CN117025456B - 一种具有降血尿酸、抗炎作用的副干酪乳酪杆菌a21151及其应用 - Google Patents
一种具有降血尿酸、抗炎作用的副干酪乳酪杆菌a21151及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种具有降血尿酸、抗炎作用的副干酪乳酪杆菌A21151及其应用,所述副干酪乳酪杆菌为副干酪乳酪杆菌A21151,保藏编号为:GDMCC No:63042。本发明中的副干酪乳酪杆菌A21151具有核苷降解、抗炎、抑菌以及调节肠道高尿酸血症模型小鼠肠道菌群能力,且能够有效降低尿酸,可以用于治疗高尿酸血症,具有极高的开发价值和实用价值,为相关产品的开发与应用提供了新思路。
Description
技术领域
本发明涉及微生物技术领域,特别涉及一种具有降血尿酸、抗炎作用的副干酪乳酪杆菌A21151及其应用。
背景技术
高尿酸血症(HUA)是以人体血清尿酸含量显著高于正常值为特征的的代谢性疾病。目前,大多数研究将高尿酸血症定义为非同日正常饮食状态下,两次测得男性空腹血尿酸>420μmol/L,女性空腹血尿酸>360μmol/L。高尿酸血症的发病趋势具有年轻化、高流行、男性高于女性、沿海地区发生率高于内陆地区的特点,发病率从过去的5%激增到23%。长期高血尿酸可使尿酸盐结晶沉积在关节滑膜、滑囊、软骨及其他组织中,引起急性、慢性、反复发作性炎性疾病(即痛风)。此外,高尿酸血症与炎症、肾脏疾病、心血管疾病、胰岛素抵抗等疾病的发生密切相关,常与心血管系统疾病、慢性肾脏病及代谢综合征等疾病合并出现,成为继“高血压、高血糖、高血脂”之后第4个心血管疾病的重要危险因素,随着患病率的攀升逐渐发展成为威胁人类健康的代谢疾病。
目前,治疗高尿酸血症及痛风的主要方法是药物治疗和控制饮食。药物治疗主要策略有两种,一是抑制尿酸生成,如黄嘌呤氧化酶的抑制剂别嘌呤醇,非布司他等;二是增加尿酸的排泄,作用于尿酸转运蛋白等,如丙磺舒,苯溴马隆等。然而长期药物治疗伴随着诸多副作用,如肝肾损害、胃肠道症状、肌肉与神经病变等。基于降尿酸药物的副作用,是否对无症状高尿酸血症降尿酸进行治疗仍存在争议,然而高水平血尿酸对机体健康的负面影响使寻求非药物途径控制尿酸水平成为必然要求。通过限制嘌呤摄入的饮食方式来防治高尿酸血症与痛风,在医学界已达成广泛共识。然而,在生活中精确限制嘌呤摄入非常困难,各种食物中嘌呤类物质含量不精确、低嘌呤食物适口性差、饮食中呈味成分主要为嘌呤前体类成分(核苷酸,核苷等),特别是海鲜、动物的肉的嘌呤含量都比较高。严格限制嘌呤摄入的饮食方式,存在营养不均衡、严重影响病人的生活质量等问题。
由于尿酸的代谢与肠道息息相关,通过肠道益生菌摄取、降解消化道中的嘌呤类物质,有望成为达到控制血尿酸水平、预防及治疗高尿酸血症及痛风、控制无症状高尿酸血症的一种新策略。特别是益生菌无毒、无害无副作用的食品特点,在防治疾病方面展现出宽阔的应用前景和市场潜力。乳酸菌是一种安全的食品级微生物,在预防与治疗代谢调控类疾病中发挥着重要作用。近年发现了一些降嘌呤核苷、降血尿酸的乳酸菌菌株:明治株式会社的一株格氏乳杆菌0LL2922,1×109CFU/mL的菌悬液对1.25mM的鸟苷和1.25mM的肌苷的降解率分别为90%及70%。大连医科大学报道了一株可降高尿酸血症模型小鼠血尿酸的短乳杆菌DM9218,可以降解1.26mM肌苷和1.26mM鸟苷。吉林省农业科学院农产品加工研究所机构报道了一株植物乳杆菌UA149对1.25mM肌苷、鸟苷降解率约为60%,丰华生物科技股份有限公司发现的罗伊氏乳杆菌TSR332及发酵乳杆菌TSF331,可以降解1.26mM肌苷和鸟苷,王成华等发现的发酵乳杆菌Lactobacillus fermentum 9-4对1mM肌苷、鸟苷降解率约为60%。此外,朱珺等人发现的发酵乳杆菌,对1mM的鸟苷降解率为63.06%。这些具有体外降解核苷的菌株,在对高尿酸血症模型小鼠的干预中,也表现出了降低血尿酸的作用。此外,高血尿酸通常伴随着高炎性因子,胞内尿酸水平过高可诱导白细胞信号通路重组及表观遗传修饰,从而引起对炎症信号的持续超敏反应,且可溶性尿酸与尿酸盐晶体可分别通过依赖或不依赖炎症小体的尿酸盐晶体机制及可溶性尿酸机制介导发挥潜在促炎作用,而高水平的肾脏炎性因子损坏肾脏功能,反过来又影响尿酸的排泄。因此开发出具有抗炎作用的降血尿酸乳杆菌菌株,对于防治高尿酸血症和痛风这种急性、慢性、反复发作性炎性疾病具有重要意义。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此,本发明提供了具有降血尿酸、抗炎作用的副干酪乳酪杆菌A21151及其应用。本发明中的副干酪乳酪杆菌A21151分离自广西百岁老人粪便样本,并发现该菌株具有核苷降解、抗炎、抑菌以及调节肠道高尿酸血症模型小鼠肠道菌群能力,且能够有效降低尿酸,可以用于治疗高尿酸血症,具有极高的开发价值和实用价值,为相关产品的开发与应用提供了新思路。
本发明的第一个方面,提供了一株副干酪乳酪杆菌,所述副干酪乳酪杆菌为副干酪乳酪杆菌A21151,分类学命名为Lacticaseibacillus paracasei,于2022年12月13日保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号为:GDMCC No:63042。
在本发明的一些实施方式中,所述副干酪乳酪杆菌A21151均分离自广西百岁老人的粪便样本。
在本发明的一些实施方式中,所述副干酪乳酪杆菌A21151的菌落形态均为圆形或椭圆形,菌落表面光滑,呈白色或乳白色,无芽孢,革兰氏染色呈阳性。
在本发明的一些实施方式中,所述副干酪乳酪杆菌A21151的16S序列如SEQ IDNO:3所示。
在本发明的一些实施方式中,所述副干酪乳酪杆菌A21151的筛选分离方法为:取广西百岁老人的粪便样本稀释涂布于MRS平板,挑选培养基中菌落形态为圆形或椭圆形,菌落表面光滑,呈白色或乳白色,无芽孢的菌落,分离、纯化,经PCR扩增鉴定后即得。
在本发明的一些实施方式中,所述副干酪乳酪杆菌A21151的培养时间为16~48h。
在本发明的一些实施方式中,所述副干酪乳酪杆菌A21151的培养温度为32℃~37℃。
在本发明的一些实施方式中,所述PCR扩增鉴定是以副干酪乳酪杆菌16S rDNA作为目标扩增产物进行的。
在本发明的一些实施方式中,所述副干酪乳酪杆菌16S扩增引物如SEQ ID NO:1和2所示。
在本发明的一些实施方式中,所述PCR扩增鉴定的扩增体系为:1μL的1ng/μL基因组(作为模板)、引物27F(5’-agagtttgatcctggctcag-3’(SEQ ID NO:1))和引物1492R(5’-ggttaccttgttacgactt-3’(SEQ ID NO:2))各1μL、25μL的2×Es Taq Mix以及22μL的ddH2O。
在本发明的一些实施方式中,所述PCR扩增鉴定的热循环参数设定为:94℃预变性5min;94℃变性30s,55℃退火30s,72℃延伸1min,进行30次循环;72℃终延伸2min。
当然,本领域技术人员也可以根据实际使用需求,合理调整PCR扩增体系中的含量与浓度,以及扩增程序,从而实现对于副干酪乳酪杆菌的鉴定。
本发明的第二个方面,提供含有本发明第一个方面所述副干酪乳酪杆菌的产品,所述产品包括食品、食品添加剂、饲料、饲料添加剂和药品。
在本发明的一些实施方式中,所述产品还包括含有本发明第一个方面所述副干酪乳酪杆菌的菌剂、菌液或其培养物、代谢物的产品。
在本发明的一些实施方式中,所述产品中的副干酪乳酪杆菌的质量分数大于等于1%。
在本发明的一些实施方式中,所述产品中的副干酪乳酪杆菌的质量分数大于等于5%。
在本发明的一些实施方式中,所述产品中的副干酪乳酪杆菌的质量分数大于等于10%。
在本发明的一些实施方式中,所述产品中的副干酪乳酪杆菌的质量分数为1%~15%。
在本发明的一些实施方式中,所述产品中还含有其他辅料。
在本发明的一些实施方式中,所述辅料包括药学上可接受的辅剂和食品添加剂。
在本发明的一些实施方式中,所述药学上可接受的辅剂包括但不限于稀释剂(如淀粉、糊精、蔗糖、乳糖、甘露醇等)、吸收剂(如硫酸钙、磷酸氢钙等)、润湿剂(如乙醇)、粘合剂(如羟丙甲纤维素、聚维酮等)、崩解剂(如羟甲基淀粉钠、交联聚维酮等)、润滑剂(如滑石粉、氢化植物油、聚乙二醇等)、着色剂(如二氧化钛、亚甲蓝等)、包衣材料、溶剂、pH调节剂、抗菌剂(如亚硫酸钠、硫代硫酸钠等)、等渗调节剂(如葡萄糖、氯化钠等)、螯合剂(如EDTA二钠)。
在本发明的一些实施方式中,所述食品添加剂包括但不限于着色剂、酶制剂、增稠剂、膨松剂、甜味剂。
在本发明的一些实施方式中,所述产品中的副干酪乳酪杆菌A21151的形式包括冻干粉、菌液、颗粒接种菌剂。当然,需要理解的是,本领域技术人员也可以根据实际使用需求和现有的处理工艺,合理选择适当的副干酪乳酪杆菌A21151形式用于使用,包括但不限于上述的冻干粉、菌液、颗粒接种菌剂。
在本发明中,术语“冻干粉”是指采用冷冻干燥机的真空冷冻干燥法预先将药液或菌液里面的水分冻结,然后在真空无菌的环境下将药液或菌液里面被冻结的水分升华,从而得到冷冻干燥而成的制品。
在本发明中,术语“颗粒接种菌剂”是指为了防止粉状菌剂在使用时直接与杀菌剂或化学化肥接触,导致效果降低而采用的菌剂,通常是指将菌液与颗粒状载体(如生物炭、蛭石等)混合后得到的菌剂类型。
在本发明的一些实施方式中,所述产品中的副干酪乳酪杆菌的有效菌活为107CFU/mL~1012CFU/mL。
当然,本领域技术人员可以根据所述产品中的副干酪乳酪杆菌A21151的实际形式合理调整其活性,从而实现稳定的技术效果。
本发明的第三个方面,提供一种含有本发明第一副干酪乳酪杆菌的食品,所述食品包括固体饮料和液体饮料。
在本发明的一些实施方式中,所述液体饮料包括发酵乳和乳酸菌液体饮料。
在本发明的一些实施方式中,所述食品中还包括全脂奶粉、低聚果糖、海藻糖、乳清蛋白粉、柠檬酸、麦芽糊精、卡拉胶、食用香精、牛乳、豆乳和干酪乳清蔗糖中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中,所述食品为固体饮料,其原料包括全脂奶粉,低聚果糖,海藻糖,副干酪乳酪杆菌A21151菌株冻干粉,乳清蛋白粉,柠檬酸,麦芽糊精,卡拉胶和食用香精。
在本发明的一些实施方式中,按质量百分比计,所述固体饮料中包括全脂奶粉30-40%,低聚果糖5-10%,海藻糖5-10%,副干酪乳酪杆菌A21151菌株冻干粉5-15%,乳清蛋白粉5-10%,柠檬酸1-5%,麦芽糊精1-5%,卡拉胶1-5%,食用香精1-5%
在本发明的一些实施方式中,按质量百分比计,所述固体饮料中包括全脂奶粉40%,低聚果糖10%,海藻糖10%,副干酪乳酪杆菌A21151菌株冻干粉10%,乳清蛋白粉10%,柠檬酸5%,麦芽糊精5%,卡拉胶5%,食用香精5%。
在本发明的一些实施方式中,所述食品为发酵乳,所述发酵乳的原料包括副干酪乳酪杆菌A21151菌株冻干粉、纯牛乳。
在本发明的一些实施方式中,所述副干酪乳酪杆菌A21151菌株冻干粉的加入量为1-3%。
在本发明的一些实施方式中,所述发酵乳中的副干酪乳酪杆菌A21151活菌数大于1.0×109CFU/mL。
在本发明的一些实施方式中,所述发酵乳的制备方法为:以副干酪乳酪杆菌A21151菌株冻干粉与牛乳的混合发酵液为种子液,加入至牛乳中进行发酵得到。
在本发明的一些实施方式中,所述种子液的加入量为1~3%。
在本发明的一些实施方式中,所述发酵的温度为38~42℃,发酵时间为18-36h。
在本发明的一些实施方式中,在发酵结束后低温冷藏至少18h。
在本发明的一些实施方式中,所述低温是指4±2℃。
在本发明的一些实施方式中,所述食品为乳酸菌饮料,所述乳酸菌饮料的原料包括副干酪乳酪杆菌A21151、豆乳、干酪乳清和蔗糖。
在本发明的一些实施方式中,所述副干酪乳酪杆菌A21151的加入量为1-10%。
在本发明的一些实施方式中,所述乳酸菌饮料的原料包括5%接种量的副干酪乳酪杆菌A21151、100L豆乳、2kg干酪乳清和8kg蔗糖。
在本发明的一些实施方式中,所述发酵乳中的副干酪乳酪杆菌A21151活菌数大于1.0×109CFU/mL。
本发明的第四个方面,提供一种含有本发明第一个方面所述副干酪乳酪杆菌的微胶囊剂,所述微胶囊剂的原料包括海藻酸钠、变性淀粉、第一个方面所述副干酪乳酪杆菌和氯化钙。
在本发明的一些实施方式中,所述微胶囊剂的制备方法为:将海藻酸钠、变性淀粉与第一个方面所述的副干酪乳酪杆菌混合后雾化,然后喷入氯化钙中,固化1~3h即得。
本发明的第五个方面,提供本发明第一个方面所述副干酪乳酪杆菌在制备食品、食品添加剂、饲料、饲料添加剂和药品中的用途。
在本发明中,副干酪乳酪杆菌A21151展现出优异的抗炎、降解核苷的能力,从而能够有效降低尿酸的生成,从而可以在饲料、饲料添加剂和药品领域中发挥极为重要的作用。
在本发明的一些实施方式中,所述药品具有如下(1)~(5)中至少一种功能:
(1)抑菌;
(2)抗炎;
(3)降解核苷;
(4)降低血尿酸水平;
(5)调节肠道菌群结构。
在本发明的一些实施方式中,所述调节肠道菌群结构为调节高尿酸血症受试者或健康受试者的肠道菌群结构。
在本发明的一些实施方式中,所述受试者包括人和鼠。
在本发明的一些实施方式中,所述药品为治疗高尿酸血症的药品。
胞内尿酸水平过高可诱导白细胞信号通路重组及表观遗传修饰,从而引起对炎症信号的持续超敏反应,且可溶性尿酸与尿酸盐晶体可分别通过依赖或不依赖炎症小体的尿酸盐晶体机制及可溶性尿酸机制介导发挥潜在促炎作用,因此开发出具有抗炎作用的降血尿酸乳杆菌菌株,对于防治高尿酸血症和痛风这种急性、慢性、反复发作性炎性疾病具有重要意义。
在本发明中,发明人通过体内外试验有效的验证了本发明中的副干酪乳酪杆菌A21151具有极好的抑菌、抗炎、降解核苷和高尿酸血症模型小鼠肠道菌群的能力,从而可以进一步用于抑制尿酸生成以及治疗高尿酸血症,具有较高的应用价值。
本发明的有益效果是:
本发明首次发现了一株副干酪乳酪杆菌A21151菌株,且发现其除了能够降解及摄取尿酸生成的前提物核苷嘌呤,降低模型小鼠血尿酸的功能外,对LPS诱导的炎症细胞RAW264.7具有抗炎作用,能够显著降低了高尿酸血症模型小鼠肾脏中的炎症因子,具有抗炎的功能。基于该菌株,能够有效生产降嘌呤益生菌,对预防、改善和治疗痛风以及高尿酸血症疾病具有重要意义。
附图说明
图1为副干酪乳酪杆菌A21151菌株的菌落形态图。
图2为副干酪乳酪杆菌A21151菌株的革兰氏染色图。
图3为副干酪乳酪杆菌A21151菌株的基因组电泳图(a)及16S rDNA扩增结果(b)。
图4为副干酪乳酪杆菌A21151的系统发育树。
图5为副干酪乳酪杆菌A21151对酸(b)及胆盐(a)的耐受性。
图6为副干酪乳酪杆菌A21151降解嘌呤前体物肌苷、鸟苷的HPLC检测色谱图。
图7为A21151上清液(a)与灭活A21151的pH 5.5上清(b)对XOD相对活性的影响。
图8为副干酪乳酪杆菌A21151对LPS诱导的炎症模型细胞的抗炎作用。
图9为A21151对大肠杆菌(a)、大肠埃希氏菌(b)、金黄色葡萄球菌(c)的抑制作用。
图10为副干酪乳酪杆菌A21151对高尿酸血症模型小鼠的降尿酸作用,其中,*表示与模型组相比具有显著差异(P<0.05),**表示差异极显著(P<0.001),#表示于正常组相比具有显著差异(P<0.05),##表示差异极显著(P<0.001)。
图11为副干酪乳酪杆菌A21151对高尿酸血症模型小鼠血清炎症因子IL-6(a),IL-1β(b),TNF-α(c)的影响。
图12为副干酪乳酪杆菌A21151干预HUA模型小鼠后的肠道菌群差异分析。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明,均可从常规商业途径得到,或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明,试验或测试方法均为本领域的常规方法。
副干酪乳酪杆菌A21151的分离与鉴定
本实施例中的副干酪乳酪杆菌A21151的分离与纯化步骤具体如下:
取广西百岁老人的粪便样本适量(0.1mL或0.1g),经0.9mL无菌生理盐水稀释后,震荡混合均匀得到样本悬液,使用生理盐水进行10倍梯度稀释,获得10-1~10-5稀释梯度系列。将稀释度为10-3~10-5的稀释液取0.1mL涂布于MRS固体培养基上,将平板置于恒温培养箱中37℃培养1-2天。培养结束后,根据乳杆菌的菌落形态特征挑选目标菌株,使用平板划线的方法对菌株进行纯化,37℃恒温培养1-2天,即得副干酪乳酪杆菌A21151。
获得的副干酪乳酪杆菌A21151菌株在MRS平板上生长形态如图1所示。
挑取纯化平板上的单菌落(副干酪乳酪杆菌A21151)接种于MRS液体培养基,37℃静置培养约18h后,进行革兰氏染色,结果如图2所示。
可见,副干酪乳酪杆菌A21151菌株经革兰氏染色后呈蓝紫色,说明其为革兰氏阳性菌。
将所得菌液与40%甘油以1:1的比例进行混合,保存于-80℃备用。
对副干酪乳酪杆菌A21151进行16S rDNA鉴定:取分离得到的副干酪乳酪杆菌A21151于MRS液体培养基上培养,使用Omega细菌基因组提取试剂盒,按照说明书对副干酪乳酪杆菌A21151进行核酸提取,使用1%琼脂糖凝胶电泳验证(结果如图3a所示,条带情况符合预期)。经1%琼脂糖凝胶电泳验证后,取1μL菌悬液加入16S rDNA扩增体系中进行扩增。其中,16S rDNA扩增体系为50μL扩增体系,包括:1μL的1ng/μL基因组(作为模板)、引物27F(5’-agagtttgatcctggctcag-3’(SEQ ID NO:1))和引物1492R(5’-ggttaccttgttacgactt-3’(SEQ ID NO:2))各1μL、25μL的2×Es Taq Mix以及22μL的ddH2O。扩增程序为94℃预变性5min;94℃变性30s,55℃退火30s,72℃延伸1min,进行30次循环;72℃终延伸2min。扩增结束后进行1%琼脂糖凝胶电泳,扩增产物如图3b所示(约1500bp)。
取扩增产物,委托上海生工进行测序,获得的副干酪乳酪杆菌A21151菌株的16SrDNA序列如SEQ ID NO:3所示。
5’-tagggcttcggcgggcgtgctatacatgcagtcgaacgagttctcgttgatgatcggtgcttgcaccgagattcaacatggaacgagt ggcggacgggtgagtaacacgtgggtaacctgcccttaagtgggggataacatttggaaacagatgctaataccgcatagatccaagaaccgcatggttcttggctgaaagatggcgtaagctatcgcttttggatggacccgcggcgtattagctagttggtgaggtaatggctcaccaaggcgatgatacgtagccgaactgagaggttgatcggccacattgggactgagacacggcccaaactcctacgggaggcagcagtagggaatcttccacaatggacgcaagtctgatggagcaacgccgcgtgagtgaagaaggctttcgggtcgtaaaactctgttgttggagaagaatggtcggcagagtaactgttgtcggcgtgacggtatccaaccagaaagccacggctaactacgtgccagcagccgcggtaatacgtaggtggcaagcgttatccggatttattgggcgtaaagcgagcgcaggcggttttttaagtctgatgtgaaagccctcggcttaaccgaggaagcgcatcggaaactgggaaacttgagtgcagaagaggacagtggaactccatgtgtagcggtgaaatgcgtagatatatggaaagaacaccagtggcgaaggcggctgtctggtctgtaactgacgctgaggctcgaaagcatgggtagcgaacaggattagataccctggtagtccatgccgtaaacgatgaatgctaggtgttggagggtttccgcccttcagtgccgcagctaacgcattaagcattccgcctggggagtacgaccgcaaggttgaaactcaaaggaattgacgggggcccgcacaagcggtggagcatgtggtttaattcgaagcaacgcgaagaaccttaccaggtcttgacatcttttgatcacctgagagatcaggtttccccttcgggggcaaaatgacaggtggtgcatggttgtcgtcagctcgtgtcgtgagatgttgggttaagtcccgcaacgagcgcaacccttatgactagttgccagcatttagttgggcactctagtaagactgccggtgacaaaccggaggaaggtggggatgacgtcaaatcatcatgccccttatgacctgggctacacacgtgctacaatggatggtacaacgagttgcgagaccgcgaggtcaagctaatctcttaaagccattctcagttcggactgtaggctgcaactcgcctacacgaagtcggaatcgctagtaatcgcggatcagcacgccgcggtgaatacgttcccgggccttgtacacaccgcccgtcacaccatgagagtttgtaacacccgaagccggtggcgtaacccttttagggagcgagccgtctaaggtgacaaaagtggg-3’(SEQ ID NO:3)。
使用数据库NCBI(www.ncbi.nlm.nih.gov)和RDP(http://rdp.cme.msu.edu/)的BLAST工具对获得的16S rDNA序列进行比对并构建系统发育树,系统发育树结果如图4所示。上述实施例中的A21151菌株与副干酪乳酪杆菌的亲缘关系最近,与Lactobacillusparacasei strain 5537(GenBank:MT463546.1)的相似性最高,为99.86%,初步鉴定该菌株为副干酪乳酪杆菌。
将上述实施例中得到的副干酪乳酪杆菌A21151于2022年12月13日送至广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC,保藏地址为:广州市先烈中路100号大院59号楼5楼)进行保藏。分类学命名均为:Lacticaseibacillus paracasei,保藏编号分别为:GDMCC No:63042。
副干酪乳酪杆菌A21151的耐酸、耐胆盐特性
(1)副干酪乳酪杆菌A21151的耐胆盐特性:
用牛胆盐将MRS液体培养基的胆汁盐质量分数分别调为0.1%、0.2%和0.3%。将副干酪乳酪杆菌A21151接种于MRS液体培养基,37℃培养18h后,分别取菌液1mL加入9mL上述配制的含有不同质量分数的胆盐培养基中,分别在0h、2h、4h和8h时对其活菌数进行计数,结果如图5a所示。可以发现,副干酪乳酪杆菌A21151在0.1%胆盐浓度下依然保持较好的活性,表明副干酪乳酪杆菌A21151可以耐受0.1%胆盐浓度。
(2)副干酪乳酪杆菌A21151的耐酸特性:
用浓度为1mol/L的无菌HCl及1mol/L NaOH将人工胃液(购自LEAGENE)的pH分别调至2.0及2.5。将副干酪乳酪杆菌A21151接种于MRS液体培养基,37℃培养18h后,分别取菌液1mL加入9mL上述配制的pH 2.0及pH 2.5的人工胃液中,充分混匀后,取100μL混合液进行梯度稀释并进行活菌计数,其余置于37℃恒温培养,4h后取样进行稀释计数,以0h的活菌数为100%,副干酪乳酪杆菌的存活率图5b所示。
可以发现,在pH 2.5及pH 2.0的人工胃液中4h后,A21151的存活率分别为71.88±14.29%和42.86±28.57%,表明副干酪乳酪杆菌A21151对pH 2.0及pH 2.5的人工胃液有较强的耐受性。
副干酪乳酪杆菌A21151菌株对核苷的降解效果
在配备Waters 2998PDA光电二极管矩阵色谱检测器的Waters alliance acquitye2695液相色谱仪中,使用Waters symmetry shield RP18色谱柱(5μm,4.6×250mm,Waters,USA)在30℃下对核苷含量进行分析,检测波长254nm,流动相为20mM pH 4.1的H3PO4-KH2PO4缓冲液与甲醇(体积比为95:5),流速为0.5mL/min,分析时间20min。
使用10mmol/L的PBS配置1mmol/L的肌苷、鸟苷溶液,使用0.22μm的水系滤膜进行过滤后,按照上述设置的色谱条件对不同浓度的标准样品(0、0.25、0.5、0.75和1mmol/L)进行分析,对标品的保留时间及峰面积进行分析,以各核苷的浓度对峰面积进行线性拟合,建立肌苷和鸟苷含量与峰面积之间的标准曲线,其中,肌苷的标准曲线为:
y=2.47275×107x,R2=0.9999;
鸟苷的标准曲线为:
y=3.08853×107x,R2=0.9999。
将上述实施例中的副干酪乳酪杆菌A21151以1%接种量接种于MRS液体培养基,37℃恒温静置培养16h后,取2mL菌液,于4℃,8000rpm,离心2min,弃上清液,收集菌体。向菌体中加入750μL生理盐水洗涤菌体,重复洗涤1次后收集清洗后的菌体细胞。使用PBS配置2mmol/L肌苷/鸟苷工作液(以下简称核苷工作液),将750μL核苷工作液加入到上述收集的菌体细胞中,相同操作下,以不加入菌体的核苷工作液作为核苷降解体系的空白对照,设置沸水浴灭活10min的菌体细胞为热灭活对照。将配制好的核苷降解反应体系置于37℃,120rpm恒温震荡培养60min。反应结束后,将体系置于沸水浴中灭活10min,之后10000rpm,离心2min,使用0.22μm的PES滤膜对上清进行过滤,置于4℃冰箱备用。根据上述色谱条件对菌株的核苷降解能力进行定量,进样量为20μL,根据相应核苷的标准曲线计算降解后体系中剩余的核苷。并根据以下公式计算菌体对核苷的降解率:
α:降解率(%),n:降解前肌苷或鸟苷的含量(mmol),X:降解后肌苷或鸟苷的含量(mmol)。
副干酪乳酪杆菌A21151菌株核苷降解的HPLC检测如图6所示,A21151对2mM的肌苷(Inosine)及鸟苷(Guanosine)的降解率分别为99.96%和100%,同时生成了相应的更难被肠道吸收的嘌呤碱基次黄嘌呤(Hypoxanthine)、鸟嘌呤(Guanine)和黄嘌呤(Xanthine)。副干酪乳酪杆菌A21215孵育上清液对黄嘌呤氧化酶(XOD)的抑制效果
黄嘌呤氧化酶(XOD)催化次黄嘌呤、黄嘌呤生成尿酸,抑制黄嘌呤氧化酶的活性可以减少尿酸的生成。
在本实施例中,将上述实施例中的副干酪乳酪杆菌A21151以1%接种量接种于MRS液体培养基,37℃恒温静置培养24h后,将培养液于4℃,8000rpm,离心2min,收集菌体,使用pH 7.4的50mmol/L磷酸钠缓冲液PBS对菌体进行重悬洗涤两次,然后按照20%初始发酵液体积的量加入PBS,置于37℃、160rpm孵育4h后,离心保留上清。取不同体积的上清液加入如表1所示的200μL反应体系中,以无菌PBS为空白对照,测定重复三次,测定产物尿酸在特征吸收峰波长293nm处的吸光值变化,以计算XOD的活性。
表1黄嘌呤氧化酶反应体系
其中,NAD是指烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。
将XOD的活性以每毫升蛋白每分钟生成尿酸的微摩尔量表示,以未添加孵育上清时的XOD活性为100%,得到的不同体积的A21151菌株孵育上清的XOD相对活性如图7a所示。
可见,随着A21151孵育上清的增加,XOD的相对活性呈现不断下降趋势,当孵育上清液添加量为125μL时,XOD相对活性为19.03±0.38%。以灭活的A21151的pH 5.5的上清液对XOD的作用为对照(如图7b),可以发现副干酪乳酪杆菌孵育上清液中的活细胞分泌产物能够起到抑制XOD的作用。
副干酪乳酪杆菌A21151对LPS诱导的炎症模型细胞的抗炎作用
使用添加10%胎牛血清的DEME高糖培养基对巨噬细胞RAW264.7进行培养传代后,按照3.0×105细胞/孔接种于24孔板中,置于细胞培养箱中孵育2h使细胞贴壁。实验设置空白对照组、模型组和益生菌干预组。其中,空白对照不使用LPS进行炎症模型细胞的诱导。模型组加入终浓度为10ng/μL的内毒素LPS,以对RAW264.7细胞进行炎症细胞模型的诱导。益生菌干预组使用2mL含10%胎牛血清的DEME培养基重悬1×108的副干酪乳酪杆菌A21151,并同时添加终浓度为10ng/μL的内毒素LPS,以观察副干酪乳酪杆菌A21151的加入对LPS诱导的炎症细胞模型的影响。将各组置于细胞培养箱中培养24h后,取细胞培养液上清,使用江莱生物的IL-6Elisa检测试剂盒对其中的IL-6浓度进行检测。
结果如图8所示,可以发现,模型组中诱导的模型炎症细胞的炎症因子IL-6的浓度相对空白对照组具有显著提高,而添加副干酪乳酪杆菌A21151进行干预的细胞炎症因子IL-6水平相对模型组则显著下降,表明副干酪乳酪杆菌A21151对LPS诱导的炎症模型细胞具有抗炎作用。
副干酪乳酪杆菌A21151的抑菌效果
在本实施例中,分别以大肠杆菌、大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌为试验对象测试副干酪乳酪杆菌A21151的抑菌效果。
使用LB液体培养基于37℃、220rpm过夜培养大肠杆菌O157:H7(ATCC35150)、大肠埃希氏菌(ATCC25922)和金黄色葡萄球菌(ATCC43300)。分别去100μL菌液涂布于LB平板上。在各孔中加入200μL的A21151菌液,以无菌MRS培养基作为空白对照,将LB平板置于37℃恒温培养箱中静置培养。结果如图9a、图9b和图9c所示。
可以发现,以平板左上方的空白MRS培养液作为对照,空白MRS周围未形成抑菌圈,而加入A21151菌液的周围均形成了一圈没有致病菌生长的透明圈,说明副干酪乳酪杆菌A21151对于三种不同的致病菌均有抑制作用。
副干酪乳酪杆菌A21151对高尿酸血症模型小鼠的降尿酸及抗炎作用
取SPF级C57BL/6小鼠20只,雄性,4-5周龄,体重16-20g。实验前,小鼠适应性饲养7天后,按照体重分为正常对照组(Control)、高尿酸血症模型组(Model)、副干酪乳酪杆菌组(A21151)以及正常饮食情况下使用A21151进行干预的Con-A21151组,每组均为5只。其中,对于A21151及Con-A21151组,在适应期结束后,先使用益生菌(副干酪乳酪杆菌A21151)进行为期两周的干预:灌胃0.2mL含2×109CFU的副干酪乳酪杆菌A21151的脱脂乳。其他各组则仅灌胃0.2mL不含A21151的脱脂乳。试验期间,有小鼠均正常饮食及自由饮水,持续14天。
从试验第21天开始,模型组及副干酪乳酪杆菌组饲喂高嘌呤定制鼠粮,并按照体重标准每日腹腔注射0.1mL 350mg/(kg·bw)的氧嗪酸钾悬液以进行高尿酸血症造模。正常对照组提供普通鼠粮,A21151及Con-A21151组继续灌胃含2×109CFU的脱脂乳。期间,保持所有小鼠自由饮水,持续7天,直至第28天完成试验。
试验完成后,收集所有小鼠的血液。其中,收集的血液在3500r/min离心15min,取上清(血清)保存于-80℃冰箱备用。使用南京建成生物工程研究所的尿酸检测试剂盒对其中的尿酸含量进行测定。结果如图10所示。
通过对每组每只小鼠的血尿酸值进行测定并计算每组小鼠血尿酸的均值及标准偏差后,发现与模型组相比,正常组及A21151组都具有极显著差异,表明高尿酸血症模型建立成功,且使用副干酪乳酪杆菌组A21151干预后,模型小鼠的血尿酸降低,相对模型组血尿酸水平降低了62.72±13.16%。正常饮食并使用副干酪乳酪杆菌组A21151进行干预后,Con-A21151小鼠的血尿酸与正常组小鼠相比,也显著降低了(P<0.001),表明副干酪乳酪杆菌组A21151具有降低高尿酸血症模型小鼠的血清尿酸的能力。
使用江莱生物的Elisa试剂盒对正常对照组、模型组、副干酪乳酪杆菌组A21151干预组的肾脏匀浆液进行炎症因子IL-6、IL-1β、TNF-α的检测,结果分别如图11a,图11b,图11c所示。
可以发现,相比正常组,高尿酸血症模型组的促炎因子IL-6、IL-1β、TNF-α均显著提高,使用A21151进行干预后的炎症因子水平下降,A21151组肾脏中的炎症因子IL-6、IL-1β、TNF-α相对模型组分别下降27.76±8.64%,37.52±8.99%和34.74±9.34%。表明副干酪乳酪杆菌组A21151具有降低高尿酸血症模型小鼠肾脏炎症因子的作用。_
副干酪乳酪杆菌干预高尿酸血症模型小鼠的肠道菌群差异分析
进一步取上述实施例中各组小鼠的盲肠作为样本,通过16S rRNA的Miseq测序分析副干酪乳酪杆菌A21151对高尿酸血症模型小鼠肠道微生物群的影响。
结果如图12所示。基于对Lefse分析对照组(CC)、模型组(CM)和副干酪乳酪杆菌A21151(CM151)盲肠内容物中的菌群差异分析,发现与对照相比,模型组中g_Bacteroides、g_Ruminococcaceae_UCG_014和g_Parabacteroides丰度增加,g_Staphylococcus丰度减少;与模型组相比,A21151干预后的f_Muribaculaceae和s_Lactobacillus_reuteri丰度增加,g_Bacteroides、g_Lachnospiraceae_NK4A136_group、g_Ruminococcaceae_UCG_014丰度减少。表明副干酪乳酪杆菌A21151可以改善HUA小鼠的肠道菌群紊乱。而且,在高尿酸血症模型小鼠中,拟杆菌门通常与炎性细胞因子呈正相关,而副干酪乳酪杆菌A21215干预后,拟杆菌门减少,表明副干酪乳酪杆菌A21215可能通过调整肠道菌群对高尿酸血症模型小鼠炎症因子进行干预。
一种含有益生菌的冻干粉剂
(1)配置保护剂:使用脱脂奶粉配成浓度为12%的脱脂牛奶溶液,115℃灭菌20min,得到益生菌保护剂,冷却备用。
(2)菌株活化与培养:用接种环将副干酪乳酪杆菌A21151划线接种至MRS平板上,于37℃恒温培养24h,将活化后的单菌落再次划线,取二次划线的单菌落接至MRS液体培养基中,37℃恒温培养12h。然后取4.5mL培养液接种于150mL MRS液体培养基中培养12h作为种子液。然后按照3%的接种量,各取10.5mL种子液接种于350mL MRS液体培养基,继续培养20h后,于4℃,4000rpm离心5min收集菌体,使用350mL 4℃的无菌生理盐水对菌体进行重悬洗涤。4000rpm再次离心5min并重复洗涤一次。离心收集菌体并进行称重,并加入1:1(W:V)的益生菌保护剂,混匀制成菌悬液并分装。
(3)真空冷冻干燥:将分装好的菌悬液装入物料瓶,封好口后置于冰箱4℃冷藏室冷藏30min,再转入-20℃冰箱冷冻1.5h,后转入-80℃冰箱冷冻20min。使用四环Foring真空冷冻干燥机对样品进行冻干,将物料瓶插入真空冷冻干燥机的T型架上,旋开开关联通安瓿管与真空冷冻干燥机,对菌剂进行干燥,时间为8-20h。检测发现物料已经干燥后,终止干燥并进行真空封口,即得含有益生菌的冻干粉剂。将成品置于干燥处保存备用,并随机抽取部分冻干粉剂制备成菌悬液进行特异性扩增验证并进行活菌计数,以完成质控。
一种含有益生菌的固体饮料
取上述实施例中制备得到的副干酪乳酪杆菌A21151菌株冻干粉,按照下述组分比例进行混合后,用搅拌机搅拌20min后,使用粉剂包装机对混合物进行分装及密封,即得含有益生菌的固体饮料。
其中,含有益生菌的固体饮料的组分比例为:全脂奶粉40%,低聚果糖10%,海藻糖10%,副干酪乳酪杆菌A21151菌株冻干粉10%,乳清蛋白粉10%,柠檬酸5%,麦芽糊精5%,卡拉胶5%,食用香精5%。
一种含有益生菌的微胶囊
将副干酪乳酪杆菌A21151接种于MRS液体培养基,37℃培养18h后,离心收集菌体并使用生理盐水洗涤两次。分别配置2%的海藻酸钠水溶液及2%的变性淀粉水溶液,灭菌处理后,将两种溶液按1:1体积比充分混合均匀,作为壁材溶液。然后将壁材溶液与离心洗涤后的纯菌体混合,通过喷雾器喷嘴雾化后喷入氯化钙(2%,m/V)溶液中,使钙离子与海酸钠交联反应形成微胶囊,并静止固化120min,即得。
一种含有益生菌的发酵乳
取上述实施例中制备得到的副干酪乳酪杆菌A21151菌株冻干粉,以1%的加入量添加至经调配、均质、灭菌处理后的10mL纯牛乳中,在40℃条件下发酵24h,得到的发酵液作为种子液,以2%的添加量添加至新的纯牛乳中,40℃发酵24h,4℃冷藏24h,即得一种含有益生菌的发酵乳。
对该发酵乳进行活菌计数,其活菌数大于1.0×109CFU/mL。
一种含有益生菌的乳酸菌饮料
取上述实施例中制备得到的副干酪乳酪杆菌A21151以5%接种量接种于含有100L豆乳、2kg干酪乳清和8kg蔗糖的无菌混合液中,40℃培养20h后,采用无菌灌装法灌装到饮料瓶中,即得。
将该乳酸菌饮料于5℃的室温下放置7天后,对其进行检测,发现其仍成流动状态,乳酸含量为1.2%,活菌数大于109CFU/mL。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.副干酪乳酪杆菌,其特征在于,所述副干酪乳酪杆菌为副干酪乳酪杆菌A21151,分类学命名为Lacticaseibacillus paracasei,于2022年12月13日保藏于广东省微生物菌种保藏中心,保藏编号为:GDMCC No:63042。
2.含有权利要求1所述副干酪乳酪杆菌的产品,其特征在于,所述产品包括食品、食品添加剂、饲料、饲料添加剂和药品。
3.根据权利要求2所述的产品,其特征在于,所述产品中的副干酪乳酪杆菌的质量分数大于等于1%。
4.根据权利要求2所述的产品,其特征在于,所述产品中的副干酪乳酪杆菌的质量分数大于等于5%。
5.根据权利要求2所述的产品,其特征在于,所述产品中的副干酪乳酪杆菌的质量分数大于等于10%。
6.根据权利要求2所述的产品,其特征在于,所述产品中还含有其他辅料,所述辅料包括药学上可接受的辅剂和食品添加剂。
7.一种含有权利要求1所述副干酪乳酪杆菌的食品,其特征在于,所述食品包括固体饮料和液体饮料,所述液体饮料包括发酵乳和乳酸菌液体饮料。
8.根据权利要求7所述的食品,其特征在于,所述食品中还包括全脂奶粉、低聚果糖、海藻糖、乳清蛋白粉、柠檬酸、麦芽糊精、卡拉胶、食用香精、牛乳、豆乳和干酪乳清蔗糖中的至少一种。
9.一种含有权利要求1所述副干酪乳酪杆菌的微胶囊剂,其特征在于,所述微胶囊剂的原料包括海藻酸钠、变性淀粉、权利要求1所述副干酪乳酪杆菌和氯化钙。
10.权利要求1所述副干酪乳酪杆菌在制备饲料、饲料添加剂和药品中的用途;
所述药品具有如下(1)~(5)中至少一种功能:
(1)抑菌;
(2)抗炎;
(3)降解肌苷和鸟苷;
(4)降低血尿酸水平;
(5)调节肠道菌群结构。
11.根据权利要求10所述的用途,其特征在于,所述药品为治疗高尿酸血症或痛风的药品。
12.权利要求1所述副干酪乳酪杆菌在制备食品和食品添加剂中的用途。
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