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CN118516280B - 一株约氏乳杆菌xy9及其在制备降血糖和抗衰老药品中的应用 - Google Patents

一株约氏乳杆菌xy9及其在制备降血糖和抗衰老药品中的应用 Download PDF

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CN118516280B CN202410834405.9A CN202410834405A CN118516280B CN 118516280 B CN118516280 B CN 118516280B CN 202410834405 A CN202410834405 A CN 202410834405A CN 118516280 B CN118516280 B CN 118516280B
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Abstract

本发明属于益生菌及其应用技术领域,具体涉及一株约氏乳杆菌XY9及其在制备降血糖和抗衰老食品药品中的应用。本发明从中国广东地区一名健康成年人的粪便样品中分离纯化得到一株约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株,该菌株具有优越的蛋白酶活性,可产生和分泌γ‑氨基丁酸,可抑制α‑葡萄糖苷酶活性,可清除DPPH自由基,具有优越的纤维素酶活性。因此,该菌株具有可以促进对蛋白食物的消化吸收,改善蛋白过敏;可抗抑郁和改善睡眠;降血糖和减肥;可抗氧化美白、延缓衰老、抗炎;促进对纤维素的吸收,改善便秘等多种功能,可用于降血糖和抗衰老等领域,具有重要的应用价值和经济价值。

Description

一株约氏乳杆菌XY9及其在制备降血糖和抗衰老药品中的 应用
技术领域
本发明属于益生菌及其应用技术领域,具体涉及一株约氏乳杆菌XY9及其在制备降血糖和抗衰老药品中的应用。
背景技术
约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii),为革兰氏阳性杆菌,属于乳杆菌科、乳杆菌属,大小一般为0.5~1.2μm×0.5~1.5μm,菌体呈短杆状,二端呈圆形,通常单独出现,少数成对短链状。无芽孢,无荚膜,不运动。约氏乳杆菌是在人类腺体中首次被发现的,是人体消化道中的原生菌种。其对氧气无特殊要求,兼性厌氧,降低氧压时生长较好,适宜生长的温度是30-37℃,可在10℃生长。在人体几乎所有的消化道中都能检测到,因此是人体内广泛存在的乳杆菌,也说明约氏乳杆菌是存在于人体的正常菌株。此外,约氏乳杆菌具有良好的耐酸和耐胆盐特性,能在人和动物的肠胃中生存,广泛地存在于人和动物的肠道中。
约氏乳杆菌是可生产加工的乳杆菌菌种之一,广泛地存在于人和动物的肠道并随粪便排出,并且其作为肠道正常微生物体系的重要组成,终生伴随宿主,对于维持肠道微生态的平衡有重要意义。同时,作为肠道菌群中的益生菌,也是一种可食用型的乳酸菌,约氏乳杆菌还可以起到帮助肠道蠕动的作用,并且还可以增强人体的消化能力以及提高免疫力。因此,约氏乳杆菌作为一种具有极大潜力的益生性乳杆菌已成为近年研究的热点,近年来,约氏乳杆菌作为益生菌被广泛用于益生产品的生产中,并且正在不断被用来制作成适用于人和动物的益生菌制剂。
据研究报道,约氏乳杆菌的不同菌株具有不同的益生功能:(1)约氏乳杆菌BS15不仅可以定植于人类、大鼠、小鼠、鱼、猪和鸡的肠道中,而且具有较好的改善肉鸡肌肉品质的作用,并且还可以降低腹脂率,避免生产中的能量消耗等(Qing X,Zeng D,Wang H,etal.Preventing subclinical necrotic enteritis through Lactobacillus johnsoniiBS15by ameliorating lipid metabolism and intestinal microflorain broilerchickens.AMB Express.2017Dec;7(1):139.doi:10.1186/s13568-017-0439-5.Epub2017Jun26.PMID:28655217;PMCID:PMC5484656.)。活菌是该益生菌发挥作用的必需条件,约氏乳杆菌BS15可以同时提升小肠的发育和消化能力,这些益生效果可能是因为BS15菌株对肠道微生态结构具有调节作用的结果。(2)约氏乳杆菌GLJO02可有效缓解结肠炎小鼠表观症状,增加盲肠SCFAs水平、降低肠道屏障通透性,进而抑制LPS入血,减轻机体炎症状态(王宇,黄益娜,蔡昀洁,等.约氏乳杆菌GLJO02通过改善肠道通透性缓解DSS诱导的小鼠结肠炎[J].中国微生态学杂志,2023,35(03):284-290.DOI:10.13381/j.cnki.cjm.202303006.)。(3)约氏乳杆菌可以改善肠道菌群,增加肠道消化球菌和梭菌的数量,约氏乳杆菌还可以显著提高仔猪日增重和降低仔猪腹泻(Xin J,Zeng D,Wang H,etal.Probiotic Lactobacillus johnsonii BS15 Promotes Growth Performance,Intestinal Immunity,and Gut Microbiota in Piglets.Probiotics AntimicrobProteins.2020Mar;12(1):184-193.doi:10.1007/s12602-018-9511-y.PMID:30617949.)。(4)约氏乳杆菌JJB3在体内和体外试验中均表现出良好的安全性,通过促使两条氧化应激相关代谢通路的基因转录水平下调,改善H2O2诱导的IPEC-J2细胞的氧化应激,在降低猪肠道上皮细胞氧化应激方面具有可靠的效果(王妍妍.约氏乳杆菌JJB3的安全性评估及其对IPEC-J2细胞的抗氧化效果研究[D].四川农业大学,2023.DOI:10.27345/d.cnki.gsnyu.2023.000611)。
由于约氏乳杆菌具有来源多样性,导致其具有基因多样性和功能多样性。然而,目前针对约氏乳杆菌的分离鉴定、益生特性和代谢机制的研究依然较少,这在一定程度上影响了对约氏乳杆菌的开发利用。因此,有必要根据约氏乳杆菌的不同来源挖掘更多的新型菌株,并根据菌株的功能或者益生代谢产物确定其功效,明确其应用前景,使其更好地发挥益生功效。综上所述,益生性约氏乳杆菌的研究及应用有很广阔的发展空间。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明从中国广东地区一名健康成年人的粪便样品中分离纯化得到一株约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株,该菌株具有优越的蛋白酶活性和纤维素酶活性,可产生和分泌γ-氨基丁酸,可抑制α-葡萄糖苷酶活性,可清除DPPH自由基,在降血糖和抗衰老等领域具有重要的潜在应用价值。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:
本发明第一方面提供了一株约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株,所述约氏乳杆菌XY9菌株于2023年10月25日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏号为:CCTCC NO:M 20232013;所述约氏乳杆菌XY9菌株的16S rDNA序列如SEQ ID No:1所示。
本发明第二方面提供了第一方面所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在产蛋白酶中的应用。
经研究发现,益生菌约氏乳杆菌XY9菌株可产蛋白酶,提示约氏乳杆菌XY9菌株有望用于生产蛋白酶,并通过产蛋白酶的这一特性应用于促进人体对食物中蛋白质的消化吸收,抗过敏,帮助动物消化吸收营养等领域。
本发明第三方面提供了第一方面所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在产纤维素酶中的应用。
经研究发现,益生菌约氏乳杆菌XY9菌株可产纤维素酶,提示约氏乳杆菌XY9菌株可用于生产纤维素酶,并通过产纤维素酶这一特性用于促进人体对食物中蛋白质的消化吸收,提高对小肽和氨基酸的吸收,抗过敏等领域。
本发明第四方面提供了第一方面所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在产γ-氨基丁酸中的应用。
经研究发现,益生菌约氏乳杆菌XY9菌株可产γ-氨基丁酸(GABA),提示约氏乳杆菌XY9菌株可用于生产GABA,并通过产GABA这一特性用于改善机体睡眠质量、抗抑郁、抗焦虑、降血压、改善脂质代谢等领域。
本发明第五方面提供了第一方面所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在制备α-葡萄糖苷酶抑制剂中的应用。
经研究发现,益生菌约氏乳杆菌XY9菌株可有效抑制α-葡萄糖苷酶活性,而α-葡萄糖苷酶与2型糖尿病有关,抑制α-葡萄糖苷酶是控制餐后高血糖的方法之一,提示约氏乳杆菌XY9菌株有望用于降血糖和抑制肥胖等领域。
本发明第六方面提供了第一方面所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在制备DPPH自由基清除剂中的应用。
经研究发现,益生菌约氏乳杆菌XY9菌株可以通过清除DPPH自由基从而避免此种自由基给机体带来的危害,可以应用于抗衰老、预防癌症、保护心脑血管等领域。
本发明第七方面提供了一种具有益生功能的菌剂,所述菌剂包括第一方面所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株。
优选地,所述菌剂为约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株经发酵后的产物。
优选地,在医药应用领域,所述菌剂还包括药学上可接受的辅料。
更优选地,所述辅料包括载体和赋形剂。所述赋形剂是指可用于药学领域的稀释剂、黏合剂、润滑剂、崩解剂、助溶剂、稳定剂等以及一些药用基质。所述载体是药物领域中可得到的功能性药用辅料,包括表面活性剂、助悬剂、乳化剂以及一些新型药用高分子材料,如环糊精、壳聚糖、聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸聚乳酸共聚物(PLGA)、透明质酸等。
优选地,在医药应用领域,所述菌剂的剂型包括片剂、颗粒剂、胶囊剂、滴丸剂、缓释剂、口服液制剂、注射剂。
更优选地,上述剂型是指临床上常用的剂型。药物制剂可以经口服或胃肠外方式(例如静脉、皮下、腹膜内或局部)给药,如果某些药物在胃部条件下是不稳定的,可将其制备成肠衣片剂。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明从中国广东地区一名健康成年人的粪便样品中分离纯化得到一株约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株,该菌株具有多种益生功效,包括具有优越的蛋白酶活性,可产生和分泌γ-氨基丁酸,可抑制α-葡萄糖苷酶活性,可清除DPPH自由基,具有优越的纤维素酶活性。因此,约氏乳杆菌XY9菌株具有可以促进对蛋白食物的消化吸收,改善蛋白过敏;可抗抑郁和改善睡眠;降血糖和减肥;可抗氧化美白、延缓衰老、抗炎;促进对纤维素的吸收,改善便秘等多种功能。可见,本发明新分离得到的约氏乳杆菌XY9菌株具有多种益生功效,可用于降血糖和抗衰老等领域,比如,制作成降血糖和抗衰老的药品,具有重要的应用价值和经济价值。
附图说明
图1为约氏乳杆菌XY9菌株的系统发育树(建树菌株均来源于NCBI的Genome数据库);
图2为约氏乳杆菌XY9菌株对牛奶平板的降解实验(a为空白对照组;b为实验组);
图3为约氏乳杆菌XY9菌株可以产生和分泌γ-氨基丁酸;
图4为约氏乳杆菌XY9发酵液可分泌物质显著抑制α-葡萄糖苷酶活性;
图5为约氏乳杆菌XY9菌株可以清除DPPH自由基;
图6为约氏乳杆菌XY9菌株对纤维素平板的降解实验(左边,空白对照组;右边,实验组)。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为可通过常规的商业途径购买得到。
下列实施例涉及的实验材料如下:
(1)约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株,委托肠道微生物研究组润泽实验室分离自中国广东一名健康的成年人的粪便中,于甘油管内在-80℃低温冷冻保藏。一般情况下,将其接种于MRS固体培养基平板表面并在37℃恒温厌氧培养箱中倒置培养24h可以获得菌落,或在37℃恒温厌氧培养箱内于MRS液体培养基中振荡培养24-48h可以获得发酵液。
(2)试剂盒:γ-氨基丁酸(GABA)检测试剂盒(Cloud-Clone Corp.,Cat:CEA900Ge),α-葡萄糖苷酶抑制剂筛选试剂盒(abcam,Cat:ab284520),DPPH自由基清除能力试剂盒(南京建成,Cat:A153-1-1)。
(3)MRS平板:牛肉膏10g,蛋白胨10g,酵母膏5g,柠檬酸三铵2g,乙酸钠5g,葡萄糖20g,磷酸氢二钾2g,吐温80 1mL,硫酸镁0.58g,硫酸锰0.25g,琼脂15g,ddH2O补齐至1L,调pH至6.2-6.6,121℃高压灭菌20min,配置成MRS平板。
(4)MRS液体培养基:牛肉膏10g,蛋白胨10g,酵母膏5g,柠檬酸三铵2g,乙酸钠5g,葡萄糖20g,磷酸氢二钾2g,吐温80 1mL,硫酸镁0.58g,硫酸锰0.25g,ddH2O补齐至1L,调pH至6.2-6.6,121℃高压灭菌20min,配置成MRS液体培养基。
(5)MP平板:脱脂奶粉10g,氯化钠1g,牛肉膏10g,蛋白胨10g,酵母膏5g,葡萄糖20g,柠檬酸三铵2g,乙酸钠5g,磷酸氢二钾2g,吐温80 0.5mL,硫酸镁0.58g,硫酸锰0.25g,琼脂15g,ddH2O补齐至1L,调pH至6.2-6.6,121℃高压灭菌20min,配置成MP平板。
(6)CMC平板:羧甲基纤维素钠10g,硫酸铵1.5g,硫酸锰0.3g,氯化钙0.2g,氯化钠5g,尿素0.3g,牛肉膏10g,蛋白胨10g,酵母膏5g,葡萄糖20g,柠檬酸三铵2g,乙酸钠5g,磷酸氢二钾2g,吐温80 0.5mL,硫酸镁0.58g,硫酸锰0.25g,琼脂15g,ddH2O补齐至1L,调pH至6.2-6.6,121℃高压灭菌20min,配置成CMC平板。
实施例1约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株的分离鉴定
约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株从中国广东省一名健康成年人(BMI=20.6)的粪便中分离得到,具体如下:
用无菌水将粪便样品反复清洗3次,置于研钵中,每100mg粪便加入500uL无菌水,彻底研磨匀浆,用移液器吸取适量研磨液,涂布于MRS平板上,室温培养3天。然后,用记号笔对分离实验平板中待划线纯化的菌落进行编号,并相应地在平板上标明菌株编号。标记后,挑取菌落接种到MRS平板上,用平板划线法纯化菌株。若此法不能将菌株分离则需要从富集平板上挑取菌落,经MRS液体培养基梯度稀释后,涂布于培养基上。最后,参考《伯杰细菌鉴定手册》(第八版)和《真菌分类鉴定手册》,首先分辨属于细菌的菌株。初步分离得到一株纯化菌株,菌株编号为XY9,培养48小时后观察到该菌株的菌落呈圆形、白色、半透明。
接着,通过16S rDNA通用引物(27F:AGAGTTTGATCCTGGCTCAG,1492R:TACGGCTACCTTGTTACGACTT)对分离得到的XY9菌株进行分子鉴定后,由北京百迈客生物科技有限公司对XY9菌株进行全基因组测序。将得到的16S rDNA sequence(SEQ ID No:1)在NCBI的Genome数据库进行BLAST比对。结果显示,XY9菌株与已知的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)16S rDNA序列的同源性>99%,并与同源菌株进行进化分析(图1),确认XY9菌株是同种不同株的约氏乳杆菌。
最后,对菌株XY9进行保藏,保藏信息如下:保藏时间:2023年10月25日;保藏单位名称:中国典型培养物保藏中心(CCTCC);保藏号:CCTCC NO:M 20232013;保藏单位地址:中国.武汉.武汉大学;分类命名:Lactobacillus johnsonii。
约氏乳杆菌是一种益生菌菌株,具有广泛的益生功效,但不同来源的菌株其功效不同,说明本发明从人体粪便分离得到的新约氏乳杆菌XY9菌株可以作为益生菌使用,并可能具有新的功效和功能。
Lactobacillus johnsonii XY916S rDNA sequence(1438bp):
GCAAGTCGAGCGAGCTTGCCTAGATGATTTTAGTGCTTGCACTAAATGAAACTAGATACAAGCGAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCCAAGAGACTGGGATAACACCTGGAAACAGATGCTAATACCGGATAACAACACTAGACGCATGTCTAGAGTTTGAAAGATGGTTCTGCTATCACTCTTGGATGGACCTGCGGTGCATTAGCTAGTTGGTAAGGTAATGGCTTACCAAGGCGATGATGCATAGCCGAGTTGAGAGACTGATCGGCCACATTGGGACTGAGACACGGCCCAAACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCACAATGGACGAAAGTCTGATGGAGCAACGCCGCGTGAGTGAAGAAGGGTTTCGGCTCGTAAAGCTCTGTTGGTAGTGAAGAAAGATAGAGGTAGTAACTGGCCTTTATTTGACGGTAATTACTTAGAAAGTCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGATTTATTGGGCGTAAAGCGAGTGCAGGCGGTTCAATAAGTCTGATGTGAAAGCCTTCGGCTCAACCGGAGAATTGCATCAGAAACTGTTGAACTTGAGTGCAGAAGAGGAGAGTGGAACTCCATGTGTAGCGGTGGAATGCGTAGATATATGGAAGAACACCAGTGGCGAAGGCGGCTCTCTGGTCTGCAACTGACGCTGAGGCTCGAAAGCATGGGTAGCGAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCATGCCGTAAACGATGAGTGCTAAGTGTTGGGAGGTTTCCGCCTCTCAGTGCTGCAGCTAACGCATTAAGCACTCCGCCTGGGGAGTACGACCGCAAGGTTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGTCTTGACATCCAGTGCAAACCTAAGAGATTAGGTGTTCCCTTCGGGGACGCTGAGACAGGTGGTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTCATTAGTTGCCATCATTAAGTTGGGCACTCTAATGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGCCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGACGGTACAACGAGAAGCGAACCTGCGAAGGCAAGCGGATCTCTTAAAGCCGTTCTCAGTTCGGACTGTAGGCTGCAACTCGCCTACACGAAGCTGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGCACGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGAGAGTCTGTAACACCCAAAGCCGGTGGGATAACCTTTATAGGAGTCAGCC。
实施例2约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株的功能及应用
(1)约氏乳杆菌XY9菌株可产蛋白酶
根据琼脂孔扩散试验使用脱脂牛奶平板培养基(MP平板)鉴定和测量约氏乳杆菌XY9分泌蛋白酶水解蛋白的能力。试验时,往实验组的MP平板中滴加3uL浓度为10Abs的约氏乳杆菌XY9菌液,对照组则滴加3uL空白MRS培养基,然后在37℃恒温厌氧培养箱中倒置培养3天。结果表明,与滴加空白培养基的对照相比,菌株XY9可以显著的降解蛋白,形成明显的降解圈(图2)。说明约氏乳杆菌XY9菌株可产降解牛奶蛋白的蛋白酶。
约氏乳杆菌XY9菌株可产蛋白酶,其作为益生菌菌株使用可以促进人体对食物中蛋白质的消化吸收,提高对小肽和氨基酸的吸收。同时,也可用于抗过敏(改善蛋白消化不良或不吸收导致的食物过敏)。此外,也可以用于蛋白酶的提取,应用于洗涤工业等蛋白酶的生产中;也可用于微生物饲料中以帮助动物消化吸收营养,提高对饲料的利用率。
(2)约氏乳杆菌XY9菌株可产生和分泌γ-氨基丁酸(GABA)
将用MRS液体培养基培养至稳定期的约氏乳杆菌XY9以1:30的稀释倍数扩培至新的MRS液体培养基中,在培养至稳定期24h时收取菌悬液,10,000×g、4℃离心10min后收取发酵液上清,然后通过GABA特定ELISA试剂盒(CEA900Ge)测定发酵液上清的GABA浓度。结果显示,与空白培养基MRS中低浓度GABA相比,菌株XY9的发酵上清液中GABA的浓度显著性增加,可积累量为13.38pg/mL,说明约氏乳杆菌XY9可以在稳定期产生并分泌γ-氨基丁酸(图3)。
γ-氨基丁酸是一种重要的中枢神经系统抑制性神经递质,广泛存在于动植物、微生物体内。现已证实,作为小分子量非蛋白质氨基酸的GABA具备食用安全性,可作为食用添加剂。研究表明,摄入一定量的GABA具有改善机体睡眠质量、抗抑郁、抗焦虑、降血压、改善脂质代谢、增强记忆能力并提高脑活力、加快大脑新陈代谢、健肝利肾、促进乙醇代谢(解酒)、改善更年期综合症等生理功效。
因此,益生菌约氏乳杆菌XY9菌株可通过产生γ-氨基丁酸的功效发挥以上多个用途。
(3)约氏乳杆菌XY9菌株发酵液可有效抑制α-葡萄糖苷酶活性
将用MRS液体培养基培养至稳定期的约氏乳杆菌XY9以1:30的稀释倍数扩培至新的MRS液体培养基中,在培养至稳定期24h时收取菌悬液,10,000×g、4℃离心10min后收取发酵液上清,然后通过α-葡萄糖苷酶抑制剂筛选试剂盒(ab284520)测定发酵液上清对α-葡萄糖苷酶水解葡萄糖的酶活性能力的影响。结果显示,与空白培养基MRS的无抑制作用相比,菌株XY9的发酵上清液显著抑制了α-葡萄糖苷酶水解葡萄糖的能力,其抑制率约为30.18%,说明约氏乳杆菌XY9的发酵液可以有效的抑制α-葡萄糖苷酶的活性(图4)。
α-葡萄糖苷酶是一种在碳水化合物分解中起作用的酶,与2型糖尿病有关,抑制α-葡萄糖苷酶是控制餐后高血糖的方法之一,从而有助于糖尿病的治疗。因此,α-葡萄糖苷酶抑制剂有助于维持血糖平衡,能够改善糖尿病并发症。此外,抑制α-葡萄糖苷酶的活性可以控制肥胖。
因此,益生菌约氏乳杆菌XY9菌株具有抑制α-葡萄糖苷酶活性,这使它成为潜在的降血糖和抑制肥胖的益生菌。
(4)约氏乳杆菌XY9菌株可清除DPPH自由基
将用MRS液体培养基培养至稳定期的约氏乳杆菌XY9菌株以1:30的稀释倍数扩培至新的MRS液体培养基中,在培养至稳定期24h时收取菌悬液,10,000×g、4℃离心10min后收取发酵液上清,然后通过DPPH自由基清除能力试剂盒(南京建成,Cat:A153-1-1)测定发酵液上清对DPPH的清除能力。结果显示,与空白对照MRS相比,菌株XY9的发酵上清液对DPPH自由基清除能力为317.0Trolox/mL,明显提高(**P<0.01),说明约氏乳杆菌XY9具有较好的清除DPPH自由基的能力,表现出良好的抗氧化能力(图5)。
自由基,化学上也称为“游离基”,是指化合物的分子在光热等外界条件下,共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。由于自由基含未配对的电子,所以极不稳定(特别是羟自由基),因此会从邻近的分子(包括脂肪、蛋白质和DNA)上夺取电子,让自己处于稳定的状态。这样一来,邻近的分子又变成一个新的自由基,然后再去夺取电子。如此连锁反应会让细胞的结构受到破坏,造成细胞功能丧失、基因突变,甚至死亡。
自由基有诸多坏处。诸如:(1)削弱细胞的抵抗力,使身体易受细菌和病菌感染;(2)产生破坏细胞的化学物质,形成致癌物质;(3)阻碍细胞的正常发展,干扰其复原功能,使细胞更新率低于枯萎率;(4)破坏体内的遗传基因(DNA)组织,扰乱细胞的运作及再生功能,造成基因突变,演变成癌症;(5)破坏细胞内的线粒体(能量储存体),造成氧化性疲劳;(6)破坏蛋白质,破坏体内的酶,导致炎症和衰老;(7)破坏脂肪,使脂质过氧化,导致动脉粥样硬化,发生心脑血管疾病等。
此外,清除DPPH自由基具有多种功效,诸如:①抗衰老:自由基对人体的一个十分明显的表现就是衰老,而清除自由基,可以防止自由基损伤细胞,避免细胞因衰老和衰亡而导致机体的衰老,因此清除自由基具有抗衰老的作用。②预防癌症:自由基损伤细胞膜蛋白质的时候会促进细胞的功能和形状的改变,同时损伤周围的其他细胞,待自由基损伤DNA时,会导致原癌基因和抑癌基因突变,导致癌细胞的生成,因此清除自由基有预防癌症的作用。③保护心脑血管:自由基沉积在血管壁上,会破坏血管的弹性纤维,导致血管细胞硬化,出现动脉粥样硬化的情况,同时自由基会导致脂质过氧化,因此容易造成血栓等各种心脑血管疾病。而清除自由基可以防止自由基沉积在血管壁上,因此具有保护心脑血管的作用。
由此,益生菌约氏乳杆菌XY9菌株可以通过清除DPPH自由基的功能,从而避免该自由基给机体带来的危害。
(5)约氏乳杆菌XY9菌株可产纤维素酶
根据琼脂孔扩散法使用纤维素板培养基(CMC平板)鉴定和测定约氏乳杆菌XY9对纤维素的降解能力。试验时,往实验组的CMC平板中滴加3uL浓度为10Abs的约氏乳杆菌XY9菌液,对照组则滴加3uL空白MRS培养基。在37℃恒温厌氧培养箱中倒置培养3天后进行刚果红染色。结果表明,与滴加空白培养基的对照相比,菌株XY9可以显著的降解纤维素,形成明显的降解圈(图6)。
由于约氏乳杆菌XY9菌株可产纤维素酶,因此益生菌约氏乳杆菌XY9菌株可通过产生纤维素酶的功效发挥以下多个用途:(1)用于促进对膳食成分的消化吸收;(2)改善便秘,益生菌在肠道内分解纤维素产生一定的水分,具有软化大便的作用;(3)降低胆固醇是纤维素最重要的功效,因为可溶性纤维在被人体吸收后,能抑制人体对胆固醇的吸收,并能在肠道中与胆固醇结合,加快身体内胆固醇的代谢,防止人体因胆固醇过高而诱发高血脂,并且能降低动脉硬化与冠心病的发病率;(4)纤维素这种不甜的“糖”能够减缓血液对葡萄糖的吸收,平衡血糖浓度,促进肌肉和脂肪细胞对胰岛素的敏感性,从而预防并辅助治疗糖尿病。
此外,约氏乳杆菌XY9菌株还可以应用于纤维素酶的发酵提取;应用于降解病原真菌的细胞壁,控制病害;应用于堆肥中纤维素的分解;应用于制备畜禽养殖饲料,如猪、鸡等单胃动物饲料,以克服其不能利用纤维素的缺陷。
综上可知,本发明新分离的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株具有多种益生功效:(1)具有优越的蛋白酶活性;(2)可产生和分泌γ-氨基丁酸;(3)可抑制α-葡萄糖苷酶活性;(4)可清除DPPH自由基;(5)具有优越的纤维素酶活性。可见,本发明新分离得到的约氏乳杆菌XY9菌株在降血糖和抗衰老等领域具有重要的应用价值和经济价值。
以上对本发明的实施方式作了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一株约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株,其特征在于,所述约氏乳杆菌XY9菌株于2023年10月25日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏号为:CCTCC NO:M20232013;所述约氏乳杆菌XY9菌株的16S rDNA序列如SEQ ID No:1所示。
2.权利要求1所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在产降解牛奶蛋白的蛋白酶中的应用。
3.权利要求1所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在产纤维素酶中的应用。
4.权利要求1所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在产γ-氨基丁酸中的应用。
5.权利要求1所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在制备α-葡萄糖苷酶抑制剂中的应用。
6.权利要求1所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株在制备DPPH自由基清除剂中的应用。
7.一种具有益生功能的菌剂,其特征在于,所述菌剂包括权利要求1所述的约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)XY9菌株。
8.根据权利要求7所述的具有益生功能的菌剂,其特征在于,在医药应用领域,所述菌剂还包括药学上可接受的辅料。
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