具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一、菌种的分离鉴定
随着人们生活水平的提高,高胆固醇含量膳食的摄入也逐渐增多,随之带来的高脂血症、冠心病、动脉粥样硬化等心血管疾病已经严重危害到人体健康。人体内胆固醇获得的途径有外源摄取和内源合成,如何减少外源摄取胆固醇摄入量、降低人体血清胆固醇水平的研究越来越受到广泛关注。除了限制饮食外, 国内外的科学家研究表明,乳酸菌具有降低人体血清胆固醇的作用,采用益生菌来降低胆固醇无毒无副作用、可长期安全食用,是解决人类心血管疾病的一条新途径。
1材料与方法
1.1试验材料
酸奶、泡菜:购自泰安市中百超市。
基础培养基:MRS培养基,筛选培养基:MRS加入2%碳酸钙。
体外降胆固醇培养基:用无水乙醇将固态胆固醇(真空干燥箱干燥至恒重)和猪胆盐溶解,配成质量浓度为15mg/mL的胆固醇酒精溶液(含4.5%的猪胆盐),将胆固醇酒精溶液和新鲜配制的MRS溶液按1:14的比例配成约含0.1%胆固醇MRS培养基(含0.3%的猪胆盐),115℃高压蒸气灭菌20min,冷却后置4℃冰箱备用。
试验仪器:电子天平、水浴锅、微波炉、双目显微镜、高速冷冻离心机等。
1.2试验方法
1.2.1菌种的分离、筛选、培养。无菌取分离物(酸奶、泡菜)1g,加入到盛有100mL灭菌生理盐水中,震荡摇匀,然后用接种环蘸取溶液于MRS碳酸钙琼脂平板划线接种,在37℃培养箱中恒温培养24h,再挑取有钙圈的菌落继续划线,37℃培养箱中恒温培养24h,挑取钙圈明显的单菌落保存到试管斜面上,做革兰氏染色,镜检。
1.2.2种子液制备:将上述步骤1.2.1分离、筛选的菌种斜面,用接种环分别刮取两环于50-100mLMRS基础培养基中,37℃培养24h,得发酵液,备用。
1.2.3耐酸试验:用HCl将生理盐水的pH值调至1.8,115℃,灭菌20min。分别取种子液1mL分别加入已灭菌pH值1.8的生理盐水,37℃条件下培养20min,取样测定活菌数,以最初的接入的菌液作为对照,计算其30min后的存活率。
1.2.4耐胆盐试验:基础培养基中添加0.3%的猪胆盐,灭菌,接种量为2%,37℃培养1h后计数,以种子液的活菌数为起始菌数,计算其存活率。
1.2.4模拟人工胃液试验:种子液按2%(v/v)接种于模拟胃液中,在37℃条件下培养,分别在30min取样,平板菌落计数,以种子液作为对照,将计数结果取对数。人工胃液配制:依照中国药典2010版附录。
1.2.6模拟人工肠液试验:种子液按2%(v/v)接种于模拟肠液中,在37℃条件下培养0h、0.5h、1h取样,平板菌落计数,以种子液作为对照,将计数结果取对数。人工肠液配制:依照中国药典2010版附录。
1.2.7降胆固醇能力筛选:将各菌株活化2~3次,分别接种到MRS培养基中,37℃培养24h,按2%(V/V)接种量接种于降胆固醇筛选培养基中,摇匀后立即取样2mL,4000rpm离心5min,取上清液用邻苯二甲醛比色法,测定胆固醇含量,37℃静置培养40h后,用同样方法测定上清中胆固醇含量,并计算培养基中胆 固醇的清除率,重复试验三次求平均值。
1.2.8胆固醇含量测定采用直接离心邻苯二甲醛法(0PA法)。
1.2.9胆固醇脱除率的计算:胆固醇的脱除率(%)=胆固醇降解量/发酵前胆固醇含量×100%。
1.2.10菌种鉴定试验(生化试验)按GB/T4789.35-2010,伯杰氏细菌鉴定手册,配制糖发酵培养基,将纯培养菌分别穿刺接种,同时进行氧化及触酶试验,产酸产气等试验,37℃培养2d。
2结果与分析
2.1形态观察从酸奶中分离纯化的5株乳酸菌和从泡菜中分离纯化的22株乳酸菌经37℃,24h培养均生长出乳白色、隆起、边缘整齐的小菌落,但需氧培养的菌落明显小于厌氧法。革兰氏染色为阳性,球菌、链球菌及杆菌。
2.2耐酸试验结果对分离纯化的27株乳酸菌进行耐酸试验,有6株表现出来良好的耐酸性,BLS3菌株的耐酸性最好,在pH值1.8的生理盐水中30min其存活率达到了20.5%,BLST和BLP5次之,分别为9.2%和5.6%,其余的3菌株都在2%以上。
2.3耐胆盐试验结果将分离纯化好的菌株以2%的接种量接种到含0.3%的猪胆盐的培养基,37℃培养1h后计数,其存活率结果表明有5株乳酸菌有较好的耐胆盐能力,其中BLST耐胆盐能力最好存活率为56.8%,其次为BLS3、BLP2、BLP5、BLP8,其存活率分别为43.5%、40.2%、38.4%、30.7%。
结合这几株的耐酸和耐胆盐试验结果,确定BLS3、BLST、BLP5三个株菌作为后备菌种,进行下一步的试验筛选。
2.4模拟人工胃液试验三株菌的模拟人工胃液试验的结果见表1。
表1三株菌的耐受人工胃液试验结果(单位:1g cfu/mL)
试验结果表明,在模拟人工胃液中,30min后菌株BLST活菌数的对数值高于BLP5和BLS3,其数量级在104。
2.5模拟人工肠液试验三株菌的耐受人工肠液试验结果见表2。
表2三株菌的耐受人工肠液试验结果(单位:1g cfu/mL)
试验结果表明:三株菌在人工肠液中2h存活率都很高,其中以菌株BLST与0h的活菌数数量级没有减少,这株菌能够在人工肠液中存活并生长,BLS3、BLP5的活菌数的数量级有所下降,分别下降了2个 数量级,这两株菌在人工肠液中长期存在会有大量的死亡。
2.6降胆固醇的能力筛选三株菌对胆固醇的清除能力试验结果见表3。
表3三株菌对胆固醇的清除能力试验结果(单位:1g cfu/mL)
试验结果表明:降胆固醇能力比较最强的是BLS3达到90%以上,其次是BLST,胆固醇的降解能力也达到89%以上,BLP5最差为49.1%。
通过对三株菌模拟人工胃液试验、模拟人工肠液试验及降胆固醇的能力比较试验,最终确定能够耐受人工胃液、人工肠液的菌株BLST为最佳菌株,其降胆固醇的能力也较强。
2.7生化鉴定试验结果菌株BLST的生理生化鉴定试验结果见表4。
表4菌株BLST的生理生化鉴定试验结果
试验结果表明,BLST与嗜热链球菌的生化特性相一致,依据伯杰氏手册,初步鉴定为嗜热链球菌,命名为嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus),对其进行保藏,于2012年07月11日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏编号为:CCTCC NO:M 2012282。经连续培养传代和对比试验,该菌株的分类学形 状、形态特征等理化形状未发现可见变化,说明该菌株的形状稳定遗传。
实施例二、菌种的理化性质分析
1材料与方法
1.1菌种:嗜酸乳杆菌1.2467、植物乳杆菌LP、嗜热链球菌BLST(实施例一分离)、嗜热链球菌1.1855、罗伊氏乳杆菌6126、鼠李糖乳杆菌6133、保加利亚乳杆菌BJLY(山东宝来利来生物工程股份有限公司研究院分离)、嗜酸乳杆菌R3(山东宝来利来生物工程股份有限公司研究院分离)。
1.2试剂:胆固醇(分析纯),冰醋酸,硫酸,邻苯二甲醛,正己烷,氢氧化钾等为分析纯;胆盐(生化试剂),吐温-80、葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨,醋酸钠、柠檬酸铵、磷酸氢二钾、硫酸镁。
1.3培养基:MRS培养基
体外降胆固醇培养基的配制:用无水乙醇将固态胆固醇(真空干燥箱干燥至恒重)和猪胆盐溶解,配成质量浓度为15mg/mL的胆固醇酒精溶液(含4.5%的猪胆盐),将胆固醇酒精溶液和新鲜配制的MRS溶液按1:14的比例配成含0.1%胆固醇MRS培养基(含0.3%的猪胆盐),115℃高压蒸气灭菌20min,冷却后置4℃冰箱备用。
1.4试验方法
1.4.1种子液制备:取活化好的菌种斜面,用接种环分别取两环于50-100ml MRS基础培养基中,37℃培养24h,得种子液,备用。
1.4.2耐酸试验:用HCl将生理盐水的pH值调至1.8,115℃,灭菌30min。分别取种子液1mL分别加入已灭菌pH值1.8的生理盐水,37℃条件下培养1h,取样测定活菌数,以最初的接入的菌液作为对照。
1.4.3耐胆盐试验:培养基中添加0.3%的猪胆盐,灭菌,接种量为2%,37℃培养3h后计数,以种子液的活菌数为起始菌数,将活菌数取对数。
1.4.4模拟人工胃液试验:菌液按2%(v/v)接种于模拟胃液中,在37℃条件下培养,分别在0.5h、1.0h、2.0h、3.0h取样,平板菌落计数,以种子液作为空白对照。人工胃液配制:依照中国药典2010版附录。
1.4.5模拟人工肠液试验:菌液按2%(v/v)接种于模拟肠液中,在37℃条件下培养0h、2h、4h、6h、8h取样,平板菌落计数,以种子液作为空白对照。人工肠液配制:依照中国药典2010版附录。
1.4.6降胆固醇菌种的筛选:将各菌株活化2~3次,分别接种到MRS培养基中,37℃培养24h,按3%(V/V)接种量接种于降胆固醇筛选培养基中,摇匀后立即取样2mL,4000rpm离心5min,取上清液用邻苯二甲醛比色法,测定胆固醇含量,37℃静置培养40h后,用同样方法测定上清中胆固醇含量,并计算培养基中胆固醇的清除率,重复试验三次求平均值。
1.4.7胆固醇含量测定采用直接离心邻苯二甲醛法(0PA法)。
1.4.8胆固醇脱除率的计算:胆固醇的脱除率(%)=胆固醇降解量/发酵前胆固醇含量×100%。
2乳酸菌体外降胆固醇的试验
2.1体外降胆固醇的试验设计
试验菌株按4%接种于100mL约含100μg/mL胆固醇的MRS培养基中,37℃兼性厌氧培养40h。测定终pH值和活菌计数,4000rpm离心5min,上清液用于测定胆固醇含量,菌泥用于沉淀分析。以未接种的胆固醇含100μg/mL的MRS培养基作为空白对照。
A、菌株对胆固醇的去除:未接种的对照离心液与试验上清离心液的胆固醇含量之差,即为被菌体去除的胆固醇;
B、沉淀冲洗(测定沉淀于细胞外部的被去除胆固醇):用5mL无菌水重悬菌泥,4000rpm离心5min,测定上清液胆固醇含量;
C、将B的沉淀用无水乙醇重悬浮后,4000rpm离心5min,测定上清液胆固醇含量;空白发酵液中的离心清液和沉淀中的胆固醇含量之和减去发酵后三个上清液之胆固醇含量之和即为进入细胞内部的被去除胆固醇。
D、重新培养:将吸附和吸收胆固醇的菌液2mL,4000rpm离心5min,加入5mL新鲜的不含胆固醇的MRS培养基中,混匀37℃培养40h,测定发酵液的含量,并计算其释放率。
以下公式用于计算各部分胆固醇的含量:
A、物理吸附的胆固醇(%)=d/(a-c)×100%;
B、化学细胞吸附的胆固醇(%)=(e-b)/(a-c)×100%;
C、细胞内的胆固醇(%)=〔(a+b)-(c+d+e)〕/(a-c)×100%;
D、释放率(%)%=5f/2(d+e)
a:未接种的培养基中离心清液中胆固醇浓度,μg/mL,
b:未接种的培养基中离心沉淀中胆固醇浓度,μg/mL,
c:发酵上清液中胆固醇浓度,μg/mL;
d:去离子水重悬后离心清液的胆固醇浓度,μg/mL;
e:乙醇处理后上清液中胆固醇浓度,μg/mL
f:新鲜培养基中胆固醇的浓度,μg/mL。
2.2灭活菌体对胆固醇的脱除试验
灭活菌对介质中胆固醇的脱除作用:将发酵好的菌液,80℃处理40min,按4%的接种量接入高胆固醇液体培养基,37℃静止培养40h后,4000rpm离心5min,测定上清液中胆固醇含量、降胆固醇的脱除率。
3乳酸菌清除胆固醇的影响因素
3.1不同接种量对胆固醇降解率的影响
将选育的菌株按不同的接种量分别以2%、4%、6%、8%接种于含1mg/mL胆固醇液体MRS培养基中,37℃恒温培养40h,测定并计算胆固醇的降解率。
3.2不同浓度的胆固醇对胆固醇降解率的影响
将选育的菌株按相同量接种于含0.5mg/mL、1.0mg/mL、1.5mg/mL不同浓度胆固醇的MRS液体培养基中,37℃恒温箱培养,期间每隔12h震荡一次,40h后测定并计算胆固醇的清除率及pH值。
3.3不同浓度胆盐对胆固醇脱除的影响
在体外降胆固醇的培养基中分别加猪胆盐,使猪胆盐的含量分别是0.1%、0.2%、0.3%,37℃恒温箱培养,40h后测定并计算胆固醇的降解率。
3.4不同胆盐对脱除胆固醇的影响
在MRS培养基中分别加胆固醇胶束溶液,使培养基中胆固醇的含量为1mg/mL,胆盐分别为猪胆盐、牛胆盐、牛磺胆酸钠,胆盐含量皆为0.3mg/mL,121℃灭菌30min,冷却,取样6mL,4000rpm离心5min,分别测定未发酵培养基中胆固醇的含量;按4%接种量接乳酸菌,37℃培养40h后,测定发酵后发酵液中胆固醇的含量。
3.5不同发酵时间对降胆固醇的影响
活化好的菌株按4%的接种量,接种于含胆固醇1mg/mL、胆盐浓度为0.3%的培养基中,37℃培养,分别在12h、24h、32h、40h、48h、50h取样,分别测定胆固醇的清除率。
3.6培养基灭菌时间对降胆固醇的影响
降胆固醇培养基121℃灭菌时间设计为20min、30min,接种量4%,37℃培养40h后,测定发酵后发酵液中胆固醇的含量,计算胆固醇的清除率。
4结果与讨论
4.1乳酸菌的理化性质试验结果
4.1.1八株菌的来源用途及形态学特征,见表5。
4.1.2八株菌培养24h后发酵液的pH值及活菌数的对数值见表6。
表6八株菌培养24h后发酵液的pH值及活菌数的对数(单位:1g cfu/mL)
试验结果表明:以菌株LP发酵液的pH值最低,其次是sh6133、BLST,pH值都在4以下,再次为1.2467、L6126、1.1855,以R3和BJLY最高分别为4.41和4.54;同条件下培养24h,以菌株LP、1.1855、BLST、1.2467、sh6133、活菌数较高,数量级达到109,菌株L6126、R3数量级稍低,数量级在108,菌株BJLY的活菌数最低,数量级在107。
4.1.3八株菌的耐酸试验
将液体种子以1%的接种量转入在pH值为1.8的生理盐水中37℃培养1h,计数,计数结果分别取对数,酸性溶液中的活菌数比原液中的活菌数即为其存活率,结果见表7。
表7八株菌的耐酸试验结果(单位:1g cfu/mL)
试验结果表明:菌株L6126的耐酸能力最强,在酸性溶pH1.8的溶液中1h其存活率为5.38%,其次是菌株R3存活率为1.82%,依次是菌株BLST、1.1855存活率为0.62‰和0.22‰,以SH6133和BJLY耐酸能力最差。
4.1.4八株菌的耐人工胃液试验试验结果见表8。
表8八株菌的耐受人工胃液试验(单位:1g cfu/mL)
试验结果表明:八株菌在人工胃液中只有菌株L6126能够耐受,3h后活菌数对数为6.24,存活率为0.79‰;30min后,菌株L6126没有死亡现象,其余7株菌死亡率较高,菌株LP、BLST的存活率为0.23‰、0.11‰,R3和SH6133的活率最低都小于0.05‰,2h后除了L6126人工胃液中几乎没有活菌。
4.1.5八株菌的耐胆盐试验
培养基中添加0.3%的猪胆盐,灭菌,接种量为2%,37℃培养3h后计数,以种子液的活菌数为起始菌数,分别将计数结果取对数,胆盐溶液的活菌数比原液的活菌数即为存活率,结果见表9。
表9八株菌的耐胆盐试验结果(单位:1g cfu/mL)
试验结果表明:菌株L6126、菌株BLST和1.2467在胆盐溶液中培养3h后,活菌数存活率较高,分别是74.1%、45.0%、40.7%,说明这两株菌耐胆盐能力较强;而菌株BJLY、SH6133在胆盐溶液中活菌数存活的较少,分别是0.19‰和0.003‰,这两株菌耐胆盐能力较弱。
4.1.6八株菌的耐受人工肠液试验试验结果见表10。
表10八株菌的耐受人工肠液试验(单位:1g cfu/mL)
试验结果表明:八株菌在人工肠液中6h存活率都很高,其中以菌株BLST、1.24671.1855、、LP四株菌比0h的活菌数有所升高,即这四株菌能够在肠液中存活并生长,BJLY、L6126、R3、SH6133四株菌有所下降,其中以R3存活率下降的最多。
4.1.7八株菌对胆固醇的脱除率试验试验结果见表11、表12。
表11八株菌对胆固醇的清除能力试验结果(单位:1g cfu/mL)
由上表可以看出:降胆固醇能力比较最强的是BJLY,其次是LP>BLST>R3,再次是L6126、Sh6133,1.1855,以1.2467的降胆固醇能力最差。
表12八株清除胆固醇后的pH值
试验结果表明:8株菌正常发酵后的pH值和加胆固醇后发酵的pH值都有所不同,加胆固醇后发酵液的pH值都比原发酵液的pH值有所升高,这可能是乳酸菌在体外胆固醇培养基中生长代谢中的代谢产物乳酸、甲酸等小分子的有机酸与胆固醇结合而未游离出来导致培养基的pH值不能下降。
小结:综合各菌株的耐酸、耐人工胃液,耐胆盐、耐人工肠液及去除胆固醇的能力试验结果,菌株BJLY虽然降胆固醇的能力比较强,但是其耐酸、耐胆盐能力极差,也不耐受人工胃液,因此不是最佳菌株。菌株L6126能够耐酸、耐胆盐,在人工胃液和人工肠液中也能够存活,但是其降胆固醇的能力较差,因此也不是最佳菌株;菌株R3降胆固醇的能力较好,但是在人工肠液中6h后活菌数量降低,因此也不是最佳菌株。只有菌株BLST和LP降胆固醇的能力较强,既能够耐酸、耐胆盐,在人工肠液中能够存活和生长,因此这两株菌为后备试验选择。
另外:从本试验可知,在饭前或饭后30min以内服用乳酸菌制剂时可以通过胃肠道。
4.2乳酸菌降胆固醇作用效果
4.2.1体外降胆固醇的试验结果
4.2.1.1发酵后发酵液终pH值为6.36,效果图见图1,发酵40h后计数,结果未计出,结果见图2。涂片镜检发酵液,结果见图3(a)、图3(b)。
4.2.1.2吸附胆固醇后转入新鲜培养基中培养40h后镜检涂片,结果见图4。
4.2.1.3发酵前后各部分的胆固醇的含量测定结果见表13。
表13发酵前后测定各部分的胆固醇的含量(单位:μg/mL)
注:发酵后沉淀e包括发酵前的沉淀b,也包括胆固醇渗透到菌体内的一部分。
4.2.1.4菌体吸附和吸收胆固醇的含量及在发酵液中的释放率见表14。
表14菌体对胆固醇的吸附和吸收及在发酵液的释放率
由表13、表14和图3、图4试验结果可以得出:菌体降胆固醇有物理吸附和化学吸附及菌体吸收,其吸附率分别是3.82%、73.3%,菌体吸收率为22.9%,从而得知,乳酸菌降胆固醇的作用是以吸附和吸收为主,菌体吸附胆固醇后转入到新鲜的培养基中,能够从菌体表面释放,其释放率为19.3%。
4.2.2.灭活菌液和菌体对去除胆固醇的影响
将种子菌液发酵24h,将种子液与80℃水浴中处理40min,100mL/瓶分别接菌液4mL和8mL的菌泥,37℃培养40h,分别测定发酵前后胆固醇的含量及去除率。
表15灭活菌液和菌体对脱除胆固醇的影响结果
试验结果(表15)表明,灭活的菌体和菌液对胆固醇都有一定的清除除作用,可能是灭活菌体的细胞膜破裂释放出疏水性的基团更有利于吸附疏水的胆固醇所导致,8%的菌泥比4%的菌液的清除能力低,这可能是菌液中还有某种物质如有机酸、特殊酶系等对降胆固醇也有一定的作用。该结果与医学网中论文《罗氏乳杆菌无细胞上清液降胆固醇能力研究》试验结论一致。
小结:通过对菌株BLST降胆固醇的作用效果研究可知:菌株降胆固醇主要是通过胆固醇与菌体的吸附和吸收作用,即共沉和同化作用;由灭活菌液和菌体对胆固醇脱除研究,说明了菌体具有清除胆固醇能力,从而说明菌体产生胆固醇氧化酶酶解胆固醇不是降胆固醇主要作用,发酵液中的代谢产物有机酸、酶等也有一定的作用。
4.3乳酸菌降胆固醇影响因素试验结果
4.3.1不同接种量对清除胆固醇的影响
培养基中胆固醇浓度为1mg/mL、胆盐为0.3%,接种量分别为2%、4%、6%、8%,37℃培养40h,分别测定发酵前后胆固醇的含量。各接种量的去除胆固醇的能力试验结果如表16。
表16不同接种量对脱除胆固醇的影响结果
试验结果表明:不同的接种量对去除胆固醇有一定的影响,在接种量为2%~4%时,去除胆固醇的能力最强,随着接种量的增加,去除胆固醇的能力有所下降。这可能是接种量过高会抑制乳酸菌的生长。
4.3.2胆固醇的浓度对清除率的影响
在培养基中分别加胆固醇胶束溶液,使胆固醇浓度分别是0.5mg/mL、1.0mg/mL、1.5mg/mL,胆盐含量0.3%,接种量皆为4%,37℃培养40h,分别测定发酵前后胆固醇的含量及去除率,结果见表17。
表17不同浓度的胆固醇对脱除胆固醇的影响结果
试验结果表明:乳酸菌清除胆固醇的能力随着浓度的增加而增加,胆固醇浓度达到1.5mg/mL,清除能力下降。这可能是高浓度的胆固醇抑制乳酸菌的生长的缘故。备注:本次试验培养基的灭菌时间为20min。
4.3.3不同浓度胆盐对脱除胆固醇的影响
在体外降胆固醇的培养基中分别加猪胆盐,使猪胆盐的含量分别是0%、0.1%、0.3%、0.5%,37℃恒温箱培养,40h后测定并计算胆固醇的降解率及pH。其测定结果见表18。
表18胆盐不同浓度对脱除胆固醇的影响结果
试验结果表明:乳酸菌清除胆固醇必须在胆盐存在的情况下,胆盐浓度为0%时,清除胆固醇的能力很弱,胆盐浓度在0%~0.3%之间是随着胆盐浓度的增加而升高,胆盐浓度0.3%时,胆固醇的清除是最高的79.2%,胆盐浓度为0.5%时就下降,这可能是高浓度的胆盐会抑制乳酸菌的升高。该结论与《乳液科学与技术》中《乳制品中具有降胆固醇功能乳酸菌的体外筛选》的结论一致。
4.3.4不同胆盐对脱除胆固醇的影响
表19不同胆盐对脱除胆固醇的影响结果
试验结果(表19)表明:不同的胆盐对降胆固醇有一定的影响,培养基中加入牛黄胆酸钠时对胆固醇的脱清除率最大达到93.7%,其次是牛胆盐72.3%,再次是猪胆盐58.9%。此结论与2010年《食品工业科技》中《植物乳杆菌ST-Ⅲ菌株降胆固醇影响因素的研究》的结论一致。
备注:本次灭菌温度是121℃,胆固醇浓度为1.5mg/mL。
4.3.5乳酸菌在体外降胆固醇溶液中的生长曲线
不同发酵时间对去除胆固醇的影响结果见表20,起初胆固醇含量914μg/mL。
表20不同发酵时间的pH和对脱除胆固醇的影响结果
试验结果表明:发酵从12h至24h,pH有所降低,但是从24h后,pH值处于一种稳定状态,发酵液中胆固醇的含量随着发酵时间的延长而降低,清除率随着发酵时间的延长而升高。
5结论
1、通过对八株菌的耐酸、耐胆盐、耐人工胃液和肠液的试验研究,得出八株菌的耐酸、耐胆盐的能力各不相同,有7株菌在人工胃液中1h后大量的死亡,只有菌株L6126能耐酸耐胆盐,又能够通过人工胃液和肠液;菌株BLST、LP相对具有较强的耐酸、耐胆盐能力及耐受人工胃液和肠液,且菌株BLST在人工 肠液中6h能够存活并生长;菌株BJLY、sh6133其耐酸耐胆盐能力最差。
八株菌降胆固醇的能力比较:菌株BJLY降胆固醇的能力最强,37℃恒温箱培养40h后,其最高清除率能达到95%以上,其次是LP>BLST>R3清除率最高也达到90%以上。
结合八株菌的耐酸、耐胆盐、耐人工胃液、耐人工肠液的试验研究结果及降胆固醇的能力试验,可以确定菌株BLST、LP即为生产最佳菌株,其中以BLST最佳。
2、通过对菌株BLST降胆固醇的试验可知:菌株降胆固醇主要是通过胆固醇与菌体的吸附和吸收作用,即共沉和同化作用,其次是代谢产物有机酸、酶等也有一定的作用。
3、菌体降胆固醇受到很多因素的影响,接种量、胆盐种类、胆盐浓度,胆固醇的浓度、发酵时间等,它随着发酵时间的延长而升高,接种量在2%~4%、猪胆盐浓度为0.3%、胆固醇浓度为1mg/mL、菌体对胆固醇的清除率最高,而不同的胆盐以牛磺胆酸钠对胆固醇的清除影响最大,清除率最高达到90%以上,清除率随着发酵时间的延长逐渐升高。
4、随着人们生活水平的提高和保健意识的增强,对乳酸菌保健作用的认识也日益加深,特别是它能够有效的降低饮食中的胆固醇,降低外原性胆固醇在体内的吸收,预防动脉粥样硬化、冠心病、高血压等深受人们的青睐。因此,高效降低外源性胆固醇的乳酸菌制品也大有市场价值可言。
实施例三、发酵工艺的研究
嗜热链球菌BLST发酵工艺的研究
菌粉是通过以下步骤得到的:
(ⅰ)菌种:选用嗜热链球菌BLST(Streptococcus thermophilus)
(ⅱ)斜面培养:将冻干粉菌种接种于固体斜面培养基上,在37℃培养28h;
(ⅲ)一级种子培养:取培养好的斜面,在无菌条件下用接种环取两环接种于50mL种子液体培养基中,在37℃条件下,静置培养22h,制得一级种子液;
(ⅳ)扩大培养:以3%的接种量,将一级种子液接于500mL种子液体培养基中,在37℃条件下,静置培养22h,制得二级种子液;
(ⅴ)发酵罐培养:以3%的接种量,将二级种子液接于液体发酵培养基中,于37℃条件下,静置培养32h;
(ⅵ)收集发酵产物:待步骤(ⅴ)的发酵液的pH值降到4.0,收集发酵液;
(ⅶ)发酵结束后,立即将发酵液12000rpm离心,菌泥加保护剂(脱脂奶粉20%,蔗糖8%,甘油1%)真空冻干,粉碎得菌粉。
上述步骤(ⅲ)、(ⅳ)、(ⅴ)中所述种子液体培养基配方为:葡萄糖20g/L、蛋白胨10g/L、牛肉膏10g/L、酵母膏5g/L、乙酸钠5g/L、柠檬酸铵2g/L、磷酸氢二钾5g/L、硫酸镁0.5g/L、硫酸锰0.2g/L、 吐温-801mL/L,使用时,调节pH至6.0,在115℃条件下灭菌20min;步骤(ⅱ)所述固体斜面培养基为上述种子液体培养基中添加1.5%的琼脂粉。
实施例四、应用研究
(一)百奥脂乐对高脂大鼠模型的功能研究
1材料与方法
1.1试验动物:健康雄性wistar大鼠(150~200g),60只(购于山东鲁抗动物试验中心,许可证号:SCXK(鲁)2008002。
1.2高脂饲料配方
78.8%基础饲料、1%胆固醇、10%蛋黄粉、10%猪油和0.2%胆盐。
1.3仪器及试剂
解剖器械,全自动生化分析仪(卓越330全自动生化分析仪),胆固醇、胆盐(安徽科宝生物工程有限公司),血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白HDL-C、低密度脂蛋白(LDL-C)测定试剂盒(购于南京建成生物工程研究所,批号:20111103)。
1.4剂量设计与分组
试验设四个剂量组和一个高脂对照组,一个空白组(模型组),以人体推荐量的5倍为其中的一个剂量组,一个正常组,每组10只,受试样品时间30天,见表21。
表21剂量设计与分组
1.5百奥脂乐原料组成为:山楂59%(商品名称:山楂;生产厂家:泰安绿地大药房,实验室提取浓缩烘干),灵芝孢子粉8.5%(商品名称:灵芝孢子粉,实验室破壁处理;生产厂家:泰安凤凰灵芝生物科技有限公司),红曲米粉1.85%(商品名称:红曲米粉;生产厂家:山东巨野晨农天然产物有限公司),低聚果糖22%(商品名称:低聚果糖;生产厂家:郑州弘益泰化工产品有限公司),低聚木糖5.85%(商品名称:低聚木糖;生产厂家:山东龙力生物科技有限公司),嗜热链球菌BLST 2×108cfu/g,植物乳杆菌LP-112×108cfu/g(该菌株命名为Lactobacillus plantarum,已于2010年06月21日保藏于中国典型培养物保藏中心,其保藏编号为CCTCCNO:M 2010150,记载在中国专利申请CN201010240725.X中),各组分按质量百分比,菌粉质量要根据冻干菌粉的活菌数来计算,加入冻干粉后各组分的质量分数之和不足100%时,由奶粉(商品名称:奶粉;生产厂家:内蒙古伊利实业集团股份有限公司)补足至100%,制备时,将各 组分混合均匀即可。
1.6试验步骤
在试验环境下大鼠喂饲基础饲料观察7d,然后尾静脉采血,测定血清总胆固醇(TC),甘油三酯(TG),高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平。根据血清总胆固醇(TC)水平,进行随机分组,在给予高脂饲料的同时给予不同剂量的受试样品,定期称量体重,于试验结束禁食16小时,称体重,尾静脉取血,水合氯醛麻醉解剖,取肝、脾、肾称重。
1.7观察指标:试验过程记录大鼠体征、饮食、体重等,测血清TC,TG,HDL-C,LDL-C水平,肝、脾、肾指数。
1.8数据分析:试验数据用SPSS13.0软件处理,计量资料以
表示,用t检验评价试验结果。
2结果与分析
2.1试验期间各组大鼠体征变化情况见表22。
表22试验期间各组大鼠体征变化情况
2.2各试验组对大鼠采食量的影响
试验期间,每天称大鼠的采食量,每5天对各试验组大鼠称重,各试验组的每5天采食量的变化和体重的变化见图5、图6。
试验结果表明:剂量3组(平3)、剂量4(平4)组的采食量与阳性对照组的采食量有显著性差异,比阳性对照采食量多,4个剂量组无显著性差异。百奥脂乐的四个剂量组采食量较多,阳性对照组采食量较少。
2.3百奥脂乐不同剂量对试验大鼠体重的影响结果见图6。
试验结果表明:随着饲喂时间的延长,各个试验组动物的体重增重逐渐降低,其中剂量4组相比增重较少。通过SPSS13.0分析,各试验组之间没有显著性差异,可知百奥脂乐不影响大鼠的生长。
2.4各试验组对试验大鼠料肉比的影响结果见表23。
表23各试验组对大鼠料肉比的影响
分析结果表明:空白对照组与阳性对照组之间没有显著性差异(p>0.05),空白对照组与剂量1组、剂量2组差异不显著(p>0.05),与剂量4组差异不显著。
2.5各试验组肝、脾、肾指数见表24。
分析结果表明:肝指数:4个剂量组与阳性对照组、空白组比较没有显著性差异,4个剂量组之间两两比较没有显著性差异;脾指数:各试验组之间两两比较没有显著性差异;肾指数:各试验组之间两两比较没有显著性差异。
2.6各试验组对大鼠血脂各项指标的影响结果见表25,以及图7、图8、图9、图10。
表25各试验组大鼠血液中血脂的各项指标(单位:mmol/L)
试验结果表明:总胆固醇(TG):空白对照组与正常组比较,差异极显著(p<0.01),模型成功建立。空白对照组与阳性对照组之间差异不显著(p>0.05),与四个剂量组差异显著(p<0.05),与剂量3、剂量4差异极显著(p<0.01),随着剂量的增大,总胆固醇有先升高再降低的趋势,但是差异不显著。
甘油三酯(TG):空白对照组与正常组比较显著的升高,差异极显著(p<0.01),模型成功建立;空白对照组与阳性对照组之间差异不显著(p>0.05),阳性对照降低不显著,与四个剂量组之间差异显著(0.01<p<0.05),比空白组明显的降低,四个剂量组两两比较没有显著的差异(p>0.05)。
高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C):正常组与空白对照组比较极显著的升高(p<0.01),空白组与阳性对照组没有显著性差异(p>0.05),与剂量1、剂量2、剂量3没有显著性差异(p>0.05),与剂量4有显著性差异(p<0.05),剂量4的HDL-C显著的比空白组低。四个剂量组的剂量1、剂量2、剂量3之间没有显著性差异(p>0.05),剂量4与剂量1、剂量2、剂量3有显著性差异(p<0.05),与阳性对照组有显著性差异(p<0.05),即高剂量能降低高密度脂蛋白。
低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C):正常组与空白对照组极显著的降低(p<0.01),空白对照组与阳性对照组、4个剂量组之间没有显著性差异(p>0.05),阳性对照组与剂量4差异显著(p<0.05)。但是,四个剂量组比空白对照组有所降低。
3结论
通过上面的试验可以得出,百奥脂乐不影响大鼠采食量、不增加大鼠的体重,对大鼠的肝、脾、肾指数没有影响,四个剂量组中以剂量1既能够降低血液中的总胆固醇(TG)的含量,又能够降低甘油三脂(TC),对高密度脂蛋白(HDL-C)的升高不明显,对低密度脂蛋白(LDL-C)降低不明显;剂量1服用量低,产品原料成本低;剂量4虽然显著地降低总胆固醇甘油三脂,但是它也显著的降低高密度脂蛋白胆固醇,服用量大,产品成本较高,所以不是最佳剂量,剂量1为最佳剂量。
(二)百奥脂乐与市售产品、中药及合生元的效果比较
2.1材料与方法:同动物试验(一)
2.1.1受试物组成
A、降脂宁:中成药(国药准字Z22026279)生产厂家,吉林通化永仓药业有限公司。功能主治:降血脂,软化血管。用于增强冠状动脉血液循环,抗心律不齐及高血脂症。
B、血脂康:主要成分洛伐他汀(国药准字Z10950029)生产厂家,北京北大维信生物科技有限公司。功能主治:除湿祛痰,活血化瘀,健脾消食。用于脾虚痰瘀阻滞症的气短、乏力、头晕、头痛、胸闷、腹胀、食少纳呆等;高脂血症;也可用于高脂血症及动脉粥样硬化引起的心脑血管疾病的辅助治疗C、中药组方:山楂53.28%(商品名称:山楂,实验室提取浓缩烘干;生产厂家:泰安绿地大药房),红曲米粉20%(商品名称:红曲米粉;生产厂家:山东巨野晨农天然产物有限公司),蔗糖10.32%(商品名称:蔗糖;生产厂家:郑州龙生食品添加剂有限公司),糊精16.4%(商品名称:糊精;生产厂家:洛阳民昌药用辅料有限公司)。
D、合生元配方:低聚果糖80.1%(商品名称:低聚果糖;生产厂家:郑州弘益泰化工产品有限公司),低聚木糖17.9%(商品名称:低聚木糖;生产厂家:山东龙力生物科技有限公司),嗜热链球菌BLST 2×108cfu/g,植物乳杆菌LP-112×108cfu/g(该菌株命名为Lactobacillus plantarum,已于2010年06月21日保藏于中国典型培养物保藏中心,其保藏编号为CCTCC NO:M 2010150,记载在中国专利申请CN201010240725.X 中),各组分按质量百分比,菌粉质量要根据冻干菌粉的活菌数来计算,加入冻干粉后各组分的质量分数之和不足100%时,由奶粉(商品名称:奶粉;生产厂家:内蒙古伊利实业集团股份有限公司)补足至100%,制备时,将各组分混合均匀即可。
E、D配方中的菌110℃灭活10min。
F、百奥脂乐主要原料:山楂59%(商品名称:山楂;生产厂家:泰安绿地大药房,实验室提取浓缩烘干),灵芝孢子粉8.5%(商品名称:灵芝孢子粉,实验室破壁处理;生产厂家:泰安凤凰灵芝生物科技有限公司),红曲米粉1.85%(商品名称:红曲米粉;生产厂家:山东巨野晨农天然产物有限公司),低聚果糖22%(商品名称:低聚果糖;生产厂家:郑州弘益泰化工产品有限公司),低聚木糖5.85%(商品名称:低聚木糖;生产厂家:山东龙力生物科技有限公司),嗜热链球菌BLST 2×108cfu/g,植物乳杆菌LP-112×108cfu/g(该菌株命名为Lactobacillus plantarum,已于2010年06月21日保藏于中国典型培养物保藏中心,其保藏编号为CCTCCNO:M 2010150,记载在中国专利申请CN201010240725.X中),各组分按质量百分比,菌粉质量要根据冻干菌粉的活菌数来计算,加入冻干粉后各组分的质量分数之和不足100%时,由奶粉(商品名称:奶粉;生产厂家:内蒙古伊利实业集团股份有限公司)补足至100%,制备时,将各组分混合均匀即可。
2.1.2试验分组见表26。
表26剂量设计与分组
2.1.3数据分析:试验数据用SPSS13.0软件处理,计量资料以
表示,用t检验评价试验结果。
2.2结果与分析
2.2.1试验期间各组大鼠体征变化情况见表27。
表27试验期间各组大鼠体征变化情况
试验结果表明:各试验组的大鼠体征和饮食都是正常的。
2.2.2各试验组的料肉比结果见表28。
试验结果表明:各试验组之间没有显著性的差异。
2.2.3各试验组之间的肝、脾、肾指数结果见表29。
表29各试验组之间的肝、脾、肾指数(单位mmol/L)
试验结果表明:肝指数:空白组与阳性对照1、百奥脂乐组、合生元(H)极显著性的增大,与阳性对照2、中药组、合生元(S)比较有增多趋势,但差异不显著。肾指数,空白组与阳性对照1有显著性的升高,与其它各试验组无显著性差异;脾指数:空白组与各试验组无显著性的差异。2.2.4各试验组的血脂中的各项指标结果见表30及图11、图12、图13、图14。
表30各试验组血脂的各项指标(单位:mmol/L)
注:小写字母为显著,大写字母为极显著。
分析结果表明:总胆固醇(TC)正常组与空白对照组差异及显著的降低(p<0.01),正常组比 空白对照组总胆固醇TC显著的降低,模型成立;阳性对照1组(降脂宁)、阳性对照2(血脂康)与空白对照组比较差异不显著(p>0.05),阳性对照2有降低趋势,合生元(H)、合生元(S)、百奥脂乐与空白组比较,有极显著的降低(p<0.01)。
甘油三脂(TG)正常组与与空白对照组比较,差异显著的升高(p<0.01),模型成立。模型组与阳性对照1(降脂宁)无降低,与阳性对照2(血脂康)比较、中药组,有降低的趋势,但是差异不显著(p>0.05),与合生元(H)、合生元(S)、百奥脂乐比较,有显著的降低(p<0.05),与百奥脂乐相比差异极显著的降低(p<0.01)。
高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)模型组与各试验组之间没有显著性的差异(p>0.05)。各试验组不能提高HDL-C的量。
低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)模型组与各试验组之间没有显著性的差异(p>0.05),但是阳性对照2、合生元(S)有显著性的差异(p<0.05),显著的升高。与其它组差异不显著(p>0.05)。
2.3结论
1、合生元(H)能够明显的降低高脂大鼠血液中的总胆固醇(TC)、甘油三脂(TC);比市售药准字号的药品降脂宁、血脂康降总胆固醇、甘油三脂效果明显,对高密度脂蛋白(HDL-C)升高不明显,对低密度脂蛋白(LDL-C)没有升高作用。
2、中药组有降总胆固醇(TC)、甘油三脂(TG)的作用,比降脂宁、血脂康降总胆固醇的效果显著,比血脂康降甘油三脂的效果稍差,对升高高密对脂蛋白、降低低密度脂蛋白不明显。
3、百奥脂乐能够极显著的降低大鼠高脂模型的总胆固醇(TC)、甘油三脂(TC),效果比市售的降脂宁、血脂康效果极显著,比百奥脂乐复方中的中药、合生元效果极显著。对高密度脂蛋白升高作用不明显,对低密度脂蛋白降低作用不明显。
因此,百奥脂乐比单一的中药组方、合生元效果显著,比市售国药准字号产品降脂宁、血脂康效果显著,是一个降低总胆固醇(TC)、甘油三脂(TG)效果很好的产品,此产品的原料皆为药食两用的,无毒副作用,无不良反应,是高血脂患者可以长期服用的最佳产品。