综述：功能性生物制剂中的最新类别——后生元：一篇深入综述

这篇综述全面探讨了后生元（postbiotics）作为功能性生物制剂（functional biotics）的新兴类别，系统梳理了其定义争议（ISAPP标准）、来源微生物（如Lactobacillus、Bifidobacterium、Saccharomyces等）、制备工艺（离心/冻干等）、生化成分（SCFAs/胞壁酸等）及多重生物活性（抗氧化/抗炎/免疫调节等），并前瞻性地分析了其在食品、医药、化妆品等领域的产业化潜力（CAGR 6.8%）与专利布局（1000+项）。

　　

后生元：命名悖论与定义演进

后生元概念的起源可追溯至传统发酵食品的健康效应，但其定义始终存在争议。国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）将其定义为"对宿主健康有益的灭活微生物和/或其成分的制剂"，这一标准涵盖了热灭活益生菌、细胞碎片、代谢产物等多种形式。与益生菌（probiotics）相比，后生元规避了活菌应用的抗生素耐药基因（ARGs）传递风险，且在加工稳定性（如15-25°C储存）方面表现更优。

从益生菌到后生元的范式转变

研究显示，Bifidobacterium adolescentis B8589等菌株的后生元制剂与活菌具有相似的疾病改善能力。这种转变源于活菌应用的三大局限：免疫缺陷人群的感染风险（如Lactobacillus菌血症案例）、冷链依赖（如热带地区储存难题）以及代谢活性不可控。值得注意的是，后生元来源已超越传统乳酸菌，扩展至酵母（如Saccharomyces boulardii）和丝状真菌（如Aspergillus flavus），其代谢谱呈现显著多样性（表1）。

制备工艺与生化图谱

后生元生产采用分级处理策略：首先通过机械破碎（珠磨/超声）或酶解法释放胞内物质，继而采用离心（3000-10000×g）和微滤去除菌体，最后通过冻干浓缩。关键活性成分包括：

• 短链脂肪酸（SCFAs）：乙酸/丙酸/丁酸占比达代谢物总量60%，通过降低肠道pH值抑制病原体

• 肽聚糖：由N-乙酰胞壁酸（MurNAc）和N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）构成的网状结构，可激活Toll样受体2（TLR2）

• 磷壁酸：乳酸菌细胞壁特征成分，通过调控NF-κB通路发挥抗炎作用

• 抗菌肽：如Nisin Z（3.4kDa）能穿孔致病菌细胞膜

多维生物活性机制

抗氧化防御

Lactiplantibacillus plantarum SN4后生元通过分泌超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-px），使DPPH自由基清除率达90%。在反刍动物模型中，该机制能提升血清谷胱甘肽（GSH）水平2.3倍。

代谢调控

Bifidobacterium breve 091109产生的半乳聚糖可使糖尿病模型小鼠的胰高血糖素样肽-1（GLP-1）分泌增加40%，同时下调肝脏固醇调节元件结合蛋白-1c（SREBP-1c）表达。

免疫平衡

Lacticaseibacillus rhamnosus GG的肽聚糖片段能使结肠炎模型小鼠的调节性T细胞（Treg）比例从12%升至28%，同时降低白细胞介素-8（IL-8）分泌量达65%。

产业化应用图谱

食品创新

Pedlococcus acidilactici后生元与壳聚糖复合包装可使鸡肉保质期延长12天（总菌落数<10⁴ CFU/g）。在发酵乳制品中，Lactococcus chunganensis CAU1447代谢物能提升产品持水性15%。

医药开发

针对幽门螺旋杆菌，Lactobacillus kunkeei后生元表现出最小抑菌浓度（MIC）为6.25mg/mL。在肿瘤领域，Lactobacillus delbrueckii OLL1073R-1灭活细胞可使自然杀伤（NK）细胞活性提升2.1倍。

美容科技

Bacillus coagulans后生元制剂BiomeRenew^TM通过抑制5α-还原酶，使痤疮患者皮脂分泌减少34%。而Vitreoscilla filiformis裂解物则能增加皮肤屏障蛋白（filaggrin）表达达40%。

挑战与展望

当前后生元领域面临三大瓶颈：定义标准化缺失（ISAPP与WHO标准待统一）、工艺重现性差（不同离心力导致成分变异率>20%）、作用机制模糊（如SCFAs受体FFAR2/3交叉作用）。未来研究将聚焦于多组学联用（代谢组+宏基因组）和精准递送系统（纳米脂质体包埋率需突破85%），以释放其"下一代生物治疗剂"的潜力。