戊糖片球菌的益生性和热应激机制以及对小鼠肠道菌群影响的研究

摘要

戊糖片球菌是一类具有促进营养物质合成与代谢、调节免疫能力、降低胆固醇等益生功能的乳酸菌，已被国家卫生和计划生育委员会批准为可食用菌种。因提高食品的营养、风味和安全性，该菌被广泛应用于食品发酵工业。因此，筛选、开发适用于食品发酵的戊糖片球菌具有潜在的商业价值。
　　我国传统发酵食品营养、风味各异，蕴藏着丰富的益生菌资源。本文选取传统发酵食品（发酵柚子皮、豆豉和酸面团）来源的八株戊糖片球菌（WPPE01、WPPE02、WPPE03、WPPE04、WPPE05、FPPE03、DC05、DC09）以及标准菌株CGMCC1.2695，对其生物学特性进行了比较分析，主要包括生长曲线、耐受环境胁迫（低pH、高胆盐、高盐和高温环境）、益生性能（自聚和粘附，抑菌和拮抗致病菌粘附）和安全性评价（溶血性和抗生素敏感性）。
　　研究结果表明，八株戊糖片球菌对酸和胆盐的耐受性均良好；其自聚集性能与粘附性能呈正相关；对单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、铜绿假单胞菌和宋内氏志贺菌都有一定的抑制作用；能通过竞争、抑制和置换方式，拮抗大肠杆菌O157:H7对肠上皮细胞的粘附，最高抑制率达65.70％；不具有溶血性，对部分抗生素敏感；在3%盐浓度的培养基中生长良好，存活率>84%；55℃处理15 min后，活菌数下降对数值即耐受指数（Resistance index，RI)<0.53。
　　鉴于戊糖片球菌耐热性能，本文进一步分析了五株菌（CGMCC1.2695、WPPE03、WPPE04、FPPE03、DC09）的热胁迫应答机制。首先，通过平板计数法，确定戊糖片球菌的热适应条件和热致死条件；其次，采用扫描电子显微镜观察细胞热应激前后形态学变化；最后，应用RT-qPCR分析热休克蛋白及细胞膜脂肪酸合成相关基因转录水平变化。结果发现，戊糖片球菌热适应条件为47℃，60 min，热致死评价条件为62℃，15 min；热致死条件处理菌体，膜表面会出现凹陷、皱褶，部分菌体出现破裂、胞内物质外溢等现象，而热致死条件处理前先经过热适应处理，菌体破裂现象明显减少；热应激处理过程中，相关热休克蛋白基因表达显著上调（P＜0.05），脂肪酸合成相关基因表达发生了变化，提示戊糖片球菌耐热性和热应激密切相关。
　　为进一步探究戊糖片球菌的安全性和调节肠道菌群能力，本文采用BALB/c小鼠为研究模型，灌胃戊糖片球菌2周（200μL（109 CFU/mL）/次，两天一次），结果表明，五株戊糖片球菌（CGMCC1.2695、WPPE03、WPPE04、FPPE03、DC09）对小鼠体重、脏器指数、血清生化指标、肝组织均无显著影响（P＞0.05）。Real-time PCR结果显示，灌胃期间戊糖片球菌WPPE03、WPPE04能够明显地增加粪便中的双歧杆菌属和乳杆菌的菌量，减少拟杆菌、产气荚膜梭菌的菌量，灌胃结束第7 d，小鼠粪便中乳杆菌和双歧杆菌数量仍有所提高。因此，WPPE03和WPPE04能够提高肠道中有益菌群的含量，对肠道菌群具有一定的调节作用。
　　研究戊糖片球菌的热应答相关机制，可为合理开发、利用益生菌，应对食品发酵热环境提供借鉴。综合分析八株戊糖片球菌分离菌株的生物学特性，发现WPPE03、WPPE04是具有良好应用前景的菌株。

目录

声明

缩略语表

第一章 绪论

1.1 戊糖片球菌简述

1.2 戊糖片球菌的益生功能

1.3 戊糖片球菌在食品工业中的应用

1.4 热应激机制的研究进展

1.5 研究的目的和意义

第二章 戊糖片球菌的筛选及其生物学特性分析①

2.1 前言

2.2 材料与方法

2.3 实验结果与分析

2.4 讨论

第三章 戊糖片球菌热胁迫应答机制探究②

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.3 实验结果与分析

3.4 讨论

第四章 戊糖片球菌对小鼠肠道菌群的影响

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.3 实验结果与分析

4.4 讨论

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录A 试剂

附录B 仪器设备

附录C 试剂和培养基的配制

个人介绍

攻读学位期间的研究成果