MS糖對(duì)雞源乳酸桿菌生物學(xué)特性的影響

夏 澤，姜 賀，李洪龍

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林延吉 133002)

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MS糖對(duì)雞源乳酸桿菌生物學(xué)特性的影響

夏 澤，姜 賀，李洪龍*

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林延吉 133002)

[目的] 為MS糖在飼料添加劑中的應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)。[方法]從健康成年雞腸道中分離乳酸桿菌, 并進(jìn)行生理生化指標(biāo)測(cè)定，研究在體外培養(yǎng)條件下MS糖對(duì)雞源乳酸桿菌生物學(xué)特性的影響。[結(jié)果] MS糖添加量3%～6%是乳酸桿菌生長(zhǎng)最適的濃度范圍。當(dāng)MS糖添加量為4%時(shí)，乳酸桿菌產(chǎn)酸速率相對(duì)較快，產(chǎn)酸量有所提高，耐酸性和耐熱性均顯著增強(qiáng)。[結(jié)論] MS糖對(duì)乳酸桿菌的生物學(xué)特性有一定的影響，作為一種新型的功能性低聚糖在家禽飼養(yǎng)中具有廣泛的開(kāi)發(fā)前景。

MS糖；乳酸桿菌；生理生化指標(biāo)；生物學(xué)特性

MS糖由韓國(guó)Mexcell Bio 研究所研制成功并于2013年申請(qǐng)專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)：10-1302119)，是一種提高體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收率的輔助食品用功能液。同時(shí)，是一種制作工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉并具有廣泛開(kāi)發(fā)前景的新型功能性低聚糖，其顯著功能之一是具有活化腸內(nèi)有益菌，促進(jìn)其代謝產(chǎn)物的吸收和利用及抑制病原微生物在腸壁的附殖。乳酸菌是畜禽腸道中的優(yōu)勢(shì)菌群之一，由于乳酸菌在其生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的乳酸菌素具有改善畜禽胃腸道功能、提高免疫力、改善機(jī)體營(yíng)養(yǎng)狀況等作用，因此乳酸菌在畜禽消化道中出現(xiàn)和定植的早晚是機(jī)體生長(zhǎng)和對(duì)疾病抵抗力的重要因素[1-4]。但是，在自然環(huán)境條件下大部分乳酸菌的定植能力差，對(duì)外界環(huán)境的耐熱性及耐酸性不強(qiáng)，這就限制其發(fā)揮有效的生物學(xué)功效[5]。因此，筆者從成年健康雞腸道中分離優(yōu)化乳酸桿菌后，在體外培養(yǎng)條件下添加不同濃度梯度的MS糖，研究其最適濃度范圍內(nèi)的MS糖對(duì)乳酸桿菌的生長(zhǎng)曲線(xiàn)、產(chǎn)酸性、耐酸性及耐熱性等生物學(xué)特性的影響，以期為今后MS糖作為新型功能性低聚糖的一種被廣泛應(yīng)用于飼料添加劑提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1培養(yǎng)基。①M(fèi)RS培養(yǎng)基：七水硫酸鎂0.58 g、四水硫酸錳0.25 g、檸檬酸氫二銨2 g、磷酸氫二鉀2 g、乙酸鈉5 g、蛋白胨10 g、葡萄糖20 g、酵母膏5 g、牛肉膏10 g、吐溫 80 1 ml。以上組分加入1 000 ml蒸餾水即為液體培養(yǎng)基，另加入適量瓊脂粉，即制成固體培養(yǎng)基。pH為6.2～6.4。滅菌條件為：121 ℃，15 min。②乳酸菌篩選培養(yǎng)基(2%CaCO3-MRS固體平板)：普通固體 MRS 培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上加 2%的無(wú)水碳酸鈣，115 ℃下滅菌 20 min。

此外，明膠基礎(chǔ)培養(yǎng)基、硫化氫試驗(yàn)培養(yǎng)基、淀粉培養(yǎng)基、各類(lèi)糖發(fā)酵培養(yǎng)基等生理生化鑒定培養(yǎng)基均按照文獻(xiàn)[6]中方法配制。

1.1.2生化試劑。革蘭氏染色試劑、雙氧水、甲基紅指示劑等。以上所用培養(yǎng)基和試劑均按照乳酸菌要求在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配制。

1.1.3MS糖。MS糖由韓國(guó)Mexcell Bio 研究所提供。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物3月齡健康三黃雞3只，購(gòu)自延吉市西市場(chǎng)。

1.3 方法

1.3.1測(cè)定指標(biāo)與方法。

1.3.1.1乳酸桿菌的分離。按照以下步驟分離乳酸桿菌：解剖—采樣—處理—稀釋—涂板—鑒別—革蘭氏染色鏡檢—純化培養(yǎng)。

1.3.1.2生理生化指標(biāo)的測(cè)定。將分離到的菌種分別進(jìn)行明膠液化試驗(yàn)、觸酶試驗(yàn)、甲基紅試驗(yàn)、硫化氫試驗(yàn)、淀粉水解試驗(yàn)、運(yùn)動(dòng)性試驗(yàn)、糖酵解反應(yīng)(葡萄糖、甘露醇、蔗糖、纖維二糖、棉籽糖、水楊苷、七葉苷、麥芽糖)等，進(jìn)行菌種的初步鑒定。

1.3.1.3MS糖添加量最適范圍的測(cè)定。菌種活化后，按5%的接種量分別接種于含有不同濃度的MS糖(0、0.1%、0.2%～0.9%、1%～10%)共20個(gè)濃度梯度的MRS液體培養(yǎng)基中，37 ℃下厭氧培養(yǎng)24 h后用分光光度計(jì)測(cè)定OD600值。以O(shè)D600均值為縱坐標(biāo)，以MS糖濃度為橫坐標(biāo)，繪制濃度曲線(xiàn)。

1.3.1.4生長(zhǎng)曲線(xiàn)的繪制。菌種活化后，按5%的接種量分別接種于含有不同濃度(0、最適濃度范圍)MS糖的MRS液體培養(yǎng)基中，每組3個(gè)重復(fù)，37 ℃下厭氧培養(yǎng)，每隔2 h取樣1次，使用分光光度計(jì)測(cè)定OD600值。以O(shè)D600均值為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制生長(zhǎng)曲線(xiàn)。

1.3.1.5產(chǎn)酸性的測(cè)定。菌種活化后，按5%的接種量分別接種于含有不同濃度MS糖的MRS液體培養(yǎng)基中，每組3個(gè)重復(fù)，37 ℃下厭氧培養(yǎng)，每隔2 h取樣1次，使用酸度計(jì)測(cè)定pH值。以pH均值為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制產(chǎn)酸性曲線(xiàn)圖。

1.3.1.6耐酸性試驗(yàn)。菌種活化后，按5%的接種量分別接種于含有不同濃度MS糖的MRS液體培養(yǎng)基中，將培養(yǎng)基pH調(diào)整為2.0和6.8，每組3個(gè)重復(fù)，分別培養(yǎng)2、4、6、8 h后取樣200 μl，稀釋后取 10-4、10-5、10-6倍稀釋液，分別涂布 MRS平板培養(yǎng)，37 ℃下厭氧培養(yǎng)24 h后進(jìn)行平板法計(jì)數(shù)，計(jì)算活菌率。

N酸(%)=nx/n0×100%

(1)

式中,N酸為經(jīng)過(guò)pH 2.0處理后不同時(shí)間的乳酸桿菌存活率；n0為經(jīng)過(guò)pH 6.8處理2、4、6、8 h后涂布的每毫升活菌數(shù)；nx為經(jīng)過(guò)pH 2.0處理2、4、6、8 h后涂布的每毫升活菌數(shù)。

1.3.1.7耐熱性試驗(yàn)。菌種活化后，按5%的接種量分別接種于含有不同濃度MS糖的MRS液體培養(yǎng)基中，每組3個(gè)重復(fù)，37 ℃厭氧培養(yǎng)24 h后分別置于40、60和80 ℃，3個(gè)梯度的水浴中，均處理10、20、30 min后取樣200 μl，稀釋后取 10-4、10-5、10-6倍稀釋液，分別涂布 MRS平板培養(yǎng)，37 ℃下厭下氧培養(yǎng)24 h后進(jìn)行平板法計(jì)數(shù)，計(jì)算活菌率。

N熱(%)=nx/n0×100%

(2)

式中,N熱為經(jīng)過(guò)40、60、80 ℃處理后不同時(shí)間的乳酸桿菌存活率；n0為經(jīng)過(guò)40、60、80 ℃處理前涂布的每毫升活菌數(shù)；nx為經(jīng)過(guò)40、60、80 ℃處理后涂布的每毫升活菌數(shù)。

1.3.2數(shù)據(jù)處理。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel軟件整理和繪圖，并使用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析，P<0.05差異顯著，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳酸桿菌的分離與形態(tài)學(xué)觀(guān)察經(jīng)溶鈣圈法篩選出的菌株在純化培養(yǎng)后的菌落呈乳白色，邊緣整齊， 半球凸起實(shí)心， 表面光滑，菌落較小。革蘭氏鏡檢結(jié)果為陽(yáng)性，染色后呈藍(lán)紫色，菌體呈長(zhǎng)桿狀，無(wú)芽孢，不運(yùn)動(dòng)，稍彎曲，成對(duì)或單個(gè)存在(圖1)。

2.2 乳酸桿菌的生理生化鑒定結(jié)果乳酸桿菌的生理生化鑒定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 乳酸桿菌的生理生化鑒定結(jié)果

注：“+”表示90%以上菌株為陽(yáng)性，“-”表示90%以上菌株為陰性。

2.3 MS糖添加量的最適范圍從圖2可以看出，MS糖為0.1%～2.0%濃度時(shí)，OD值都明顯低于對(duì)照組，且不穩(wěn)定，從3.0%濃度時(shí)開(kāi)始逐步上升，并有明顯波峰，當(dāng)MS糖6.0%濃度時(shí)呈逐漸穩(wěn)定下降趨勢(shì)，因此初步確定最適合乳酸桿菌生長(zhǎng)的MS糖添加量范圍為3.0%～6.0%。

2.4 生長(zhǎng)曲線(xiàn)從圖3可以看出，MS糖濃度為4%時(shí)，OD值始終高于其他組，說(shuō)明產(chǎn)菌量最多，且從4 h后OD值明顯增長(zhǎng)，直到16 h后OD值逐漸穩(wěn)定在2.18左右，而對(duì)照組在最高時(shí)OD值僅在1.9左右，與其他組相比較低，說(shuō)明添加不同濃度的MS糖可使乳酸桿菌的產(chǎn)菌量提高。

2.5 產(chǎn)酸性從圖4可以看出，在培養(yǎng)的不同階段，MS糖濃度為4%與5%組的pH均低于對(duì)照組，且二者基本相同，3%組與6%組pH基本相同，但與對(duì)照組差異不大；各組基本均從4 h開(kāi)始進(jìn)入加速期，16 h后進(jìn)入恒定期，但添加量為4%濃度時(shí)，曲線(xiàn)下降較快，說(shuō)明其產(chǎn)酸速率較其他組稍快，當(dāng)添加量為5%時(shí)產(chǎn)酸量較多，pH最低值趨近于3，說(shuō)明添加MS糖對(duì)乳酸桿菌的產(chǎn)酸性稍有影響。

2.6 耐酸性試驗(yàn)由表2可知，隨著時(shí)間的推移，各組存活率均下降，當(dāng)培養(yǎng)液pH為2，培養(yǎng)2 h后試驗(yàn)2組與對(duì)照組和試驗(yàn)4組差異顯著，分別提高了9.13%和7.70%；4 h，對(duì)照組與試驗(yàn)各組之間均差異顯著，各試驗(yàn)組之間差異不顯著；6 h，試驗(yàn)1、2和4組較對(duì)照組存活率分別提高了43.38%、47.21%和36.38%，差異顯著；8 h，試驗(yàn)2組存活率達(dá)到14.42%，與對(duì)照組、試驗(yàn)1組和試驗(yàn)4組均差異顯著，對(duì)照組與試驗(yàn)1組合試驗(yàn)3組差異不顯著。

表2 不同添加量MS糖對(duì)乳酸桿菌耐酸性的影響 %

注：同列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P﹤0.05)。

2.7 耐熱性試驗(yàn)由表3可知，隨著溫度與時(shí)間的增加，各組存活率均降低，經(jīng)40 ℃水浴處理 10、20和30 min 后，各菌株的存活率均在 95%以上；經(jīng)60 ℃處理 10 min 后，各組之間存活率相似，差異不顯著；經(jīng)60 ℃處理 20 min 后，對(duì)照組存活率僅為21%，與其他組差異顯著；經(jīng)60 ℃處理 30 min 后，試驗(yàn)組與對(duì)照組差異顯著，分別提高了160%、140%、146%和99.9%；經(jīng)80 ℃處理10 min后，對(duì)照組存活率為0，與試驗(yàn)組差異顯著，試驗(yàn)2組存活率達(dá)到4.33%，比其他試驗(yàn)組差異顯著；經(jīng)80 ℃處理20 min后，試驗(yàn)2組存活率為1.33%，其他組存活率均為0，差異顯著；經(jīng)80 ℃處理30 min后，各組存活率為0。

表3 不同添加量MS糖對(duì)乳酸桿菌耐熱性的影響 %

注：同列不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P﹤0.05)。

3 結(jié)論與討論

國(guó)內(nèi)外研究表明，乳酸桿菌為雞消化道內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌群之一。它是兼性厭氧菌，無(wú)氧或較低的氧分壓環(huán)境下在固態(tài)基質(zhì)表面生長(zhǎng)；最適生長(zhǎng)溫度為35～38 ℃，20 ℃以下基本不生長(zhǎng)，耐熱性差；最適 pH 為 5.5～6.0，耐酸性強(qiáng)，能在其他乳酸菌不能生長(zhǎng)的環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖；營(yíng)養(yǎng)要求復(fù)雜，需要氨基酸、肽、核酸衍生物、鹽類(lèi)脂肪酸或脂肪酸脂類(lèi)和可發(fā)酵的碳水化合物，能利用葡萄糖、果糖、乳糖和蔗糖等一些單糖和寡糖進(jìn)行同型發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)生 DL 型乳酸。乳酸桿菌生長(zhǎng)繁殖需要一定的維生素等生長(zhǎng)因子，適宜生長(zhǎng)溫度下培養(yǎng)生長(zhǎng)緩慢，生產(chǎn)周期長(zhǎng)[7]。由于人體或動(dòng)物消化道內(nèi)沒(méi)有可以降解功能性低聚糖的酶，因此功能性低聚糖不能被人體或動(dòng)物消化道內(nèi)的酶降解而順利到達(dá)大腸，選擇性地促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌雙歧桿菌、乳酸菌的增殖，抑制有害菌大腸桿菌等的增殖[8]。筆者從健康雞腸道中分離細(xì)菌，經(jīng)形態(tài)學(xué)觀(guān)察及生理生化鑒定發(fā)現(xiàn)明膠液化試驗(yàn)、觸酶試驗(yàn)、甲基紅試驗(yàn)、硫化氫試驗(yàn)、淀粉水解試驗(yàn)、吲哚試驗(yàn)及除麥芽糖酵解外的糖酵解反應(yīng)結(jié)果都呈陰性，因此初步鑒定其為乳酸桿菌；在體外培養(yǎng)條件下首先確定MS糖添量的最適濃度范圍在3%～6%，結(jié)果表明濃度過(guò)低時(shí)與對(duì)照組差別不大，濃度過(guò)高的MS糖對(duì)乳酸桿菌的生長(zhǎng)稍有抑制作用，因?qū)S糖作用機(jī)制的報(bào)道國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)報(bào)道，但大多低聚糖都存在這樣的情況，這與萬(wàn)榮峰等[9]的研究結(jié)果相似，可能是因?yàn)楦邼舛鹊牡途厶窃谂囵B(yǎng)基中形成了高的滲透壓，對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生了一定的脫水作用，抑制了其生長(zhǎng)，濃度過(guò)低促進(jìn)作用又不明顯；隨后分別對(duì)其生長(zhǎng)曲線(xiàn)和產(chǎn)酸性進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，無(wú)論是產(chǎn)菌量還是產(chǎn)酸性，都在培養(yǎng)的4～16 h有較快增長(zhǎng)，從16 h后逐漸進(jìn)入穩(wěn)定期，與對(duì)照組相比試驗(yàn)組OD600值更高，尤其當(dāng)添加量為4%時(shí)，OD600值最高可達(dá)2.18，pH值穩(wěn)定在3.2左右，表明產(chǎn)菌量增加，產(chǎn)酸更快，產(chǎn)酸量更多，這與杭蘇琴等[10]研究結(jié)果相一致；在耐酸性試驗(yàn)中，盡管培養(yǎng)液pH為2，但在培養(yǎng)初始的2 h內(nèi)，對(duì)照組與試驗(yàn)組存活率均能達(dá)到90%左右，差別不大，隨著時(shí)間的增加，各組的菌株存活率成倍數(shù)下降；到第8 h只有MS糖添加量為4%時(shí)，存活率達(dá)到14.42%，其他組均在10%以下，對(duì)照組更低至于1.24%，與大多數(shù)研究[11-13]相比,也是具有較好的耐受性。這說(shuō)明添加適量的MS糖可顯著提高乳酸桿菌的耐酸性；在耐熱性試驗(yàn)中，大多數(shù)研究表明最適乳酸桿菌生長(zhǎng)溫度為 35～38 ℃[14]，因此此次試驗(yàn)共設(shè)置40、60和80 ℃ 3個(gè)溫度梯度培養(yǎng)菌株，在40和60 ℃水浴中，乳酸桿菌均表現(xiàn)出較好的生長(zhǎng)狀態(tài)，在80 ℃水浴中20 min后，存活率基本為0，僅在MS糖添加量為4%時(shí)，存活率為1.33%，說(shuō)明此次分離出的乳酸桿菌有對(duì)熱較高的耐受性，這與周明等[15]的研究結(jié)果相一致，而且添加適量的MS糖后使乳酸桿菌對(duì)熱的耐受能力更強(qiáng)。

筆者初步確定MS糖添加量為3%～6%是乳酸桿菌生長(zhǎng)最適的濃度范圍。當(dāng)添加量在4%時(shí)，其產(chǎn)酸速率明顯加快，產(chǎn)酸量也有提高，耐酸性和耐熱性均有顯著增強(qiáng)。這說(shuō)明MS糖對(duì)乳酸桿菌的生物學(xué)特性有一定的影響，作為一種新型的功能性低聚糖在家禽飼養(yǎng)中具有廣泛的開(kāi)發(fā)前景。

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Effect of MS Oligosaccharides on the Biological Characteristics of Lactobacillus from Chicken

XIA Ze, JIANG He, LI Hong-long*

(Agricultural College of Yanbian Universit, Yanji， Jilin 133002)

[Objective] The research aimed to provide reliable theoretical basis for the application of MS oligosaccharides in feed additive. [Method] Lactobacillus was separated from the intestinal tract of adult health chicken. And their physiological and biochemical indices were determined. The effects of MS oligosaccharides on the biological characteristics of Lactobacillus from chicken under culture conditions in vitro were studied. [Result] The suitable adding amount of MS oligosaccharides for the growth of Lactobacillus was 3%-6%. When the adding amount of MS oligosaccharides was 4%，the acid production rate of Lactobacillus was faster，acid production increased and acid resistance and heat resistance were significantly enhanced. [Conclusion] MS oligosaccharides had some effects on the biological characteristics of Lactobacillus. MS oligosaccharides could be used as a new kind of functional oligosaccharide in the breeding of poultry, which had a broad development foreground.

MS oligosaccharides; Lactobacillus; Physiological and biochemical indices；Biological characteristics

夏澤(1990-)，女，吉林農(nóng)安人，碩士研究生，研究方向：低聚糖的生物活性及應(yīng)用。*通訊作者，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)方面的教學(xué)與科研工作。

2014-12-15

S 181.3

A

0517-6611(2015)04-089-04