益生菌的作用机制：
调节肠道菌群平衡：
竞争黏附位点：益生菌能够与肠道上皮细胞紧密结合，占据肠道黏膜表面的黏附位点，从而阻止有害菌的黏附和定植。例如，双歧杆菌和嗜酸乳杆菌等益生菌可以通过这种方式，减少像大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌在肠道内的生存空间，维持肠道内菌群的相对稳定。
产生抑制性物质：益生菌在代谢过程中会产生多种具有抑菌作用的物质，如乳酸、乙酸、过氧化氢等。这些物质可以改变肠道内的酸碱度，营造出不利于有害菌生长的环境，同时直接抑制有害菌的生长繁殖。例如，乳酸杆菌产生的乳酸能够降低肠道 pH 值，使不耐酸的有害菌难以生存。
增强肠道屏障功能：
加固物理屏障：益生菌可以促进肠道上皮细胞间紧密连接蛋白的表达，增强肠道上皮细胞之间的紧密连接，减少肠道黏膜的通透性，防止有害物质如细菌毒素、大分子物质等通过肠壁进入体内。比如，一些益生菌能够刺激肠上皮细胞分泌黏液，形成黏液层，进一步增强肠道的物理屏障功能。
调节免疫屏障：益生菌能够调节肠道黏膜免疫系统，刺激肠道固有层中的免疫细胞（如巨噬细胞、树突状细胞、淋巴细胞等）的活性和功能。这些免疫细胞可以识别并清除入侵的病原体，同时产生免疫球蛋白 A（IgA）等抗体，增强肠道的免疫防御能力。
调节免疫系统：
激活免疫细胞：益生菌可以通过与肠道免疫系统的相互作用，激活多种免疫细胞。例如，它们可以促进巨噬细胞的吞噬活性，增强其对病原体的清除能力；刺激 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞的增殖和分化，提高机体的特异性免疫应答。
调节免疫因子分泌：益生菌能够诱导肠道上皮细胞和免疫细胞分泌多种免疫调节因子，如白细胞介素 - 10（IL-10）、肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）等。IL-10 具有抗炎作用，可以抑制过度的免疫反应，减轻肠道炎症；而 TNF-α 在适量时可以参与免疫防御，但过量时会导致炎症反应过度。益生菌通过调节这些免疫因子的分泌，维持肠道免疫的平衡。
代谢产物的作用：
产生短链脂肪酸：益生菌发酵膳食纤维等不易消化的糖类，产生短链脂肪酸，如丁酸、丙酸、乙酸等。短链脂肪酸不仅可以为肠道上皮细胞提供能量，维持肠道细胞的正常功能和代谢；还具有抗炎、调节肠道 pH 值、促进肠道蠕动等作用。
影响胆汁酸代谢：肠道菌群在胆汁酸的代谢过程中起着重要作用。益生菌可以通过调节肠道菌群的组成和活性，影响胆汁酸的合成、转化和肝肠循环，从而调节胆汁酸的代谢。胆汁酸的代谢变化又可以进一步影响脂质的消化、吸收和代谢，对维持机体的脂质代谢平衡具有重要意义。
调节神经递质：部分益生菌可以影响肠道神经系统，调节神经递质的合成和释放。例如，一些益生菌能够促进肠道内 γ- 氨基丁酸（GABA）、5 - 羟色胺等神经递质的生成。这些神经递质可以通过肠脑轴与大脑进行双向通信，影响大脑的功能和情绪，对神经系统的健康产生积极影响。
益生菌的应用：
食品领域：
发酵食品：益生菌被广泛应用于酸奶、发酵乳、酸菜、泡菜、发酵豆制品等发酵食品的生产中。在发酵过程中，益生菌不仅可以使食品具有独特的风味和口感，还能增加食品的营养价值。例如，酸奶中的双歧杆菌和嗜酸乳杆菌等益生菌可以分解牛奶中的乳糖，使其更易于人体消化吸收，同时还能产生多种维生素和有益的代谢产物。
功能性食品：益生菌也被添加到各种功能性食品中，如益生菌饮料、益生菌奶粉、益生菌保健品等。这些产品旨在通过补充益生菌，调节肠道菌群，改善消费者的肠道健康和整体健康状况。
医学领域：
胃肠道疾病治疗：对于腹泻、便秘、肠易激综合征、炎症性肠病等胃肠道疾病，益生菌可以作为辅助治疗手段。例如，布拉氏酵母菌可以用于治疗儿童急性腹泻，能够缩短腹泻的持续时间；双歧杆菌和嗜酸乳杆菌等益生菌对于缓解肠易激综合征的症状，如腹痛、腹胀、腹泻等具有一定的效果。
肝脏疾病辅助治疗：益生菌可以调节肠道菌群，减少肠道内毒素的产生和吸收，从而减轻肝脏的负担，对肝脏疾病的治疗具有一定的辅助作用。例如，在肝硬化患者中，补充益生菌可以改善肠道菌群失调，降低内毒素血症的发生率，延缓病情的进展。
过敏疾病的预防和治疗：益生菌可以调节免疫系统，增强机体的免疫耐受能力，对于过敏性鼻炎、哮喘、特应性皮炎等过敏疾病的预防和治疗具有一定的作用。研究发现，婴儿期补充益生菌可以降低日后发生过敏疾病的风险。
农业和养殖业领域：
农业：益生菌可以用于生物肥料的生产，改善土壤结构，增加土壤肥力，促进农作物的生长。例如，一些含有固氮菌、解磷菌、解钾菌等益生菌的生物肥料，可以将空气中的氮气转化为植物可利用的氮源，提高土壤中磷、钾等元素的有效性，从而提高农作物的产量和品质。
养殖业：在畜禽养殖中，益生菌可以添加到饲料中，改善畜禽的肠道健康，提高饲料的利用率，增强畜禽的免疫力，减少疾病的发生。例如，在猪的饲料中添加益生菌可以降低仔猪的腹泻率，提高生长速度；在鸡的饲料中添加益生菌可以提高蛋鸡的产蛋率和鸡蛋的品质。
环境保护领域：益生菌可以用于污水处理、土壤修复等环境保护工作。在污水处理中，益生菌可以分解污水中的有机物、氮、磷等污染物，降低污水的化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）等指标，提高污水处理的效果。在土壤修复中，益生菌可以降解土壤中的有机污染物，改善土壤的生态环境。