新型微生态益生菌凝结芽孢杆菌研究进展.doc

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1、新型微生态益生菌凝结芽孢杆菌研究进展摘要：凝结芽孢杆菌(Bacilluscoagulans)是近年来益生菌领域的后起之秀，其除具有乳酸菌和双歧杆菌等保健功效外，还具有耐高温、耐酸和耐胆盐等高抗逆性，且具有较强的抑制肠道致病菌能力。在国外已广泛应用于保健、医疗、食品和畜牧等领域，但在我国关于凝结芽孢杆菌的研究和开发起步不久，而且发展缓慢。本文从凝结芽孢杆菌特性、益生作用及机理、发酵培养和临床研究方面概括和总结国内外的研究进展。关键词：益生菌；凝结芽孢杆菌；发酵；临床研究益生素(probiotics)是指能够促进人和动物肠道中微生物群平衡(即微生态平衡)的微生物制剂或其

2、他物质，从而赋予寄主许多有益的作用。益生素广泛地应用于医药、保健、食品、畜牧和水产等行业。其具有调节肠道功能紊乱、维持肠道内菌群平衡和提高机体免疫水平。目前国内外广泛应用的益生菌有乳酸杆菌类、双歧杆菌类、芽孢杆菌类和酵母菌等，但乳酸杆菌和双歧杆菌的抗胃酸、抗胆盐和抗高温能力差。近年来，由于凝结芽胞杆菌由于具有抗逆性强、耐高温高压、易贮藏等独特优点，成为益生菌中研究的热点。本文对国内外关于凝结芽孢杆菌特性、益生作用和机理、发酵培养和临床研究进行总结和概括。1凝结芽孢杆菌的性状、生理功能和作用机理1.1凝结芽孢杆菌性状凝结芽孢杆菌(Bacilluscoagulans)呈

3、杆状，两端钝圆，革兰氏阳性菌，过氧化氢酶阳性，芽胞端生，无鞭毛。最适生长温度为45～50℃，最适pH值为6.6～7.0。其能分解糖类生成L-乳酸，为同型乳酸发酵菌。凝结芽孢杆菌除具有和乳酸菌及双歧杆菌同样的保健功效外，还具有耐酸、耐热、耐盐、容易培养和保存的特点。凝结芽孢杆菌经90℃，60min湿热处理和120℃，60min干热处理，其活菌数只下降了一个数量级；将其置于pH值大于2.42的酸性溶液中，存放一年后，其存活率仍高达105；凝结芽孢杆菌在1%～7%NaCl溶液中均可存活4周以上，其在8%NaCl溶液中能存活一个月[1]。但凝结芽孢杆菌在低pH值条件下，其抗

4、逆性会下降。例如在酸性条件下(pH4.0)，凝结芽孢杆菌孢子对热几乎没有耐受性，而且生长受到抑制[2]。此外，Cerrutti等[3]也发现在pH值小于4.5和水活度0.96条件下，凝结芽孢杆菌的生长受到抑制。1.2凝结芽孢杆菌生理功能凝结芽孢杆菌芽孢经口服进入胃后，在胃液环境下开始萌发生长，芽胞衣膨胀，芽孢形状增大，水含量增加，从芽胞衣上长出突起。进入十二指肠时，孢子已萌发形成营养细胞，随后进入小肠，并开始大量繁殖，倍增时间约为30min。凝结芽孢杆菌为兼性厌氧菌，进入肠道后会消耗游离氧，并进行肠道繁殖，有利于厌氧微生物乳酸菌和双歧杆菌的生长，从而调节肠道内微生态

5、的菌群平衡，提高机体免疫和抗病能力，减少肠道疾病的发生；凝结芽孢杆菌在肠道内繁殖会分泌淀粉酶和蛋白酶，帮助对营养物质的消化和吸收；其产生的维生素、氨基酸、短链脂肪酸等物质能增加小肠蠕动速度，改善肠道消化功能；另外凝结芽孢杆菌在代谢过程中能产生抑菌物质-凝结素[4]，因此对胃肠道炎症有一定治疗作用。1.3凝结芽孢杆菌作用机理人体肠道中固有乳酸杆菌和双歧杆菌等有益菌，它们通过产生细菌素、有机酸和过氧化氢等物质抑制致病菌，减少胺类有害物质的产生，促进肠道相关淋巴组织提高免疫能力。凝结芽孢杆菌并非肠道固有的微生物，其在肠道中所起的生理调节功效是其分泌多种有益物质以及与肠道其

6、它益生菌协同作用的结果，并非是某种物质起作用，而且到目前为止还未见有关于凝结芽孢杆菌生理作用机制的确切报道。首先凝结芽胞杆菌是兼性厌氧菌，在有氧及无氧环境下都可生长，能适应低氧的肠道环境；对酸和胆汁有高耐性，能够进行乳酸发酵，产生的L-乳酸能降低肠道pH值，抑制有害菌，并能够促进双歧杆菌等益生菌的生长繁殖。由于其能够形成芽胞，所以较之不产乳酸的芽孢杆菌更益于恢复胃肠道微生态平衡[5]。另外，路福平等[6]发现凝结芽孢杆菌对大肠埃希氏菌、沙门氏菌、志贺氏菌和变形杆菌等常见肠道病原菌有一定抑制作用，经实验推测抑菌物质是乳酸和一些低分子量一级胺类混合物，而非过氧化氢和有机

7、酸。类似别的芽孢杆菌，凝结芽孢杆菌能够分泌抗菌肽物质-凝结素。凝结素由44个氨基酸残基组成，中间氨基酸形成α-螺旋结构，两端为无规则卷曲(图1)，是由质粒pI4DNA编码，与乳酸片球菌分泌的片球菌素(pediocin)相似，而仅在C末端存在一个氨基酸差异，能穿透细胞的细胞膜[4]。凝结素经60℃处理90min，pH4～8的条件下仍保持稳定，而且不受α-淀粉酶、酯酶和有机溶剂(10%，V/V)的影响，对肠球菌、明串珠球菌、李斯特菌和小球菌等有抑制作用[7]。2.1凝结芽孢杆菌的分离筛选凝结芽孢杆菌属于芽孢杆菌属，在自然界中广泛存在。分离筛选遵循无机盐丰富，特别是不