乳酸菌篩選及活力影響因素

前言：本站為你精心整理了乳酸菌篩選及活力影響因素范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

本文作者：王俊國包秋華陳永福劉文俊丹彤張和平作者單位：內蒙古農業大學食品科學與工程學院乳品生物技術與工程教育部重點實驗室

心血管疾病是當前導致人類死亡的最主要原因，大量流行病學和臨床研究的結果表明：在膽固醇含量與心血管疾病之間存在著顯著的正相關，血脂中總膽固醇的減少能降低高血脂人群患心血管疾病的風險[1]。研究發現，經常食用一些益生菌(主要是乳酸菌)的發酵制品及其制劑有助于降低血液膽固醇的含量[2-4]。而許多研究者認為乳酸菌降低膽固醇與其所產生的膽鹽水解酶有著密切聯系。膽鹽水解酶(BSH)是微生物生長、繁殖過程中產生的一種代謝產物[5]。該酶主要由乳酸菌產生，能水解結合態?；撬崮扄}和甘氨酸膽鹽，將其轉變成氨基酸和游離膽酸。

人們在幾種腸道固有的乳酸菌中都發現了BSH[6-8]。在降膽固醇菌株的篩選上，是否具有BSH活性已成為一個重要的指標，不少科學家越來越關注BSH和乳酸菌降膽固醇之間的關系[9-11]。乳酸菌的BSH活性，除了具有降低體內膽固醇和保護菌體細胞免受毒害及提高細胞自身活力等功能外，還能提供腸道微生物生長所需的能量，抗膽鹽毒性作用，提高腸道乳酸菌對病原菌的拮抗作用，維護腸道菌群平衡等作用[5]。因此篩選具有BSH活性的乳酸菌有著重要意義。

本研究的目的在于篩選分離自新疆及蒙古國酸馬奶中的含有膽鹽水解酶活性的乳桿菌菌株，并通過體外實驗對影響乳酸菌膽鹽水解酶活性的一些因素進行研究。

1材料和方法

1.1材料

1.1.1實驗菌株

從蒙古國及新疆酸馬奶樣品中篩選出的10株耐酸性、耐膽鹽較好的菌株，它們是D4401、LIP-I、E7301、XB4-1、F6306、MG1-2、MG9-2、MG13-3、MG16-3、MG18-1。1.1.2實驗試劑膽鹽：分析純，Difco公司；膽固醇、鄰苯二甲醛、巰基乙酸鈉、正己烷、冰醋酸：上海國藥公司，分析純；脫氧?；悄懰徕c、甘氨膽酸鈉：分析純，美國Sigma公司；甘氨酸：美國Sigma公司，色譜純。

1.2實驗方法

1.2.1膽鹽水解酶活力的定性檢測[12]

在MRS液體培養基中添加0.3%脫氧?；悄懰徕c、0.2%巰基乙酸鈉(THIO)、0.37g/LCaCl2和1.5%瓊脂，121℃15min滅菌后傾倒入滅菌平皿中，凝固后倒置放入厭氧罐(BBL)中48h后取出。將無菌濾紙片放入平皿中，在每個濾紙片上滴加10μL菌液，平皿再次放入厭氧罐中，37℃培養72h。觀察濾紙片周圍有無白色沉淀物生成。

1.2.2膽鹽水解酶活力的定量檢測[13]

將供試菌株，按2%接種量接種于含有0.3%甘氨膽酸鈉的200mLMRS-THIO培養基中，37℃培養24h后，通過HPLC測BSH活力。HPLC色譜條件：Agilent1100HPLC系統(Agilent，USA)：高壓二元泵、熒光檢測器、在線脫氣機、自動進樣器；Agilent色譜工作站(Agilent，USA)，Sep-PakC18(100mm×8mm)，熒光檢測波長205nm，進樣量20μL，峰面積計算用ChemResearchSoftware，甘氨膽酸的流速1.0mL/min，所用有機溶劑均為色譜純。流動相：700mL甲醇和300mL0.02mol/L乙酸混合用5mol/LNaOH調其pH為5.6，通過0.45μm聚丙烯過濾器過濾。配制2.00mmol/L甘氨酸(GLY)的溶液，作為標樣，并稀釋至0.10、0.20、0.30、0.40、0.50mmol/L，利用HPLC法測定甘氨酸含量。HPLC條件與樣品相同，以濃度為橫坐標、峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。

1.2.3不同pH值對BSH活力的影響[14]

將菌株接入30mLMRS-THTO培養基中培養后，離心收集菌體。用0.5mmol/LpH7.0的磷酸緩沖液洗滌菌體2次，在600nm處調整不同菌株間OD值在5.0，5等份后分別加入1mLpH值為4、5、6、7、8含有2mmol/L甘氨膽酸鈉的磷酸緩沖液，厭氧37℃培養8h后，震蕩均勻。離心后取上清液加入等體積15%的三氯乙酸再次離心，取上清液利用HPLC法測定不同pH值條件下甘氨酸的含量。

1.2.4不同超聲波破碎時間對BSH活力的影響[15]

如前所述方法，制備OD值在5.0的菌液，加入10mmol/L的二硫蘇糖醇(dTT)防止酶的氧化，置冰浴在超聲波破碎儀功率為100W下破碎，每隔3min取樣累計21min，在12000r/min、4℃離心10min后取上清液，上清液即為菌體破碎液。在180μL0.1mmol/LpH6.0的磷酸緩沖液中加入10μL上清液、10μL2mmol/L甘氨膽酸鈉、10mmol/L的dTT。37℃水浴30min加入等體積15%的三氯乙酸終止反應，在4℃、12000r/min離心10min后，取上清液利用HPLC法測定不同超聲波破碎時間下甘氨酸的含量。

1.2.5氧化還原電位(O/R)對BSH活力的影響[16]

在600nm處調整不同菌株間OD值在5.0，3等份后每份加入10μL、2mmol/L甘氨膽酸鈉，其中一份加0.2%THIO置于厭氧罐中，另一份置于厭氧罐中，剩下的一份不作任何處理。37℃下培養8h后，12000r/min、4℃離心10min后，取上清液利用HPLC法測定甘氨酸的含量。

2結果與分析

2.1膽鹽水解酶活性的定性檢測結果

由于膽鹽水解酶可以水解結合態膽鹽，將其轉變為氨基酸和游離膽酸，游離膽酸可以和培養基中的CaCl2反應，產生白色沉淀。因此，含有膽鹽水解酶活性的乳酸菌會在濾紙片周圍產生白色的沉淀圈[17]。在10株實驗菌株中，有3株菌在濾紙片周圍產生明顯的白色沉淀，表示這些菌株可能具有膽鹽水解酶活性，它們分別是MG13-3、XB4-1、MG16-3。它們在培養基中的生長情況如圖1所示。利用16SrDNA序列同源性分析對這3株菌進行了鑒定，結果顯示，MG13-3和MG16-3是發酵乳桿菌(L.fermentum)，在GenBank/EMBL/DDBJ上序列注冊號是EU287483和EU688978，XB4-1是開菲爾乳桿菌(L.Kefiranofaciens)，在GenBank/EMBL/DDBJ上序列注冊號是EJ172344。

2.2膽鹽水解酶活性的定量檢測結果

具有膽鹽水解酶活力的菌株可以水解甘氨膽酸鈉，產生甘氨酸和游離膽酸，膽鹽水解酶活性越大，生成的甘氨酸越多，對應的峰面積越大，同時甘氨酸的出峰時間在11.3min，用HPLC法通過測定不同甘氨酸濃度時的峰面積，就可以得到甘氨酸濃度值，進而可知水解酶活力的高低。從圖3~圖5及表1可知，用HPLC法測定出MG16-3、XB4-1、MG13-3產生的峰面積分別是86.34364、127.28943、274.39850。根據標準曲線(見圖2)，查得對應的甘氨酸濃度分別是0.0909、0.1340、0.2889μmol/mL。.結果表明，這3株乳酸菌膽鹽水解酶活性從小到大的順序為MG16-3、XB4-1、MG13-3，初篩中選擇的對照菌株MG16-3產生的白色沉淀圈較小，利用HPLC對其檢測的結果表現出較低的膽鹽水解酶活性(0.0909μmol/mL)，驗證了初篩過程的準確性。為了更準確地評估菌株膽鹽水解酶的活性，我們利用HPLC對其余7株菌進行了檢測，結果表明它們水解產生甘氨酸的量極低，膽鹽水解酶活性較弱。

2.3影響BSH活力因素的研究

一些研究表明：不同的pH值，超聲波對菌體破碎不同時間，以及氧化還原電位的高低都會對乳酸菌的生長和膽鹽水解酶活力有影響。我們選用MG16-3、XB4-1、MG13-33株菌來探討環境因素對乳酸菌膽鹽水解酶活力的影響規律，并對菌株產膽鹽水解酶的最佳培養條件進行研究。

2.3.1不同pH值對BSH活力的影響

從圖6可知3株菌均在pH6時BSH活力最高，說明pH6是這3株菌膽鹽水解酶作用的最適pH值。

2.3.2不同超聲波破碎時間對BSH活力的影響

圖7表明：超聲波破碎時間對BSH活力有明顯影響，MG16-3、MG13-32株菌在0~15min內BSH活力一直處于上升趨勢，之后呈現下降趨勢；而XB4-1在0~12min是上升趨勢，之后呈現下降。這說明了在100W的功率下超聲波破碎12~15min是這3株菌提取BSH的最佳時期，因為BSH是乳酸菌體內的一種胞內酶，在0~12min內，BSH隨著破碎時間的延長，不斷地從細胞內釋放出來，在12~15min胞內所有BSH被釋放出來，之后BSH活力降低可能是因為超聲波破碎對該酶有破壞作用，隨著時間的延長，破壞強度逐漸增強。2.3.3氧化還原電位(O/R)對BSH活力的影響圖8結果表明，在有氧條件下3株菌BSH活力很低，置于厭氧罐中BSH活力明顯增強，而在加入巰基乙酸鈉(THIO)且放置于厭氧罐中，BSH活力是三種情況下最強的，這充分說明了BSH活力的產生對厭氧環境有強烈依賴性，故低的氧化還原電位(O/R)是BSH生成的必要條件。

3討論

自從Klaver和VanDerMeer(1993)[18]通過體外實驗提出了共沉淀理論后，圍繞著BSH的爭論就一直不斷[15-17]。隨著時間的推移，越來越多的證據表明BSH在人體內對膽固醇的降低起著重要作用[5,7,11,14-16]。

對于人類和其他哺乳動物而言，膽固醇的主要排泄途徑是通過糞便。膽汁是肝細胞利用膽固醇合成的并以結合膽鹽的形式貯存在膽囊中。結合膽鹽分泌進入小腸后有助于脂溶性維生素及其他膳食中脂溶性物質的吸收。在促進脂類消化吸收的同時，膽汁受到腸道(小腸下端及大腸)內細菌作用而由結合膽鹽變為脫結合膽鹽[1]。脫結合膽鹽與結合膽鹽相比其溶解性較低，這導致其在小腸內吸收性降低并隨糞便排出[2]。當含有膽鹽水解酶的益生菌進入腸道后，將使大量的結合膽鹽變為脫結合膽鹽，要維持正常的腸肝循環就必須有更多的膽固醇合成新的膽鹽來補充排泄掉的那部分(膽固醇是膽鹽的前提物質)，從而起到了降低血液膽固醇的作用[11-13]，同時由于游離膽鹽的增多將造成腸道中脂類的溶解和吸收率的下降，促使更多的脂類隨糞便排出體外，對降低血脂也有一定的作用[1]。

膽鹽水解酶的影響因素除了菌種本身外，環境因子也起重要作用[9-11]。不同菌種產生膽鹽水解酶的條件有所不同。為此，我們對分離自新疆和蒙古國酸馬奶樣品中的10株有較好的益生特性的乳桿菌進行了膽鹽水解酶的定性篩選及定量測定并對影響BSH活性的因素進行了研究。盡管許多人認為有膽鹽水解酶活力的菌株必須來源于富含有膽鹽的環境，例如分離自人或動物的腸道或糞便，而分離自蔬菜和發酵乳制品的菌株一般不具有膽鹽水解酶活力[19-20]，但從我們的試驗結果來看，從發酵乳制品中也可以分離出具有膽鹽水解酶活性的乳酸菌，所以我們認為具有膽鹽水解酶活力的菌株并不一定要來自富含膽鹽的環境。

本實驗證實3株菌的膽鹽水解酶最適作用pH值為6，同時其對厭氧環境有強烈的依賴性，而人體小腸上段正常pH值為5.5~6.5，同時腸道內的厭氧環境也符合膽鹽水解酶作用的條件，這從另一方面證實人體內有適合膽鹽水解酶作用的外在條件。

4結論

通過鈣圈法對10株乳桿菌進行了定性篩選，其中MG13-3、XB4-1、MG16-33株菌產生了白色沉淀圈，表示它們具有膽鹽水解酶活性。利用HPLC法對MG13-3、XB4-1、MG16-33株乳桿菌的膽鹽水解酶進行了定量測定，3株菌的膽鹽水解酶活性從小到大依次為：MG16-3、XB4-1、MG13-3。通過研究我們發現，在體外膽鹽水解酶的最適pH為6.0；在100W的功率下，超聲波破碎時間在12~15min時，酶活力體現較強；低的氧化還原電位(O/R)是BSH生成的必要條件。