从益生菌到比辛:“骗子”到“英雄”的转身?

周永兵最后更新: 2016-11-06 07:57:29

防腐剂大概是食品添加剂中最受诟病的种类。对于那些追求“纯天然”的人来说,“防腐剂”就意味着“有害”,而“化学防腐剂”更是“恶贯满盈”。对很多食品而言,不进行“防腐”就无法长时间保存。于是,“天然防腐剂”就有了巨大的号召力。只要宣称“不含防腐剂”,就可以卖出很好的价钱来。最近发现的 “比辛(bisin)”,被称为“全天然的保鲜剂”,一经披露就引起了巨大关注。

比辛到底是什么东西?它特殊在哪里?真的能终结“化学防腐剂”吗?为了回答这些问题,我们从细菌说起。

细菌与杀菌剂:魔与道的斗争

细菌在自然界中几乎无所不在。虽然人类对它们的认识有可以算得上相当深入,不过要是与它们的复杂程度比起来,也就只能算是管中窥豹。

好在多数细菌与人类相安无事。哪怕是呆在人类的胃肠中,也基本上是低调做菌,让绝大多数人忘记了它们的存在。

不过,就象人类中不会有大同世界,细菌中也总还是有一些“不能名垂青史,也要遗臭万年”的恐怖分子。它们在各种地方出没:在食品中,让食品腐败变质;吃到人体内,就让人生病;遇到了伤口,就导致感染。人们对细菌的印象,往往也就由这些“活跃分子”来产生。这就像喜欢“地图炮”的人们,会因为某个地区出小偷或者假货,而给那个地方贴上标签一样,细菌往往也就因为那一部分活跃分子而成了人们要“剿灭”的对象。

但是细菌的世界实在太大了,它们抵抗打击也各有神通。虽然人类很聪明,对任何一种具体的细菌都能对症下药,但是“多国细菌”联合来袭的时候,这种“一一化解”的方式就捉襟见肘。在跟细菌的斗争中,人类需要的是“见鬼打鬼,遇佛杀佛”的浑不吝。在科学术语上,这样浑不吝的杀菌剂,被称为“广谱杀菌剂”。杀菌剂,在食品上,通常称为“防腐剂”;而在医药上,就是“抗生素”。

不过,再广谱的杀菌剂,往往有还是只对一类细菌有效。遇到了对它的攻击力免疫的细菌,也就无能为力。许多人很困惑:为什么会有那么多的防腐剂,有时候一种食品里还会用上不止一种?原因就象打仗:当敌人是立体防御的时候,你也只能进行立体攻击。

对细菌有一个最粗略的分类,就是把细菌进行“革兰氏染色”。染完之后紫色的,称为“革兰氏阳性菌”;粉色或者红色的,称为“革兰氏阴性菌”。二者在细胞结构上最大的区别在于:前者有很厚的细胞壁,而后者有一层坚韧的外膜。这层外膜能够挡住一些抗生素和溶菌酶的袭击,使得它们更难杀灭。

除了细菌种类的不同导致的抗菌性,细菌本身还是“适者生存”的典范。哪怕是受到有效抗菌剂的进攻,也会有一些细菌能够大难不死。这些劫后余生的细菌繁衍生息,最后就对这种杀菌剂“魔高一丈”了。这个过程,就被称为“抗生素抗性”的产生。人类与细菌的斗争,也就是不停地去寻找“一丈”之上的那“一尺”。

正如许多人担心的那样,杀菌剂既然能够杀灭细菌,那么也可能对人类有危害。对于一种杀菌剂来说,杀菌需要一个“有效剂量”。不对人体产生危害,又会有一个“安全剂量”。如果有效剂量比安全剂量还高或者接近,那么用起来就比较危险;有效剂量比安全剂量小得越多,就越安全。

所以,衡量一种杀菌剂的好坏,最关心的指标就有了这几个:广谱性(能杀多少种细菌);安全性(有效剂量与安全剂量之间的差距),以及导致“抗生素抗性”的速度。

“以菌抑菌”:益生菌是忽悠还是蒙冤?

对于医药而言,人们对于成本和副作用的要求没有那么高,而对杀菌效果的要求则比较高。所谓两害相权取其轻,为了治病,多花点钱、适当承受点伤害,也可以接受。而在食品上,哪怕是“潜在的风险”,也会让人们不安。所以,防腐剂的特性,往往更加受公众关注。

前面说大量的细菌与人来相安无事,一小部分不安分的为细菌世界惹来杀身之祸。实际上,也还是有一些细菌愿意做替天行道的英雄。一二百年前,人们就猜测酸奶中的某些细菌有助肠道健康。这一猜测,后来成为了名震江湖的“益生菌”。

益生菌的理念相当于“以菌抑菌”。就是通过扶植或者吃下一些“好细菌”,让它们去改变细菌的世界,尤其是打击“坏细菌”。为了实现这个目标,科学家们几十年来孜孜不倦地寻找这样的英雄细菌,然后去摸清这些考察对象的特性,比如:如何保证活性?要用多大的量才有效?效果有多明显?等等。

但是,要证实食物对人体健康的作用并不是一件容易的事情。而且,在实验室里能够显示出效果的,生产成食品是否还能实现效果也很难说。关于益生菌的现实就是:一方面科学家们在热火朝天地进行研究;另一方面,商人们已经迫不及待地推出了产品。

缺乏科学的支持,也无法进行有效的监管,市场上的“益生菌产品”,也就更多的是炒作。面对公众“这个东西到底有用没用”的质问,科学界始终难以给出“黑”或者“白”的答案。于是乎,商人们可以肆无忌惮地宣称“有研究表明,我的益生菌有ABCDE……的功效”。而揭露商业欺骗的人们,也就言之凿凿地断言“益生菌是忽悠、是骗子”。

不过,以益生菌为旗号的商品是忽悠,并不意味这这个科学概念就是骗子。科学家们对这种“可能有效,但是结果会受到多因素影响”的食物的研究,通常会有两种方式:通过动物或者临床实验,验证它的效果;通过分离出“有效成分”,搞清楚它的有效剂量,然后检测它在食物中的含量。

在这两种思路之下,乳酸链球菌的“英雄特质”得到了证实。虽然它不足以使益生菌的“骗子罪名”沉冤昭雪,不过为人类提供了一种优秀的防腐剂——乳酸链球菌素。

乳酸链球菌素,“全天然防腐剂”的先驱

1928年,在美国农业部的一个实验室工作的罗格斯(Rogers)发现乳酸菌能够抑制其他细菌的生长。它深挖下去,发现这种抑制作用不是乳酸菌提高环境酸度产生的。再经过一系列实验,他得出结论:乳酸菌能够产生一种具有抑菌作用的物质。

后来这种物质被命名为Nisin,正式的中文翻译是“乳酸链球菌素”。对于普通人来说,这个名字可能有点难记,于是也有人把它叫做“尼生素”。1947年,英国科学家马锑克(Mattick)等人成功地把它分离了出来。对它的研究,也进入了一个新阶段。

这是一段34个氨基酸组成的多肽,有不同的种类。其中有一些非常规的氨基酸,比如lanthionine或者其甲基化的产物。这种氨基酸最初是在羊毛里面发现的,因而被命名为“羊毛硫氨酸”。而具有抗菌特性的这一类多肽也就被称为“羊毛硫抗生素(lantibiotic)”。

这一类抗生素的作用途径有两种:跟组成细菌膜的前体脂分子结合,阻止细菌膜的形成,从而抑制细菌生长;或者直接破坏细菌膜,导致细胞破裂。尼生素是第一个被发现的羊毛硫抗生素。它对于革兰氏阳性细菌具有广谱的杀灭能力,比如乳酸杆菌、葡萄球菌以及芽孢杆菌等等。

1950年代,人们开始琢磨把它作为杀菌剂使用。相对于化学杀菌剂,它具有相当的优势:能被消化、有效剂量杀菌所需的剂量远远低于可能有害的剂量。1969年,国际食品添加剂联合专家委员会(JECFA)批准了它作为防腐剂使用。到目前,世界上有超过50个国家使用它。

除了上面所说的安全、高效,它在避免抗生素抗性方面也表现优异。在被广泛使用了40余年之后,还没有发现细菌抗性的产生。作为“纯天然防腐剂”,其使用范围也就越来越广泛。目前,中国允许它用于奶制品、熟肉制品、罐头食品、方便米面制品、即食水产品、酱油醋以及复合调味品、饮料等食品中。

不过,尼生素也并不完美。比如革兰氏阴性菌有外膜的保护,它攻击起来就比较困难。后来人们发现,如果给它配备独门武器——一种简称为EDTA的化学试剂,它也可以搞定一些革兰氏阴性菌。不过,在食品中,添加任何东西都会带来新的疑虑。尼生素,虽然可以算是杀菌世界一方豪杰,到底还是无法一统江湖。

实际上,后来还发现过许多羊毛硫抗生素。不过,由于各有局限,没有在现实应用中抢到地盘,或者还没有去逐鹿防腐剂的中原。

比辛:阴阳通吃的抗菌多肽

最近,明尼苏达大学发布了一条新闻:该校食品科学与营养系教授丹×奥沙利文(Dan O'sullivan)及其学生,发现一种高效安全的天然抗生素,称为“比辛”,并已经获得专利。

根据他们的专利,比辛是一种来自于双歧杆菌的羊毛硫抗生素。双歧杆菌是一种著名的益生菌——也就是可以补充道人体内,通过杀灭坏细菌或者分泌有益成分帮助人体的英雄细菌。作为益生菌,它有助于肠道健康。不过,根据目前的实验结果,它不能在人体的肠道中安营扎寨,而只能“千里不留行”。所以,要发挥它的“益生”作用,就得不停补充。

奥沙利文和它的学生分离出了比辛,并且测定出了它的氨基酸序列。他们进一步发现,与尼生素相比,比辛更具有超级英雄的潜质。首先,它不管是革兰氏阴性菌还是阳性菌,一律通杀。在食品中,引发安全事故最多的是沙门氏菌和大肠杆菌。它们都是革兰氏阴性。比辛对它们的打击能力,让它一下子超越了前辈。

此外,作为食品防腐剂,还需要有相当的稳定性。而比辛在开水中煮10分钟也不失活,在常温下被胰蛋白酶攻击24小时也依然强劲。

阴阳通杀的功力,加上良好的稳定性,使得比辛一出世就备受瞩目。而它来自于双歧杆菌的“纯天然”出生,又让它具有了格外的号召力。

展望明天:“终结旧时代”还是“泯然众人矣”

实际上,奥沙利文并没有发表关于比辛的论文。目前关于比辛的信息,都是来自于他们的专利和明尼苏达大学的新闻稿。而媒体对新闻的解读,似乎给人们描绘了一个旧时代的终结和新时代的来临:一种完美的“纯天然的防腐剂”,将会使得食品防腐不成问题,而且不会再有安全性的担心。虽然明尼苏达大学的新闻稿只是说正在寻求商业开发,而媒体报道就已经预测出“一年”(也有媒体预测“三年”)就会进入市场。

对于一些“钱景广阔”的发现,研究者先申请专利而不是发表学术论文,也算是常规。不过,需要注意的是,专利的要求跟学术论文并不相同。专利的核心是“新”,并不要求实验的完备、深入,以及数据精准。媒体认为由于它与尼生素同属羊毛硫抗生素,所以不需要安全验证就能上市,也很可能只是一厢情愿。比辛与尼生素的氨基酸序列与杀菌特性都有实质差别,很难想象美国FDA会同意把尼生素的安全数据直接适用于比辛。

不过无论如何,这都是一个令人欣喜的发现。它最终会象媒体期待的那样成为“终结旧时代”的超级英雄,还是跟这个家族中的许多前辈一样最后“泯然众人矣”?只能说:让我们耐心等待。

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编辑:yuanlee