基于非水溶性膳食纤维介质的双歧杆菌生物膜动态培养及其抗逆性研究

本文旨在研究动态培养下双歧杆菌在不同非水溶性膳食纤维介质表面的成膜差异及生物膜抗逆特性。基于生物膜的成膜活菌数及扫描电镜结构表征,比较双歧杆菌在6种非水溶性膳食纤维的成膜情况,结果发现双歧杆菌在葡萄籽粉上成膜能力最强,其次是在小麦纤维上。进一步研究双歧杆菌在不同载体上的最佳成膜时间,结果发现在葡萄籽粉界面的最佳成膜时间为36 h,基于小麦纤维的最佳成膜时间为24 h。比较生物膜成膜菌株和浮游菌株在冻干存活率和模拟胃肠液耐受性的差异性,研究显示生物膜成膜菌株较浮游菌株冻干存活率提高4~6.5倍(P<0.01),在模拟胃肠道耐受性试验中,模拟胃液耐受性提高了5.1~5.9倍(P<0.01),最高存活率达到59.82%±2.32%,模拟肠液耐受性提高了10~12.6倍(P<0.01),最高存活率达到13.53%±1.5%。这些结果表明虽然双歧杆菌在不同非水溶性膳食纤维上形成生物膜能力和成膜时间不同,形成生物膜后其抗逆性显著提高。这一研究结果为开发抗逆性益生菌制剂提供了理论基础。

双歧杆菌生物膜形成规律及其表面性质相关性研究

为了研究双歧杆菌生物膜的成膜规律及其特性,利用微孔板实验对长双歧杆菌、短双歧杆菌、动物双歧杆菌、青春双歧杆菌、两歧双歧杆菌、假小链双歧杆6个种114株双歧杆菌的成膜能力进行分析。结果显示,基于微孔板吸光值,双歧杆菌分为不成膜(OD 600 nm≤1)、弱成膜(1<OD 600 nm<3)及强成膜(OD 600 nm≥3)3类菌株;其中两歧双歧杆菌所有菌株为强成膜菌株,长双歧杆菌的成膜能力较弱,其中57.90%为非成膜株;而其余双歧杆菌的成膜能力存在菌株差异性,包含不成膜、弱成膜及强成膜3类菌株。进一步通过扫描电子显微镜发现,动物双歧杆菌和两歧双歧杆菌形成蘑菇状生物膜结构,而其余双歧杆菌形成扁平状生物膜;激光共聚焦显微镜显示长双歧杆菌和两歧双歧杆菌生物膜活菌比例较高。利用细菌粘附溶剂法研究双歧杆菌表面性质对其成膜的影响,结果发现短双歧杆菌、假小链双歧杆菌的成膜能力只与其路易斯酸特性有关,动物双歧杆菌和青春双歧杆菌表面疏水性和路易斯酸特性与其成膜能力呈正相关,长双歧杆菌表面性质与其成膜无相关性,而表现为高疏水性和路易斯酸特性的强成膜性两歧双歧杆菌,其成膜能力也与表面性质无关。综上,双歧杆菌生物膜成膜特性存在菌种和菌株特异性,并与菌株表面性质相关。

基于非水溶性大豆纤维的双歧杆菌生物膜成膜条件优化研究

为了提高双歧杆菌的抗逆性,该试验建立基于非水溶性膳食纤维的成膜体系,并优化了双歧杆菌生物膜成膜条件。以大豆纤维(添加量10 g/L)为成膜基质,以成膜活菌数为响应值,通过单因素试验研究碳源、氮源、培养温度、初始pH值以及NaCl添加量对双歧杆菌成膜的影响。结果表明,最显著的影响因素为初始p H值,培养温度和NaCl添加量。Box-Behnken响应曲面分析得到最优的成膜条件为:培养基碳源为葡萄糖、氮源为胰蛋白胨、额外添加NaCl 0.35%、培养温度37℃,初始pH值7.0。在此最优条件下制备的双歧杆菌成膜活菌数最多为1.22×10~9 CFU/m L,为实现双歧杆菌生物膜的可控成膜,特别是工业规模的发酵制备提供了理论基础和实验依据。