酶影響宿主代謝225第三節降膽固醇益生菌的體外篩選與動物實驗226一、降膽固醇益生菌的體外篩選226二、益生菌降膽固醇的動物實驗228第四節益生菌降膽固醇的臨床研究及應用230一、益生菌降膽固醇的臨床研究230二、益生菌防治高膽固醇血症的應用231三、益生菌降膽固醇活性的影響因素232四、益生菌給藥新方法232參考文獻234第七章益生菌與糖尿病和肥胖236節腸道微生物與糖尿病和肥胖236一、腸道微生物與1型糖尿病236二、腸道微生物與2型糖尿病238三、腸道微生物與肥胖240四、腸道微生物影響肥胖、糖尿病等代謝性綜合征的機制243五、肥胖、糖尿病的綜合研究246第二節益生菌用於糖尿病、肥胖的改善247一、常見糖尿病、肥胖動物模型247二、益生菌對糖尿病的宿主葡萄糖內穩態的改善作用機制254三、益生菌對宿主葡萄糖內穩態的改善作用的研究報道總結254四、益生菌對糖尿病和體重（肥胖）的預防和控制舉例261第三節相關因果機制研究及功能性益生菌的篩選265一、相關因果機制研究的一般方法和原理265二、功能性益生菌的篩選266參考文獻266第八章益生菌與衰老270節衰老的概念、分類、表現以及研究意義270一、衰老的概念270二、衰老的類型270三、衰老的表現271四、關於衰老及延緩衰老的研究意義273第二節腸道微生物與宿主機體衰老274一、腸道微生物角度274二、“大腦腸道微生物”相互作用角度277第三節益生菌對宿主機體衰老的延緩作用283一、延長機體壽命284二、調節腸道微生態平衡285三、抗氧化與抗重金屬毒性285第四節益生菌對宿主認知和情緒障礙的改善作用286一、改善認知、情緒、記憶286二、預防神經退行性疾病（腦腸軸）287第五節功能性益生菌的預篩選291一、延緩衰老作用的益生菌體外預篩選291二、調節免疫、護膚抗皺、抑制/預防腫瘤等作用的益生菌體外預篩選292三、調節血壓、血脂、血糖作用的益生菌體外預篩選293四、精準益生菌篩選策略293參考文獻294第九章益生菌與口腔及皮膚健康298節益生菌與口腔健康298一 、人口腔菌群概況298二、菌群相關的口腔健康問題299三、益生菌與口腔菌群及健康304第二節益生菌與皮膚健康305一、人體皮膚菌群概況305二、菌群相關的皮膚健康問題305三、益生菌與皮膚菌群308參考文獻309