戊糖片球菌的研究

       戊糖片球菌是一类具有促进营养物质合成与代谢、调节免疫能力、降低胆固醇等益生功能的乳酸菌,已被国家卫生和计划生育委员会批准为可食用菌种。

       因提高食品的营养、风味和安全性,该菌被广泛应用于食品发酵工业。因此,筛选、开发适用于食品发酵的戊糖片球菌具有潜在的商业价值。

       我国传统发酵食品营养、风味各异,蕴藏着丰富的益生菌资源。本文选取传统发酵食品(发酵柚子皮、豆豉和酸面团)来源的八株戊糖片球菌(WPPE01、WPPE02、WPPE03、WPPE04、WPPE05、FPPE03、DC05、DC09)以及标准菌株CGMCC1.2695,对其生物学特性进行了比较分析,主要包括生长曲线、耐受环境胁迫(低pH、高胆盐、高盐和高温环境)、益生性能(自聚和粘附,抑菌和拮抗致病菌粘附)和安全性评价(溶血性和抗生素敏感性)。

       研究结果表明,八株戊糖片球菌对酸和胆盐的耐受性均良好;其自聚集性能与粘附性能呈正相关;对单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、铜绿假单胞菌和宋内氏志贺菌都有一定的抑制作用;能通过竞争、抑制和置换方式,拮抗大肠杆菌O157:H7对肠上皮细胞的粘附,最高抑制率达65.70%;不具有溶血性,对部分抗生素敏感;在3%盐浓度的培养基中生长良好,存活率>84%;55℃处理15 min后,活菌数下降对数值即耐受指数(Resistance index,RI)<0.53。

      鉴于戊糖片球菌耐热性能,本文进一步分析了五株菌(CGMCC1.2695、WPPE03、WPPE04、FPPE03、DC09)的热胁迫应答机制。首先,通过平板计数法,确定戊糖片球菌的热适应条件和热致死条件;其次,采用扫描电子显微镜观察细胞热应激前后形态学变化;最后,应用RT-qPCR分析热休克蛋白及细胞膜脂肪酸合成相关基因转录水平变化。

       结果发现,戊糖片球菌热适应条件为47℃,60 min,热致死评价条件为62℃,15 min;热致死条件处理菌体,膜表面会出现凹陷、皱褶,部分菌体出现破裂、胞内物质外溢等现象,而热致死条件处理前先经过热适应处理,菌体破裂现象明显减少;热应激处理过程中,相关热休克蛋白基因表达显著上调(P<0.05),脂肪酸合成相关基因表达发生了变化,提示戊糖片球菌耐热性和热应激密切相关。

       为进一步探究戊糖片球菌的安全性和调节肠道菌群能力,本文采用BALB/c小鼠为研究模型,灌胃戊糖片球菌2周(200μL(109 CFU/mL)/次,两天一次),结果表明,五株戊糖片球菌(CGMCC1.2695、WPPE03、WPPE04、FPPE03、DC09)对小鼠体重、脏器指数、血清生化指标、肝组织均无显著影响(P>0.05)。Real-time PCR结果显示,灌胃期间戊糖片球菌WPPE03、WPPE04能够明显地增加粪便中的双歧杆菌属和乳杆菌的菌量,减少拟杆菌、产气荚膜梭菌的菌量,灌胃结束第7 d,小鼠粪便中乳杆菌和双歧杆菌数量仍有所提高。

       因此,WPPE03和WPPE04能够提高肠道中有益菌群的含量,对肠道菌群具有一定的调节作用。研究戊糖片球菌的热应答相关机制,可为合理开发、利用益生菌,应对食品发酵热环境提供借鉴。

       综合分析八株戊糖片球菌分离菌株的生物学特性,发现WPPE03、WPPE04是具有良好应用前景的菌株。