β-葡聚糖抑菌活性及體外抑菌方法研究進(jìn)展

胡駿鵬，謝智文，周鋒，周小輝，黃鑫，戴晉軍

福邦酵母技術(shù)專欄

β-葡聚糖抑菌活性及體外抑菌方法研究進(jìn)展

胡駿鵬，謝智文，周鋒，周小輝，黃鑫，戴晉軍

（安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌443003）

酵母β-葡聚糖廣泛存在于酵母體內(nèi)，是酵母細(xì)胞壁的主要組成成分，具有多種生物學(xué)功效，被廣泛應(yīng)用于動物營養(yǎng)領(lǐng)域。本文綜述了葡聚糖的來源、生物活性、抑菌活性、抑菌機(jī)理和抑菌方法的研究進(jìn)展，旨在為畜牧業(yè)無抗養(yǎng)殖提供新思路。

β-葡聚糖；生物活性；抑菌活性；無抗養(yǎng)殖

抗生素作為藥物飼料添加劑在集約化養(yǎng)殖過程中曾被廣泛使用。但抗生素的廣泛使用易造成抗藥菌株的產(chǎn)生和動物產(chǎn)品藥物的殘留，從而導(dǎo)致醫(yī)治細(xì)菌性疾病的難度越來越大，所需抗生素的有效使用劑量節(jié)節(jié)攀升，因此尋求抗生素替代產(chǎn)品的需求非常迫切。以酵母葡聚糖為代表的β-葡聚糖，可提高動物生長性能、增強(qiáng)機(jī)體免疫力，另外，還具有抗輻射、抗氧化、抑菌等功效，是替代抗生素的良好選擇。

1 葡聚糖的來源及結(jié)構(gòu)

葡聚糖是由單分子葡萄糖縮聚形成的一類多糖高分子物質(zhì)，廣泛存在于植物、動物、真菌、細(xì)菌和藻類等體內(nèi)，也可以通過微生物合成，有α和β兩種類型。其中α型葡聚糖主要存在于一些微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的黏液中，黃超等（2016）將活化后明串珠菌SK24.002接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中，28℃恒溫振蕩培養(yǎng)48h后，從發(fā)酵液中分離得到胞外多糖為水溶性（1-3）（1-6）-α-D葡聚糖。常見的α-葡聚糖有淀粉、糊精和糖原等，α-型葡聚糖主要以α-1，6糖苷鍵為主鏈結(jié)合，同時(shí)含有α-1，2、α-1，3、α-1，4糖苷鍵分支結(jié)構(gòu)。β型葡聚糖來源極為廣泛，主要存在于植物、動物、微生物（如：酵母、乳酸菌）等體內(nèi)，是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要組成成分。酵母β-D-葡聚糖是一種多功能性的生物多糖，主要從酵母菌中提取，目前從酵母菌中提取β-D-葡聚糖技術(shù)已經(jīng)十分成熟，用物理方法（超聲波、輻射）、熱堿法、堿酸法、酶法、酶堿法均可以從酵母菌中分離得到酵母β-D-葡聚糖（宮艷艷，2008）。酵母葡聚糖以β-1，3糖苷鍵為主鏈，β-1，6糖苷鍵為側(cè)鏈，構(gòu)成其獨(dú)特的三股螺旋結(jié)構(gòu)，且其獨(dú)特的三股螺旋結(jié)構(gòu)是其多功能生物活性的保障（謝婷，2015）。

2 酵母β-葡聚糖的生物活性

不同來源的葡聚糖生物結(jié)構(gòu)不同，致使其生物活性存在差異。α-葡聚糖又名右旋糖酐，目前其應(yīng)用范圍較窄，主要應(yīng)用價(jià)值是作為血漿代用品（曹敏，2011）。β-1，3-D葡聚糖具有強(qiáng)大的生物活性，研究表明，具有三股螺旋結(jié)構(gòu)的酵母β-D-葡聚糖具有提高動物生長性能、提高機(jī)體免疫力、抗輻射、抗腫瘤等作用（Wang，2016；郭永，2010）?；A(chǔ)日糧中添加50ppm的酵母葡聚糖，可顯著提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能，提高仔豬的日增重和飼料采食量，同時(shí)可以改善斷奶仔豬的體液免疫反應(yīng)，減少免疫應(yīng)激仔豬前炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，緩解仔豬的免疫應(yīng)激（李軍，2005）。日糧中添加75mg/kg的酵母葡聚糖，可以改善犢牛胃腸道黏膜形態(tài)，增強(qiáng)犢牛體液免疫力，提高犢牛日增重（周懌，2010）。日糧中添加0.01%酵母β-葡聚糖，可促進(jìn)AA型肉雞的生長，并能抵制由沙門菌感染引起的肉雞死亡率升高趨勢，顯著下調(diào)回腸和盲腸中沙門氏菌和大腸桿菌的數(shù)量（王忠，2010），此結(jié)果與強(qiáng)文軍等（2010）研究相一致。日糧中添加羧甲基葡聚糖和磺乙基葡聚糖等葡聚糖衍生物，可保持凡納濱對蝦高水平的免疫力，有效抵御白斑病的感染，降低死亡率（白楠，2013）。由β-1，3糖苷鍵和β-1，4糖苷鍵組成的燕麥和大麥葡聚糖，具有降低膽固醇和血脂的作用（蔡成崗，2011）。

3 酵母β-葡聚糖抑菌活性

3.1 酵母β-葡聚糖對大腸桿菌的抑制作用蘇亞平（2012）將粉末狀的酵母葡聚糖復(fù)溶、再經(jīng)酶解、過膜、柱層析，得到水溶性的葡聚糖，并體外檢測水溶性酵母葡聚糖對大腸桿菌的抑菌效果。結(jié)果顯示，水溶性葡聚糖對大腸桿菌具有很好的抑制效果，抑菌圈達(dá)到18.2 mm。Khan等（2016）利用不同強(qiáng)度的γ射線處理酵母葡聚糖，得到葡聚糖對大腸桿菌有一定的抑制效果，且高強(qiáng)度γ射線較低強(qiáng)度γ射線處理后的葡聚糖抑菌效果好。王成龍（2011）利用濃硫酸和99%正丙醇配制成反應(yīng)液，將酵母葡聚糖與反應(yīng)液作用、離心、冷凍干燥，得到水溶性葡聚糖。并將得到的水溶性葡聚糖對大腸桿菌進(jìn)行抑菌檢測，結(jié)果表明，此方法制備的水溶性葡聚糖對大腸桿菌無抑制效果。孫英峰等（2013）和牛宏彥等（2010）發(fā)現(xiàn)，硫酸酯化酵母β-葡聚糖對大腸桿菌無抑制作用，而王米等（2016）發(fā)現(xiàn)，硫酸酯化葡聚糖對大腸桿菌最小抑菌濃度為40 mg/mL，表明硫酸酯化葡聚糖對大腸桿菌有一定的抑制效果。目前酵母葡聚糖及其衍生物對大腸桿菌抑制效果的研究，結(jié)論不一致，這可能與制備酵母葡聚糖及其衍生物的方法不同，造成制備的葡聚糖及其衍生物在其結(jié)構(gòu)上存在差異有關(guān)，也可能與試驗(yàn)用的大腸桿菌菌株不同有關(guān)。

3.2 酵母β-葡聚糖對金黃色葡萄球菌的抑制作用孫英峰（2013）研究發(fā)現(xiàn)，硫酸酯化酵母葡聚糖對金黃色葡萄球菌有明顯的抑制效果，最小抑菌濃度為2.5 mg/mL。王米等（2016）發(fā)現(xiàn)，硫酸酯化葡聚糖對金黃色葡萄球菌最小抑菌濃度為80 mg/mL，蘇亞平（2012）制備的水溶性酵母葡聚糖對金黃色葡萄球菌有明顯的抑制效果，抑菌圈達(dá)24.1 mm。王成龍（2011）利用濃硫酸和99%正丙醇制備的水溶性葡聚糖對金黃色葡萄球菌也有明顯的抑制效果，最小抑菌濃度為2.5 mg/mL。Khan等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)γ射線處理后的葡聚糖對金黃色葡萄球菌也有明顯的抑制效果。

3.3 酵母β-葡聚糖對沙門氏菌的抑制作用蘇亞平（2012）研究發(fā)現(xiàn)，將粉末狀的酵母葡聚糖復(fù)溶、再經(jīng)酶解、過膜、柱層析，得到水溶性的葡聚糖對沙門氏菌有明顯的抑制效果，抑菌圈達(dá)20.8 mm。Khan等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)γ射線處理后的葡聚糖對沙門氏菌也有明顯的抑制效果。

3.4 酵母β-葡聚糖對其他菌株的抑制作用Khan等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，酵母葡聚糖對蠟樣芽胞桿菌、變形桿菌有明顯的抑制效果。蘇亞平（2012）發(fā)現(xiàn)，水溶性酵母葡聚糖對枯草芽孢桿菌有明顯抑制效果，但是對黃曲霉菌和啤酒酵母菌抑制效果較弱。孫英峰（2013）發(fā)現(xiàn)，硫酯化葡聚糖對豬鏈球菌和糞腸球菌有一定的抑制效果。

4 β-葡聚糖的抑菌機(jī)理

葡聚糖對不同細(xì)菌的繁殖生長有一定的抑制作用，但是目前關(guān)于多糖抑菌作用機(jī)理的研究鮮有報(bào)道。葡聚糖的抑菌作用機(jī)理可能是低分子量酵母β-D-葡聚糖進(jìn)入細(xì)胞，可擾亂微生物的代謝，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞裂解死亡（Khan，2016）；也可能是一定濃度的多糖作用于微生物細(xì)胞膜，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)；抑或多糖高度聚集于細(xì)菌表面，與細(xì)菌細(xì)胞壁上的糖基、蛋白等結(jié)合，改變細(xì)菌的代謝活動；抑或在多糖存在條件下，可使細(xì)菌細(xì)胞壁降解酶活性被激活，破壞細(xì)菌細(xì)胞完整性，導(dǎo)致細(xì)菌死亡（孟俊龍，2012）。

5 葡聚糖體外抑菌方法

葡聚糖體外抑菌常用的方法有：濾紙片法、牛津杯法、打孔擴(kuò)散法、液體稀釋法（劉春蘭，2013）。

濾紙片法是最普通、最常用的方法，該方法簡單易操作，結(jié)果易觀察、記錄。通常是利用打孔器制作6mm左右的濾紙片，高壓滅菌后，制備含有多糖的濾紙片，將制備好的濾紙片放置于制備好的含菌平皿上，培養(yǎng)后，通過測定抑菌圈大小來判定葡聚糖的抑菌效果（王成龍，2011）。

牛津杯法是研究藥物抑菌效果常見方法之一。通常將不銹鋼牛津杯滅菌后，放置在制備好的含菌平皿上，將200μL葡聚糖液體加入牛津杯，培養(yǎng)后，通過測定抑菌圈大小來判定葡聚糖的抑菌效果。

打孔擴(kuò)散法是將固體培養(yǎng)基高壓滅菌后，制作含菌平皿，用專業(yè)打孔器在含菌平皿上打孔，將適量葡聚糖加到孔中，培養(yǎng)后，通過測定抑菌圈大小來判定葡聚糖的抑菌效果。

液體稀釋法是將葡聚糖配制成不同濃度，加入到滅菌后的液體培養(yǎng)基中，然后接種適量的菌種，培養(yǎng)后，通過觀察有無細(xì)菌生長來判定葡聚糖的抑菌效果。

6 展望

隨著當(dāng)今社會對無抗養(yǎng)殖模式的需求，尋求抗生素替代產(chǎn)品日趨成為當(dāng)前熱點(diǎn)。而以酵母葡聚糖為代表的β-1，3/1，6-葡聚糖具有促進(jìn)動物生長、增強(qiáng)機(jī)體免疫、抗氧化、抗輻射、抗腫瘤、抑菌等多種生物學(xué)功效，將成為一種良好的抗生素替代產(chǎn)品。但目前關(guān)于β-1，3/1，6-葡聚糖抑菌機(jī)理的研究鮮見報(bào)道，對于如何更好的將β-1，3/ 1，6-葡聚糖應(yīng)用于動物營養(yǎng)領(lǐng)域，需要加大對β-1，3/1，6-葡聚糖抑菌機(jī)理的研究，這將更有利于畜禽等養(yǎng)殖行業(yè)的健康良性發(fā)展。

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Yeastβ-glucan is widely found in yeast，which is the major component of yeast cell wall and has many biological function.It is widely used in animal nutrition field.In this paper，the source，bioactivity，antibacterial activity，bacteriostasis mechanism and antibacterial method of glucan were reviewed，aim to provide new ideas for none of antibiotic breeding.

β-glucan；bioactivity；antibacterial activity；none of antibiotic breeding

S816.7

A

1004-3314（2017）15-0036-03

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20171509