短双歧杆菌的应用

背景^[1][2]

双歧杆菌（Bifidobacterium）是天然存在于结肠中的优势菌群，是最早定植于人体肠道的一类微生物，在调节肠道 菌群平衡和促进肠道正常发育等方面具有重要作用。双歧杆菌是现在正被逐渐开发利用的一种肠道有益菌，是具有各种形态的杆菌。双歧杆菌属有 28 种，其中常见和常用的菌种有：婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌、长双歧杆菌、青春双歧杆菌和短双歧杆菌。

短双歧杆菌经革 氏染色呈阳性，而耐酸，不形成芽袍，无运动性，美蓝染色菌体着色不规则，厌氧，最适生长pH值为6.5 -7.0，最适生长温度为37 ℃-4 1℃。短双歧杆菌分离于婴儿粪便、牛奶、阴道环境中。它具有缓解季节性过敏性鼻炎和间歇性哮喘，改变脂肪代谢，免疫调节，抑制致病菌等多种益生功能。细菌基因组是细菌所有基因的总和，涵盖了该菌株全部的遗传信息。通过对细菌基因组测序和分析，从分子水平上揭示细菌生理及代谢机制，挖掘重要性状的功能基因，从而加速优良菌株的选育和改近，高效利用双歧杆菌提供依据。

短双歧杆菌基因组概况^[1]

随着株短双歧杆菌 UCC2003 全基因组测序的完成，通过从基因组和基因突变分析分析，揭示了该菌的黏 附定植因子“tad2003”与黏附作用有关。从此以后，越来越多的短双歧杆菌菌株基因组测序完成并提交至美国国立生物技术信息中心（NCBI：National Center for Biotechnology Information）。截至 2017 年 3 月，已经完成的短双歧杆菌菌株有 11 株，基因组片段 37 株。已完成全基因组测序的短双歧杆菌基因组概况，见表：

从表可以看出，已经完成全基因组测序的 11 株短双歧杆菌中：基因组大小在 2.2～2.4Mb 之间，GC 含量为 58%～59%，基因数目从 1875 到 2150，基因数目最多的为短双歧杆菌 LMC520，最少的为短双歧杆菌12L。而编码蛋白数目从 1690 到 1715。

在短双歧杆菌 UCC2003 基因组中含有三个蛋白组成的编码菌毛的基因 簇（Bbr_0113-0115，Bbr_0365-0366，Bbr_1887-1889），被命名为 a type IVb tight adherence（tad）locus 与黏附作用有关，在其它的短双歧菌株中，也含有类似的编码基因，如短双歧杆菌 S27 菌株中的 BS27_0127-29 和 BS27_0354-55 基因，短双歧杆菌 689b 菌株中的 B689b_0101-0103 和 B689b_0357-0358 基因。

测序的全基因组菌株中含有核糖、蔗糖、植物衍生的多糖、纤维糊精等利用复杂碳水化合物的基因。同时在所有的短双歧杆菌基因中都含有宿主来源的单糖或多糖酶类，特别是粘蛋白和母乳寡糖。例如短双歧杆菌 UCC2003 基因组中参与唾液酸代谢的编码基因（Bbr_0160-73 and Bbr_1247），利用岩藻糖（Bbr_1740-42）和聚糖（Bbr_1141-50）的基因。短双歧杆菌都能发酵几乎所有的单糖如葡萄糖、乳糖、乳果糖、麦芽糖、棉子糖，不同的菌株发酵的能力不同。

应用^[2][3]

1. 双歧杆菌对人体的作用

1）刺激机体免疫系统：双歧杆菌具有免疫刺激作用，可以通过刺激全身免疫器官的发育，使其发挥免疫监视功能双歧杆菌还可以促进各种细胞因子和抗体的产生，提高巨噬细胞和自然杀伤细胞的功能活性，从而达到杀死肿瘤细胞和抑制肿瘤生长的作用。

有报道称双歧杆菌对小鼠腹腔巨噬细胞产生的、一和一活性显著增强，表明双歧杆菌能刺激机体全身和局部的免疫功能。宋文刚等的试验结果表明，双歧杆菌能激活巨噬细胞，可增强巨噬细胞、一及产生的水平及吞噬能力，以上实验证据充分说明双歧杆菌具有提高机体免疫力的作用。

2）影响肠道内细菌的生化代谢，减少肠道内致癌物作用：人类生活的环境中存在着多种有致癌作用的前体物质，例如食品中添加的保护剂、防腐剂，烤肉中的多环化合物等经过结肠中腐生菌的酶代谢，会产生对有毒性作用的物质，引起豁膜上皮细胞损伤，从而启动癌性转化。

定植于人体内的双歧杆菌可以阻止其他病原微生物的定植与入侵，同时可以酸化肠道，促进肠道蠕动，从而减少致癌物与肠道上皮细胞的接触，并抑制豁膜上皮的再生，减弱肠道细菌产生的和结肠癌有关的偶氮还原酶、葡萄糖普酶以及硝基还原酶的活性，从而抑制肠道肿瘤发生和发展。可见，双歧杆菌在肠道生态安全上起保护作用，降低了癌症的发生几率。

3）诱导抗癌物质形成和表达：是哺乳类动物体内具有广泛生物学活性的效应分子和信息分子，能介导活化的巨噬细胞抑制和杀伤多种病原微生物及肿瘤细胞，同时还能诱导谷肽甘肽琉基转移酶基因的高效表达，阻断外来致癌物的亲核攻击。

目前，有很多证据可以证明双歧杆菌可以通过诱导的产生，从而预防肿瘤的发生。例如，大量研究资料表明，双歧杆菌不仅能提高机体内巨噬细胞、细胞、细胞、细胞、细胞的活性，诱导巨噬细胞细胞因子的表达，而且能促进一氧化氮困的合成。可见，双歧杆菌诱导抗癌物的形成和表达也是双歧杆菌抗肿瘤的一个重要组成部分。

2. 在食品中的应用

当前世界各国都开始把双歧杆菌应用于食品中，在日本双歧杆菌已被用于发 酵乳、乳酸菌饮料、牛乳、乳饮料、乳粉、糕点和保健食品中，而美国、西欧、加拿大、瑞士把此菌应用于酸奶、干酪、液体乳、发酵奶油中。在我国双歧杆菌常被应用于乳制品中，如在牛乳、奶粉中加此菌，最常见的为乳酸菌饮料。

我国学者在应用双歧杆菌方面也已有了新的研究与开发，如用双歧杆菌发酵黑米酸乳，这是植物性食品、动物食品和微生物食品三者有机结合的产物，具有重要的 食用价值；在豆奶粉中加入双歧杆菌，能更增加其营养价值。

增殖培养^[4]

短双歧杆菌优化的增殖培养基配方是：酵母膏0.9 %，胰蛋白胨0.6 %，大显蛋白胨0.6 %，葡萄糖0.6 %，双歧因子0.2 %，生长因子10 % 。此优化增殖培养基培养短双歧杆菌，发酵最适终比时间约为18h，此时的活菌数高达 l.5 x l0¹⁰ cfu/ml。

主要参考资料

[1] 朱德全, 张路路, 尹红, 等. 短双歧杆菌基因组研究进展[J]. 中国科技信息, 2017 (11): 82-82.

[2] 苏清秀. 短双歧杆菌作为靶向载体在乳腺癌的基因治疗中的实验研究[D]. 吉林大学, 2010.

[3] 冯晓春, 李守军. 浅淡双歧杆菌在食品中的应用[J]. 肉品卫生, 1999, 2: 018.

[4] 陈惠音, 肖仔君, 杨汝德. 短双歧杆菌增殖培养基的优化研究[J]. 广州食品工业科技, 2004, 20(B11): 8-10.