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在远古时代，人类的日常饮食中就已经含有乳酸发酵类的食品了。实际上，据考古专家研究考证，约200万年前，直立的人类已开始出现，约在150万年前出现的早期人类已经发明并开始食用发酵食品，这比人类懂得如何使用火（80万年前）的时间还早了约70万年。乳酸发酵可谓是一种最古老且简单安全的食品保藏方式。
发酵乳的出现可追溯到五六千年前。古埃及遗迹的壁画上就有挤牛奶的图画，壁画上的文字记载，当时有一种称为“生命”的强酸性乳饮料。古巴比伦游牧民族亦以马、羊和牛等家畜的乳做成发酵乳，除了饮用外，还将发酵乳当作药品。据史料记载，古代的中东和近东都有食用发酵乳的习惯，并用发酵乳治疗胃肠疾病、肝病和食欲不振，在实践中人们还发现了发酵乳的保健和美容功效。古希腊的人们也相信，男人吃了发酵乳会更强壮，女人吃了则会更年轻漂亮。据记载，在伊朗，发酵乳以前也被当作化妆品来使用。大约在公元前5000年到前2000年，酒精发酵被古埃及人和幼发拉底河流域的苏美尔人（Sumerians）用于酒类和酿造工业。
早在公元12世纪，一代天骄成吉思汗就已用发酵马奶和牛奶作为他的军队的日常饮食。当时，成吉思汗率领的大军，横扫欧亚，所向披靡。士兵们在军队出征前先将马奶或牛奶在太阳下曝晒，再制成乳饼，大家把乳饼放在随身的皮袋中，然后再将皮袋注满水。在军队的远征途中，皮袋中的乳饼会发酵成为发酵乳。此发酵乳被称为“库米斯”，是蒙古军队的重要饮料和药剂。发酵乳不愧为成吉思汗称雄世界的“秘密武器” [1] 。
开菲尔（Kefir），作为另一种区别于传统发酵乳的提神清爽型发酵乳制品，最早源于俄罗斯北高加索地区。而其名字可能由土耳其语衍生而来，它的第一个音节“Kef”在土耳其语中的意思为“愉快”，可能最早描述了土耳其牧民饮用开菲尔时的感受。它的传统制作运用一种被称为“开菲尔粒”的天然细菌培养物（有时被称为发酵剂），它们的外形类似于小的椰菜花，呈淡黄色，每个颗粒的直径在3～20毫米之间，“开菲尔粒”含有乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）和酵母，乳酸菌包括乳杆菌（Lactobacillus）、乳球菌（Lactococcus）、明串珠菌（Leuconostoc）等，发酵过程的主要产物有乳酸、二氧化碳、酒精和许多香气成分（如双乙酰和乙醛）。开菲尔含有维护人体正常菌群所需的多种有益的菌株，被证实具有去除病原微生物、重建人体消化道菌群以及帮助消化和吸收等作用。
19世纪末，梅契尼科夫在保加利亚旅行时惊奇地发现，该地区的人们可以健康地活到100岁，有的人的寿命甚至更长。通过对保加利亚人的饮食习惯的研究，梅契尼科夫发现这些长寿人群有着经常饮用含有益生菌的发酵牛奶的传统。经过进一步地考察，梅契尼科夫发现了用于发酵牛奶的细菌（益生菌）和长寿的某种关联：他假定人体大部分健康不佳的状态源自大肠（主要指结肠），体内肠道下部的结肠部位常集结着极高浓度的“好”细菌；他相信“自体中毒”过程可使有害物质和毒素通过结肠壁渗入循环系统，逐步导致各种慢性疾病。梅契尼科夫在其著作《延年益寿》（ Prolongation of Life）中系统地阐述了自己的观点和发现。此外，他还提出了肠内菌有害的学说，大肠杆菌（Escherichia coli）是肠内腐败的根源，乳酸菌和益生菌可拮抗大肠杆菌，起着清除腐败和减少酚、氨类等有害物质的作用。
在19世纪末和20世纪初，巴斯德发现蚕病和酒的腐败都与微生物有关，并因此挽救了法国当时濒临倒闭的养蚕业和酿酒业。他还通过对鸡霍乱病的研究，发现将鸡霍乱弧菌连续培养几代会减毒，给鸡接种这种减毒细菌，可使鸡获得对霍乱的免疫力，从而发明了鸡霍乱疫苗。巴斯德同样认为肠内发酵是必需的，并提出了微生物有益的观点。
同期，科赫在第一次世界大战霍乱大流行期间，分离出了霍乱弧菌。他的发现震惊了欧美和日本，随后赴德的日本留学生北里柴三郎发现了鼠疫杆菌，志贺洁发现了志贺氏菌（痢疾杆菌），取得了令人瞩目的成就。20世纪初，其他的普通传染病如猩红热、产褥热、白喉、百日咳等相继被发现。当时的学术界全力研究各种传染病的病原体并在实践中取得了很大的成就，根本无暇顾及人体正常生理性细菌和有益菌群的研究。
1899年，法国巴黎儿童医院的帝赛（Henry Tisser）医生最先发现了双歧杆菌（Bifidobacterium）。他发现母乳喂养的婴儿的大便涂片主要是革兰氏阳性多形态的杆菌或球杆菌，并有分叉，命名为分叉杆菌（现称为双歧杆菌）；人工喂养的婴儿的大便中很少有此菌，而是大量的革兰氏阴性杆菌。帝赛还发现双歧杆菌与婴儿患腹泻的频率以及营养都有关系。此外，德国的妇产科医生多德林（Doderlein）最先发现，健康女性的阴道由革兰氏阳性杆菌所主导和寄居，此菌群的减少及革兰氏阴性杆菌和其他菌群的增加，往往预示着女性阴道炎症的产生。他在1891年的第四届德国妇科科学大会上宣读了一篇题为《关于阴道分泌物和阴道细菌》的论文。1894年，多德林还第一个描述了正常的怀孕女性的阴道菌群主要由乳杆菌组成。这些发现都成为阴道微生态学和阴道益生菌制剂的基础。1915年纽曼（Newman）第一个使用乳杆菌制剂来治疗女性阴道炎并取得了很好的效果。
20世纪二三十年代，雷特格（Rettger）和他的同事们开始对从肠道中分离得到的嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）进行了系统的研究并进行了最初的人体临床实验。他们发现，这种嗜酸乳杆菌（现被认为是益生菌的一种）比酸奶中常用的保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）对人体的健康更加有益。
20世纪30年代初，日本京都大学代田（Minoru Shirota）博士筛选并培养了一株优质的益生菌株并命名为干酪乳杆菌代田株（Lactobacillus casei Shirota）（Shirota菌株），1935年该菌株在日本首先被成功地商业化应用，添加在益生菌饮品——Yakult 里（中文名为“益力多”或“养乐多”），“Yakult”此名取自世界语“Jahurto”，即酸奶。如今，“益力多”（Yakult）成为享誉全球的国际品牌。该饮品属于老少咸宜的活性益生菌饮料。
20世纪50年代，美国农业部已开始批准使用益生菌类产品作为药物来治疗猪和牛的“家畜腹泻病”，此病主要由大肠杆菌所引起。有研究报告显示，通过提供益生菌补充剂来治疗患“家畜腹泻病”的猪，有效率高达97%，此治愈率几乎与用抗生素（硫酸新霉素）治疗的效果相当。不同的是，摄入天然益生菌产品不会给猪带来任何不良反应，而且成本较为低廉，而使用抗生素药物却会使抗生素残留在猪体内。令人遗憾的是，这项有着深入研究价值的工作因没有得到当时政府部门及所属研究机构、大型制药公司的充分重视而没有继续下去。
20世纪五六十年代，德国柏林自由大学的哈内尔（Haenel）教授等研究了各种厌氧菌的培养方法，并认为肠道中的厌氧菌占99%。当时开发的这种同一条件下的细菌培养技术使人们开始了解到，在人体内有比大肠杆菌数量多1000倍以上的各种细菌生存。值得一提的是，以美国印第安纳州Lobound实验室的雷尼耶（Reynier）博士和瑞典卡罗林斯卡（Karolinska）学院的Gustagsson等为代表的科学家们进行的无菌动物研究，从另一面阐明了微生物菌群的作用和本质。对厌氧菌的研究也发现，健康人体和动物体内的细菌主要是正常的微生物菌群（microbiota）或生理性细菌（益生菌群）。
1977年，德国的沃克·鲁什博士（Volker Rush）首次提出了“microecology （微生态学）”一词，并在1985年给出如下定义：“微生态学是细胞水平或分子水平的生态学。”他还在德国赫尔本创建了世界上第一个微生态学研究所。中国的微生态学专家康白等人也提出了被国内广泛认可的定义，即“微生态学是研究正常微生物群与宿主相互关系的生命科学分支”。微生态学的崛起和发展极大地推动了对正常微生物和益生菌领域的深入研究与应用 [2] 。
到了20世纪八九十年代，国内外对益生菌和益生元的研究给予了高度的重视，中国的预防医学和微生态学界又常称益生菌和益生元类产品为微生态制剂或微生态调节剂。世界上对新型而功效确切的各类益生菌及其代谢产物的研究，正不断深化，达到了新的研究高度和应用水平，并逐步拓宽到与人类健康和疾病预防相关的更多的领域。同时，更先进的技术，如离心和冷冻干燥技术、保护性载体稳定技术和微胶囊包埋技术等，开始被成功地运用到益生菌及相关生物活性产品的生产实践中。目前市场上，益生菌产品除了在动物饲料和普通食品（如酸奶、干酪、发酵肉制品、发酵蔬菜、口服液、益生菌果汁、烘焙产品、豆奶和营养饮品等）等方面成熟应用外，还进一步被成功用于婴幼儿配方奶粉、医用食品、膳食补充剂（片剂、粉末或颗粒剂、胶囊、滴剂等）、药品和非口服的益生菌产品（例如化妆品和牙膏）等诸多产品中 [3] 。
从20世纪50年代开始，大量的科学研究和数据支持了梅契尼科夫的观点，证实补充益生菌的确有诸多益处。然而，同时代引入的抗生素的批量生产与广泛应用更加震惊了世界，抗生素（antibiotics）作为一种神奇的药物，因拯救了无数遭受细菌感染的人的性命而名垂青史。然而，抗生素掩盖了益生菌的效果长达几十年，不管益生菌如何能够提升人体的机能去对抗多种多样的有害菌并保障人体健康，它们在迅速见效且强大的抗生素类药物面前依然相形见绌，几乎被完全遮掩埋没。因此，益生菌还未能参与真正的竞争便很快地从医药市场上消失了。
今天，日益增长的耐抗生素细菌和抗生素的毒性问题迫使人们重新考虑和评估这些药物的过量使用和滥用情况。越多人使用抗生素药物就会对人类产生越多的危害。人们正在摒弃这样的老观念——使用药品是他们击败“感染”并战胜病原细菌和病毒等有害微生物的唯一方式。益生菌，作为“坏”细菌的天敌，正开始成为抗生素治疗以外的另一绝佳选择。对益生菌（它们通常可天然地寄居在人体内）的正确使用，是行之有效的预防和对付疾病的措施之一，但绝非完全取代药物。