產廣譜乳酸菌素乳酸菌的選育

趙耀+李玲+劉飛揚+羅思芹+曹珂珂

摘 要：該研究從自然界中篩選出產廣譜乳酸菌素的乳酸菌，利用單層瓊脂平板打孔抑菌法篩選。所篩選的產細菌素C1菌株鑒定為乳球菌屬（Lactococcus），排除有機酸和過氧化氫等干擾后，發(fā)酵上清液仍有較強的抑菌性質；用胃蛋白酶和胰蛋白酶處理后，發(fā)酵上清液的抑菌性急劇下降，證明該乳酸菌素具有蛋白質性質，是一種乳酸菌細菌素。體外抑菌實驗表明，該乳酸菌素對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有抑制作用，具有廣譜抑菌性。

關鍵詞：乳酸菌素；乳酸菌；選育；鑒定

中圖分類號 Q935 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）11-0052-03

Screening for Lactic Acid Bacteria Producing Broad-spectrum Bacteriocin

Zhao Yao et al.

（College of Food and Biological Engineering，Bengbu University，Bengbu 23030，China）

Abstract：To screen the lactic acid bacteria produced by the broad spectrum lactic acid bacteria from nature，single layer agar plate pore inhibition method was used. The bacteriocin-isolated bacteriocin-C1 strain was identified as Lactococcus，the excretion of organic acids and hydrogen peroxide，and the fermentation broth still had strong antibacterial properties. After treatment with pepsin and trypsin，the bacteriostasis of the liquid decreased sharply，which proved that the lactic acid bacteriumhad the protein property and were lactic acid bacterium. In vitro antibacterial experiments showed that thelactic acid bacteria on Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria had antibacterial effect，with broad-spectrum antimicrobial.

Key words：Bacteriocin；Lactic acid bacteria；Breeding；Identification

乳酸菌形態(tài)各異，在食品、藥品等行業(yè)都有著廣泛的應用[1-2]。乳酸菌可以產生有機酸、過氧化氫和乳酸菌素等物質，其中乳酸菌素發(fā)揮著重要的作用，它可以抑制啤酒腐敗、延長食品保藏時間，同時在臨床上用于治療腹脹、腹瀉、胃炎等癥，改善腸道環(huán)境。乳酸菌素作為生物防腐劑，因其具有高效、無毒、無殘留、無抗藥性等諸多優(yōu)點，引起了廣大從事菌種研究領域人員的熱議，具有廣闊的應用前景[2-6]。本實驗從泡菜中經過大量的篩選，獲得一株C1菌株，該菌株產生的乳酸菌素具有廣譜抑菌效果，經過排酸實驗和排過氧化氫實驗后仍有很強的抑菌性，用胰蛋白酶和胃蛋白酶處理后抑菌性大幅度降低，說明其抑菌物質是細菌素。體外抑菌實驗表明，該細菌素對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有抑制效果，對酵母菌和霉菌無抑制效果。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種來源材料 泡菜、酸奶。指示菌：大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、單核細胞增生李斯特氏菌、產氣桿菌、啤酒酵母、黑曲霉、毛霉。

1.1.2 培養(yǎng)基 MRS培養(yǎng)基（上海星科生物科技有限公司）、PYG培養(yǎng)基（江蘇菲亞生物科技有限公司）、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（北京鴻潤寶順科技有限公司）。

1.1.3 主要儀器 BHC-1300生物潔凈安全柜、JW-3021H高速離心機、XMT-A700恒溫培養(yǎng)箱、DY04-13-44-00臺式壓力蒸汽滅菌器、BC-50S美菱冰箱等。

1.2 方法

1.2.1 乳酸菌的富集與分離 將泡菜、酸奶加入錐形瓶中，恒溫培養(yǎng)箱中37℃培養(yǎng)48h。富集液10倍遞增稀釋，取10-5、10-6、10-7稀釋液各300μL，涂布于含有碳酸鈣的MRS平板上培養(yǎng)，挑取溶鈣圈較大的菌落在MRS平板上劃線分離，選取菌落大小、顏色、形狀均一致、革蘭氏陽性，過氧化氫酶陰性菌株，備用。

1.2.2 產乳酸菌素乳酸菌的初篩 將分離到的乳酸菌菌株接種到MRS液體培養(yǎng)基中，37℃培養(yǎng)24h，4℃，6000r/min，離心15min，取上清液備用。將大腸桿菌和枯草芽孢桿菌菌懸液10倍梯度稀釋涂指示菌平板。采用單層瓊脂平板打孔法進行抑菌實驗[7]，用直徑6mm打孔器在指示菌平板上均勻打出4個孔，取0.1mL發(fā)酵上清液注入小孔中，室溫下靜置4h后，37℃培養(yǎng)12h，測量抑菌圈直徑。

1.2.3 產乳酸菌素乳酸菌的復篩[8] （1）酸排除實驗：取pH4.5作為乳酸抑制作用的最小pH，調節(jié)初篩菌株的發(fā)酵上清液pH至4.5，以相應pH值的空白培養(yǎng)基為對照，進行抑菌實驗。（2）過氧化氫排除實驗：挑取排除酸作用后仍具有較強抑菌效果的菌株，將其發(fā)酵上清液于80℃加熱10min后，進行抑菌實驗。（3）蛋白酶敏感性實驗：挑取排除酸、過氧化氫干擾后，抑菌活性最強的菌株進行蛋白酶敏感性實驗，調節(jié)菌株pH為胰蛋白酶、木瓜蛋白酶作用的最適pH值7.0，按終濃度為1mg/mL加入各酶，37℃溫育2h，將pH值調到4.5后進行抑菌實驗。

1.2.4 菌株鑒定[9] （1）個體形態(tài)和菌落特征，進行菌株革蘭氏染色、個體形態(tài)、菌落形態(tài)的培養(yǎng)與觀察。（2）理化性質鑒定，對菌株進行過氧化氫酶實驗、伏譜實驗、吲哚實驗、甲基紅實驗、葡萄糖產氣實驗、氧利用實驗、葡聚糖產生實驗、運動性檢測、牛奶實驗、糖發(fā)酵實驗和生長條件測定等實驗。

1.2.5 體外抑菌實驗 對大腸桿菌、單核細胞增生李斯特氏菌、產氣腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、毛霉和黑曲霉進行單層平板打孔抑菌實驗，真菌25℃，細菌30℃培養(yǎng)，測量抑菌圈直徑。

2 結果與分析

2.1 乳酸菌的富集與分離 從富集液中分離9株菌株，實驗證明，這9株菌都是革蘭氏陽性菌，過氧化氫酶接觸陰性，符合乳酸菌的標準。

2.2 產廣譜乳酸菌素乳酸菌的初篩 9株乳酸菌中有A2、C1、C3 3株菌株出現(xiàn)較大抑菌圈，如表1所示，篩選出的3株乳酸菌上清液對于枯草芽孢桿菌和大腸桿菌均有抑菌效果，所篩乳酸菌上清液既抑制革蘭氏陽性菌，也抑制革蘭氏陰性菌。

2.3 產廣譜乳酸菌素乳酸菌的復篩

2.3.1 排酸實驗 乳酸菌對其他菌株產生的抑菌效果可能是自身代謝產生的有機酸產生的效果，也可能是代謝生成的乳酸菌素產生的效果，調節(jié)篩選的菌株發(fā)酵液的pH為4.5，進行抑菌實驗，如表2所示，對照組（pH為4.5的MRS空白培養(yǎng)基）的抑菌圈直徑比其他兩組小，說明這2組乳酸菌產生的代謝產物中排除有機酸后仍有其他抑菌物質[10]。

2.3.2 過氧化氫排除實驗 乳酸菌在自身代謝過程中也會產生過氧化氫，過氧化氫也可能抑制其他微生物的生長[11]，所以為排除其干擾，上述兩組發(fā)酵上清液經過80℃水浴加熱10min，將發(fā)酵液中的過氧化氫充分分解，冷卻至常溫后進行抑菌實驗，同時以發(fā)酵上清液原液作為對照組。抑菌結果顯示（如表3），C1、C3菌株的抑菌圈直徑與排酸實驗大小幾乎相同，排除過氧化氫干擾后，這兩個菌株仍然有抑菌作用，說明C1、C3菌株產生的抑菌效果是由其他抑菌物質產生。

2.3.3 蛋白酶敏感性實驗 選出抑菌效果最強的C1菌株進行蛋白酶敏感性實驗，同時以發(fā)酵上清液原液作為對照組。由表4可知，乳酸菌C1的發(fā)酵上清液經過酶處理后，對2種指示菌的抑菌效果明顯降低，說明此發(fā)酵上清液中的抑菌物質是一種蛋白質，該抑菌物質為細菌素[12]。

2.4 產廣譜乳酸菌素乳酸菌的分類與鑒定

2.4.1 乳酸菌C1的形態(tài) 篩選的菌株其菌體細胞呈球狀，單個或成對存在，革蘭氏染色呈陽性，無芽孢。菌落表面光滑，邊緣整齊，乳白色不透明[13]。

2.4.2 乳酸菌C1的理化性質 該乳酸菌經過一系列的理化性質實驗，過氧化氫酶實驗、伏譜實驗、吲哚實驗、葡萄糖產氣實驗和運動性實驗均為陰性，糖發(fā)酵實驗中，蔗糖、果糖、麥芽糖、乳糖均為紅色，肌醇淡黃色。C1菌株在溫度條件實驗中，10℃下生長遲緩，35℃下生長狀況良好，45℃不生長；C1菌株在耐鹽實驗中，NaCl濃度為2%、4%的環(huán)境下可以生長，6.5%濃度下不生長；C1菌株在酸堿環(huán)境實驗中，pH在4.3和6.8時生長，在9.5時不生長。根據上述形態(tài)觀察、理化性質實驗、糖發(fā)酵實驗和菌種生長條件實驗結果，再根據《乳酸細菌分類鑒定及實驗方法》[14]和《常見細菌系統(tǒng)鑒定手冊》[15]，初步確定C1菌株為乳球菌屬（Lactococcus）。

2.5 體外抑菌實驗 由表5可知，C1菌株上清液對大腸桿菌、單增李斯特氏菌、枯草芽孢桿菌、產氣腸桿菌均有抑菌效果，說明C1菌株對革蘭氏陽性細菌和革蘭氏陰性細菌均有抑制作用；但該上清發(fā)酵液對酵母菌和霉菌無抑制作用。所以C1菌株代謝產生的乳酸菌素具有一定的廣譜抑菌性。

3 結論

本實驗從泡菜中選出9株乳酸菌，這些菌落都為乳白色或者淺黃色、濕潤、光滑、菌落突起、邊緣整齊，而且革蘭氏染色陽性、過氧化氫實驗為陰性。菌落四周的溶鈣圈較大，都符合乳酸菌的特性。

9株乳酸菌中有A2、C1、C33株菌株在單層瓊脂平板打孔抑菌實驗中產生抑菌圈。然后進行復篩，在排除有機酸和排過氧化氫因素影響后，對抑菌效果較好的C1菌株進行蛋白酶敏感性實驗，用胃蛋白酶和胰蛋白酶處理后，發(fā)酵上清液的抑菌性急劇下降，證明該乳酸菌素具有蛋白質性質，根據細菌素的定義可知，C1菌株的抑菌物質是乳酸菌細菌素。菌株理化性質初步鑒定C1菌株為乳球菌屬（Lactococcus）。

經過體外抑菌實驗確定C1菌株產生的乳酸菌素對革蘭氏陽性菌（單增李斯特氏菌等）和革蘭氏陰性菌（大腸桿菌等）均有抑制作用，對毛霉和黑曲霉并無明顯抑制作用，具有廣譜抑菌性。

參考文獻

[1]王韻.蔬菜發(fā)酵專用乳酸菌選育及其菌劑制備核心技術研究[D].南昌：南昌大學，2010.

[2]李傳娟.傳統(tǒng)酸菜中抗性乳酸菌的篩選及其細菌素研究[D].呼和浩特：內蒙古農業(yè)大學，2012.

[3]趙鑫銳.產光譜乳酸菌株的選育、鑒定以及發(fā)酵特性研究[D].合肥：安徽大學，2010.

[4]鄭相濤.產細菌素乳酸菌的篩選與鑒定及所產細菌素特性的初步研究[D].泰安：山東農業(yè)大學，2012.

[5]吳榮榮，張良，王倩.產細菌素乳酸菌的選育及其抑菌特性研究[D].衡水：衡水學院，2009.

[6]滕志利，錢方，姜淑娟，等.產廣譜細菌素乳酸菌的篩選及分類鑒定[J].食品與機械，2013，29（1）：45-48.

[7]李俊霞.產細菌素乳酸菌的篩選、鑒定及培養(yǎng)基的優(yōu)化[D].鄭州：河南工業(yè)大學，2010.

[8]姚麗婭，徐為民，諸永志.產細菌素乳酸菌的篩選及鑒定[J].食品工業(yè)科技，2008，29（1）：160-164.

[9]葉明.微生物學實驗技術[M].合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2009：6-26.

[10]張國強，楊自文，王開梅.一種產抑菌活性物質乳酸菌的快速篩選方法[J].湖北農業(yè)科學，2007，46（5）：741-743.

[11]王菲.復合乳酸菌的抑菌作用及其在鮮肉保鮮中的應用[D].上海：上海海洋大學，2014.

[12]楊尚嬌，倪亞雯，倪永清.新疆傳統(tǒng)干酪中1株產廣譜細菌素乳酸菌的篩選及其生物學特性[J].中國釀造，2015，34（1）：38-42.

[13]楊永亮，李汴生，王飛生.酸泡菜中植物乳桿菌的分離鑒定[J].農產品加工學刊，2014（5）：40-42.

[14]東秀珠，蔡妙英.常見細菌系統(tǒng)鑒定手冊[M].北京：科學出版社，2001：242-265.

[15]凌代文，東秀珠.乳酸菌分類鑒定及實驗方法[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1999：45-47.

[16]Eun-Seo Lim.Inhibitory effect of bacteriocin-producing lactic acid bacteria against histamine-forming bacteria isolated from Myeolchi-jeot[J].Fisheries and Aquatic Sciences，2016，19：1-10. （責編：張宏民）