摘 要:【目的】挖掘和獲得原駝乳中的乳酸菌資源。
【方法】采集新疆烏魯木齊縣近效南山周邊原駝乳樣品,采用平板稀釋法分離菌株,觀察比對16S rRNA基因序列測序和菌株形態(tài)學特性,分析菌株分類學地位,并檢測菌株溶血性和有害代謝物質等食用安全性。
【結果】獲得29株乳酸菌,經(jīng)鑒定其歸屬于Leuconostoc、Lentilactobacillus兩個屬的4個種;菌株均可耐受0.5%膽鹽,5%NaCl,且具有較好耐高溫、牛奶胨化、抗氧化和抑制細菌等特性;所有菌株均無溶血現(xiàn)象,不產(chǎn)生硝基還原酶;除T12外,均利用氨基酸不產(chǎn)生物胺。
【結論】從原駝乳中獲得的乳酸菌具有良好的發(fā)酵特性和食品安全性。
關鍵詞:原駝乳;乳酸菌;分離篩選
中圖分類號:S188 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4330(2024)04-1021-08
0 引 言
【研究意義】乳酸菌(Lactic acid bacteria, LAB) 是利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生的乳酸類細菌[1]。乳酸菌是益生菌的主要來源之一,乳酸菌在胃腸道中繁衍增殖,能夠維持腸道菌群動態(tài)平衡[2]。因此,分離篩選和挖掘乳酸菌資源對于開發(fā)和利用優(yōu)良菌種資源,促進乳酸菌產(chǎn)業(yè)具有重要意義。【前人研究進展】駝乳營養(yǎng)豐富[3]。目前,新疆駱駝存欄約有18.94×104峰,占全國駝峰數(shù)的51.36%。原駝乳及自然發(fā)酵駝酸乳中益生菌種類多樣,且豐度較高,包括各類乳酸菌和酵母菌等。目前研究主要針對自然發(fā)酵駝乳中微生物組成、抑菌特性、腸道耐受和免疫調節(jié)作用等方面進行了相關研究,其中微生物組成包括Leuconostoc、Lactobacillu、Lactococcus、Streptococcus、Enterococcus等屬乳酸菌,以及Kluyveromyces屬酵母[4-7]?!颈狙芯壳腥朦c】不同地區(qū)微生物群落組成存在著明鮮差異,而有關原駝乳中乳酸菌資源相關研究較少。需挖掘乳酸菌資源,并進行分離與篩選,分析菌株的相關特性。【擬解決的關鍵問題】研究采集新疆烏魯木齊縣近郊南山周邊原駝乳樣品,分離篩選相關乳酸菌,研究菌株的生長特性、益生功能及食用安全性等,為篩選功能效果優(yōu)良的乳酸菌資源提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材 料
1.1.1 原駝乳
采自新疆烏魯木齊縣水西溝鎮(zhèn)南山周邊駝乳為原駝乳樣品。
大腸埃希菌(Escherichia coli) CMCC(B)44102、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis) CMCC(B)63501、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus) CMCC(B)26003、白色念珠菌(Candida albicans) CMCC(F)98、黑曲霉(Aspergillus niger) CMCC(F)98003和擴展青霉(Penicillium expansum) ATCC7861菌株,均由新疆微生物資源保藏管理中心(Microbiological Culture Collection Center of Xinjiang,MCCCX)提供??股貫V紙片,購自北京天壇生物制品股份有限公司。
1.1.2 培養(yǎng)基
LB培養(yǎng)基、MRS固體培養(yǎng)基、哥倫比亞血瓊脂培養(yǎng)基和蛋白胨水培養(yǎng)基,購自青島海博生物技術有限公司。
生物胺檢測培養(yǎng)基[8]:胰蛋白胨5.0 g,酵母粉5.0 g,檸檬酸銨2.0 g,牛肉膏5.0 g,NaCl 2.5 g, K2HPO4·7H2O 2.0 g, MnSO4 0.05 g,CaCO3 0.1 g,MgSO4 0.2 g,F(xiàn)eSO4 0.04 g,5-磷酸吡哆醛0.05 g,葡萄糖0.5 g,VB1 0.01 g,溴甲酚紫0.06 g,吐溫-80 1.0 mL,瓊脂20.0 g,蒸餾水1 000 mL,pH(6.0±0.2),1×105 Pa滅菌20 min。
改良氨基脫羧酶檢測培養(yǎng)基:在生物胺檢測培養(yǎng)基中分別加入濃度為10.0 g/L氨基酸(即精氨酸、色氨酸、酪氨酸、賴氨酸、組氨酸)。
硝基還原酶檢測培養(yǎng)基:蛋白胨10.0 g,KNO31.0 g,蒸餾水1 000 mL,pH值7.4左右。
1.2 方 法
1.2.1 菌株分離篩選
分別取1.0 mL新鮮駝乳樣品,采用無菌生理鹽水按10倍梯度稀釋,取100 μL適宜稀釋液置于含有1% CaCO3的MRS固體培養(yǎng)基平板上涂布,37 °C恒溫倒置培養(yǎng)48 h。觀察菌落周圍透明圈,并挑取單菌落劃線純化,轉接至MRS斜面培養(yǎng)后,4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.2 菌株分子鑒定
采用單菌落克隆方法,以新鮮菌苔為DNA為模板,使用細菌通用引物27F (5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′)和1 492R (5′-GGTTACCTTGT TACGACTT-3′),進行16S rRNA基因序列PCR擴增,PCR產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳檢測合格后,送至生工生物工程(上海)股份有限公司測序。
將所得序列利用SeqMan (DNAStar 6.0)軟件進行序列拼接和人工較正,并在EzTaxon數(shù)據(jù)庫(http://www.ezbiocloud.net/)中比對分析,選取相關模式菌株,使用MEGA 7.0軟件進行ClustalX多重比對,并構建相關菌株系統(tǒng)發(fā)育樹。
1.2.3 菌株生長和產(chǎn)酶特性
菌株的生長和產(chǎn)酶特性參考《常見細菌系統(tǒng)鑒定手冊》[9]。以MRS液體培養(yǎng)基為基礎,進行菌株生長溫度、耐鹽、耐酸特性檢驗;挑取單菌落在乳糖膽鹽培養(yǎng)基上劃線,觀察確定菌株膽鹽耐受性;將各乳酸菌點接至相應功能酶篩選培養(yǎng)基上,30 ℃培養(yǎng)3~5 d,觀察菌落周圍變化。纖維素酶活性觀察采用菌落周圍滴加0.1%的剛果紅染色,再觀察菌落周圍是否產(chǎn)生透明圈[10,11]。
1.2.4 菌株抗氧化活性
將試驗乳酸菌接種至MRS液體培養(yǎng)基,30 ℃,120 r/min條件下恒溫振蕩48 h后,取10 mL發(fā)酵液,4 000 ×g、4 ℃離心15 min;取其上清液測定其DPPH自由基和羥基(OH-)自由基清除能力[12],以1 mg/mL VC作為對照。
1.2.5 菌株抑菌活性
分別將大腸埃希菌、枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌接種在LB液體培養(yǎng)基中活化培養(yǎng),取100 μL菌液在MRS固體培養(yǎng)基上均勻涂布,待菌液全部吸收后,點接待測乳酸菌株,于30 ℃培養(yǎng)48 h,觀察菌落周圍抑菌圈情況。利用無菌生理鹽水將青霉及黑曲霉制成孢子懸液,均勻涂布至MRS固體培養(yǎng)基上,待菌液全部吸收,點接待測菌株,于30 ℃培養(yǎng)48 h,觀察菌落周圍抑菌圈情況。
1.2.6 菌株藥敏性評價
菌株藥敏性試驗參考馮大偉等[13],并結合微生物系統(tǒng)鑒定常用方法,將試驗乳酸菌接種至MRS液體培養(yǎng)基,37 ℃,120 r/min恒溫振蕩培養(yǎng)24 h,取適量發(fā)酵菌液,3 000 ×g、4 ℃離心10 min,收集菌體,并用無菌生理鹽水重懸,調整菌體濁度為0.5麥氏單位。取100 μL菌液涂布于MRS固體培養(yǎng)基平板上,待菌液吸收后,取抗生素濾紙片分別置于培養(yǎng)基上,于37 ℃培養(yǎng)24 h,觀察記錄抑菌圈直徑大小。
1.2.7 溶血性測定
挑取少量新鮮待測菌株菌苔,劃線接種至哥倫比亞血瓊脂平板上,37 ℃恒溫培養(yǎng)48 h,并觀察相關菌株菌落周圍的溶血情況。菌落周圍有透明的溶血環(huán)為β-溶血;菌落周圍有草綠色環(huán)為α-溶血;菌落周圍沒有明顯溶血變化為γ-溶血,即無溶血性。以金黃色葡萄球菌作為陽性對照[8]。
1.2.8 有害代謝物質檢測
生物胺測定以挑取少量新鮮待測菌株菌苔,分別劃線接種至改良氨基脫羧酶檢測平板和未添加前體氨基酸的平板上,37 ℃恒培養(yǎng)48 h,觀察顏色變化,出現(xiàn)紫色為陽性,否則為陰性[13]。吲哚試驗和硝基還原酶活性檢測分別參照王夢嬌[14]和孟丹[15]方法。
1.3 數(shù)據(jù)處理
試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010、Origin 8.0等進行整理及統(tǒng)計分析。
2 結果與分析
2.1 乳酸菌的分離與鑒定
研究表明,獲得29株乳酸菌,29株乳酸菌分屬于Leuconostoc、Lentilactobacillus 等2個屬下的4個種,且均與已知模式種同源性大于99%,其中Lentilactobacillus sunkii 2株占比6.70%,Lentilactobacillus kefiri 3株占比10.34%,Leuconostoc lactis 11株占比37.93%,以及Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides 13株占比44.83%,選擇代表菌株構建16S rRNA基因序列系統(tǒng)發(fā)育樹。圖1
2.2 菌株生長特性
研究表明,29株乳酸菌歸為4個種,選取各自代表菌株觀測生長狀況,4株代表菌株均可在45 ℃生長;均能耐受5% NaCl;均在起始pH 3.0時無明顯生長,pH為4時,菌株生長較弱;均可在含0.5% 膽鹽培養(yǎng)基上正常生長。均具有較好牛奶胨化能力,無乳清析出;其中,菌株T12發(fā)酵牛奶后,酸乳具有濃郁香氣,其質地柔和細膩。表1
2.3 菌株的功能性酶活
研究表明,4株代表菌除T12外均能產(chǎn)生蛋白酶,其中T7產(chǎn)蛋白酶能力較強;代表菌株均不產(chǎn)生淀粉酶、果膠酶及酯化酶,僅有菌株T7具有產(chǎn)纖維素酶能力。表2
2.4 菌株的抗氧化活性
研究表明,4株代表菌株發(fā)酵產(chǎn)物均表現(xiàn)出較好的抗氧化能力,DPPH、OH-自由基清除能力均達到60%以上,其中,菌株T6、T7對DPPH清除率達到了80%以上;菌株T12的OH-自由基的清除率最好,達到80%以上。 圖2
2.5 菌株的抑菌活性
研究表明,4株代表乳酸菌均對金黃色葡萄球菌的抑制作用,其中,T12與T16的抑制作用最強;3株對大腸埃希菌有抑制作用,其中T6和T16的活性較強;實驗乳酸菌中僅T6與T12對枯草芽孢桿菌存在抑制作用;所有代表乳酸菌株均對試驗真菌無抑制作用。表3,圖3
2.6 菌株藥敏性評價
研究表明,4株乳酸菌對不同抗生素呈現(xiàn)出不同的藥敏性。所有菌株均表現(xiàn)出對青霉素、紅霉素、卡那霉素及利福平的敏感性。諾氟沙星對4株乳酸菌抑菌效果最差,4株菌均對諾氟沙星表現(xiàn)出明顯耐藥性。表4
2.7 有害代謝物質檢測
研究表明,除菌株T12能利用L-酪氨酸、L-色氨酸和L-組氨酸產(chǎn)生相應生物胺外,其它菌株均無轉胺酶活性。吲哚試驗中,僅菌株T12發(fā)酵液的液面顏色呈現(xiàn)輕微的玫瑰紅色,表明其具有色氨酸酶,可分解蛋白胨中的色氨酸產(chǎn)生吲哚;4株菌株均無硝基還原酶。表5
3 討 論
3.1 駝酸乳和原駝乳中乳酸菌多樣性
駝乳是營養(yǎng)豐富的特色乳品 [16]。駝乳中的微生物含量和多樣性較之牛奶高出數(shù)倍,往往短時間自然發(fā)酵即可形成駝酸乳。
駝酸乳中的優(yōu)勢微生物主要包括乳桿菌如瑞士乳桿菌(L. helveticus)、鼠李醣乳酸桿菌(L. rhamnosus)、干酪乳桿菌干酪亞種(L. casei subsp. casei)、植物乳桿菌(L. plantarum)、短乳桿菌(L. brevis)等,乳球菌中如乳酸乳球菌乳球菌亞種(L. lactis subsp. Lactis),腸球菌如堅韌腸球菌(E. durans),鏈球菌如唾液鏈球菌(S. salivarius),明串珠菌如乳酸明串珠菌(L. lactis)等。在駝酸乳中不同區(qū)域乳酸菌組成有差異,利用高通量方法對阿拉善自然發(fā)酵駝乳菌群進行了分析[4],發(fā)現(xiàn)其主要優(yōu)勢菌屬是乳桿菌屬(Lactobacillus)和醋酸菌屬(Acetobacter),而新疆自然發(fā)酵駝乳中主要優(yōu)勢菌屬為乳桿菌屬(Lactobacillus)和乳球菌屬(Lactococcus),其中Lactobacillus為絕對優(yōu)勢菌屬;在一個相對較小的區(qū)域范圍內其菌群也有明顯組成差異,如對阿拉善牧區(qū)駝酸乳研究中[17],僅分離到短乳桿菌(L. brevis),而張哲等[5]分離獲得胚芽乳桿菌(L. plantarum)、瑞士乳桿菌(L. helveticus)、開菲爾基質乳桿菌(L. kefiranofaciens)、嗜熱鏈球菌(S. thermophiles)和假腸膜明串球菌(L. pseudomesenteroides)。
張苗苗[18]對我國新疆哈密市9份原駝乳中分離到5個屬9個種的乳酸菌,發(fā)現(xiàn)不同樣品之間存在明顯差異,其中,主要菌屬為明串球菌屬(Leuconostoc)。任冬艷等[19]從我國內蒙古阿拉善盟駝乳中分離獲得了乳酸乳球菌(L. lactis)、淡黃腸球菌(E. gilvus)、副干酪乳桿菌(L. paracasei)、腸膜明串珠菌(L. mesenteroides)等, 其中L. lactis為樣品的優(yōu)勢菌種。而Khedid等[20]在摩洛哥駝乳中分離到更加多樣的乳酸菌,總計涉及 Lactococcus、Leuconostoc 、Enterococcus、Streptococcus 、Pediococcus 等屬20個種,其中 Lactobacillus占比最高,種類也最多,包括8個種。研究從我國新疆烏魯木齊縣南山周邊原駝乳中分離得到29株乳酸菌,經(jīng)16S rRNA基因序列分析鑒定為 Leuconostoc、Lentilactobacillus 2個屬下的4個種,分別為Lentilactobacillus sunkii、Lentilactobacillus kefiri、Leuconostoc lactis及Leuconostoc mesenteroides subsp. Mesenteroides。
3.2 乳酸菌特性及食品安全
胃腸道中存在的胃酸及膽汁,乳酸菌必須具有一定的耐酸和耐膽鹽能力[21, 22]。研究分離出的4種乳酸菌均表現(xiàn)出耐受0.5%膽鹽,5%NaCl的能力,具有一定耐酸性,但一般情況胃酸pH 2.0~2.5,消化停留約3 h。同時,4種乳酸菌在試驗中均表現(xiàn)出了良好的抗氧化能力。乳酸菌可以起到與抗氧化劑相近的作用,乳酸菌能通過清除體內的超氧陰離子及過氧化氫等,從而起到降低機體氧化損傷、預防病變及延緩衰老的作用,是一種新型的天然抗氧化劑[23, 24]。
蔡靜靜等[25]在新疆伊犁乳制品中分離得到的乳酸菌可以對大腸埃希氏菌起到一定的抑制作用。LYU等 [26]從新疆傳統(tǒng)駝酸乳中分離篩選得到的干酪乳桿菌TN-2,具有較強的產(chǎn)細菌素能力,對食源性致病菌株表現(xiàn)出了廣譜抗菌作用。研究中4株乳酸菌對金黃色葡萄球菌均有抑制作用,但不同菌株之間的抑菌能力存在較大差別,Lentilactobacillus的2株菌的抑制能力要高于Leuconostoc, T6與T12的抑菌范圍更為廣泛,對3種常見病原細菌有明顯抑制作用。
鑒定乳酸菌的抗生素敏感性,是乳酸菌安全性評估與使用的必要部分[27]。萬倩等[28]對38株乳酸菌進行耐藥性分析,發(fā)現(xiàn)其分別對25種抗生素展現(xiàn)出不同的耐藥性,并檢測出部分耐藥基因的攜帶。藥敏試驗發(fā)現(xiàn),4株乳酸菌均表現(xiàn)出對青霉素、紅霉素、卡那霉素及利福平的敏感性,與熱孜姑麗·庫爾班等[29]研究結果基本一致。
研究中4株乳酸菌均不溶血,且不產(chǎn)生硝基還原酶,僅菌株T12能產(chǎn)生生物胺,并且吲哚檢測試驗呈弱陽性。生物胺在動植物體內承擔著重要的生理功能,適量的生物胺可以對神經(jīng)系統(tǒng)起到重要作用,但攝入過量生物胺會引起中毒反應。同時,生物胺也會與亞硝酸鹽反應生成如亞硝胺等物質[30]。吲哚試驗能檢測出菌株是否具有分解蛋白質中色氨酸的能力[31]。閆肅等[32]在對不同食物來源的乳酸菌進行安全性評價過程中,發(fā)現(xiàn)有少量乳酸菌具有溶血的能力,此外,還發(fā)生過由乳酸菌引起的新生兒菌血癥感染事件[33]。
4 結 論
從新疆烏魯木齊縣南山周邊原駝乳樣品中分離得到29株乳酸菌,經(jīng)分子鑒定分別為分別為Lentilactobacillus sunkii、Lentilactobacillus kefiri、Leuconostoc lactis及Leuconostoc mesenteroides subsp. Mesenteroides等2個屬4個種,其中Lentilactobacillus sunkii在駝乳和駝酸乳中均發(fā)現(xiàn)。4種乳酸菌均具有較好膽鹽和NaCl耐受性,發(fā)酵液具有良好的抗氧化能力,且呈不同程度的抑菌特性,均不溶血,且不產(chǎn)生硝基還原酶,且有良好的益生特性和食品安全性。
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