关于活菌型发酵乳对肠道菌群的作用研究比较多,但是对巴氏杀菌发酵乳的研究相对较少。作为具有良好益生特性的植物乳杆菌菌株,当被用于发酵牛乳饮料生产时,它不仅显示出在产品中的高存活率,而且摄入后具有对胃酸和胆汁酸的良好耐受性,能抑制肠道有害细菌的增殖,有助于肠道菌群的平衡。来自北京食品营养与人类健康高精尖创新中心、北京市食品添加剂工程技术研究中心、北京工商大学的郝晓娜、罗天淇、张健和杨贞耐*等人研究具有耐酸性、耐胆盐、降低胆固醇作用的益生性植物乳杆菌YW11发酵液对常见病原菌的抑制作用,并将该菌株作为发酵剂应用于巴氏杀菌发酵乳的制备,通过体外模拟人体消化模型,与人体粪便共培养,考察巴氏杀菌发酵乳对人体肠道菌群结构的影响,旨在为益生性巴氏杀菌发酵乳的研发提供理论依据。
1、植物乳杆菌YW11发酵液的抑菌作用
益生菌对常见疾病的疗效作用是微生物群落研究中最具有前景的领域之一。植物乳杆菌YW11发酵液对常见病原菌如沙门氏菌22956、福氏志贺氏菌21534、阪崎肠杆菌21544、李斯特氏菌ATCC19115、金黄色葡萄球菌CMCC26071、大肠杆菌CMCC44825和益生菌双歧杆菌的抑菌率分别为23.94%、10.81%、6.07%、34.18%、13.25%、3.33%、2.35%。其中李斯特氏菌和金黄色葡萄球菌属厚壁菌门,大肠杆菌和沙门氏菌属变形菌门。
2、巴氏杀菌发酵乳对肠道菌群的影响
(1)、菌群α多样性分析
YW11组和对照组分别进行体外粪便共培养4 h和12 h的稀释曲线均高于空白组,说明相同的测序深度下,YW11组和对照组样品中OTU数多于空白组,共培养12 h后市售巴氏杀菌发酵乳对肠道菌群多样性的改善作用略优于YW11巴氏杀菌发酵乳。
(2)、菌群的结构分析
厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门和变形菌门占总细菌数量的99.95%以上。每个样品中厚壁菌门和拟杆菌门的总丰度无差异(P>0.05),放线菌门和变形菌门的总丰度无差异(P>0.05),说明巴氏杀菌发酵乳通过调节厚壁菌门和拟杆菌门、放线菌门和变形菌门内部的结构调节肠道菌群。对照组和YW11组的发酵乳与粪便共培养4、12 h后,厚壁菌门的相对丰度增加,其中YW11组的增加率分别为24.94%、4.86%;变形菌门的相对丰度降低,其中YW11组的减少率分别为2.11%、7.32%。
(3)、YW11巴氏杀菌发酵乳对肠道菌群组成的影响
厚壁菌门中菌群的组成
YW11组相比空白组,在与粪便共培养4 h后,毛螺旋菌属、罗斯氏菌属和瘤胃球菌属的相对丰度增加率分别为3.00%、0.55%、0.33%;在与粪便共培养12 h后,毛螺旋菌属、罗斯氏菌属和瘤胃球菌属的相对丰度增加率分别为3.14%、0.54%、0.47%。说明巴氏杀菌发酵乳YW11能够提高肠道中产丁酸菌属的丰度,对人体的健康有益。
拟杆菌门中菌群的组成
相比空白组,在与粪便共培养4 h和12 h后,YW11组拟杆菌属丰度分别增加了7.78%、4.10%。
放线菌门中菌群的组成
YW11组相比对照组,在与粪便共培养4 h和12 h后,双歧杆菌属丰度分别增加了18.09%、7.48%。有研究发现柯林斯菌属(Collinsella)在CD患者回肠中的含量减少。YW11组相比对照组,在与粪便共培养4 h和12 h后,柯林斯菌属相对丰度分别增加了0.72%、0.80%。
变形菌门中菌群的组成
YW11组相比对照组,在分别与粪便共培养4 h和12 h后,假单胞菌属的相对丰度减少,减少量分别为1.05%、1.05%;志贺埃希氏菌(Escherichia-Shigella)的丰度分别减少了0.14%、0.10%。
3、物种β多样性分析
第1、2主成分对菌群的影响所能解释的比例分别为43.7%、20.7%。培养时间、巴氏杀菌发酵乳环境因子和第1主成分的相关系数分别为0.659 7、0.801 9,其方向代表该因素对菌群影响的取向,长短代表对菌群影响的大小。培养4 h的样品和培养12 h的样品在培养时间影响因素的投影上长度一致,说明模型合理。菌群与培养时间、巴氏杀菌发酵乳环境因子射线的夹角及投影分别反应了培养时间因素、巴氏杀菌发酵乳环境因子对该菌群影响的相关性和大小。经过分析得出,71.43%的菌群与培养时间呈正相关关系,即随着培养时间的延长,菌群的丰度增大;28.57%的菌群与培养时间呈负相关关系。45.71%的菌群与巴氏杀菌发酵乳环境因子呈正相关关系,即巴氏杀菌发酵乳能增加其丰度;54.29%的菌群与巴氏杀菌发酵乳环境因子呈负相关关系。
结 论
该杀菌型发酵乳能增加肠道微生态中菌群的丰富度和多样性。在门水平,YW11巴氏杀菌发酵乳能增加厚壁菌门的丰度,减少变形菌门的丰度;在属水平,YW11巴氏杀菌发酵乳能提高高丰度菌群的丰度,增加肠道中45.71%菌群的丰度。另外,YW11巴氏杀菌发酵乳能增加产丁酸的毛螺旋菌属、罗斯氏菌、瘤胃球菌属的丰度,增加乳酸菌属和双歧杆菌的丰度。同时,该杀菌发酵乳还能增加与缓解炎症性肠病(IBD)相关的拟杆菌属、粪栖杆菌、考拉菌属、柯林斯菌属的丰度,减少与诱发IBD炎症相关丹毒丝菌属、假单胞菌属、志贺埃希氏菌的丰度,表明其对人体肠道菌群的影响趋于有益的方向。因此,YW11巴氏杀菌发酵乳具有调节人体肠道菌群的作用。实验结果可为益生性发酵乳的开发提供理论依据。