河南科技学院食品学院的赵圣明、赵岩岩、马汉军、潘润淑前期从东北农家酸菜中分离获得49 株对食品中常见的腐败性及致病性芽孢杆菌(枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和嗜热脂肪地芽孢杆菌等)具有较好抑菌作用的乳酸菌菌株,现对分离得到的乳酸菌菌株的益生活性进行研究,分析其体外的耐酸能力、耐胆盐能力、疏水能力、黏附能力等,旨在从中筛选得到具有潜在益生特性的菌株,为其在发酵食品中的应用提供理论支持。
1、供试乳酸菌菌株酸耐受性筛选结果
测试的49 株乳酸菌均可以在pH 2.5的条件下存活。但是不同菌株经过不同时间处理后的活菌数差别较大。在pH 2.5条件下处理1 h后38 株菌的活菌数基本保持不变,活菌数仍可以维持在约7~8(lg(CFU/mL)),11 株菌的活菌数发生下降,活菌数约为6~7(lg(CFU/mL))。在pH 2.5的条件下经过2 h的处理后,16 株菌的活菌数降到5(lg(CFU/mL))以下,20 株菌的活菌数降低到约6~7(lg(CFU/mL)),4 株菌的活菌数降低到5~6(lg(CFU/mL)),有9 株菌的活菌数基本保持不变。在pH 2.5的条件下经过3 h处理后,24 株菌的活菌数降低到5(lg(CFU/mL))以下,13 株菌的活菌数降低到5~6(lg(CFU/mL)),9 株菌的活菌数降低到6~7(lg(CFU/mL)),3 株菌的活菌数基本保持不变。
2、供试乳酸菌菌株胆盐耐受性筛选结果
根据对49 株乳酸菌菌株的低酸和胆盐耐受性筛选,本研究最终筛选获得6 株(A16、A44、B51、B54、B72和C53)进一步分析其益生特性。
3、乳酸菌菌株的分子生物学鉴定结果
经16S rRNA测序的方法获得6 株乳酸菌的16S rRNA基因,分别为A16(1 522 bp)、A44(1 482 bp)、B51(1 578 bp)、B54(1 566 bp)、B72(1 494 bp)、C53(1 547 bp)。选取GenBank中相似性较高菌株的16S rDNA基因序列进行系统发育树分析。最终确定菌株A16和B72为戊糖乳杆菌,A44、B51、B54和C53为植物乳杆菌。
4、菌株疏水性
所有菌株均表现出一定的疏水性,不同菌株的疏水性差异较大。二甲苯是一种非极性溶剂,除了菌株B72,其余5 株菌均表现出对二甲苯较高的疏水性(>50%),说明这些菌株都具有疏水的细胞表面。氯仿是酸性溶剂,属于电子受体,而乙酸乙酯是单碱性溶剂,属于电子供体。供试的6 株乳酸菌对氯仿的疏水性都明显高于对乙酸乙酯的疏水性,尤其是菌株A16和A44对氯仿的疏水性均大于80%,说明这几株菌都是电子供体。
5、菌株黏附能力
6 株菌的黏附能力存在比较明显的菌株特异性(P<0.05)。其中菌株A44有13.57%的菌体可以黏附到细胞上,黏附能力最强。菌株A16和B54的黏附率分别为11.24%和10.84%。菌株B51、B72和C53黏附能力相对较差,黏附率分别为5.76%、7.62%和9.32%。
6、菌株自凝聚能力
菌株悬液的自凝聚率随着静置时间的延长而逐渐增大,且不同的菌株间自凝聚率具有明显的差异。其中菌株A44和B54在静置3 h后较其他菌株表现出更好的自凝聚能力,5 h后菌株A44和B54的自凝聚率超过了60%,而A16和C53也表现出较好的自凝聚率,自凝聚率均超过40%。
7、植物乳杆菌A44产酸能力测定结果
综合以上功能特性的研究结果表明植物乳杆菌A44具有最好的功能活性,因此本实验选取菌株植物乳杆菌A44用于下一步发酵乳的研究。脱脂乳经植物乳杆菌A44发酵6 h后测得发酵pH值为5.97,表明植物乳杆菌A44在乳中的产酸能力较差,不适合单独作为发酵剂制作发酵乳,但是可以作为辅助发酵剂与商业发酵剂进行复配使用提高发酵乳的益生功能。
8、发酵乳中乳酸菌活菌数的测定结果
经4 ℃冷藏7 d后,添加植物乳杆菌A44混合发酵的样品活菌数显着高于对照组(P<0.05),表明植物乳杆菌A44对商业发酵剂中的菌株生长无影响,并能提高发酵乳的活菌数。
9、发酵乳pH值和滴定酸度测定结果
在4 ℃冷藏7 d期间,两个发酵乳样品的pH值均随着时间的延长呈缓慢下降趋势,而滴定酸度随着时间的延长呈上升趋势。添加植物乳杆菌A44与商业发酵剂复合发酵的处理组pH值和滴定酸度与单独用商业发酵剂发酵的对照组相比无显着差异(P>0.05)。
10、发酵乳持水性测定结果
在4 ℃冷藏7 d期间,2 个发酵乳样品随着时间的延长都保持着较好的持水能力,且将植物乳杆菌A44以辅助发酵剂添加到发酵乳中对产品冷藏期间持水性无显着影响(P>0.05)。
11、发酵乳黏度测定结果
4 ℃冷藏7 d期间,随着时间的延长两组发酵乳的黏度都呈上升趋势,主要是因为冷藏过程中,部分游离的凝乳微粒重新聚集到凝乳微粒的网状结构中,从而提高发酵乳的黏度。
结 论
本研究从分离自东北酸菜具有抑制食品中常见腐败性及致病性芽孢杆菌活性的49 株乳酸菌中,筛选出6 株具有低酸和高胆盐耐受性的菌株,通过16S rRNA分子生物学鉴定确定6 株乳酸菌中A16和B72为戊糖乳杆菌,A44、B51、B54和C53为植物乳杆菌。益生实验结果表明植物乳杆菌A44具有较好的疏水性、黏附性及自聚率。研究确定本实验筛选得到的益生菌株对Caco-2细胞的黏附能力与其对有机溶剂的疏水性和自聚率呈一定的相关性。在4 ℃冷藏7 d期间,植物乳杆菌A44作为辅助发酵剂添加后对商业发酵剂发酵酸乳的pH值、滴定酸度和持水性等无显着影响,但是可显着提高发酵乳的活菌数和黏度(P<0.05)。本研究结果为植物乳杆菌A44作为益生性发酵菌株的开发应用提供理论参考。