论文荐读

不同假小链双歧杆菌对碳水化合物利用能力的比较研究

作者：

李刘若兰，张程程，刘秉书，于雷雷，田丰伟，陈卫，翟齐啸*

单位：

江南大学 食品学院

基金项目：

江苏省自然科学基金优秀青年基金（BK20200084）

摘要&关键词

摘要：双歧杆菌对碳水化合物的利用一直以来是研究的重点，但假小链双歧杆菌对碳水化合物的利用能力还缺乏整体的研究。本研究通过生长曲线和体外发酵实验对12株假小链双歧杆菌利用17种碳水化合物的能力进行了比较探究。从整体上看，假小链双歧杆菌能在葡萄糖、乳糖、低聚半乳糖培养基中达到较高的生长量（OD600≥ 0.99），在蔗糖、低聚半乳糖培养基中达到高的生长速率（代时 ≤ 150 min）。研究发现12株假小链双歧杆菌对于碳水化合物利用具有较大的差异性，其中FJSNT36M3仅能利用5种碳水化合物，而3株菌（FHNBA14M1、FGZ16I1M1、FXJWS49M21）能利用10种以上。3株菌（FGSYC12M4、FGZ16I1M1、FFJND17M1）在9种碳源培养基中的生长速率（代时）和生长量（OD600）较高。12株假小链双歧杆菌编码的大多为降解植源性碳水化合物的糖苷水解酶，在碳水化合物利用中展现出的差异可能是因为降解和转运碳水化合物的酶具有差异性。人粪便体外发酵实验证明，假小链双歧杆菌对碳水化合物利用能力的不同与其占据肠道内丰度的潜力相关。

关键词：假小链双歧杆菌；碳水化合物利用；代时；OD600；体外发酵

主要结论

1、不同株假小链双歧杆菌的碳源利用能力具有差异性。12株假小链双歧杆菌均不利用D-阿拉伯糖、甘露糖、L-鼠李糖和可溶性淀粉，均利用葡萄糖、乳糖、FOS、GOS和菊粉，仅有1株菌利用甘露醇、纤维二糖。

2、不同株假小链双歧杆菌在不同碳源培养基中的生长情况显示出碳源利用的差异性。假小链双歧杆菌菌株在不同培养基中的延滞期大部分为480 min左右，12株假小链双歧杆菌在以葡萄糖、GOS、FOS、菊粉、乳糖、木糖、麦芽糖、D-半乳糖、蔗糖为唯一碳源的培养基中的代时中位数分别为156.15、144.87、155.86、166.11、180.88、337.53、155.93、382.08、137.61 min。在上述9种碳源培养基中的OD600中位数分别为 0.99、1.00、0.85、0.75、1.01、0.31、0.82、0.70、0.85。假小链双歧杆菌能在葡萄糖、乳糖、GOS培养基中达到较高的生长量（OD600≥ 0.99），在蔗糖、低聚半乳糖培养基中达到高的生长速率（代时 ≤ 150 min）。

3、假小链双歧杆菌含量较多的前30个糖苷水解酶中，80 %以上与植物碳源相关，如GH5_44，GH13_13，GH1，GH36 等；乳源相关的为GH42和GH2。

4、体外发酵实验结果显示，4株假小链双歧杆菌的增殖量趋势与碳水化合物利用能力一致。偏向于代时较短或者OD600值较高的菌株在增殖量方面并不体现差异性，即假小链双歧杆菌占据肠道丰度的潜力是基于其对于碳水化合物利用能力的综合考虑。

图1 假小链双歧杆菌在9种碳源培养基中的生长曲线

Fig. 1 Growth curves of B. pseudocatenulatum in 9 kinds of carbon source media

注：a-葡萄糖培养基；b-GOS培养基；c-FOS培养基；d-菊粉培养基；e-乳糖培养基；f-木糖培养基；g-麦芽糖培养基；h-D-半乳糖培养基；i-蔗糖培养基。每株菌N=3。

图2 假小链双歧杆菌糖苷水解酶分布特征

Fig.2 Distribution of glycoside hydrolase across B. pseudocatenulatum

图3 假小链双歧杆菌在GMM培养基中发酵24后的增殖

Fig.3 Proliferation of B. pseudocatenulatum after 24 h of fermentation in GMM medium

注：每组N=3，字母“a-c”表示显著性差异，p ＜0.05。

表3 假小链双歧杆菌在9种碳源培养基中的达标情况

Table 3 The up-to-standard status of B. pseudocatenulatum in 9 kinds of carbon source media

团队介绍

江南大学食品学院“益生菌理论与技术”研究团队围绕益生菌资源挖掘、生理特性和益生功能开展研究，至今已有三十余年的历史。目前已经形成了以益生菌高效筛选、功能评价及产业应用为主线的研究体系。入选教育部创新团队、科技部重点领域创新团队、国家自然基金委创新群体及江南大学至善创新团队等。先后主持承担了国家“863”项目、国家科技支撑项目、国家自然科学基金项目及其它国家与省部级科研项目共100余项。

近五年发表科研论文600余篇，出版专著9部，获授权国家专利200余项。研究成果获国家与省部级科研成果奖励共20余项，其中“功能性益生乳酸菌高效筛选及应用关键技术”获2009年国家科技进步二等奖；“耐胁迫植物乳杆菌定向选育及发酵关键技术”获2018年国家技术发明二等奖。江南大学与湖北均瑶大健康饮品股份有限公司合作共建“均瑶健康—江南大学大健康联合创新实验室”，共同致力于功能菌株挖掘和后生元产品开发。

通信作者

翟齐啸，江南大学食品学院教授，博士生导师。主要从事益生菌理论与技术、肠道微生物功能挖掘及肠道菌群与功能食品相关研究，国家优秀青年基金及江苏省优秀青年基金获得者，入选农业农村部农业科研杰出人才，江苏特聘教授。以第一作者或通讯作者在Microbiome、Science Bulletin、Trends in Food Science & Technology和Gut Microbes等国际著名期刊发表SCI科研论文100余篇，获中国授权专利56项，国际授权专利6项。近年来主持国家自然科学基金青年、面上，国家十三五重点研发计划子课题等科研项目11项，荣获国家技术发明奖二等奖、中国专利奖金奖等国家与省部级奖励5项。担任江苏省青年科技工作者协会理事，Food Science and Human Wellness副主编，Engineering、《中国食品学报》和《食品研究与开发》编委等职务。

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