◆作者：杭柏林 陳成成 梅貴恒 王倩

◆單位：河南科技學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院

后生元（Postbiotics）是一種新型的微生態(tài)制劑，其來源和功能與益生菌一樣，具有來源復(fù)雜、功能多樣的特點(diǎn)。后生元是對(duì)宿主有益的非活細(xì)胞性的微生物及其成分的制劑，所以后生元比益生菌具有很多優(yōu)勢(shì)，比如可以常溫保存且保存期長(zhǎng)、安全性高（如沒有耐藥基因轉(zhuǎn)移），不必?fù)?dān)心噬菌體感染（Shendeov等，2013；賀凱茹等，2022；Moradi等，2020）。同時(shí)，后生元在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，比如飼料添加劑、化妝品、食品保鮮、醫(yī)藥、生物獸藥等。因此，后生元被認(rèn)為是益生菌的有效替代物（王婷等，2022），正逐漸成為新的研究熱點(diǎn)，應(yīng)用前景不可估量。本文主要就后生元的成分、來源及其功能進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，希望為后生元的開發(fā)與應(yīng)用提供參考。

1 后生元的成分

后生元的成分主要是指來源于益生菌具有益生功能的非活細(xì)胞性的物質(zhì)。后生元的成分比較復(fù)雜，不同來源的后生元其成分不一樣。發(fā)揮功能的后生元成分可能是單一的，也可能是復(fù)雜的。根據(jù)成分來源的差異，可將后生元分為4 種類型，即滅活菌體型后生元、菌體結(jié)構(gòu)成分型后生元、菌體代謝物型后生元和無細(xì)胞混合物型后生元。

滅活菌體型后生元是指非活狀態(tài)的具有完整結(jié)構(gòu)的益生菌菌體細(xì)胞（任小杰等，2021；高杰等，2018；李楊等，2021），又被稱之為類生元（王婷等，2022）。這種后生元需要通過特殊的滅活方式進(jìn)行制備。滅活疫苗不屬于后生元，因?yàn)槠渫ǔＪ怯芍虏⌒晕⑸镏苽涠傻摹?/p>

菌體結(jié)構(gòu)成分型后生元主要是指構(gòu)成益生菌菌體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，如肽聚糖、磷壁酸（包括壁磷壁酸和脂磷壁酸）、細(xì)胞膜蛋白、胞外多糖（EPS）、S 層、菌毛、鞭毛、凝集素類分子、β- 葡聚糖等（高杰等，2018；李楊等，2021；王婷等，2022）。

菌體代謝物型后生元主要是指益生菌在生長(zhǎng)繁殖過程中產(chǎn)生具有益生功能的代謝產(chǎn)物。這類后生元較為多樣，如胞內(nèi)多糖、酵素、蛋白質(zhì)/ 勝肽（多肽）（如谷胱甘肽）、有機(jī)酸[乳酸、丙酮酸、吲哚-3- 乳酸、琥珀酸等，短鏈脂肪酸（醋酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸）]、脂質(zhì)、維生素、酶[如谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPx）、超氧化物歧化酶（SOD）、NADH- 過氧化物酶]、色胺、吲哚-3- 乙醛、去氨基酪氨酸、次級(jí)膽汁酸、尿膽酸、3-(4- 羥基苯基)乳酸、對(duì)醋氨酚、苯酚、10- 羥基- 順-12- 十八烯酸、肉豆蔻油酸、白細(xì)胞介素（IL）-22、異硫氰酸酯、醋酸鹽、5- 甲氧基吲哚乙酸、5- 羥基吲哚-3- 乙酸、抗菌肽（如乳酸鏈球菌素等細(xì)菌素）、乳清分離蛋白、VPP (異亮氨酰-脯氨酰- 脯氨酸)、IPP (纈氨酰-脯氨酰- 脯氨酸)、p40 蛋白、神經(jīng)遞質(zhì)類物質(zhì)（γ- 氨基丁酸、5-羥色胺、多巴胺、去甲腎上腺素、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、乙酰膽堿）、4- 羥苯基丙酸、4- 羥苯基乙酸、咖啡酸、氯丁素、溶菌素、凝集素、凝血因子、信使/信號(hào)分子、縮醛磷脂、十二碳六烯酸等（高杰等，2018；李楊等，2021；范夢(mèng) 琦 等，2022；白 娜 等，2022；Jauhiainen 等，2005；Petrova 等，2016；王巖等，2021；Teame 等，2020；吳煥，2019）。隨著研究與開發(fā)的深入，這類具有益生功能的代謝物種類還會(huì)越來越多。當(dāng)然，有人認(rèn)為這類代謝物不能作為一種類型的后生元。也有人認(rèn)為純化的或人工合成的這類代謝物不屬于后生元。但是，我們卻難以否定這些代謝物的益生功能，特別是有些代謝物也存在于滅活的完整菌體內(nèi)。因此，本文暫認(rèn)為具有益生功能的菌體代謝物為一種類型的后生元。隨著后生元研究與人類理解的深入，這類代謝物在分類上的歸屬將會(huì)變來變?nèi)ァ?/p>

無細(xì)胞混合物型后生元主要是指益生菌培養(yǎng)后去除益生菌菌體后的混合物，其中含有益生菌的代謝物、益生菌菌體死亡后裂解而來的菌體結(jié)構(gòu)成分及其細(xì)胞內(nèi)含物。這類后生元較易制備，但重復(fù)性不高，不同批次制備的后生元制劑可能存在成分及功能上的差異。

2 后生元的來源

后生元通常是由益生菌制備而來的制劑。益生菌有很多菌種，分屬于不同的菌屬。可以用來制備后生元只是部分菌株。因此，在制備后生元之前必須按照一定的要求挑選所需要的益生菌菌株。目前，可以用來制備后生元的益生菌菌株有細(xì)菌類和真菌類。

細(xì)菌類有乳桿菌屬的植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、瑞士乳桿菌、干酪乳桿菌、副干酪乳桿菌、羅伊乳桿菌、短乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、乳酸桿菌、嗜酸乳桿菌、唾液乳桿菌、格氏乳桿菌、清酒乳桿菌、加氏乳桿菌、戊糖乳桿菌、卷曲乳桿菌、詹氏乳桿菌、兩杈乳桿菌、德氏乳桿菌、高加索酸奶乳桿菌、馬乳酒樣乳桿菌、保加利亞乳桿菌、熟酸乳桿菌、約氏乳桿菌、玉米乳桿菌，雙歧桿菌屬的兩歧雙歧桿菌、動(dòng)物雙歧桿菌、乳酸雙歧桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、短雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌，腸球菌屬的糞腸球菌、乳酸腸球菌，乳球菌屬的乳酸乳球菌（乳酸亞種，乳脂亞種，雙乙酰亞種），芽孢桿菌屬的凝固芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、多粘類芽孢桿菌，擬桿菌屬的多形擬桿菌、單形擬桿菌、雙孢擬桿菌、產(chǎn)酸擬桿菌、卵形擬桿菌，明串珠菌屬的腸膜明串珠菌腸膜亞種，短狀桿菌屬的副凝聚短狀桿菌，黃桿菌屬的嗜果膠黃桿菌，阿克曼菌屬的嗜黏蛋白阿克曼菌（AKK），丙酸桿菌屬的費(fèi)氏丙酸桿菌謝氏亞種和產(chǎn)丙酸丙酸桿菌，片球菌屬的乳酸片球菌、戊糖片球菌，普雷沃菌屬的普雷沃菌，類桿菌屬的脆弱類桿菌，葡萄球菌屬的小牛葡萄球菌、木糖葡萄球菌、肉葡萄球菌，鏈球菌屬的嗜熱鏈球菌，棲糞桿菌屬的普氏棲糞桿菌（又稱普拉梭菌），梭菌屬的解黃酮梭菌，埃希菌屬的大腸桿菌，鯨桿菌屬的索氏鯨桿菌（李楊等，2021；白娜等，2022；王習(xí)振等，2021；孫文等，2021；黃繼紅等，2022；賀凱茹等，2022；殷成港等，2022）。

真菌類主要是酵母，主要包括布拉迪酵母、釀酒酵母、啤酒酵母、小紅酵母、畢赤酵母和脆壁克魯維酵母等（白娜等，2022；王習(xí)振等，2021；賀凱茹等，2022；殷成港等，2022）。

3 后生元的功能

后生元的益生功能豐富多樣，同一種后生元可能有不同的功能，不同的后生元可能有著共同的功能。

3.1 拮抗致病菌，維持腸道菌群穩(wěn)定

后生元可抵抗致病菌感染，維持宿主腸道微生態(tài)菌群穩(wěn)定，對(duì)保障宿主健康具有重要作用。滅活的益生菌可改善腸道微生態(tài)平衡，進(jìn)而促進(jìn)宿主健康（白娜等，2022）。熱滅活的糞腸球菌EC-27 株可增加糞便中雙歧桿菌和乳桿菌的數(shù)量，降低產(chǎn)氣莢膜梭菌和腸桿菌科相關(guān)細(xì)菌的數(shù)量，降低糞中吲哚、氨及硫化物的含量（Terada 等，2004）。益生菌的代謝物可以抑制致病菌的生長(zhǎng)。乳酸菌的代謝中間物如過氧化氫等氧化性物質(zhì)可抑制病原菌的繁殖（Yu 等，2011）。益生菌代謝產(chǎn)物中的細(xì)菌素（如片球菌素、鏈球菌素等）具有廣譜的抑菌活性（Turner 等，2013；王巖等，2021）。益生菌的無細(xì)胞上清可拮抗病原菌生長(zhǎng)，維護(hù)胃腸道菌群平衡。來自6 株植物乳桿菌的培養(yǎng)上清可顯著抑制單核細(xì)胞增多性李斯特菌、腸炎沙門菌、大腸桿菌和耐萬古霉素腸球菌的生長(zhǎng)（Kareem等，2014）。

3.2 保護(hù)腸道上皮屏障功能

腸道上皮屏障對(duì)人和動(dòng)物的健康具有重要作用。腸道上皮屏障主要由腸道上皮細(xì)胞及覆蓋于其上的黏液層（由杯狀細(xì)胞分泌的黏液素形成）組成。腸道上皮細(xì)胞間連接緊密。益生菌的滅活菌體或菌體成分可通過不同機(jī)制來保護(hù)腸道上皮屏障功能。大腸桿菌Nissel 1917 株的滅活菌體通過誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生β-防御素來保護(hù)腸道上皮細(xì)胞（Mondel 等，2008）。益生菌的無細(xì)胞上清可抑制有害物質(zhì)對(duì)腸道上皮細(xì)胞的破壞，從而保護(hù)腸道上皮屏障功能。來自布拉迪酵母的培養(yǎng)上清可通過激活ɑ2β1 整合素受體來改善腸道上皮損傷的修復(fù)（Alexandra 等，2011），從而加強(qiáng)腸道上皮細(xì)胞的屏障功能。代謝型后生元可單獨(dú)發(fā)揮保護(hù)腸道上皮屏障的功能。益生菌的代謝產(chǎn)物丁酸可通過促進(jìn)炎性小體活化來加強(qiáng)腸道上皮屏障的完整性（Liu 等，2021），從而增強(qiáng)腸道上皮屏障的功能。

3.3 免疫調(diào)節(jié)作用

較高的免疫力可提高機(jī)體的抗病能力。菌體成分型后生元可以調(diào)節(jié)宿主免疫系統(tǒng)的功能，從而提高機(jī)體的免疫力。益生菌細(xì)胞壁中的脂磷壁酸可與Toll樣受體（如TLR2 和TLR6）相互作用（Mohamadzadeh 等，2011），進(jìn)而激活宿主的免疫反應(yīng)。唾液乳桿菌的肽聚糖可結(jié)合NOD2受體，提高IL-10 的表達(dá)量，調(diào)節(jié)腸系膜淋巴結(jié)的樹突狀細(xì)胞（CD103+） 和T 淋巴細(xì)胞（CD4+Foxp3+）的免疫功能（Hoarau 等，2006）。代謝型后生元可發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。益生菌產(chǎn)生的丁酸鹽可誘導(dǎo)腸道中調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（Treg 細(xì)胞）的分化，丙酸鹽可促進(jìn)外周Treg 細(xì)胞的形成（Arpaia等，2013），增 強(qiáng)T 淋 巴 細(xì) 胞（CD8+）的記憶能力（Bachem 等，2019）。益生菌的滅活菌體可發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。熱滅活的加氏乳桿菌能增加T 淋巴細(xì)胞（CD8+）數(shù)量，從而增強(qiáng)老年人的抗感染能力（Miyazawa 等，2015）。

3.4 抗過敏作用

過敏反應(yīng)嚴(yán)重影響人和動(dòng)物的正常健康生活。調(diào)節(jié)腸道菌群可有效控制過敏反應(yīng)（Pascal等，2018）。后生元可通過增加過敏保護(hù)性微生物，提高針對(duì)過敏原的免疫耐受性，從而減輕過敏反應(yīng)的嚴(yán)重程度，（王婷等，2022；白娜等，2022）。因此，后生元有望用于預(yù)防和治療過敏性疾病。熱滅活的副干酪乳桿菌LP33 株能顯著改善過敏性鼻炎病人的癥狀，效果比活菌還好（Peng 等，2005）。

3.5 抗炎作用

炎癥會(huì)影響人和動(dòng)物的健康。益生菌的培養(yǎng)上清可發(fā)揮抗炎作用。凝結(jié)芽孢桿菌的培養(yǎng)上清能誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子，促進(jìn)Th2 依賴性的細(xì)胞免疫（Jensen 等，2010）。干酪乳桿菌的培養(yǎng)上清能減輕腸應(yīng)激綜合征病人結(jié)腸和回腸黏膜的炎癥反應(yīng)（Compare 等，2017）。益生菌的某些代謝物可發(fā)揮抗炎作用。嗜酸乳桿菌產(chǎn)生的吲哚-3- 乙醛通過誘導(dǎo)IL-22 的轉(zhuǎn)錄來抑制白色念珠菌的定植、保護(hù)腸道黏膜免受炎癥的損傷（Zelante等，2013）。益生菌的菌體成分通過調(diào)節(jié)信號(hào)通路和炎癥因子的表達(dá)來發(fā)揮抗炎作用。鼠李糖乳桿菌、干酪乳桿菌和嗜乳酸桿菌的肽聚糖通過TLR-4 信號(hào)通路來抑制IL-6、IL-1β 和TNF-ɑ等炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而減輕炎癥（Zhen 等，2015）。

3.6 抗氧化作用

活性氧分子（含氧的自由基）對(duì)人和動(dòng)物的健康產(chǎn)生負(fù)面影響。后生元具有抗氧化功能，從而維護(hù)機(jī)體健康。益生菌的滅活菌體或菌體成分（如胞外多糖和脂磷壁酸）具有抗氧化作用。滅活的嗜酸乳桿菌606 株及其胞內(nèi)提取物有很強(qiáng)的抗氧化性能（Choi 等，2006）。動(dòng)物雙歧桿菌的胞外多糖能抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，增強(qiáng)清除活性氧分子（如超氧陰離子自由基、羥基自由基等）的能力（Xu 等，2011；李楊等，2021）。益生菌的代謝產(chǎn)物具有抗氧化功能。鼠李糖乳桿菌GG 株產(chǎn)生的5- 甲氧基吲哚乙酸可激活肝臟中核因子NF-E2相關(guān)因子(Nrf2)來防止氧化作用損傷肝臟（Saeedi 等，2020）。

3.7 抗腫瘤/ 癌的作用

腫瘤/癌嚴(yán)重威脅人和動(dòng)物的健康。滅活的益生菌或菌體成分具有抗腫瘤/癌的功能。滅活的嗜酸乳桿菌606 株有顯著的抗癌作用(Choi 等，2006）。雙歧桿菌的脂磷壁酸能抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞株HCT116 的增殖，通過上調(diào)TLR 來促進(jìn)細(xì)胞凋亡（王躍等，2005）。益生菌的培養(yǎng)上清或代謝物可發(fā)揮抗腫瘤/ 癌的作用。干酪乳桿菌的培養(yǎng)上清可降低小鼠和人結(jié)腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)活力（Tiptiri-Kourpeti 等，2016）。

3.8 促進(jìn)皮膚健康

皮膚對(duì)保障機(jī)體健康具有重要意義，后生元可以促進(jìn)皮膚健康。益生菌菌體細(xì)胞的裂解物及其代謝物中含有的透明質(zhì)酸、脂磷壁酸、胞外多糖、肽聚糖、乳酸等物質(zhì)可改善特應(yīng)性濕疹、皮炎、疤痕、光損傷等皮膚性疾病的癥狀（范夢(mèng)琦等，2022），以及具有美白、抗皺和舒緩等功效（Kober 等，2015）。益生菌的鞘磷脂酶、脂磷壁酸和代謝產(chǎn)生的乳酸等能增加角質(zhì)層神經(jīng)酰胺的生成（Lew等，2013），從而改善因神經(jīng)酰胺不足導(dǎo)致的特應(yīng)性皮炎、銀屑病和刺激性皮炎等皮膚性疾病。大腸桿菌培養(yǎng)液的提取物（含有氨基酸、多肽、多糖和脂肪酸）可顯著減少多形性日光疹患者的皮膚損傷（Aguilar-Toalá等，2018）。

3.9 有助于防治代謝性疾病

代謝性疾?。ㄈ缣悄虿?、肥胖、高血脂等）影響著很多人的健康生活。后生元可用于防治或改善代謝性疾病。熱滅活的嗜熱鏈球菌可降低糖尿病小鼠的血糖水平，降低胰島素抵抗（Gao等，2019）。淀粉乳桿菌的菌體片段可降低肥胖模型鼠血漿中低密度脂蛋白- 膽固醇和甘油三酯的水平，顯著降低動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)（Nakamura 等，2016）。熱滅活的植物乳桿菌L-137 可降低肥胖小鼠的體重增加、血漿葡萄糖和膽固醇的升高（Yoshitakei等，2021）。

3.10 其他功能

除了以上功能外，后生元還有許多其他的非常具有吸引力的功能。后生元可以改善兒童自閉癥的癥狀（Cuevas-González等，2020），調(diào)控腸- 腦軸（Sherwin 等，2019），保護(hù)肝臟（李楊等，2021），預(yù)防齲齒?。⊿chwendicke 等，2014），治療斑型脫發(fā)（Rinaldi 等，2020），減輕移植物抗宿主反應(yīng)的程度（Riwes 等，2020），預(yù)防和治療關(guān)節(jié)炎和關(guān)節(jié)退化（林美吟等，2022），降低霉菌毒素的毒害作用（Taverniti等，2011）。

4 展望

后生元是一種新型的微生態(tài)制劑，在相關(guān)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但后生元來源復(fù)雜，成分亦復(fù)雜，功能也相應(yīng)多樣。同一種后生元在不同宿主或應(yīng)用方式不同可能會(huì)有不同的功能效果。不同批次制備的后生元可能也有不同的功能效果。在今后，應(yīng)加強(qiáng)后生元成分與功能的標(biāo)準(zhǔn)化與對(duì)應(yīng)化研究，加強(qiáng)制備工藝的精細(xì)化和標(biāo)準(zhǔn)化，使制備出的后生元產(chǎn)品在成分和功能上具有一致性。因此，還必須深入研究和開發(fā)后生元。

參考文獻(xiàn)：（略）