乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組生態位的異質性

劉 欣，陳梅春，劉 蕓，鄭雪芳，陳 崢，王階平，劉 波

（福建省農業科學院農業生物資源研究所，福建 福州 350003）

生態位反映了生物體在其群落中機能作用和地位，包括了時間、空間、營養、代謝、生理、環境條件等資源利用的情況[1-2]。目前，關于微生物生態位研究已成為研究的熱點。Okie等[3]利用生態位和代謝原理解釋土壤細菌多樣性和分布模式；Hunting等[4]發現，資源生態位重疊能夠促進微生物群落代謝的穩定性；Essarioui等[5]研究發現，根際鏈霉菌（Streptomycetaceae）和鐮刀菌（Fusarium）生態位重疊會導致種群間的抑制作用和資源競爭；劉波等[6]報道了養豬微生物發酵床芽孢桿菌（Bacillus）空間生態位特性，發現芽孢桿菌生態位寬度與空間分布型指數擁擠度M*呈顯著正相關；同時發現，芽孢桿菌發酵過程脂肪酸組的結構變化與其生理生化特性的變化相關，也成為芽孢桿菌適應外界生長條件，如溫度、pH值、鹽分等的指標。

乳酸菌是一類重要益生菌，其發酵過程產生豐富的脂肪酸組[7-8]。研究表明，微生物脂肪酸組具有種屬遺傳穩定性，能夠作為生物標記示蹤物質用于微生物生態學研究，韓世忠等[9]利用脂肪酸組分析了中亞熱帶地區兩種森林植被類型土壤微生物群落結構；李森森等[10]將脂肪酸組用于濕地土壤微生物群落分析；張秋芳等[11]利用脂肪酸組差異性研究施肥對土壤微生物群落結構的影響；郭海超[12]利用脂肪酸組研究了磷礦粉在水稻土中的溶解-轉化特性及生物有效性；鄭雪芳等[13]進行了養豬發酵床不同發酵程度墊料微生物群落結構特征磷脂脂肪酸分析；Suutari[14]、Herman[15]、Klein[16]、Haque[17]、Sikorski[18]等對芽孢桿菌脂肪酸對溫度的適應性進行研究，發現芽孢桿菌脂肪酸的組成和含量會隨溫度變化作出相應調整，從而產生耐高溫和耐低溫的脂肪酸。然而，有關乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組生態位的異質性研究鮮見報道。在相同培養條件下，不同種類的乳酸菌發酵生長過程產生的脂肪酸組結構差異顯著，在乳酸菌發酵液中形成了脂肪酸組生態位資源梯度，影響乳酸菌生理生化特性，進而影響乳酸菌的生長；研究乳酸菌發酵液脂肪酸組生態位資源的異質性對于了解其培養組特性、生理生化特性、環境條件變化生長的適應性具有重要意義。

本研究探究不同種類乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組變化及其對生長特性影響的反饋，分析不同乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組成，研究乳酸菌生長能力與脂肪酸含量關系；構建脂肪酸組生態位寬度和重疊生態學指標，分析乳酸菌發酵階段脂肪酸生態位寬度與重疊等變化，闡述生態位變化的異質性，討論乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組生態位寬度與重疊的相互關系，旨在為乳酸菌生長特性研究提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

植物乳桿菌（Lactobacillus plantarumFJAT-13737）、德氏乳桿菌（L.delbrueckiiFJAT-43773）、副干酪乳桿菌（L.paracaseiFJAT-13741）、鼠李糖乳桿菌（L.rhamnosusFJAT-13807）、短乳桿菌（L.brerisFJAT-43776）、發酵乳桿菌（L.fermentumFJAT-13771）、嗜酸乳桿菌（L.acidophilusFJAT-13772）、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilusFJAT-43774），保存于福建省農業科學院農業生物資源研究所微生物菌種保存中心。

KOH、冰醋酸（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；甲醇、正己烷、甲基叔丁基醚（均為色譜級）默克化工技術（上海）有限公司；MRS肉湯培養基、MRS固體培養基 北京陸橋技術股份有限公司。

1.2 儀器與設備

微生物全自動脂肪酸測定儀 美國安捷倫科技有限公司；DK-8D三孔電熱恒溫水槽 上海齊欣科學儀器有限公司；STIK恒溫培養箱 施都凱儀器設備（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 乳酸菌培養與檢測

1.3.1.1 乳酸菌菌種制備

種子液制備：無菌操作將不同的乳酸菌平板樣品取25 mg放入225 mL MRS肉湯培養基中搖勻，置于37 ℃靜置培養24 h，取出置于4 ℃冰箱，用平板稀釋法計數法計數乳酸菌活菌數，調整濃度至1×108CFU/mL，制作成同一濃度的種子液備用。

活菌計數：采用平板稀釋計數法，將乳酸菌發酵液依次遞增稀釋后均勻涂布于MRS固體培養基（含有0.5% CaCO3）平板上，置于37 ℃人工氣候箱中培養，48 h后觀察菌落形態，計數菌落數，計算活菌數，每個處理3 個重復，統計平均值。活菌數計算如式（1）所示：

1.3.1.2 乳酸菌發酵

發酵培養基的制備：制備荔枝汁-大豆蛋白復合培養基，將荔枝汁和豆漿按1∶1比例混合，再加入2%的白砂糖，分裝于250 mL藍蓋瓶中，滅菌，每瓶200 mL荔枝汁-豆漿混合液，備用。

乳酸菌發酵：將供試的8 種乳酸菌分別接種于荔枝汁-大豆蛋白復合培養基，接種量為3%，混勻分裝至100 mL藍蓋瓶中，每瓶裝量80 mL，每個處理重復3 次，37 ℃恒溫培養箱中靜置發酵48 h。

發酵取樣：乳酸菌發酵取樣時間為1、6、12、18、24、30、36、42 h和48 h，每次取樣12 mL，用于分析pH值、酸度值、活菌數（參照1.3.1.1節活菌計數法）以及發酵液脂肪酸組。

1.3.1.3 乳酸菌發酵過程活菌數計算

采用平板稀釋計數法（如上所述），每個樣本吸取200μL至相應濃度的平板上，溶液滴至平板中央，將涂好的平板用塑料袋裝好，倒置于恒溫箱中37 ℃培養48 h，統計培養平板上菌落數，算出同一稀釋度的菌落平均數。

1.3.2 脂肪酸組分析

1.3.2.1 樣品脂肪酸的提取

取10 g乳酸菌發酵液于50 mL離心管中，加入20 mL 0.2 mol/L的KOH溶液，充分混勻，渦旋樣品5 min，37 ℃水浴1 h，每10 min振蕩樣品1 次；加入3 mL 1.0 mol/L醋酸溶液，充分搖勻；加入10 mL正己烷，充分搖勻，2 000 r/min離心15 min，將上層正己烷相轉入干凈玻璃試管中，吹干；加入試劑40.6 mL正己烷-甲基叔丁基醚溶液（1∶1，V/V）后用于脂肪酸測定。

1.3.2.2 樣品脂肪酸成分氣相色譜-質譜檢測

脂肪酸組分析采用微生物全自動脂肪酸測定儀，氣相色譜條件：初始溫度170 ℃，以5 ℃/min升至260 ℃，以40 ℃/min升至310 ℃，維持90 s；氣化室溫度250 ℃；檢測器溫度300 ℃；載氣為H2（2 mL/min），進樣模式為分流進樣，分流比為100∶1；輔助氣流速：空氣（350 mL/min）和H2（30 mL/min）；尾吹氣流速為N2（30 mL/min）；柱前壓10.00 psi；進樣量1 μL。

1.3.3 統計分析

1.3.3.1 乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組聚類分析

利用DPS軟件（v16.05）進行乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組聚類分析，以乳酸菌發酵液脂肪酸組為樣本，不同乳酸菌的不同發酵時間為指標，以卡方距離為尺度，采用可變類平均法進行系統聚類。

1.3.3.2 乳酸菌發酵階段發酵液脂肪酸生態位寬度與重疊分析

利用DPS軟件對乳酸菌不同發酵時間1 h（初期）、24 h（中期）、48 h（后期）發酵液脂肪酸組的生態位寬度和重疊進行計算分析，比較不同乳酸菌的不同發酵階段生態位寬度和重疊及其變化。

生態位寬度計算：以發酵過程為單位，乳酸菌種類為樣本，脂肪酸組為指標，構建數據矩陣，用Levins測度計算不同發酵時間乳酸菌發酵液脂肪酸組生態位寬度（B）[19]。分析軟件采用DPS v16.05數據處理系統。計算如式（2）所示：

式中：Pi為第i個脂肪酸資源的含量比例。

生態位重疊計算：以發酵過程為單位，乳酸菌種類為樣本，脂肪酸組為指標，構建數據矩陣，用Pianka測度計算乳酸菌之間生態位重疊[20]。計算如式（3）所示：

式中：Oik為乳酸菌第i種和第k種的生態位重疊值：nij和nkj為乳酸菌第i種和第k種在脂肪酸資源j中所占的含量比例；r為脂肪酸種類總數。

2 結果與分析

2.1 乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組成分析

2.1.1 脂肪酸組成分析

脂肪酸主要存在于細菌細胞壁上，脂肪酸種類和含量比例具有細菌種屬遺傳穩定性，可作為鑒定細菌種類的特征標記[21]。本研究對乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組進行研究，不同乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組成如表1所示。結果表明，從8 種乳酸菌發酵液中共檢測到脂肪酸91 個，其中直鏈脂肪酸12 個、支鏈脂肪酸70 個、未能分離的脂肪酸9 個。

表1 乳酸菌發酵過程脂肪酸組成Table 1 Analysis of fatty acid composition in the fermentation broth of lactic acid bacteria

乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組研究報道很少，僅見到一些關于乳酸菌發酵過程作為產物分析的脂肪酸研究報道。陸春波等[22]研究發現，脂肪酸（癸酸、辛酸、壬酸）是植物乳桿菌DY6的重要抑菌代謝物；劉露等[23]報道了乳酸菌體外發酵山藥低聚糖能夠產生短鏈脂肪酸，可維持腸道與人體健康。本研究在荔枝汁-大豆蛋白培養基和37 ℃條件下，分別發酵的8 種乳酸菌發酵液中脂肪酸組共檢測到91 個生物標記，完整地分析了乳酸菌的脂肪酸組，鮮見相關研究報道。

2.1.2 脂肪酸組聚類分析

不同發酵時期不同乳酸菌的發酵液脂肪酸組種類增減和含量變化差異顯著。以72 個取樣單元為矩陣，脂肪酸組為樣本，不同乳酸菌的不同發酵時間為指標，數據經過標準化轉化，卡方距離為尺度，用可變類平均法進行系統聚類，分析結果見圖1。

圖1 乳酸菌發酵過程脂肪酸組聚類分析Fig.1 Cluster analysis of fatty acids during fermentation of lactic acid bacteria

可將乳酸菌發酵過程發酵液脂肪酸組分為3類，第1類為乳酸菌高含量脂肪酸，包含了5 個脂肪酸，即C14:0、C16:0、C18:0、C18:1ω9c、Sum In Feature 5（C18:2ω6,9c/C18:0ante），占比65.37%，該類脂肪酸具有種屬識別特征，這5 個脂肪酸生物標記可以用于監測乳酸菌發酵過程活菌數的變化[24]；第2類為乳酸菌中含量脂肪酸組，包含了15 個脂肪酸，即C10:0、C12:0、C15:0、C17:0、C14:1ω5c、C17:0anteiso、C17:0iso、C17:1ω10ciso、C17:1ω8c、C18:010-methyl,TBSA、C18:1ω5c、C19:1iso I、Sum In Feature 3（C16:1ω7c/C16:1ω6c）、Sum In Feature 4（C17:1iso I/anteiso B）、Sum In Feature 8（C18:1ω7c/C18:1ω6c），占比19.44%，這些脂肪酸指示著乳酸菌功能作用；第3類為低含量脂肪酸，包含了其余的71 個脂肪酸，占比15.71%，為生理調控信號脂肪酸。不同的脂肪酸體現了不同的功能信號。張天陽[25]研究發現，豬飼喂乳酸菌后，豬肌肉中豆蔻酸（C14:0）、十七碳酸（C17:0）、亞油酸（C18:2）含量有顯著上升，油酸（C18:l）含量顯著降低，顯著提升了肌肉中氨基酸含量，提高豬肉的抗氧化性；袁崢[26]發現，嗜酸乳桿菌可通過增加不飽和脂肪酸的含量和碳鏈長度降低細胞膜對H+的透過性，防止細胞膜內的pH值迅速下降；游剛等[27]研究發現，腌干魚接種乳酸菌后，棕櫚油酸（C16:0）和十八酸（C18:0）的含量減少，不飽和脂肪酸花生四烯酸（C20:4）和二十碳五烯酸（C20:5）含量增加，一定程度上提升了魚肉的營養價值。

2.2 乳酸菌生長能力與脂肪酸含量關系

2.2.1 乳酸菌生長能力的比較

圖2 不同乳酸菌生長能力的比較Fig.2 Comparison of growth capacity of different lactic acid bacteria

圖2 不同乳酸菌生長能力的比較Fig.2 Comparison of growth capacity of different lactic acid bacteria從圖2可以看出，不同乳酸菌生長能力差異顯著，生長能力最強的為鼠李糖乳桿菌FJAT-13807；最低的為嗜熱鏈球菌FJAT-43774。不同乳酸菌活菌數峰值出現的時間不同，24 h出現峰值的有短乳桿菌FJAT-43776、發酵乳桿菌FJAT-13771、嗜酸乳桿菌FJAT-13772、嗜熱鏈球菌FJAT-43774；30 h出現峰值的有植物乳桿菌FJAT-13737、副干酪乳桿菌FJAT-13741、鼠李糖乳桿菌FJAT-13807；而德氏乳桿菌FJAT-43773峰值出現的最遲，在36 h。

2.2.2 乳酸菌發酵液脂肪酸含量的比較

圖3 不同乳酸菌發酵過程脂肪酸含量的比較Fig.3 Comparison of fatty acid contents in the fermentation broth of lactic acid bacteria during fermentation

從圖3可知，不同乳酸菌發酵液脂肪酸代謝能力差異顯著，發酵過程發酵液脂肪酸總量累計值最高的是短乳桿菌FJAT-43776；最低的是鼠李糖乳桿菌FJAT-13807。從發酵時間上看，有的乳酸菌發酵液脂肪酸總量的峰值非常突出，如短乳桿菌FJAT-43776，脂肪酸總量24 h達到峰值，占整個發酵過程脂肪酸總量累計值的61.85%；而其他乳酸菌峰值不突出，在幾個發酵時間上分布較為均勻。

2.2.3 乳酸菌發酵過程活菌數與發酵液脂肪酸的相互關系

如圖4所示，不同乳酸菌其脂肪酸代謝能力不同，如植物乳桿菌FJAT-13737活菌數與脂肪酸呈指數關系，方程為y＝0.010 7e2×10－6x（R2=0.788 8），隨著脂肪酸總量的變化，活菌數呈指數增長（圖4A）；德氏乳桿菌FJAT-43773（圖4B）、副干酪乳桿菌FJAT-13741（圖4C）、鼠李糖乳桿菌FJAT-13807（圖4D）活菌數與脂肪酸呈拋物線關系，隨著脂肪酸總量的變化，這些乳酸菌的活菌數呈拋物線增長；短乳桿菌FJAT-43776活菌數與脂肪酸呈線性關系，方程為y=2×10－5x－25.475（R2=0.979 2），隨著脂肪酸總量的變化，活菌數呈線性增長（圖4E）；嗜酸乳桿菌FJAT-13772活菌數與脂肪酸呈指數關系，隨著脂肪酸總量的變化，該菌活菌數呈指數增長（圖4G）；而有的乳酸菌生長能力與脂肪酸代謝無函數關系，如發酵乳桿菌FJAT-13771和嗜熱鏈球菌FJAT-43774（圖4F、H）。

圖4 乳酸菌發酵過程活菌數與脂肪酸的相互關系Fig.4 Correlation between the number of viable bacteria and the total amount of fatty acids in the fermentation broth of lactic acid bacteria

2.3 乳酸菌發酵階段發酵液脂肪酸生態位寬度與重疊分析

微生物種性遺傳通過物質代謝差異性構建出不同的物質組生態位寬度，形成互補的生存條件，構建兩個物種共存空間[28-29]。生態位重疊是生態位計測過程中的一個重要指標，是兩個或多個物種或種群在適應環境和利用資源的實際幅度或潛在能力方面所表現出的共同性或相似性[30-31]。特定脂肪酸組作為乳酸菌一個特征物質組，在相同生存條件下構建出不同的發酵液脂肪酸組生態位寬度和重疊度，探究利用生存資源情況。

2.3.1 發酵初期（1 h）乳酸菌發酵液脂肪酸生態位寬度與重疊

如表2所示，菌株的生態位寬度范圍在5.182 3～5.965 8之間，菌株間的生態位重疊值范圍在0.956 4～0.998 4之間；表明發酵初期（1 h）乳酸菌處于生長適應期，活菌數較低，營養條件的容量較大，菌株生長和脂肪酸代謝的限制性較小，菌株具有相近的生態位寬度，對脂肪酸資源的利用具有同質性。已有研究表明，資源生態位重疊可以促進細菌群落代謝的穩定性[4]。發酵初期不同乳酸菌之間的重疊值大于0.95，重疊性很高，表明了乳酸菌發酵液脂肪酸代謝特性相似，能很好地適應相應的培養條件，菌株間的共培養性較強。

表2 發酵初期（1 h）乳酸菌發酵液脂肪酸生態位寬度與重疊Table 2 Fatty acid niche width and overlap of lactic acid bacteria at the initial stage of fermentation (1 h)

2.3.2 發酵中期（24 h）乳酸菌發酵液脂肪酸生態位寬度與重疊

如表3所示，菌株的生態位寬度發生了較大的分化，范圍在3.477 8～7.283 8之間。發酵中期為乳酸菌對數生長期，脂肪酸生態位寬度的分化影響著乳酸菌生長方式，可將這種分化分為3 個類型。

表3 發酵中期（24 h）乳酸菌發酵液脂肪酸生態位寬度與重疊Table 3 Fatty acid niche width and overlap of lactic acid bacteria at the middle stage of fermentation (24 h)

第1個類型：隨著發酵進程發酵液脂肪酸生態位寬度增加，德氏乳桿菌FJAT-43773從發酵初期到發酵中期，脂肪酸生態位寬度由5.35增加到7.28，這表明乳酸菌對脂肪酸資源利用包容性增加，利用效率下降，處于指數增長期的乳酸菌降低了生長速率，按線性方式增長，此時德氏乳桿菌FJAT-43773的活菌數增長方式為為線性增長，方程為y=9.306x－13.4（R2=0.921）（圖5A）。

第2個類型：發酵液脂肪酸生態位寬度減小，鼠李糖乳桿菌FJAT-13807（從5.53下降至3.48）、發酵乳桿菌FJAT-13771（從5.55下降至4.71）、嗜酸乳桿菌FJAT-13772（從5.23下降至4.47），表明乳酸菌對脂肪酸資源利用限制性增加，利用效率靠近發酵中期有所提高，處于指數增長期的乳酸菌前期生長速率低，靠近發酵中期提高，乳酸菌活菌數按拋物線方程增長，如鼠李糖乳桿菌FJAT-13807活菌數方程為y=1.442 9x2+14.483x－12.94（R2=0.925 1），發酵乳桿菌FJAT-13771方程為y=7.792 9x2－13.447x+4.2（R2=0.995 6），嗜酸乳桿菌FJAT-13772方程為y=2.804 3x2－12.2x+11.66（R2=0.879 4）（圖5B～D）。

第3個類型：生態位寬度維持水平，如植物乳桿菌FJAT-13737、短乳桿菌FJAT-43776、副干酪乳桿菌FJAT-13741、嗜熱鏈球菌FJAT-43774，表明對脂肪酸資源利用持續性增加，利用效率保持，處于對數生長期的乳酸菌活菌數按指數方程生長，植物乳桿菌FJAT-13737方程為：y=0.008 2e1.4262x（R2=0.887 8），短乳桿菌FJAT-43776方程為：y=0.075 9e1.5715x（R2=0.915 9），副干酪乳桿菌FJAT-13741方程為：y=0.009e1.6375x（R2=0.801 1），嗜熱鏈球菌FJAT-43774方程為：y=0.020 3e1.3352x（R2=0.784 9）（圖5E～H）。

圖5 發酵中期（24 h）不同脂肪酸生態位寬度分化類型的乳酸菌活菌數模型Fig.5 Models depicting the viable cell count of lactic acid bacteria with different fatty acid niche widths at the middle stage of fermentation (24 h)

研究發現，乳酸菌生態位寬度的大小與其生態位重疊無相關關系。發酵中期（24 h），菌株間的脂肪酸生態位重疊聚類分析如圖6所示，聚為3 組。第1組為低重疊值組，包含了10 對乳酸菌，重疊值范圍為0.069 7～0.284 1，表明它們之間的生態位幾乎不重疊，各自利用脂肪酸資源空間差異性較大，推測它們之間進行共培養協同性較差，該結果與前期研究發現的鼠李糖乳桿菌與嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、短乳桿菌共培養特性較差相吻合。第2組中重疊值組，包含了9 對乳酸菌，重疊值范圍為0.567 2～0.643 5，表明它們之間的生態位存在部分重疊，各自對利用脂肪酸資源空間存在關聯，影響不大。第3組高重疊值組，包含了9 對乳酸菌，重疊值范圍為0.840 6～0.999 0，表明它們之間的生態位幾乎完全重疊，各菌株影響到對方脂肪酸資源空間利用的競爭。

圖6 發酵中期（24 h）乳酸菌發酵液脂肪酸生態位重疊聚類分析（可變類平均法）Fig.6 Cluster analysis of fatty acid niche overlap in pairs of lactic acid bacteria at the middle fermentation stage (24 h)

2.3.3 發酵后期（48 h）乳酸菌發酵液脂肪酸生態位寬度與重疊

如表4所示，菌株的生態位寬度發生了較大的分化，范圍為4.158 5～7.176 6。發酵后期為乳酸菌生長處于消亡期，生態位寬度的分化影響著乳酸菌生長方式；可將這種分化分為3 個類型。

表4 發酵后期（48 h）乳酸菌發酵液脂肪酸生態位寬度與重疊Table 4 Fatty acid niche width and overlap of lactic acid bacteria at the final stage of fermentation (48 h)

第1個類型生態位寬度較窄，生態位寬度在4左右；生態位寬度變窄表明，乳酸菌對脂肪酸資源利用限制性增加，利用效率下降，處于穩定消亡期的乳酸菌生長呈指數函數下降，如植物乳桿菌FJAT-13737（4.16），其方程為：y=71.989e－0.522x（R2=0.747 3）（圖7A）。

第2個類型生態位寬度較寬，生態位寬度在6～7之間；生態位寬度加寬表明，乳酸菌對脂肪酸資源利用包容性增加，利用效率提高，從發酵中期到發酵后期乳酸菌生長經歷了一個峰值和谷底，活菌數按一元三次函數變化，如德氏乳桿菌FJAT-43773（生態位寬度5.950 4）、副干酪乳桿菌FJAT-13741（6.421 1）、鼠李糖乳桿菌FJAT-13807（7.176 6）的方程分別為：y=0.833 3x3－9.928 6x2+38.238x+2.4（R2=0.629 5）、y=3.833 3x3－34.929x2+94.238x－40.2（R2=0.786）、y=6.75x3－63.464x2+163.79x－12（R2=0.964）（圖7B～D）。

第3個類型生態位寬度中等，生態位寬度在5左右；生態位寬度中等表明，乳酸菌對脂肪酸資源利用持續性增加，利用效率持續，乳酸菌從發酵中期過度到發酵后期，活菌數從高處迅速下降，如短乳桿菌FJAT-43776（生態位寬度4.966 6）、發酵乳桿菌FJAT-13771（4.976 7）、嗜酸乳桿菌FJAT-13772（5.168 0）、嗜熱鏈球菌FJAT-43774（5.059 1），冪指數方程分別為：y=149.5x－5.982（R2=0.913 3）、y=97.461x－1.221（R2=0.747 9）、y=20.743x－1.493（R2=0.929 7）、y=10.768x－3.491（R2=0.966 2）（圖7E～H）。

圖7 發酵后期（48 h）不同脂肪酸生態位寬度分化類型的乳酸菌活菌數模型Fig.7 Models depicting the viable cell count of lactic acid bacteria with different fatty acid niche widths at the final stage of fermentation (48 h)

發酵后期（48 h），乳酸菌發酵液脂肪酸生態位寬度的大小與其生態位重疊無相關關系。菌株間的脂肪酸生態位重疊值范圍在0.508 8～0.999 3，可將之分為2 組，第1組中重疊值組，包含了15 對乳酸菌，重疊值范圍0.508 8～0.615 4（圖8），生態位重疊的平均值0.559 8，表明它們之間的生態位存在部分重疊，各自對利用脂肪酸資源空間存在關聯，影響不大。第2組高重疊值組，范圍0.969 9～0.990 3，包含了13 對乳酸菌（圖8），生態位重疊的平均值0.990 3，表明它們之間的生態位存在完全重疊，各菌株影響到對方脂肪酸資源空間利用的競爭。

圖8 發酵后期（48 h）乳酸菌發酵液脂肪酸生態位重疊聚類分析（可變類平均法）Fig.8 Cluster analysis of fatty acid niche overlap in pairs of lactic acid bacteria at the final fermentation stage (48 h)

3 結 論

本研究測定了8 種乳酸菌發酵過程的發酵液完整脂肪酸組，共檢測到脂肪酸生物標記91 條，其中支鏈脂肪酸種類最豐富（70 條），不可培養脂肪酸種類最少（9 條）。不同乳酸菌發酵液脂肪酸總量差異顯著，但脂肪酸總量與乳酸菌生長能力無直接相關性。乳酸菌發酵過程生態位的分化對乳酸菌生長模式的影響不同，發酵初期（1 h），不同乳酸菌的脂肪酸生態位寬度差異不顯著，菌株間脂肪酸生態位重疊程度較高，活菌數較低，環境容量較大，生態位寬度與重疊無相關性。發酵中期（24 h），乳酸菌發酵液脂肪酸生態位寬度和重疊發生了較大的分化，影響處于對數生長期的乳酸菌生長模式，生態位寬度增加，乳酸菌生長速度下降，活菌數呈線性方程增長；生態位寬度減少，乳酸菌生長速度增加，活菌數呈拋物線方程增長；生態位寬度維持，乳酸菌生長速度維持原有方式，此時處于對數增長期，活菌數按指數方程增長。發酵后期（48 h），乳酸菌發酵液脂肪酸生態位寬度與重疊也有類似分化，此時乳酸菌處于穩定消亡期，生態位寬度較寬，乳酸菌生長能力下降，活菌數呈指數方程下降；生態位寬度較窄，乳酸菌生長能力增強，活菌數呈一元三次方程變動；生態位寬度維持，乳酸菌維持原有的規律，活菌數呈冪指數下降。乳酸菌發酵過程脂肪酸組生態位異質性為其生長特性研究提供了基礎數據。