不同益生元對腸道菌群的影響

武香玉，徐海燕，辛國芹，曹銀生，汪孟娟，谷 巍

（山東寶來利來生物工程股份有限公司，山東 泰安 271000）

益生元是指一些不被宿主消化吸收卻能有選擇性地促進其體內雙歧桿菌等有益菌的生長和繁殖，從而改善宿主健康的有機物質。益生元不僅具有低熱、穩定、安全、無毒等理化性質，而且能夠提高營養物質的吸收率，促進生長，增強免疫力[1]。屬于益生元的有功能性低聚糖類、多糖類、一些天然植物提取物、蛋白質水解物、多元醇等，目前研究主要集中在低聚糖類物質，主要包括菊粉（Inu?lin）、低聚果糖（FOS）、低聚木糖（XOS）、低聚半乳糖（GOS）、低聚異麥芽糖（IMO）、低聚乳果糖（LACT）、大豆低聚糖（SOS）、水蘇糖、棉籽糖等。由于機體胃腸道內缺乏水解這些益生元的酶系統，因此其大部分可順利通過小腸和胃而不被降解利用，直接進入大腸內為雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌所利用，有害菌利用率極低或不能利用，從而使有益菌大量生長繁殖[2]。本試驗通過研究不同益生元對腸道菌群生長的影響，為益生元制備提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試菌株

雙歧桿菌：青春雙歧桿菌、長雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌；乳酸菌：嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌、植物乳桿菌、鼠李糖乳桿菌；病原菌：大腸桿菌及沙門氏菌。

1.2 培養基

乳酸菌培養基采用MRS培養基，雙歧桿菌培養基采用改良的TPY培養基，大腸桿菌及沙門氏菌采用肉湯培養基[3]。

1.3 低聚糖

低聚果糖、低聚木糖、低聚異麥芽糖、水蘇糖、低聚半乳糖及及甲殼素。

1.4 菌株活化

將雙歧桿菌接種于TPY培養基，37℃厭氧培養48 h；乳酸菌接種于MRS培養基，37℃培養24 h，分別涂片、染色、鏡檢，備用。

將大腸桿菌及沙門氏菌接種于肉湯培養基，37℃搖床培養約18 h，涂片、染色、鏡檢，備用。

1.5 不同益生元對雙歧桿菌及乳酸菌生長的影響

對雙歧桿菌，每種益生元按一定濃度添加于TPY培養基中，對照不加益生元，接種雙歧桿菌，37℃厭氧條件培養48 h，測定活菌數。

對乳酸菌，每種益生元按一定濃度添加于MRS培養基中，對照不加益生元，接種乳酸菌37℃培養24 h，測定活菌數。

對病原菌，將每種益生元按一定濃度添加于肉湯培養基中，對照不加益生元，37℃振蕩培養18 h，取出測定活菌數。

1.6 活菌計數

采用平板滴注法進行活菌計數。將培養好的菌液倍比稀釋，取合適稀釋度菌液，以滴注法點種在相應培養基平板上，厭氧或需氧培養，24或48 h后計數每一稀釋度的細菌菌落數。每毫升菌液中的活菌數（cfu·mL-1）為細菌菌落數×稀釋倍數×100/3，結果換算成以10為底的對數值進行統計分析。

1.7 統計分析

試驗數據采用SPSS 13.0軟件中的單因子方差分析，用LSD進行組間多重比較，結果均以“平均值±標準誤”表示。

2 結果與分析

2.1 不同益生元對雙歧桿菌生長影響結果

不同益生元在相同的添加量下對雙歧桿菌生長影響結果見表1。

表1 不同益生元對雙歧桿菌增殖促進作用的體外試驗結果

由表1可知，不同益生元對雙歧桿菌的影響效果不同，同種益生元對不同雙歧桿菌的作用效果也不同。對青春雙歧桿菌來說，水蘇糖和甲殼素與對照相比差異顯著（P＜0.05），水蘇糖能促進其生長，其他糖與對照相比差異不顯著（P＞0.05）。對長雙歧桿菌來說，低聚異麥芽糖與對照相比差異顯著（P＜0.05），能促進其生長。對嬰兒雙歧桿菌，低聚果糖效果與對照相比差異顯著（P＜0.05），與其他糖相比效果不顯著（P＞0.05）。

2.2 不同益生元對乳酸菌生長影響結果

不同益生元在相同的添加量下對雙歧桿菌生長影響結果見表2。

表2 不同益生元對乳酸菌的增殖促進作用體外試驗結果

由表2可知，不同益生元對乳酸菌的影響效果不同，同種益生元對不同乳酸菌的作用效果也不同，總體來說益生元對乳酸菌生長有促進作用。對鼠李糖乳桿菌來說，與對照相比6種益生元均差異顯著（P＜0.05），其中以甲殼素增殖作用最為顯著（P＜0.05），木寡糖、低聚異麥芽糖能促進其生長，效果顯著（P＜0.05）；0.5%乳果糖能促進其生長。對植物乳桿菌來說，甲殼素、低聚異麥芽糖與對照相比差異顯著（P＜0.05），有增殖效果，水蘇糖也有顯著差異（P＜0.05），但是抑制菌的生長，其他糖差異不顯著（P＞0.05）。對嗜酸乳桿菌來說，6種糖與對照相比差異均不顯著（P＞0.05）。對嗜熱鏈球菌，水蘇糖與對照比差異顯著（P＞0.05），促進菌的生長；甲殼素抑制菌生長，其他糖顯著無顯著差異（P＞0.05）。

2.3 不同益生元對病原菌的生長影響結果

不同益生元在相同的添加量下對病原菌生長影響結果見表3。

表3 不同益生元對病原菌的影響體外試驗結果

由表3可知，不同益生元對病原菌生長抑制作用不一樣，個別益生元對兩種病原菌的生長都有抑制作用。對大腸桿菌來說，甲殼素和低聚半乳糖與對照組相比抑制效果顯著（P＜0.05），其他無顯著差異（P＞0.05）。對沙門氏菌來說，低聚半乳糖與對照相比抑制效果顯著（P＜0.05）。其中低聚半乳糖對大腸桿菌和沙門氏菌都有顯著地抑制效果（P＜0.05）。

3 討論

3.1 益生元的益生功能

近年來，我國學者們對低聚糖類益生元益生功能的評價作了大量研究，張帆等和項明潔等研究表明，低聚果糖具有調節腸道菌群、增殖雙歧桿菌和乳桿菌的作用[4]。項明潔等在厭氧菌液體培養基中加入低聚果糖，結果表明，在厭氧菌液體培養基中加入低聚果糖前后雙歧桿菌菌數分別為1.5和3億·mL-1，低聚果糖對雙歧桿菌有增殖效果，對人體腸道菌群具有一定的調節作用[5]。任林等研究表明，甲殼低聚糖可增殖小鼠腸道乳酸桿菌、雙歧桿菌的數量[6]。顧清等研究結果表明，異麥芽低聚糖對BALBc小鼠和受試人群的腸道菌群均有一定的調節作用，對小鼠和人腸道的雙歧桿菌和乳桿菌有增殖作用，并具有抑制腸道產氣莢膜梭菌生長的作用[7]。邰秀林等試驗證實，低聚果糖能防止早期斷奶犢牛腸道萎縮，維持腸道正常形態結構，提高犢牛免疫性能[8]。杭鋒等試驗結果表明，低聚果糖能促進乳桿菌和雙歧桿菌的增加并抑制腸桿菌和腸球菌的增幅[9]。羅予等試驗也證實，低聚果糖在體內外均有相對選擇性增殖雙歧桿菌的作用，對類桿菌和腸桿菌也有調整作用[10]。本研究中水蘇糖、低聚麥芽糖和低聚半乳糖均能不同程度的促進雙歧桿菌和乳酸菌的生長，說明這3種糖都可以被有益菌分解利用，均可作為有益菌的生長促進劑，且低聚半乳糖對病原菌有很好的抑制作用。

3.2 益生元的作用機制

益生元在消化道中不被機體降解利用，但可作為營養物質被腸道有益菌利用，使有益菌大量增殖，被發酵產生乳酸、乙酸、短鏈脂肪酸等酸性物質[11]。乳酸可直接作為營養物質被機體吸收，還可作為殺菌劑抑制腸道中的病原菌；短鏈脂肪酸可通過降低腸道pH，抑制病原菌的生長繁殖，同時通過降低腸道氧化還原電位Eh，調節腸道正常蠕動，間接阻止病原菌在腸上皮細胞的黏附定植，提高動物的抗病能力。

3.3 益生元的抑制作用

病原菌細胞表面的外源凝集素和腸道黏膜上皮細胞能夠結合，使病原菌在腸壁上定植和繁殖，導致機體發病。當腸道內存在一定量的低聚糖時，外源凝集素能與低聚糖結構的受體相結合，從而減少了與腸黏膜上皮細胞的結合機會，破壞細胞識別而不吸附到腸壁上，從而增強有益菌的競爭優勢。曉卉研究結果表明，添加低聚糖可抑制病原菌的黏附定植和繁殖，從而減少疾病的發生[12]。

3.4 益生元的應用價值

由于低聚糖具有能被益生菌利用、給益生菌提供營養及有害菌難以利用的特點，按照仿生學的原理，若益生元與益生菌合理配伍，更有利于恢復和維持腸道微生態平衡，使腸道內優勢菌群迅速增殖，阻止病原菌的侵襲。本研究結果表明，水蘇糖、低聚麥芽糖和低聚半乳糖均能不同程度的被有益菌分解利用，作為有菌的生長促進劑，促進雙歧桿菌和乳酸菌的生長，所以可將其配伍，應用于腸道微生態平衡的恢復及其他疾病的預防。

[1]陳代文,張克英,王萬祥,等.酸化劑、益生素和寡糖對斷奶仔豬糞中微生物菌群和免疫功能的影響及其互作效應研究[J].動物營養學報,2006,18（3）:172-178.

[2]熊德鑫,李劍秋,徐殿霞,等.低聚糖體外選擇性促進雙歧桿菌生長的研究[J].食品科學,1998,19（6）:34-36.

[3]張剛.乳酸細菌——基礎、技術和應用[M].北京:化學工業出版社,2007.

[4]張帆,汪會玲,孟晶.低聚果糖對人體腸道菌群的影響[J].現代預防醫學,2006,33（2）:158-159.

[5]項明潔,劉明,彭奕冰,等.低聚果糖對雙歧桿菌增殖效果及腸道菌群的影響[J].檢驗醫學,2005（1）:49-51.

[6]任林,李邦良,高仕瑛,等.甲殼低聚糖對糖尿病小鼠血糖和腸道菌群的影響[J].中國生化藥物雜志,2001,22（5）:227-229.

[7]顧清,楊溢,江國虹,等.異麥芽低聚糖對腸道菌群的調節作用[J].衛生研究,2003（1）:54-51.

[8]邰秀林,龍翔,向釗,等.低聚果糖對早期斷奶犢牛腸粘膜和免疫指標的影響[J].中國畜牧雜志,2009,45（7）:36-39.

[9]杭鋒,郭本恒,龔廣予,等.低聚果糖對小鼠腸道菌群影響與機體免疫調節關系的研究[J].乳業科學與技術,2009（5）:205-211,231.

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[11]羅予,蔡訪勤,趙國新,等.異麥芽寡糖促進腸道分離菌生長的體外實驗[J].中國微生態學雜志,2000,12（5）:14.

[12]曉卉.低聚糖體外促進腸道有益菌增殖的研究[J].青海畜牧獸醫雜志,2009,39（2）:15-16.