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新疆喀什地区维吾尔族母乳源双歧杆菌分离筛选及其益生特性分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-01-19
核心提示:益生菌被定义为活性微生物,服用足够量后可赋予宿主许多益生作用。目前开发使用的益生菌中,双歧杆菌(Bifidobacterium)是最常见的属。目前,双歧杆菌作为正常的肠道微生物区系中的重要成员,通过抑制胃肠道中潜在致病菌的生长,进而诱导健康、促进全身效应而对宿主发挥有益作用。
   益生菌被定义为活性微生物,服用足够量后可赋予宿主许多益生作用。目前开发使用的益生菌中,双歧杆菌(Bifidobacterium)是最常见的属。目前,双歧杆菌作为正常的肠道微生物区系中的重要成员,通过抑制胃肠道中潜在致病菌的生长,进而诱导健康、促进全身效应而对宿主发挥有益作用。
 
  研究显示,双歧杆菌是新生儿肠道的最早定植者,但喂养方式极大地影响婴幼儿肠道中双歧杆菌的定植,早期母乳喂养的婴幼儿其肠道菌群中双歧杆菌为优势菌群。对于婴幼儿来说,母乳被认为是最安全的食品,开发母乳中的益生双歧杆菌作为功能食品,添加在婴幼儿配方食品中对于促进婴幼儿健康成长,辅助治疗儿童过敏性疾病、腹泻等具有巨大的潜力。
 
  新疆是我国众多少数民族聚集区,维吾尔族有着独特的文化习俗、饮食习惯以及相对封闭的生存环境,为母乳中益生菌资源的开发提供了丰富来源。石河子大学食品学院的赵志霞、许翠、倪永清*和张艳*等人从新疆喀什地区健康的维吾尔族哺乳期妇女母乳中分离筛选双歧杆菌,通过基因型和表型相结合的方法,对分离菌株进行鉴定,了解民族群体中双歧杆菌种群的发生;通过抑菌和模拟胃肠液耐受性实验筛选具有益生作用的优良菌株,以期为特色婴幼儿配方功能食品和其他益生菌产品的研发奠定基础。
 
  1 双歧杆菌分离及鉴定结果
 
  不同来源的15 份母乳中,镜检结果有167 株为杆状,经革兰氏染色及过氧化氢酶实验,有56 株表现为革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性,疑似为乳酸菌。
 
  经rep-PCR去重,挑取得到的29 株代表菌株经16SrRNA基因测序,测序结果经BLAST在线比对,有15 株双歧杆菌分离自10份母乳样品中,13 株属Lactobacillus,1 株属Propionibacterium。将15 株双歧杆菌与同源菌株构建系统发育树。在系统发育树中,12 株双歧杆菌被划分为3 个分支,其中B. pseudocatenulatum构成一个独立的大分支;B. breve和B. longum亲缘关系较近,分布在同一个大分支上;B. longum subsp. infantis和B. longum subsp. longum在同一个分支上,相似度达到86%。在GTG5-PCR指纹图谱(图2)中,15 株双歧杆菌被分为8 种基因型,其中B. longum subsp. infantis有2 种基因型,MK49和MK138基因型在85%的水平上相似;2 株B. breve的基因型在80%的水平上相似;2 株B. longum subsp. longum的基因型相似度较低,为65%;8 株B. pseudocatenulatum有4 种基因型,MY72-1、MY72-2和MY86-1基因型相似度达到100%,MY86-2和MY92基因型相同,另外MY75-1和MY78-2基因型相同,与MY81的基因型在80%的水平上相似。由此可以看出,16SrRNA序列系统发育树只能区分到种水平,而GTG5-PCR指纹图谱可以区分到菌株水平。
 
  2 双歧杆菌的表型特征
 
  4 项生理生化实验结果显示所检测菌株都不能产硝酸盐还原酶,不能将硝酸盐还原为有害的亚硝酸盐;双歧杆菌菌株的生理生化特性结果显示,所有双歧杆菌均不能分解精氨酸产生氨气。不同双歧杆菌的糖代谢结果显示,15 株测试菌株都可以代谢葡萄糖、乳糖、果糖、半乳糖和蔗糖;没有菌株能代谢甘露醇;3 个种中,只有8 株B. pseudocatenulatum能利用山梨醇;3 株B. longum subsp. infantis对碳源的利用能力与其他种(包括一个亚种)的菌株相比存在很大的差异,相对其他菌株可利用的碳水化合物少,只能利用6 种;由糖代谢聚类图可知,对于基因型相同的菌株,其碳水化合物利用能力基本相同。例如3 株B. longumsubsp.infantis构成一个独立的分支;2 株B. breve对碳水化合物的利用能力相同;2 株longumsubsp. longum在95%的水平上对碳源的利用能力相似;8株B. pseudocatenulatum在糖代谢聚类分析中被分为4 个小分支,其中MY72-1和MY72-2基因型相同,对碳源的利用能力也相同;MY81与MY92基因型存在差异,但是对碳源的利用能力却相同。
 
  3 益生特性分析
 
  3.1 抑菌特性
 
  通过牛津杯法测定不同双歧杆菌上清液对致病菌的抑制能力。结果显示,实验菌株都可以抑制产肠毒大肠埃希氏菌和单核细胞性李斯特菌;除菌株MY86-1和MY72-2之外,其余B. pseudocatenulatum菌株抑菌能力都较强,尤其菌株MY81、MY75-1、MY92及MY72-1可以抑制实验中的所有肠道致病菌,而且对母乳源条件致病菌也有很好的抑制能力,抑菌谱广;相对而言,两株B. breve抑菌能力都相对较弱,尽管MY16比MY83抑菌能力稍强;而B. longum subsp.infantis与B. longum subsp. longum菌株之间的抑菌能力存在着明显差异,B. longum subsp.longum的抑菌能力相对较强。
 
  3.2 耐受性实验结果
 
  通过模拟胃肠液计算存活率检测实验双歧杆菌菌株的耐受能力,结果显示,基本上所有测试菌株对模拟胃液都有一定的耐受能力,其中MY92在模拟胃液中具有最强的稳定性,经90min保温处理后存活率达到了20.37%,其次是MY75-1,经处理存活率为1.157%,其他测试菌株的存活率都低于1.0%。实验结果显示,模拟肠液对菌株存活率的影响比模拟胃液更明显。所有测试菌株与模拟肠液保温培养180 min之后,存活率都低于1.0%。菌株MK49、MY83、MY72-1等的存活率低于0.000 1%,被认为不能耐受肠液。只有MY92经模拟肠液处理后存活率仍然达到0.302%,相比其他测试菌株耐肠液能力最强。综合模拟胃肠液实验结果,MY92是耐受能力最优的测试菌株。通过牛津杯法测定不同双歧杆菌上清液对致病菌的抑制能力。结果显示,实验菌株都可以抑制产肠毒大肠埃希氏菌和单核细胞性李斯特菌;除菌株MY86-1和MY72-2之外,其余B. pseudocatenulatum菌株抑菌能力都较强,尤其菌株MY81、MY75-1、MY92及MY72-1可以抑制实验中的所有肠道致病菌,而且对母乳源条件致病菌也有很好的抑制能力,抑菌谱广;相对而言,两株B. breve抑菌能力都相对较弱,尽管MY16比MY83抑菌能力稍强;而B. longum subsp.infantis与B. longum subsp. longum菌株之间的抑菌能力存在着明显差异,B. longum subsp.longum的抑菌能力相对较强。
 
  讨论与结论
 
  本实验结果显示,B.pseudocatenulatum是喀什地区母乳中最常见的种,占分离菌株总数的53%。此外,对15 个母乳样品的分菌结果显示,有5 个样品中没有分离到任何双歧杆菌,此种情况在其他地区的研究报道中也存在。针对母乳中双歧杆菌种群存在的地域差异性,对其原因需要开展更深入的探究。对于母乳中双歧杆菌的发生目前没有一致的结论,需要更广泛的取样研究。
 
  本研究采用同样的胃肠液实验,15 株菌株中最强耐受性菌株为B.pseudocatenulatum MY92,其在模拟胃液中的存活率比B. lactis Bb12低3 倍,但在模拟肠液中的存活率高出7 倍。双歧杆菌的耐受性强弱没有明显的种依赖性,而具有菌株依赖性。同时,由于不同研究所采用的耐受液不同导致测试菌株的耐受能力无法进行有效的比较。
 
  本研究抑菌结果显示有2/3的测试菌株对致泻大肠埃希氏菌没有表现出抑菌活性,但所有测试菌株都对产肠毒大肠埃希氏菌有较强的抑菌能力,50%的菌株对出血性大肠埃希氏菌抑菌能力较强。其中综合抑菌活性最强的菌株是B.pseudocatenulatum MY81和MY92,它们对条件致病菌蜡状芽孢杆菌、表皮葡萄球菌、粪肠球菌也有明显的抑菌性能,因此这些菌株对预防因大肠埃希氏菌引起的婴儿腹泻及因条件致病菌引起的疾病都具有潜在的应用价值。本研究将进一步测试所分离双歧杆菌对轮状病毒的抑制能力。
 
  本实验以新疆喀什地区维吾尔族母乳为研究对象,从中分离筛选到15 株可培养的双歧杆菌菌株,并通过基因型和表型相结合的方法对分离出的双歧杆菌进行了研究。此外,对15 株双歧杆菌菌株经抑菌及模拟胃肠液实验后发现,从母乳中分离出的双歧杆菌菌株均具有良好的益生菌潜力,尤其是B. pseudocatenulatum MY92,可作为潜在益生菌菌株进行系统的研究。
 
 
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