瑞士乳杆菌mb21源胞外多糖（eps）纯组分体外肠道益生活性研究
本文利用体外益生菌纯菌培养、体外厌氧混菌发酵等方法对来源于瑞士乳杆菌MB2-1中的三种胞外多糖（exopolysaccharides，EPS）纯组分（EPS-1、EPS-2、EPS-3）对人体肠道微生物菌群的益生作用进行了系统评价。通过连续测定纯菌生长情况，拟合得到生长曲线方程，计算最大比生长速率（μmax）和最大生长密度（OD600）等参数；进一步的体外模拟消化实现发现EPS-1、EPS-2、EPS-3均不被上消化道酶水解，将人源粪菌接种于含有不同纯EPS组分的培养基中，通过体外厌氧发酵，并利用荧光原位杂交（FISH）和高效液相色谱（HPLC）对发酵进程进行分析。结果表明，EPS-1和EPS-2均可以显著促进多种益生菌的生长，其中EPS-1组分使得植物乳杆菌B1-6的OD600可达1.23，比阳性对照菊糖组高0.35；在体外厌氧发酵中，EPS-1的整体益生效果也显著优于其他类型的糖组分，发酵12 h时选择性指数（SI）达1.7，较同时间菊糖组高1.4倍，且丁酸的累积量达到5.35 mM，也显著高于其他组，这表明EPS-1具有优良的益生特性。
目录
摘要1
关键词1
Abstract 1
Key words 1
引言2
1 材料与方法4
1．1 实验材料4
1．1．1 多糖4
1．1．2 供试菌株4
1．1．3 荧光染料4
1．1．4 模拟消化液5
1．1．5 其他试剂5
1．1．6 主要仪器6
1．2 实验方法6
1．2．1 纯菌培养6
1．2．2 模拟多糖消化7
1．2．2 体外厌氧发酵7
1．2．3 菌液FISH法测菌群结构7
1．2．4 HPLC法测定SCFAs8
1．2．5 数据处理9
2 结果与分析9
2．1 纯菌培养9
2．2 模拟消化多糖14
2．3 FISH法测定菌群结构15
2．4 HPLC法分析SCFAs20
3 讨论23
致谢 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
20
图形索引
图 1 1 益生菌对宿主的益生功效 2
图 1 2 基于菌群Crossfeeding效应的肠道微生物EPS利用模式 3
图 1 1 三种类型EPS结构示意图 4
图 2 1 实验菌株在以不同类型多糖为单一碳源下培养的拟合生长曲线和最大生长密度（OD600） 13
图 2 2 EPS1（A）、EPS2（B）、EPS3（C）在体外消化前后的HPLC图谱 15
图 2 3 体外厌氧发酵体系中EPS1发酵样液FISH处理后荧光显微镜结果 16
图 2 4 不同类型多糖纯品在体外厌氧发酵体系中发酵不同菌属的数量变化情况 17
图 2 5 不同时间不同类型多糖纯品对选择性指数（SI）的影响 19
图 2 6 体外厌氧发酵体系中不同类型多糖纯品SCFAs随时间变化的热图 20
图 2 7 基于发酵过程中SCFAs含量归属的不同类型多糖聚类分析图 22
表格索引
表 1 2 16S rRNA探针的靶细菌种属和探针序列 5
表 1 3 SCFAs的梯度洗脱HPLC条件 8
表 2 1 不同试验菌株在不同类型多糖为碳源条件下的生长拟合方程 10
表 2 2 实验菌株在以不同类型多糖为单一碳源下培养的最大比生长速率（μmax,h1）和延滞期（lag,h） 14
表 2 3 体外厌氧发酵体系中不同类型多糖纯品粪菌总菌群及检测菌的数量随时间变化情况（log细胞/mL） 18
表 2 4 体外厌氧发酵体系中不同类型多糖纯品SCFAs产量（mM）随时间变化情况 21
表 1 1 EPS1、EPS2、EPS3的化学组成及结构特点分析 24
瑞士乳杆菌MB21源胞外多糖（EPS）纯组分
体外肠道益生活性研究
引言
引言
人的肠道是一个稠密、动态的微生物生态系统，这个系统与个体的健康状况休戚相关。从出生开始，肠道菌群的组成与活动就与宿主共同发育，并受依赖于宿主基因组、营养和生活方式的复杂相互作用的支配。肠道菌群通过介入多种宿主代谢通路的调节，参与消化吸收、能量代谢、免疫调节等多种生命活动中，形成了在生理上连接肠道、肝脏、黏膜和大脑的宿主菌群间代谢、信号传导和免疫炎症轴[1,2]，通过信号传递共同完成很多的生理功能。
图 1 1 益生菌对宿主的益生功效.（参考HidalgoCantabrana等[2]）
近年来，随着人们自我保健意识的提高，益生菌与益生元作为一类作用于肠道菌群的促进健康的物质吸引了众多学者的关注。研究表明，乳酸菌作为存活于人体肠道菌群中的一种重要的益生菌可以通过多效机制促进益生菌在肠道中的定植[3]，通过分子及细胞水平的调节降低病原菌黏附，提高人体天然免疫力，减少病原菌引起的免疫反应，促进肠上皮细胞的存活屏障和保护功能[49]，这种益生机制的发挥很可能和乳酸菌促进维生素、短链脂肪酸（SCFAs）等有益次级代谢物产生相关[10,11]，SCFAs包括甲酸、乳酸、乙酸、丙酸和丁酸等是肠道微生物发酵低聚糖、胞外多糖（EPS）等膳食纤维的主要产物之一。肠道微生态中细菌的种类和数量决定了SCFAs生产的速率、种类和含量。特定的SCFA可能降低发生胃肠疾病，癌症和心血管疾病的风险，如丁酸盐通过促进转化的结肠细胞的细胞分化，细胞周期停滞和凋亡在滋养结肠粘膜和预防结肠癌中的作用[12]。最近的研究结果[13]表明SCFAs的产生不仅和外源膳食纤维等多糖的摄入有关，也和肠道内一些乳酸菌产生的EPS代谢密切相关。
天然产物的独特生物活性通常与其所具有的特殊结构密切相关。乳酸菌EPS作为一种不能被上消化道系统水解的大分子多糖类物质，广泛存在于乳酸菌菌体表面及胞质空间，是一种重要的潜在益生物质。EPS结构非常复杂，多为异质多糖，分子量分布范围也较广，其多糖重复结构单元通常由半乳糖、葡萄糖、甘露糖、鼠李糖和N乙酰葡萄糖胺等不同的单糖残基构成，而且单糖间糖苷键的连接方式、连接顺序、键型、分支度及取代方式也存在明显不同，具有很强的菌株特异性。乳酸菌EPS对于细菌间的相互作用，细菌的黏附作用均有关键作用[14]。Gibson[15]等研究发现乳酸菌EPS对多种疾病有很好的治疗作用，对于胃肠道疾病的预防和治疗效果显著。这显示出，基于乳酸菌EPS的开发有益健康的功能性食品具有巨大的经济和治疗价值，大量的研究表明，EPS也可作为一种非常好的潜在益生元，在肠道定殖及肠道菌群调节过程中发挥作用，调节人体肠道微生态环境，促进人体健康[16]。
目录
摘要1
关键词1
Abstract 1
Key words 1
引言2
1 材料与方法4
1．1 实验材料4
1．1．1 多糖4
1．1．2 供试菌株4
1．1．3 荧光染料4
1．1．4 模拟消化液5
1．1．5 其他试剂5
1．1．6 主要仪器6
1．2 实验方法6
1．2．1 纯菌培养6
1．2．2 模拟多糖消化7
1．2．2 体外厌氧发酵7
1．2．3 菌液FISH法测菌群结构7
1．2．4 HPLC法测定SCFAs8
1．2．5 数据处理9
2 结果与分析9
2．1 纯菌培养9
2．2 模拟消化多糖14
2．3 FISH法测定菌群结构15
2．4 HPLC法分析SCFAs20
3 讨论23
致谢 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
20
图形索引
图 1 1 益生菌对宿主的益生功效 2
图 1 2 基于菌群Crossfeeding效应的肠道微生物EPS利用模式 3
图 1 1 三种类型EPS结构示意图 4
图 2 1 实验菌株在以不同类型多糖为单一碳源下培养的拟合生长曲线和最大生长密度（OD600） 13
图 2 2 EPS1（A）、EPS2（B）、EPS3（C）在体外消化前后的HPLC图谱 15
图 2 3 体外厌氧发酵体系中EPS1发酵样液FISH处理后荧光显微镜结果 16
图 2 4 不同类型多糖纯品在体外厌氧发酵体系中发酵不同菌属的数量变化情况 17
图 2 5 不同时间不同类型多糖纯品对选择性指数（SI）的影响 19
图 2 6 体外厌氧发酵体系中不同类型多糖纯品SCFAs随时间变化的热图 20
图 2 7 基于发酵过程中SCFAs含量归属的不同类型多糖聚类分析图 22
表格索引
表 1 2 16S rRNA探针的靶细菌种属和探针序列 5
表 1 3 SCFAs的梯度洗脱HPLC条件 8
表 2 1 不同试验菌株在不同类型多糖为碳源条件下的生长拟合方程 10
表 2 2 实验菌株在以不同类型多糖为单一碳源下培养的最大比生长速率（μmax,h1）和延滞期（lag,h） 14
表 2 3 体外厌氧发酵体系中不同类型多糖纯品粪菌总菌群及检测菌的数量随时间变化情况（log细胞/mL） 18
表 2 4 体外厌氧发酵体系中不同类型多糖纯品SCFAs产量（mM）随时间变化情况 21
表 1 1 EPS1、EPS2、EPS3的化学组成及结构特点分析 24
瑞士乳杆菌MB21源胞外多糖（EPS）纯组分
体外肠道益生活性研究
引言
引言
人的肠道是一个稠密、动态的微生物生态系统，这个系统与个体的健康状况休戚相关。从出生开始，肠道菌群的组成与活动就与宿主共同发育，并受依赖于宿主基因组、营养和生活方式的复杂相互作用的支配。肠道菌群通过介入多种宿主代谢通路的调节，参与消化吸收、能量代谢、免疫调节等多种生命活动中，形成了在生理上连接肠道、肝脏、黏膜和大脑的宿主菌群间代谢、信号传导和免疫炎症轴[1,2]，通过信号传递共同完成很多的生理功能。
图 1 1 益生菌对宿主的益生功效.（参考HidalgoCantabrana等[2]）
近年来，随着人们自我保健意识的提高，益生菌与益生元作为一类作用于肠道菌群的促进健康的物质吸引了众多学者的关注。研究表明，乳酸菌作为存活于人体肠道菌群中的一种重要的益生菌可以通过多效机制促进益生菌在肠道中的定植[3]，通过分子及细胞水平的调节降低病原菌黏附，提高人体天然免疫力，减少病原菌引起的免疫反应，促进肠上皮细胞的存活屏障和保护功能[49]，这种益生机制的发挥很可能和乳酸菌促进维生素、短链脂肪酸（SCFAs）等有益次级代谢物产生相关[10,11]，SCFAs包括甲酸、乳酸、乙酸、丙酸和丁酸等是肠道微生物发酵低聚糖、胞外多糖（EPS）等膳食纤维的主要产物之一。肠道微生态中细菌的种类和数量决定了SCFAs生产的速率、种类和含量。特定的SCFA可能降低发生胃肠疾病，癌症和心血管疾病的风险，如丁酸盐通过促进转化的结肠细胞的细胞分化，细胞周期停滞和凋亡在滋养结肠粘膜和预防结肠癌中的作用[12]。最近的研究结果[13]表明SCFAs的产生不仅和外源膳食纤维等多糖的摄入有关，也和肠道内一些乳酸菌产生的EPS代谢密切相关。
天然产物的独特生物活性通常与其所具有的特殊结构密切相关。乳酸菌EPS作为一种不能被上消化道系统水解的大分子多糖类物质，广泛存在于乳酸菌菌体表面及胞质空间，是一种重要的潜在益生物质。EPS结构非常复杂，多为异质多糖，分子量分布范围也较广，其多糖重复结构单元通常由半乳糖、葡萄糖、甘露糖、鼠李糖和N乙酰葡萄糖胺等不同的单糖残基构成，而且单糖间糖苷键的连接方式、连接顺序、键型、分支度及取代方式也存在明显不同，具有很强的菌株特异性。乳酸菌EPS对于细菌间的相互作用，细菌的黏附作用均有关键作用[14]。Gibson[15]等研究发现乳酸菌EPS对多种疾病有很好的治疗作用，对于胃肠道疾病的预防和治疗效果显著。这显示出，基于乳酸菌EPS的开发有益健康的功能性食品具有巨大的经济和治疗价值，大量的研究表明，EPS也可作为一种非常好的潜在益生元，在肠道定殖及肠道菌群调节过程中发挥作用，调节人体肠道微生态环境，促进人体健康[16]。
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