CN110923169A - 一株植物乳杆菌nfl131及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微生物技术领域,本发明提供了一株植物乳杆菌NFL131及其应用。所述植物乳杆菌NFL131保藏于中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心,保藏日期为:2018年11月26日,保藏编号为:CCTCC NO:M2018823。本发明的植物乳杆菌NFL131在体外降胆固醇实验中表现出潜在的降脂能力,且植物乳杆菌能够降低大鼠血清中的胆固醇浓度;作为口服制剂本发明的植物乳杆菌NFL131对胃酸和胆盐具有良好的耐受性,在宿主肠道中具有较强的定植能力,且对宿主安全。
Description
技术领域
本发明涉及微生物应用技术领域,尤其涉及一株植物乳杆菌 NFL131及其应用。
背景技术
胆固醇最初在胆石中发现,呈粉末状或鳞片状,具有脂溶性,是动物体细胞和组织中一类重要的物质,在体内作用广泛。不仅是机体的重要营养物质,还是构成细胞膜的重要组成成分,常常会与脂肪酸发生酯化反应,形成一种构成血浆脂蛋白的成分,即胆固醇酯。一直以来,胆固醇都是医学界的焦点。这不只是由于它具有重要的生理功能,更是由于它是引起冠心病等疾病的罪魁祸首。随着人体血清总胆固醇含量的不断升高,发生动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的风险也随之变大,时间也就越早。高胆固醇是动脉粥样硬化与冠心病最重要的危险因素。
乳酸菌一直都伴随着人类社会的发展。公元前3世纪,人类就开始了无意识运用乳酸菌来发酵蔬菜。我国最早用文字记载乳酸菌的是北魏时期的《齐民要术》,其中讲到了制作乳酸菌的方法。大约在公元前6000~4000年,古印度就开始生产浓缩酪乳和达希酸奶,直到今天,仍是该地区人们不可缺少的食物。大约在公元前1300年的美索不达米亚的古巴比伦地区就开始制作了发酵奶油。在不同地区的历史进程中几乎都出现了以乳酸菌发酵为特征的传统食品,可以看出乳酸菌在人类社会发展中的重要作用。其生理功能主要有:(1)平衡肠道菌群,防止肠道紊乱;(2)改良产品风味,提高营养价值;(3)抑制杂菌生长,延长产品保质期;(4)促进营养物质的消化吸收;(5)降低胆固醇含量的功能等。
降胆固醇乳酸菌作用相关机制的相关猜测主要有以下几种:(1) 同化吸收研究表明,部分乳酸菌在含胆盐和胆固醇的MRS培养基中厌氧条件下生长时,菌株可以将培养基中的胆固醇以吸入细胞内的方式发挥降胆固醇作用。目前,菌体细胞同化吸收胆固醇的机理只是在体外得到了证明,还需通过体内实验进一步探究。(2)共沉淀作用培养液中胆固醇含量下降是因为在偏酸性的环境下,胆固醇可与胆盐结合成沉淀,从而起到降胆固醇的作用。同时也有一些研究者发现,乳酸菌代谢产生的胆盐水解酶(Bilesalthydrolase,BSH)可以将结合态的胆盐转变为游离态胆酸,而胆固醇与游离态胆酸可形成复合物被沉淀下来,进而使培养液中的胆固醇含量减少。(3)同化与共沉淀联合作用。这三种可能的机制都非常值得进一步研究。
虽然益生菌对人体内是否存在降胆固醇作用,还有待进一步证明,这可能与实验样本小、时间长短、研究对象差异大、服用具体量不确定、实验设计等多方面有关系。但是根据大量的实验调查和研究发现以含有乳酸菌的发酵食品为主食的人群,其血液胆固醇水平普遍偏低,所以益生菌能够降低胆固醇的菌制剂及其临床应用的发展还是很好的。
发明内容
本发明的目的在于提供一株植物乳杆菌NFL131,及植物乳杆菌 NFL131在制备高降胆固醇药物中的应用。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种植物乳杆菌NFL131,拉丁文为Lactobacillus plantarum,所述植物乳杆菌NFL131保藏于中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心,保藏日期为:2018年11月26日,保藏编号为:CCTCC NO: M 2018823。
本发明还提供了所述植物乳杆菌NFL131在制备高降胆固醇药物中的应用。
本发明的植物乳杆菌NFL131在体外降胆固醇实验中表现出潜在的降脂能力,且植物乳杆菌NFL131的活细胞对胆固醇具有更好的吸附效果,能够降低大鼠血清中的胆固醇浓度;作为口服制剂,本发明的植物乳杆菌NFL131对胃酸和胆盐具有良好的耐受性,在宿主肠道中具有较强的定植能力,且未表现出溶血活性,对宿主安全。本发明的植物乳杆菌NFL131还具有BSH活性、抗氧化活性、抑菌活性和抗生素敏感性。
附图说明
图1为胆固醇标准曲线;
图2为植物乳杆菌NFL131的体外胆固醇脱除率;
图3为植物乳杆菌NFL131对大鼠血清中胆固醇的影响;
图4为植物乳杆菌NFL131的BSH活性检测结果;
图5为植物乳杆菌NFL131吸附胆固醇的电镜结果;
图6为植物乳杆菌NFL131吸附于Caco-2细胞表面染色结果;
图7为植物乳杆菌NFL131抗氧化活性测定结果;
图8为植物乳杆菌NFL131的溶血活性检测结果。
保藏说明
植物乳杆菌NFL131,拉丁文为Lactobacillusplantarum,该菌株保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏单位地址为:中国武汉武汉大学,保藏日期为: 2018年11月26日,保藏编号为:CCTCC NO:M 2018823。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
本发明中的MRS肉汤培养基购自海博生物技术有限公司。
本发明中的DPPH标准品购自上海阿拉丁生物科技股份有限公司。
在本发明中植物乳杆菌NFL131菌悬液的制备方法为:取植物乳杆菌NFL131菌株,按照3%的接种量接种到MRS肉汤液体培养基中,培养得到植物乳杆菌NFL131菌悬液。
实施例1
体外降胆固醇实验是初步判定菌株是否具有潜在降脂能力的重要标准。
分别取1mL培养48h的植物乳杆菌NFL131菌悬液接种于19mL 胆固醇-MRS液体肉汤培养基中,得到接种初始待测菌液;
取1mL培养48h的植物乳杆菌NFL131菌悬液接种于19mL胆固醇-MRS液体肉汤培养基中,37℃静置培养24h,得到接种24h后的待测菌液。
采用邻苯二甲醛法测定植物乳杆菌NFL131的活细胞接种初始待测菌液和接种24h后的待测菌液中胆固醇的含量,然后计算得到植物乳杆菌NFL131的活细胞对体外胆固醇脱除率。其中,胆固醇-MRS 培养基的配方为:胆固醇1g/L、吐温20mL/L、牛胆盐3g/L加热溶解后得到胆固醇-吐温溶液,取现配的胆固醇-吐温溶液与MRS肉汤培养基定容至1L备用。
采用邻苯二甲醛法测定胆固醇含量变化:
(1)胆固醇提取:在试管中加入1mL接种初始待测菌液、3mL 无水乙醇和2mL 50%的KOH,置于60℃水浴中,水浴30min后冷却至室温,然后加入3ml正己烷充分震荡,在加入3ml蒸馏水静置分层,吸取上层液体于60℃蒸干,得到烘干样品;
(2)胆固醇测定:向步骤(1)中的烘干样品中加入2ml OPA 试剂,室温反应10min后加入2ml浓硫酸,震荡20s,然后于室温反应10min,测550nm处吸光度值,测得接种初始菌液中的胆固醇含量;
将上述接种初始待测菌液替换成接种24h后的待测菌液,得到接种24h后菌液中的胆固醇含量。
在本发明中OPA试剂的配方为:称取0.05g的邻苯二甲醛用冰乙酸定容至100ml,现配现用。
(3)计算胆固醇降解率:
(4)胆固醇标准曲线的制作:将上述步骤中的烘干样品换成胆固醇稀释液:先配置浓度为2mg/ml胆固醇母液,然后制得胆固醇稀释液,测550nm处吸光度值,获得胆固醇标准曲线如图1。
将上述培养48h的植物乳杆菌NFL131菌悬液分别替换成培养 48h后加热致死的植物乳杆菌NFL131、植物乳杆菌ATCC 14917、加热致死的植物乳杆菌ATCC 14917、空白对照和加热后的空白对照。计算得到植物乳杆菌NFL131的加热致死细胞、植物乳杆菌ATCC 14917活细胞、植物乳杆菌ATCC 14917加热致死细胞和空白对照组对体外胆固醇的脱除率。
由图2可知,在培养24h后,植物乳杆菌NFL131的活细胞和加热致死细胞体外胆固醇脱除率分别为(55.79±2.4)%和 (13.42±1.35)%、阳性对照益生菌植物乳杆菌ATCC14917的活细胞和加热至死细胞体外胆固醇脱除率分别为(29.77±1.7)%和 (19.95±8.84)%,且统计学分析结果表明,菌株之间胆固醇脱除率呈显著性差异(p>0.05)。
其中,Control为空白对照组,Positives trains为植物乳杆菌ATCC 14917,NFL131为植物乳杆菌NFL131。所有数据用均数±标准差表示,并采用SPSS23软件进行组间比较,并采用单因素方差分析,组内用配对t检验分析,p<0.05差异显著,不同字母代表两者之间差异显著。
实施例2
初步实验发现高脂饮食诱导可以使大鼠血清胆固醇浓度显著升高。因此,本发明采用高脂饮食诱导大鼠血清胆固醇浓度升高。取 SD大鼠24只分为正常对照(ND)组、高脂(HFD)组和植物乳杆菌NFL131干预(HFD+NFL131)组,每组各8只。
正常对照(ND)组按照大鼠体重每日10克/100克,给予基础饲料正常饮食;高脂(HFD)组:按照大鼠体重每日10克/100克,给予高脂饲料饮食;植物乳杆菌NFL131干预(HFD+NFL131)组:按照大鼠体重每日10克/100克,给予高脂饲料饮食并给予0.8ml经调制的植物乳杆菌NFL131菌悬液,其调制方法为:取培养过夜的植物乳杆菌NFL131菌悬液,调整其在600nm处吸光度为1。饲喂大鼠45天后,测定大鼠血清中胆固醇含量。
由图3可知,植物乳杆菌NFL131干预后,大鼠血清胆固醇浓度明显下降,本发明的植物乳杆菌NFL131能够降低大鼠血清中的胆固醇含量。
实施例3
BSH酶活在益生菌降胆固醇方面发挥重要的作用,BSH能够将结合态的胆盐水解为非结合态的胆盐,而非结合态的胆盐在水中的溶解性较低,在酸性条件下能够与培养基中的Ca2+结合形成沉淀。
在BSH筛选培养基中接入植物乳杆菌NFL131、阳性对照益生菌植物乳杆菌ATCC14917和空白对照组,37℃培养48h。在本发明中 BSH筛选培养基的配方为:将5g/L牛磺脱氧胆酸钠、0.37g/L CaCl2混入MRS肉汤培养基。
从图4中结果可以观察到植物乳杆菌NFL131和阳性对照益生菌植物乳杆菌ATCC14917周围产生了白色沉淀,且A菌落周围可以看到明显的颗粒状沉淀,说明植物乳杆菌NFL131具有BSH活性。其中图5中A为植物乳杆菌NFL131,B为植物乳杆菌ATCC 14917,C 为空白。
实施例4
为了进一步探究植物乳杆菌NFL131降胆固醇的机制,通过电镜观察了植物乳杆菌NFL131细胞以及植物乳杆菌NFL131对胆固醇的吸附情况。
取培养过夜的植物乳杆菌NFL131菌悬液,离心后去除上清液,再加入PBS缓冲液摇匀后继续离心,重复3次后离心取下层菌体,然后用GLU电镜固定液固定3小时后自然干燥,用导电胶取微量样品喷金30min后(SBC-12离子溅射仪)于扫描电镜下观察并拍照。
取1mL培养48h的植物乳杆菌NFL131菌悬液接种于19mL胆固醇-MRS液体肉汤培养基中静置培养,37℃培养24h,按照上述方法观察植物乳杆菌NFL131活细胞对胆固醇的吸附情况;
取1mL培养48h的加热灭活的植物乳杆菌NFL131菌悬液接种于19mL胆固醇-MRS液体肉汤培养基中静置培养,37℃培养24h,按照上述方法观察植物乳杆菌NFL131死细胞对胆固醇的吸附情况。
本实验中胆固醇-MRS液体肉汤培养基同实施例2。
从图5中可知,植物乳杆菌NFL131的活细胞和死细胞对胆固醇都表现出一定的吸附性,特别是植物乳杆菌NFL131的活细胞明显的聚集吸附了胆固醇。其中,A为植物乳杆菌NFL131细胞,B为加热至死的植物乳杆菌NFL131细胞+胆固醇,C为活的植物乳杆菌 NFL131细胞+胆固醇。
实施例5
益生菌需要定植在宿主中,其与小肠细胞的吸附能力就显得尤为重要。
本发明通过将植物乳杆菌NFL131与人结肠腺癌细胞Caco-2共孵育4h后,染色后观察植物乳杆菌NFL131细胞吸附活性。
将培养过夜的植物乳杆菌NFL131菌悬液经pbs缓冲液清洗3次并悬浮于pbs缓冲液中,然后将其接种于Caco-2细胞中,在37℃下培养4h,用pbs缓冲液清洗3次后用甲醇固定,利用革兰氏染色观察附着的细菌。
人结肠腺癌细胞Caco-2的培养方法为:Caco-2细胞在湿度为95%的空气和5%的二氧化碳的气体环境下,在DEME高糖培养基(含双抗(青链霉素混合液)、胎牛血清20%)中37℃培养24h,备用。
从图6中可以明显观察到植物乳杆菌NFL131吸附于Caco-2周围,表明植物乳杆菌NFL131在宿主肠道中具有较强的定植能力。
实施例6
(1)DPPH自由基清除能力测定:
DPPH储备液:称取20mg DPPH标准品,用无水乙醇定容到10mL 棕色容量瓶中,储存于-20℃(不宜长时间储存);
DPPH工作液:取1mL DPPH储备液定容于100ml的棕色容量瓶中,此时浓度为0.02mmol/L(现用现配)。
取0.2mL的样品,分别加入2mL的(0.02mmol/L)DPPH工作液,避光反应30min后,于6000rpm,离心10min,然后在517nm波长处测吸光度记为A0。
将上述样品换成无水乙醇测定的值为A1;将DPPH工作液换为无水乙醇测定的值记为Ai;用Vc做标准曲线。以Vc当量DPPH自由基清除率计算见式(1):
在发明中将上述样品分别替换成植物乳杆菌NFL131的菌悬液、植物乳杆菌ATCC14917和空白对照,获得植物乳杆菌NFL131对 DPPH的清除率、植物乳杆菌ATCC 14917对DPPH的清除率和空白数据。
(2)羟基自由基清除能力测定:
依次取1mL 2.5mmol/L的邻菲罗啉,1mL浓度为0.02mmol/L的 PBS磷酸缓冲液,1mL蒸馏水置于试管中,混匀后加入1mL2.5 mmol/L 的硫酸亚铁,经充分的反应后,加入1mL质量分数为20mmol/L的过氧化氢,于37℃反应1.5h后测定536nm处的吸光度记为AP;样品代替蒸馏水定为AS;用蒸馏水代替过氧化氢溶液记做AB;以Vc作为阳性对照标曲。将待测样品的轻自由基的清除率转换为Vc当量,羟基自由基清除率计算见式(2)
在发明中将上述样品分别替换成植物乳杆菌NFL131的菌悬液、植物乳杆菌ATCC14917和空白对照,获得植物乳杆菌NFL131对羟基自由基的清除率、植物乳杆菌ATCC 14917对羟基自由基的清除率和空白对照的数据。
(3)超氧阴离子自由基清除能力的测定:
本实验采用邻苯三酚法测定超氧阴离子自由基清除能力:取用 1mL的1.5mmol/L的TRIS-HCl溶液,加入1mL的3mmol/L二乙三胺五乙酸溶液,1mL的1.2mmol/L邻苯三酚溶液,和0.5mL的样品,总反应体系为3.5mL,在室温下反应10min后测定325nm处的吸光度记为A3,以蒸馏水代替样品记为A1,把邻苯三酚换为蒸馏水记为 A2,以Vc为阳性对照标曲。以Vc为当量,超氧阴离子自由基清除率计算见式(3)
在发明中将上述样品分别替换成植物乳杆菌NFL131的菌悬液、植物乳杆菌ATCC14917和空白对照,获得植物乳杆菌NFL131对超氧阴离子自由基的清除率、植物乳杆菌ATCC14917对超氧阴离子自由基的清除率和空白对照的数据。
结果如图7,通过检测DPPH自由基清除能力、羟基自由基清除能力和超氧阴离子自由基清除能力三种方式测定植物乳杆菌NFL131 的抗氧化活性,从图7可以看出,植物乳杆菌NFL131与对照益生菌植物乳杆菌ATCC 14917都具有较强的抗氧化活性。
Control为空白对照,在本发明中空白对照为蒸馏水,Positive strains为植物乳杆菌ATCC 14917,NFL131为植物乳杆菌NFL131。所有数据用均数±标准差表示,并采用SPSS 23软件进行组间比较,并采用单因素方差分析,组内用配对t检验分析,p<0.05差异显著,不同字母代表两者之间差异显著。
实施例7
本发明选取大肠杆菌E.coli,铜绿假单胞杆菌P.aeruginosa,金黄色葡萄球菌S.aureus,福氏志贺菌S.flexneri,蜡样芽孢杆菌B. cereus,伤寒沙门氏菌S.typhimurium,共计六种致病菌为指示菌,使用牛津杯法来测试乳酸菌的抑菌能力。
取培养48h的植物乳杆菌NFL131菌悬液,在4℃,5000r/min 条件下离心10分钟,得到发酵上清液,4℃保存备用。
指示菌平板的制备:取4个灭菌的牛津杯均衡放置于培养皿上,经活化2~3次的指示菌单种菌液,倾倒于40℃左右未凝固的固体培养基中,充分摇匀后倒平板,凝固后在37℃培养24小时后备用。
将凝固的指示菌平板放于水平桌面上,取出插入培养基中的牛津杯后,分别在取出牛津杯形成的孔中滴加与孔等量的植物乳杆菌NFL131发酵上清液,37℃条件下培养48小时后,测量抑菌圈直径大小。结果如表1
表1植物乳杆菌NFL131抑菌活性检测
结果显示,植物乳杆菌NFL131具有较强的抑菌活性。
实施例8
益生菌通过口服方式进入肠道,因此,其对胃酸和胆盐的耐受性对其有效定植和发挥益生活性具有重要意义。本发明通过检测植物乳杆菌NFL131在人工模拟胃酸和肠液中的存活率,反映其对胃酸和胆盐耐受性。
耐酸能力测定:
(1)配制液体MRS肉汤培养基,用盐酸分别调节至pH 2、pH 3、 pH 4,120℃灭菌15min后待用;
(2)将培养48h的植物乳杆菌NFL131菌悬液分别取1mL置于含有不同pH的9mL MRS肉汤液体培养基中,混合均匀后再稀释10 倍,再次混合均匀后涂布在MRS肉汤固体培养基上,37℃培养48h,所得的菌落数为接种时的菌落数目。
然后将不同含有pH的培养基于37℃培养4h,然后按照上述步骤接种培养48h的植物乳杆菌NFL131菌悬液,混合均匀后再稀释10 倍,再次混合均匀后涂布在MRS肉汤固体培养基上,37℃培养48h,所得的菌落数为接种4h后的菌落数目。
(3)48h后查看菌落生长情况,计算存活率:
存活率=4h后菌落数目/接种时菌落数目×100%
耐胆盐能力:
(1)向配制好的液体MRS肉汤培养基中分别加入0.3、0.5、1.0 的牛胆盐,120℃灭菌15min后待用;
(2)将培养48h的植物乳杆菌NFL131菌悬液取1mL置于含有 9mL不同浓度胆盐的MRS肉汤液体培养基中,混合均匀后再稀释10 倍,再次混合均匀后涂布在MRS肉汤固体培养基上,37℃培养48h,计数,获得接种时菌落数目。
然后将不同胆盐浓度的培养基于37℃培养4h后,照上述步骤接种培养48h的植物乳杆菌NFL131菌悬液,混合均匀后再稀释10倍,再次混合均匀后涂布在MRS肉汤固体培养基上,37℃培养48h,计数,获得接种时4h后的菌落数目。
(3)48h后查看菌落生长情况,计算存活率:
存活率=4h后菌落数目/接种时菌落数目×100%
由表2和表3的结果显示,植物乳杆菌NFL131较对照益生菌植物乳杆菌ATCC 14917显示出更好的胃酸和胆盐耐受性。
表2植物乳杆菌NFL131的耐酸能力
表3植物乳杆菌NFL131对胆盐耐受性
Positive strains为植物乳杆菌ATCC 14917,NFL131为本发明的植物乳杆菌。所有数据用均数±标准差表示,并采用SPSS 23 软件进行组间比较,并采用单因素方差分析,组内用配对t检验分析, p<0.05差异显著,不同字母代表两者之间差异显著。
实施例9
益生菌作为功能性保健食品,安全性备受关注,溶血活性对宿主具有危害性,因此,检测了植物乳杆菌NFL131的溶血活性。
在本发明中NFL131和ATCC 14917单菌落的制备方法为:取实施例1中纯化后保藏在斜面中的植物乳杆菌NFL131菌株及植物乳杆菌ATCC 14917,以划线接种法接种于MRS固体培养基中,37℃培养48h后备用。
于MRS固体培养基上挑取NFL131和ATCC 14917单菌落,分别接种至盛有MRS液体培养基的试管中培养,以恢复菌种活力。试管使用木塞封口,放于厌氧罐中在37℃条件下培养24h。用接种环蘸取MRS液体培基中菌液于哥伦比亚血平板划线,菌落长出后观察有无溶血现象(溶血圈)。
结果如图8所示,植物乳杆菌NFL131未表现出溶血活性。
实施例10
采用药敏纸片法测定植物乳杆菌NFL131对抗生素的药敏性。本发明选择了八种抗生素:头孢唑林、氯霉素、阿奇霉素、庆大霉素、氨苄西林、阿莫西林、万古霉素、克林霉素。
取培养过夜的NFL131菌液调制600mm处吸光度为1,即为待测菌悬液。取1.0mL经调节600mm处吸光度约为1的菌悬液加入到 15mL无菌并融化后的MRS液体培养基中,混匀后倾注到无菌平皿上,待凝固后放入含有抗生素药物纸片,37℃培养48h后测定并记录抑菌圈直径。根据美国临床和试验室标准化研究所制定的《抗菌药物敏感性试验执行标准》(2013年版)评价试验乳酸菌对抗生素的药敏性。结果如表3:
表3植物乳杆菌NFL131抗生素药敏性
结果显示,植物乳杆菌NFL131对大部分临床运用的抗生素敏感。
由以上实施例可知,本发明提供了一种植物乳杆菌NFL131在体外降胆固醇实验中表现出潜在的降脂能力,且植物乳杆菌NFL131的活细胞对胆固醇具有更好的吸附效果,能够降低大鼠血清中的胆固醇浓度;作为口服制剂本发明的植物乳杆菌NFL131对胃酸和胆盐具有良好的耐受性,在宿主肠道中具有较强的定植能力,且未表现出溶血活性,对宿主安全。本发明的植物乳杆菌NFL131还具有BSH活性、抗氧化活性、抑菌活性和抗生素敏感性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一株植物乳杆菌NFL131,拉丁文为Lactobacillus plantarum,所述植物乳杆菌NFL131保藏于中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心,保藏日期为:2018年11月26日,保藏编号为:CCTCC NO:M 2018823。
2.权利要求1所述植物乳杆菌NFL131在制备高降胆固醇药物中的应用。
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