乳酸菌黏附特性及評價方法

李 晶

0 引言

乳酸菌作為典型的益生菌種，能夠阻礙致病菌在腸道中的定植，調節腸道微生物區系平衡，提高宿主的免疫力，在食品、醫療、飼料等領域應用廣泛。然而，外來乳酸菌只有在宿主腸道內定植達到一定數量級才能發揮益生作用。高黏附性的乳酸菌能夠黏附于腸黏液層及上皮細胞，不易隨著腸內容物流動被清除，有利于自身菌群的長期定植。同時，黏附的乳酸菌能夠促進黏液層中黏蛋白的分泌，增加黏液層厚度，穩固黏液屏障功能。此外，乳酸菌能夠通過競爭、排斥等作用，與致病菌競爭黏附位點，維持腸道菌群平衡。因而，乳酸菌的黏附性是評價其作為益生菌的重要標準。對乳酸菌的黏附特性及作用進行綜述，以期能夠為乳酸菌的深入認識和科學應用提供幫助。

1 乳酸菌的黏附性

1.1 調控黏蛋白mRNA的表達水平

外源乳酸菌要在腸道長期定植，首先需要通過空間位阻效應或疏水作用力與腸黏蛋白進行非特異性的結合。目前這種結合機制尚不完全清楚，但已發現乳酸菌能夠通過其表面高度重復的蛋白結構域，黏液靶向黏附素調控黏蛋白的表達與分泌，增加黏液層厚度，穩固黏膜屏障。但不同菌株對各腸段黏蛋白表達水平的調控存在差異。Smirnov A等人[1]認為飼喂乳酸菌混合菌制劑能夠顯著提高肉仔雞空腸黏蛋白Mucin-2的mRNA表達水平，促進黏蛋白的分泌，而對十二指腸和回腸作用不顯著。然而，在隨后在研究中發現，乳酸菌不僅對肉仔雞空腸黏蛋白表達具有調控作用，對回腸、結腸、盲腸的黏蛋白分泌同樣具有促進作用。

1.2 占位效應

黏附是腸道微生物作用于宿主的第一步。乳酸菌通過其表面的黏附素類物質，包括脂磷壁酸、表層蛋白等與宿主腸道黏膜或黏液層發生黏附作用，有利于其在腸道內長期定植。黏附的乳酸菌能夠與致病菌競爭黏附位點，激活腸黏膜免疫功能，降低腸道pH值，促進腸道蠕動，抑制致病菌的黏附與增殖。周羅雄[2]采用體外黏附模型發現分離的6株雞源乳酸菌均能夠與沙門氏菌競爭黏附位點，抑制病原菌的繁殖。白潔等人[3]證實乳桿菌能夠通過黏附置換的方式抑制大腸桿菌K88和鼠傷寒沙門氏菌對細胞的黏附。

1.3 特異性

乳酸菌的黏附作用具有菌株特異性和宿主特異性。宿主特異性是指從某種動物腸道分離的菌種僅對同類宿主表現出較高的黏附效力，有些高黏附的菌種對異類宿主甚至不具黏附性。許女等人[4]在測定乳酸菌黏附特性的試驗中發現，4株乳酸菌中2株牛源乳酸菌較其他來源的菌株對黏蛋白的黏附力更強。Fang H等人[5]的研究證實，即使是同種乳酸菌，對不同來源的黏蛋白仍表現出不同的黏附性。菌株特異性是指同種屬的乳酸菌不同菌株的黏附效力各不相同。Argyri A A等人[6]從食品中分離得到13株植物乳桿菌，發現不同菌株對Coca-2細胞（人結腸癌細胞）黏附能力差異顯著。

2 黏附性體外評價方法

2.1 模型評價

模型評價法分細胞模型、黏蛋白模型2類。細胞模型通常采用易于體外培養的Caco-2，HT-29細胞評價乳酸菌對腸上皮細胞的黏附特性。Caco-2，HT-29細胞均是一種人結腸癌細胞，表現出成熟腸上皮細胞的特性，是目前研究腸道黏膜黏附應用最廣泛的細胞模型。謝璐娜等人[7]通過Caco-2細胞黏附試驗，從番鴨腸道中篩選出6株高黏附性乳酸菌株作為潛在益生菌。Chen S等人[8]利用HT-29細胞模型從大麥酒中篩選出一株高黏附性的羅伊氏乳桿菌WHH1689，以期能夠在常溫貯存的酸奶中發揮良好益生效用。

近年來，越來越多的學者采用體外黏蛋白模型，評價菌株的益生特性。曾東等人[9]利用固定黏蛋白模型結合細菌同位素γ-32P-ATP標記法，探討犬源腸球菌E01和E01，雞源德氏乳酸桿菌德氏亞種N11，豬源約氏乳桿菌JJB3和2株致病性大腸桿菌ATCC25922，CVCC2060對犬各腸段黏蛋白的黏附能力及乳酸菌對大腸桿菌的黏附抑制作用。Chatterjee M等人[10]在探究一株發酵乳桿菌上黏蛋白結合域對腸道病原菌的抑制機理時同樣采用了體外黏蛋白模型。

2.2 黏附相關特性評價

研究表明，細菌表面疏水性與其黏附性成正相關，故菌株的黏附性能除了直接利用黏蛋白模型外，還可通過疏水性間接評價。趙靜等人[11]通過碳氫化合物粘著法測定海氏腸球菌3#、乳酸明串珠菌5#等表面疏水性，結果與黏蛋白黏附試驗一致。任大勇等人[12]在篩選高黏附性乳酸菌的試驗中，采用微生物黏著碳烴化合物法評價了唾液乳桿菌23174植物乳桿菌1.557，發酵乳桿菌6233、德式乳桿菌乳酸亞種1.2625，嗜酸乳桿菌1.1878的表面疏水性，最后篩選出一株唾液乳桿菌23174和植物乳桿菌1.557為高黏附性的乳酸菌株。然而，乳酸菌疏水性與其黏附特性成正相關的結論在一些研究中并未得到證實，這可能與菌株來源和宿主特異性有關。

3 結語

乳酸菌類益生菌制劑具有改善宿主腸道微生態環境、促進營養物質的消化與吸收、抑制病原菌的生長與黏附、增強機體免疫力等多種功能。高黏附的乳酸菌能夠在動物腸道中停留相對較長的時間，有利于菌群在腸道內長久定植，競爭致病菌黏附位點，鞏固腸黏液屏障，維持腸道健康。論述乳酸菌的黏附特性及其評價方法，以期能夠為益生乳酸菌的篩選及應用提供理論依據。