维普资讯 http://www.cqvip.com 第21卷第6期 无锡轻工大学学报 Vo1.2l No 6 2002年11月 Journal of Wuxi University of Light Industry NOV. 2002 文章编号:1009—038X(2002 J06—0597—05 丁酸菌的分离、鉴定及筛选 赵建新, 张灏, 田丰伟 (江南大学食品学院,江苏无锡214036) 摘 要:从32位健康人的粪便中分离到4株丁酸梭状芽抱杆菌,其中丁酸梭状芽抱杆菌z.10产 酸和细胞生长速度最快,对其安全性评价为基本无毒,并进行了鉴定. 关键词:丁酸梭状芽孢杆菌;分离;鉴定;筛选 中图分类号:Q 93—331 文献标识码:A Isolation,Identification and Selection of Clostridium butyricum ZHAO Jian—xin, ZHANG Hao,TIAN Feng—wei (School of Food Science and Technology,Southern Yangtze University,Wuxi 214036,China) Abstract:Four strains of Clostridium butyricum were isolated from feces of 32 normal individuals,a— mong which strain Z一1 0 showed the highest speed of acid—producing and cell growth.The toxicological analysis showed Clostridium butyricum Z一10 was basically nonpoisonous, Key words:C.butyricum:Isolation;Identification;Selection 丁酸梭状芽孢杆菌(Clost,.idium butyricu )又 哚类物质的产生n ;(2)在肠道内产生维生素B族、 名酪酸菌,主要存在于奶酪、天然酸奶、人与动物粪 维生素K、淀粉酶,有良好的保健作用;(3)代谢物 便、某些树叶、土壤等自然环境中,一般在10%~ 丁酸是肠上皮组织细胞再生和修复的主要营养物 20%健康人群中能分离得到…,丁酸梭状芽孢杆菌 质;(4)对多种抗生素有较强的耐受性,与抗生素并 作为微生态制剂来研究,是1933年由日本干叶医 用时不会影响其生物作用,并能大幅度降低伪膜性 科大学宫入近治首先发现并报告,因此又名宫入 肠炎的发病率【8 ;(5)在人体内不受胃酸、消化酶、 菌【2].其作为微生态制剂的药理机制至今还没有得 胆汁酸等影响.作者从健康人群粪便中分离筛选出 到清楚的解释【3 J.丁酸梭状芽孢杆菌活菌制剂经日 生长性状较优良的丁酸梭状芽孢杆菌,并进行了菌 本学者的大量研究证明,主要在大肠和盲肠周边增 种鉴定.为丁酸梭状芽孢杆菌的进一步应用提供了 殖,目前广泛应用于消化、小儿、外科、肿瘤、妇产科 理论依据. 等种种原因引起的肠道菌群失调,急慢性腹泻,肠 易激综合症,抗生素相关性肠炎,便秘或腹泻便秘 1材料与方法 交替症等疾病的治疗【4・ .6].作为微生态制剂有如下 1.1实验材料 特点:(1)促进肠道内有益菌群的增殖和发育,抑制 1.1.1样品采集选择不同鲢康人群的粪便作为 肠道内有害菌和腐败菌的生长繁殖。减少胺类、吲 样品来源. 收稿日期:2002—05—20;修订日期:2002—09—07. 作者简介:赵建新(1971一),男.河南三门峡人.工学硕士,工程师 维普资讯 http://www.cqvip.com 598 1.1.2培养基 无锡轻工大 学 学报 第21卷 将菌株经液体培养,4 000 r/rain离心,生理盐 水洗3次,对离心得到的湿菌体称重,按国标规定 方法进行灌胃. 1.2.5生理生化试验及糖类发酵试验参见参考 文献[11] 梭菌增殖培养基(均为质量浓度g/dL):胰蛋白 胨2.牛肉浸膏1,酵母膏0.6,葡萄糖0.4,牛胆酸盐 0.5,复合盐1份(K2HPo4 0.2、KH2Po4 0.1、 MgS04 0.04、CaCl2 0.02、FeSO4 0.01、盐酸半胱氨 酸0.05,以下同);pH 7.2,121℃,15 mln杀菌. 梭菌计数培养基(均为质量浓度g/dI ):胰蛋白 胨1.牛肉浸膏0.5,酵母膏0.3,葡萄糖0.4,琼脂 1.6;复合盐1份;pH 7.2,15 mln杀菌. 2结果与讨论 丁酸梭状芽孢杆菌广泛存在于自然界中,作为 梭菌分离培养基:在增殖培养基中加入:牛胆 酸盐0.5 g/dI ,琼脂1.6 g/dL;调pH到7.2,15 mln 杀菌. 梭菌培养基:在梭菌增殖培养基中减掉牛胆酸 盐,其它成分不变,pH依试验需要用NaOH调节, 15 min杀菌. 产酸指示培养基:在梭菌培养基中加入3 mI 质量浓度为0.4 g/dL的溴甲酚紫. 明胶液化培养基:在梭菌培养基中加入1.2 g/dI 的明胶即可. 无碳基础培养基(均为质量浓度g/dI ):酵母膏 0.1,(NH4)S04 0.2,碳源另加0.5;复合盐1份. ’ 1.2实验方法 1.2.1分离方法 1)取粪便样品lo g加到90 mL稀释液中,放 入80℃水浴10 min,杀死非芽孢菌,然后放入增殖 培养基,于31℃培养36 h. 2)将样品分别稀释到10一、10一、10_ ,涂布 于梭菌分离培养基,放入厌氧罐中,置换3次气体 (体积分数分别为10%的H2、10%cch和80% N2),并用铂粒作为催化剂,在0.01 MPa的气体压 力下37℃厌氧培养【引36 ̄48 h. 3)采用影印平板法分离菌种【加】,分别进行好 氧和厌氧培养,选取厌氧生长良好的菌株,镜检. 1.2.2属及群的初步鉴定: 按<伯杰氏细菌鉴定 手册> 3 和<细菌属的鉴定指导> 。1 对分离到的纯菌 ‘株进行属的相关试验,以及群、种的相关生理生化 实验,分别包括:明胶液化试验,蜜二糖、松三糖、淀 粉水解试验. 1.2.3 菌种的产酸及最大活菌量试验接体积分 数为2%的菌种到产酸指示培养基,37℃条件下, 厌氧培养不同时间.培养时记录指示剂变色时间, 培养变色后,用计数培养基进行菌落计数(cfu). 1.2.4安全性评价方法 给药途径:霍恩氏法——经口(灌胃); 急性毒理试验法——GB15193—94【12]. 整肠剂使用,必须具有以下特点:(1)必须来源于人 体,只有这样才能最大限度在人的肠道中定植;(2) 菌株对人体的消化道环境有明显的适应性,即能在 高酸度的胃液环境和高胆汁的小肠中存活.因此选 择健康人群的粪便作为该菌的来源,采用选择性培 养基从中分离.对分离得到的菌株进行筛选和安全 性评价,得到活力较高且安全并具有生产前景的菌 株,进而研究其形态特征、生长特性. 2.1菌种分离的理论依据 丁酸梭状芽孢杆菌为典型的严格厌氧菌,直或 微弯的杆菌,产芽孢,孢子卵圆,偏心到次端生,无 孢子外壁和附属丝,(0.6~1.2),um×(3.0~7,0) m(宽×长),端圆,单个或成对,短链,偶见长丝状 菌体,以周生鞭毛运动,革兰氏阳性菌,在培养后期 能变为阴性菌.依据这些特点,设计这样的筛选分 离方法:(1)对样品进行热处理,基本杀死非芽孢 菌;(2)涂布平板,初步得到纯菌株;(3)影印好氧与 厌氧培养,除去好氧和兼性厌氧菌,得到严格厌氧 菌;(4)镜检得到典型的Clostridium属.依据(tlf杰 氏细菌手册),从菌落形态及个体形态以及严格厌 氧型能鉴定到属.对所得到的菌株进行明胶液化试 验及芽孢位置染色试验,可以鉴定到群.在群内只 要进行蜜二糖、松三糖、淀粉利用试验,即可鉴定到 种. 2.2菌种分离结果 采样来源见表1.对32个样品处理培养后,共 得到菌株930个,以影印平板进行厌氧和好氧培 养.得到严格厌氧菌262个.镜检得到典型的 Clostridi“m属21个菌株.对这2l株进一步纯化后 进行个体形态、菌落特征观察,结果见表2和表3. 按<伯杰氏细菌手册>,对这21株菌种进行属 到群的鉴定,对于符合群特征的菌株进行群内的初 步生理生化实验,对结果不符合要求的不再进行下 一步实验.对于可能存在不确定结果的继续进行下 一步实验,对得到的10株菌种进一步进行糖醇类 发酵实验.得到4株丁酸梭状芽孢杆菌.结果见 维普资讯 http://www.cqvip.com 第6期 赵建新等:丁酸菌的分离、鉴定及筛选 599 表4. 表1采样来源表 2.3菌种产酸及最大活菌量实验 Tab.1 Origin of sampling 以菌株最大的产酸能力及最多的活菌量作为 目标,可采用pH指示剂的变色和活菌计数来简化 筛选.试验结果见表5.可以看出,Z一10株有较好的 产酸能力和最多的活菌数.因此选择Z一10株作为优 选菌株. 表2分离菌种的个体形态 Tab.2 Cell morphology conformation of isolated strains - 维普资讯 http://www.cqvip.com 600 无锡轻 工 大 学 学 报 第21卷 表4群内及种的鉴别实验结果 Tab.4 Identilying experiment of species and group 妻 编号 位置 明胶 … 一竺 蜜二糖 松三糖 淀粉 要 ~ … 编号 位置 明胶 … …竺 蜜二糖 松j糖 淀粉 ~ 一… Z一5 次端生 +。 z一32 次端生 + Z-7 次端生 一 一 一 一 z一42 次端生 一 + 一 + z一10 次端生 . + 一 + z一43 端生 一 z一15 次端生 一 + + 一 z一50 次端生 + z一19 次端生 + z一52 端生 + z一21 端生 一 z一60 次端生 一 一 + z一22 次端生 一 + + 一 z一63 次端生 一 + + 一 z一24 端生 一。 z一64 端生 一 z一26 端生 一。 z一65 次端生 一 + 一 + z一28 次端生 一 + 一 + z一70 次端生 一 一 一 + z一30 端生 + 注:“+”实验结果阳性.“一”实验结果阴性,“*”表示前一试验结果与要求特性不符,不再继续进行下一步实验 表5产酸及最大活菌量实验结果 2.4安全性评价 Tab.5 Experimental result of producing acid and maximum 按我国卫生部1985年颁发的<食品安全性毒 active strain 理学评价程序(试行)>的规定,丁酸梭状芽孢杆菌 作为一种保健食品必须进行安全性毒理学评价试 验.第一步是急性毒性试验,半致死量I D 。是在一 定条件下衡量物质毒性大小的基本数据【l 31.用湿菌 体进行灌胃后,小鼠一直活泼,无异常及死亡现象, 说明z.10株的经口LD50>10 g/kg.由中药类急性 维普资讯 http://www.cqvip.com 第6期 赵建新等:丁酸菌的分离、鉴定及筛选 601 毒性试验分级标准可以认定属基本无毒【14 J. 表6菌株z.10对碳源的同化 2.5丁酸梭状芽孢杆菌z.1O菌种的鉴定 Tab.6 Assimilation of carbon compounds by Clostridium bu・ 2.5.1 细胞形态将菌种接入液体培养基,于37 tyricum Z-IO ℃厌氧培养12 h,取出,涂片、染色,进行显微摄影. 碳源 结果 碳源 结果 碳源 结果 菌株z一10为梭状,芽孢卵圆,(0.6~1.1) m×(4. 苦杏仁苷 w 菊糖 + 水杨苷 + 0~7.O) m,其形态见图1. 阿拉伯糖 w 乳糖 + 山梨醇 . 纤维二糖 + 麦芽糖 + 山梨糖 一 卫矛醇 甘露糖 + 淀粉 + 七叶苷 W 甘露醇 + 蔗糖 + 果糖 + 松三糖 . 海藻糖 + 半乳糖 + 密二糖 + 木糖 + 葡萄糖 + 棉子糖 + 核糖醇 . 1O00x 甘油 + 鼠李糖 w 纤维素 . 图1丁酸梭状芽孢杆菌Z.10的菌体形态 糖原 + 核糖 + 赤藓糖醇 . Fig.1 Cell morphology of Clostridium butyricum Z-IO 肌醇 w 2.5.2 培养特征将菌种接入液体培养基,于 37℃厌氧培养.培养初期试管上部轻微浑浊,符合 注:“+”试验结果阳性,“一”试验结果阴性,“w”表示试验 结果不明显. 严格厌氧菌的特征.培养初期产大量气,后期沉淀 较多.在产气旺盛期,将密封培养的试管在酒精灯 表7菌株Z-IO的其它生理试验结果 Tab.7 Other physiological characters of Clostridium bu・ 旁打开。有明显的“突”声,可能是生长产生的氢气 tyricum Z-IO 所致.将菌种在平板划线,于31℃厌氧培养24 h, 其菌落如图2所示.菌落大小约1.2~3 mm,正面 实验项目 结果 实验项目 结果 为圆形,边缘整齐,侧面低凸,表面湿润光滑,乳黄 过氧化氢酶试验 . 水解明胶试验 . 色,不透明,略有酸臭味.其形态如图2所示. 硝酸盐还原试验 + 水解酪蛋白试验 . 吲哚试验 . 运动性试验 + 乙酰甲基甲醇试验 . 注:“+”试验结果阳性,“一”试验结果阴性 3 结 论 从健康人群的粪便分离到930株菌种,从930 图2丁酸梭状芽孢杆菌z.10的菌落形态 株中经影印平板严格厌氧实验筛选到262株,对 Fig.2 Colonial morphology of Clostridium butyricum 262株镜检得到符合梭菌属的特征菌株21株,对21 l0 株进行个体形态和菌落形态观察及属内群、种的研 2.5.3生理生化特征采用<细菌属的鉴定指导> 究,得到符合梭菌属群(I)特征菌株10株,经部分 中介绍的方法,测定Z.10对各种碳源的利用情况以 生理生化实验得到4株丁酸梭状芽孢杆菌,进行发 及进行其它生理生化试验,结果见表6,表7.根据试 酵能力试验,选出产酸和菌体生长速度较快的Z.10 验结果,对照<伯杰氏细菌鉴定手册>和<细菌属的 株.对Z一10株进行安全性评价得出基本无毒.说明 鉴定指导>检索,菌株Z 10初步鉴定结果为丁酸梭 丁酸梭状芽孢杆菌Z一10株可以用于制造丁酸梭状 状芽孢杆菌. 芽孢杆菌微生态制剂. (下转第612页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 612 无锡轻工大 学 学报 第21卷 [儿]刘忠洲.微滤超滤过程中的膜污染与清洗[J].水处理技术,1997,23(4):187. [12]杨严俊.免疫活性蛋白~鸡蛋免疫球蛋白和乳铁蛋白的研究与开发[D].无锡:无锡轻工大学.1997. [13]赵玉萍,张灏,杨严俊.溶菌酶测定方法的改进[J].食品科技,2002,(1):58—59. [14]中山大学生物系生化微生物教研室.生化技术导论[M].北京:人民教育出版社,1978. [15]郭尧君.蛋白质电泳实验技术[M].北京:科学出版社,1999. [16]史景江,马熙中.色谱分析法[M].重庆:重庆大学出版社,1994. [17]潘永康,王喜忠.现代干燥技术[M].北京:化学工业出版社,1998. [18]GHOSH R.CUI z F.Purification of Lysozyme Using Ultrafiltration[M].New York:John Wiley&Sons Inc,2000 (责任编辑:杨萌) (上接第601页) 参考文献: [1]BENNO Y,SAWA K,MITSUOKA T.The intestinal micmflora of infants:composition of fecal flora in breast fed and bottle. fed infants[J].Microbiol lmmunol,1984,28:975—986. [2]FUJITA I,MAEDA A,TAKASHIK.Studies on the anti.diarrheal activity 0f Clostridium butyricum Miyairi II 588[J].Jpn Pharmacol Ther,1986,14:6073—6080. [3]SATO R,TANAKA M.Intsetinal Distirbution and Intrlauminal Loclaization of Orlaly Administered Clostridium butyricum in Rats[J].Microbiology and immunology,1997,41(9):665—671. 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