乳桿菌作為人體腸道中的重要益生菌，不僅能夠調(diào)節(jié)機體腸道的微生態(tài)平衡，還具有提高免疫、抗氧化以及促進營養(yǎng)物質(zhì)吸收等功能。在發(fā)揮益生作用之前，乳桿菌需經(jīng)過口腔、胃及腸道等一系列的消化應激，而這些不良環(huán)境不僅會對乳桿菌的黏附能力產(chǎn)生較大的影響，更會造成乳桿菌的損傷甚至死亡。因此，乳桿菌只有耐受口腔、胃液和腸液等消化道的不良環(huán)境，以較高的活菌數(shù)到達并黏附在腸道上，才能更好地發(fā)揮其益生作用。
揚州大學食品科學與工程學院，江蘇省乳品生物技術(shù)與安全控制重點實驗室的陳大衛(wèi)、程 月、顧瑞霞*等首先研究乳桿菌在依次經(jīng)過模擬唾液-胃液-腸液等連續(xù)消化應激后的存活能力，然后研究其對腸道的黏附能力以及連續(xù)消化應激對其黏附能力和表面黏附素的影響；最后通過透射電鏡（TEM）和十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分別探討連續(xù)消化應激對乳桿菌表層微觀結(jié)構(gòu)及表層蛋白的影響，以期闡明消化應激對乳桿菌黏附影響的作用機制。
1、乳桿菌的消化應激能力
將乳桿菌菌體依次懸浮于模擬唾液、模擬胃液及模擬腸液中，37 ℃分別培養(yǎng)2 h后，研究乳桿菌對模擬消化道的耐受情況，結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明這7 株乳桿菌具有較強的耐唾液-胃液-腸液應激的能力并能夠以大于106 CFU/mL的活菌數(shù)到達腸道。
2、乳桿菌的黏附能力
將耐消化應激能力較強的乳桿菌接種至腸道黏蛋白溶液和Caco-2單層細胞中，研究菌株對腸道黏蛋白和Caco-2細胞的黏附能力，結(jié)果見圖1。7 株乳桿菌的黏附率差異較大，其中副干酪乳桿菌W125、m111和發(fā)酵乳桿菌146對黏蛋白的黏附率分別為15.67%、8.75%、8.38%，顯著高于其他菌株（P＜0.05）；副干酪乳桿菌W125、m111、m38和發(fā)酵乳桿菌146對Caco-2細胞的黏附率分別為11.47%、21.34%、10.51%及10.44%，顯著高于其他菌株（P＜0.05）。
由圖2可知，實驗的乳桿菌對Caco-2細胞和黏蛋白之間的黏附呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.64，因此后續(xù)僅通過菌株對Caco-2細胞的黏附實驗評價菌株對腸道的黏附能力。
3、乳桿菌抑制腸道病原菌黏附能力
接種黏附能力較強的菌株至Caco-2細胞單層，研究菌株通過排除、競爭和替代的方式對大腸桿菌和沙門菌黏附腸道的抑制能力，結(jié)果如圖3所示。3 株乳桿菌均具有抑制大腸桿菌和沙門菌黏附腸道的能力，分別通過排除、競爭和替代方式對大腸桿菌和沙門菌的黏附抑制率均大于13.51%，其中發(fā)酵乳桿菌146通過排除、競爭和替代的方式對沙門菌黏附腸道的抑制率分別為94.14%、92.53%和95.61%，顯著高于其他菌株（P＜0.05）；副干酪乳桿菌W125和m111通過競爭方式對大腸桿菌黏附腸道的抑制率顯著高于發(fā)酵乳桿菌146（P＜0.05），而副干酪乳桿菌m111和發(fā)酵乳桿菌146則是通過替代方式對大腸桿菌黏附腸道的抑制率顯著高于副干酪乳桿菌W125（P＜0.05）。
4、消化應激對乳桿菌黏附能力的影響
機體的消化應激會影響乳桿菌對腸上皮Caco-2細胞的黏附能力，菌株在依次經(jīng)過模擬唾液、模擬胃液及模擬腸液應激后的黏附率見圖4。模擬唾液-胃液-腸液應激顯著降低了副干酪乳桿菌W125和發(fā)酵乳桿菌146的黏附能力（P＜0.05），黏附率分別由11.46%和10.43%下降到3.09%和7.35%；但顯著增加了副干酪乳桿菌m111的黏附能力（P＜0.05），黏附率由17.60%增加到30.45%。
5、消化應激對乳桿菌表面黏附素的影響
由圖5可知，副干酪乳桿菌m111在消化應激前，經(jīng)LiCl處理后的黏附能力顯著低于未經(jīng)處理的對照組及NaIO4和BSA處理組（P＜0.05），表明表層蛋白是菌株m111表面主要的黏附素；當菌株m111經(jīng)過模擬唾液-胃液-腸液應激后，LiCl和NaIO4處理后的黏附能力顯著低于BSA處理（P＜0.05），表明菌株m111經(jīng)過消化應激后，表層蛋白和多糖是其表面主要的黏附素。
6、消化應激對菌株表層蛋白表達的影響
由表3可知，在消化應激前后，副干酪乳桿菌m111表層蛋白粗提物中均能檢測到蛋白，表明菌株表面存在蛋白類物質(zhì)；在依次經(jīng)過模擬唾液-胃液消化應激后，菌株表層蛋白粗提物中蛋白質(zhì)量濃度為0.70 mg/mL，是未消化應激的表層蛋白粗提物的1.56 倍（P＜0.05）；依次經(jīng)過模擬唾液-胃液-腸液應激后，菌株表層蛋白粗提物中蛋白含量較模擬唾液-胃液應激和未經(jīng)消化應激顯著降低（P＜0.05）。
由圖6可知，在消化應激前，副干酪乳桿菌m111在15～120 kDa范圍內(nèi)存在條帶，表明菌株攜帶表層蛋白；在模擬唾液-胃液應激后，蛋白條帶的顏色在36～100 kDa范圍內(nèi)加深，同時在14 kDa出現(xiàn)了新的條帶，表明模擬唾液-胃液的應激增加了菌株m111的蛋白表達；而經(jīng)過模擬唾液-胃液-腸液應激后，在15～120 kDa范圍內(nèi)未檢測到蛋白條帶，14 kDa處的蛋白條帶顏色變淺。
7、消化應激對乳桿菌細胞形態(tài)的影響
由圖7A、B可知，消化應激前后副干酪乳桿菌m111的細胞形態(tài)均為長梭形和圓潤的桿狀；由圖7C、D及表4可知，消化應激前后菌株m111的表層厚度無顯著影響（P＞0.05），表明消化應激對菌株的形態(tài)及表層物質(zhì)的厚度影響較小。
結(jié) 論
副干酪乳桿菌W125、m111和發(fā)酵乳桿菌146具有較強的耐唾液-胃液-腸液消化應激和腸道黏附能力，并可以通過排除、競爭和替代的方式抑制大腸桿菌和沙門菌對腸道的黏附；消化應激顯著降低了菌株W125和146的黏附能力（P＜0.05），但顯著提高了菌株m111對腸道的黏附能力（P＜0.05）。因此，副干酪乳桿菌m111是一株潛在的具有較高應用價值的益生菌。該研究為高耐受消化應激和高腸道黏附的益生乳酸菌的篩選提供參考，也為消化應激對乳桿菌黏附腸道的影響機制研究提供理論依據(jù)。
本文《乳桿菌耐消化應激能力及消化應激對其腸道黏附能力的影響》來源于《食品科學》2022年43卷14期143-150頁，作者：陳大衛(wèi)，程月，任晨瑜，陳春萌，瞿恒賢，瓦云超，燕憲濤，陳霞，黃玉軍，張臣臣，關(guān)成冉，鄭英明，顧瑞霞。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210830-383。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關(guān)信息。
修改/編輯：袁藝；責任編輯：張睿梅
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