食品工业科技

菌株	登录号	登记长度（bp）	同源性（%）
Lactiplantibacillus plantarum Z10	OR016187	1509	100
Lactiplantibacillus argentoratensis HBUAS58068	ON197171	1531	99.87
Lactiplantibacillus pentosus SRCM103472	OK559514	1536	99.80

菌株	登录号	登记长度（bp）	同源性（%）
Lactiplantibacillus plantarum Z10	OR016187	1509	100
Lactiplantibacillus argentoratensis HBUAS58068	ON197171	1531	99.87
Lactiplantibacillus pentosus SRCM103472	OK559514	1536	99.80

测试指标	组别	存活率（%）	比生长速率（h⁻¹）	相对比生长速率（%）
酸耐受性	对照组	100±0.35^a	0.62±0.04^c	100±6.81^c
生理盐水	44.27±1.19^c	0.80±0.08^b	127.72±12.32^b
脱脂乳	73.61±0.52^b	0.94±0.06^a	150.62±9.68^a
模拟胃液耐受性	对照组	100±0.33^a	0.62±0.02^b	100±6.81^b
生理盐水	70.61±0.30^c	1.28±0.03^a	206.01±5.24^a
脱脂乳	74.53±1.09^b	0.61±0.01^b	98.01±2.30^b
胆盐耐受性	对照组	100±0.43^a	0.71±0.05^a	100±6.74^a
生理盐水	99.44±0.66^a	0.69±0.06^a	97.28±8.45^a
脱脂乳	94.99±0.64^b	0.68±0.04^a	95.77±5.63^a
模拟肠液耐受性	对照组	100±0.93^a	0.73±0.03^a	100±3.56^a
生理盐水	93.29±0.83^c	0.72±0.05^ab	98.61±7.17^ab
脱脂乳	96.70±0.44^b	0.65±0.02^b	89.61±2.48^b

测试指标	组别	存活率（%）	比生长速率（h⁻¹）	相对比生长速率（%）
酸耐受性	对照组	100±0.35^a	0.62±0.04^c	100±6.81^c
生理盐水	44.27±1.19^c	0.80±0.08^b	127.72±12.32^b
脱脂乳	73.61±0.52^b	0.94±0.06^a	150.62±9.68^a
模拟胃液耐受性	对照组	100±0.33^a	0.62±0.02^b	100±6.81^b
生理盐水	70.61±0.30^c	1.28±0.03^a	206.01±5.24^a
脱脂乳	74.53±1.09^b	0.61±0.01^b	98.01±2.30^b
胆盐耐受性	对照组	100±0.43^a	0.71±0.05^a	100±6.74^a
生理盐水	99.44±0.66^a	0.69±0.06^a	97.28±8.45^a
脱脂乳	94.99±0.64^b	0.68±0.04^a	95.77±5.63^a
模拟肠液耐受性	对照组	100±0.93^a	0.73±0.03^a	100±3.56^a
生理盐水	93.29±0.83^c	0.72±0.05^ab	98.61±7.17^ab
脱脂乳	96.70±0.44^b	0.65±0.02^b	89.61±2.48^b

酸笋源γ-氨基丁酸产生菌的筛选、生物学特性和益生潜力

PDF下载

杨胜远 ^* , 欧阳戴莉 , 陈俊宏 , 李双坪 , 叶晶

食品工业科技 | 生物工程 2026,47(12): 167-177

收起

食品工业科技 |生物工程 2026 , 47 (12) : 167 -177

酸笋源γ-氨基丁酸产生菌的筛选、生物学特性和益生潜力

全屏

[Author(id=1320175890005344343, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, orderNo=0, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=yangsy1972@163.com, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=1, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1320175890089230425, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175890005344343, language=EN, stringName=Shengyuan YANG, firstName=Shengyuan, middleName=null, lastName=YANG, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=^*, address=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1320175890173116506, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175890005344343, language=CN, stringName=杨胜远, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=^*, address=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048, bio={"content":"

杨胜远（1972−），男，博士，教授，研究方向：食品微生物，E-mail：yangsy1972@163.com

"}, bioImg=null, bioContent=

杨胜远（1972−），男，博士，教授，研究方向：食品微生物，E-mail：yangsy1972@163.com

, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1320175889892098131, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1320175889900486740, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China), AuthorCompanyExt(id=1320175889913069653, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048)])]), Author(id=1320175890240225372, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, orderNo=1, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1320175890319917150, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175890240225372, language=EN, stringName=Daili OUYANG, firstName=Daili, middleName=null, lastName=OUYANG, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=null, address=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1320175890412191839, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175890240225372, language=CN, stringName=欧阳戴莉, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=null, address=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1320175889892098131, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1320175889900486740, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China), AuthorCompanyExt(id=1320175889913069653, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048)])]), Author(id=1320175890483495009, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, orderNo=2, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1320175892144439395, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175890483495009, language=EN, stringName=Junhong CHEN, firstName=Junhong, middleName=null, lastName=CHEN, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=null, address=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1320175892236714084, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175890483495009, language=CN, stringName=陈俊宏, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=null, address=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1320175889892098131, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1320175889900486740, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China), AuthorCompanyExt(id=1320175889913069653, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048)])]), Author(id=1320175892316405862, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, orderNo=3, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1320175892391903336, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175892316405862, language=EN, stringName=Shuangping LI, firstName=Shuangping, middleName=null, lastName=LI, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=null, address=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1320175892475789417, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175892316405862, language=CN, stringName=李双坪, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=null, address=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1320175889892098131, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1320175889900486740, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China), AuthorCompanyExt(id=1320175889913069653, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048)])]), Author(id=1320175892559675499, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, orderNo=4, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1320175892626784365, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175892559675499, language=EN, stringName=Jing YE, firstName=Jing, middleName=null, lastName=YE, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=null, address=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1320175892710670446, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, authorId=1320175892559675499, language=CN, stringName=叶晶, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=null, address=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1320175889892098131, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1320175889900486740, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China), AuthorCompanyExt(id=1320175889913069653, tenantId=1146029695717560320, journalId=1260987677001138203, articleId=1320175885773291580, companyId=1320175889892098131, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048)])])]

杨胜远^*, 欧阳戴莉, 陈俊宏, 李双坪, 叶晶

作者信息

岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048

通讯作者:

杨胜远（1972−），男，博士，教授，研究方向：食品微生物，E-mail：yangsy1972@163.com。

作者简介:

杨胜远（1972−），男，博士，教授，研究方向：食品微生物，E-mail：yangsy1972@163.com

Screening, Biological Characteristics, and Probiotic Potential of γ-Aminobutyric Acid-producing Bacteria from Sour Bamboo Shoots

Shengyuan YANG^*, Daili OUYANG, Junhong CHEN, Shuangping LI, Jing YE

Affiliations

College of Food Science and Engineering, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China

出版时间: 2026-06-15 doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025050141

文章导航

摘要

收起

为开发富含γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）的复合益生菌发酵食品，本研究通过指示剂快速筛选、16S rDNA序列分析、系统发育分析及模拟胃肠道试验等方法，系统探究了八渡酸笋中产GABA乳酸菌的筛选、生物学特性及益生潜力。结果表明，八渡酸笋中成功分离筛选到1株高产GABA的植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）SS5，该菌株转化L-谷氨酸合成GABA的活力为0.27 mg/(h∙g_湿细胞），在20~40 ℃范围内均可生长，最适生长温度为30 ℃，最适生长pH为6.0~7.5；NaCl对菌株SS5生长影响较显著，在MRS培养基添加100 g/L的NaCl即能强烈抑制其生长；菌株SS5对氧有较大耐受性，但微低氧条件更适宜菌株SS5生长；菌株SS5在单批培养8~12 h生长较快，36 h达到稳定期；菌株SS5细胞经酸、模拟胃液、胆盐和模拟肠液处理，在模拟空腹条件下存活率分别为44.27%±1.19%、70.61%±0.30%、99.44%±0.66%和93.29%±0.83%，相对比生长速率分别为127.72%±12.32%、206.01%±5.24%、97.28%±8.45%和98.61%±7.17%；在以脱脂乳模拟进食条件下，存活率分别为73.61%±0.52%、74.53%±1.09%、94.99%±0.64%和96.70%±0.44%，相对比生长速率分别为150.62%±9.68%、98.01%±2.30%、95.77%±5.63%和89.61%±2.48%。综上，植物乳植杆菌SS5具有较好GABA合成能力、胃肠转运耐受性和生长修复能力，具备富GABA复合益生菌发酵食品开发应用潜力。

关键词

酸笋 / γ-氨基丁酸 / 植物乳植杆菌 / 生物学特性 / 益生潜力 / 谷氨酸脱羧酶

Abstract

收起

To develop composite probiotic fermented foods rich in γ-aminobutyric acid (GABA), this study systematically investigated the screening, biological characteristics, and probiotic potential of GABA-producing lactic acid bacteria from Badu sour bamboo shoots via methods including rapid indicator screening, 16S rDNA sequence analysis, phylogenetic analysis, and simulated gastrointestinal tract tests. Results showed that, a strain of Lactiplantibacillus plantarum SS5 with high GABA production capacity was successfully isolated. The strain exhibited a GABA synthesis activity of 0.27 mg/(h∙g _{wet cells}) through the conversion of L-glutamic acid. The strain SS5 was capable of growing within a temperature range of 20~40 ℃, with an optimal growth temperature of 30 ℃ and an optimal pH range of 6.0~7.5. Notably, the addition of 100 g/L NaCl to the MRS medium significantly inhibited its growth. Although strain SS5 exhibited certain tolerance to oxygen, microaerophilic conditions were found to be more conducive to its growth. Batch culture experiments showed that strain SS5 entered a rapid growth phase between 8~12 h post-inoculation and reached the stationary phase at 36 h. After treatment with acidic solutions, simulated gastric juice, bile salts, and simulated intestinal fluid, the survival rates of strain SS5 cells under simulated fasting conditions were determined to be 44.27%±1.19%, 70.61%±0.30%, 99.44%±0.66%, and 93.29%±0.83% respectively, and the corresponding relative specific growth rates were calculated as 127.72%±12.32%, 206.01%±5.24%, 97.28%±8.45%, and 98.61%±7.17% respectively. When using skimmed milk to simulate feeding conditions, the survival rates were determined to be 73.61%±0.52%, 74.53%±1.09%, 94.99%±0.64%, and 96.70%±0.44% respectively, and the corresponding relative specific growth rates were calculated as 150.62%±9.68%, 98.01%±2.30%, 95.77%±5.63%, and 89.61%±2.48% respectively. The results indicated that L. plantarum SS5 possessed robust GABA synthesis capabilities, excellent tolerance to gastrointestinal transit, and remarkable growth recovery potential, thereby demonstrating promising prospects for its application in the development of GABA-enriched composite probiotic fermented foods.

Key words

sour bamboo shoots / γ-aminobutyric acid / Lactiplantibacillus plantarum / biological characteristics / probiotic potential / glutamate decarboxylase

引用本文

杨胜远, 欧阳戴莉, 陈俊宏, 李双坪, 叶晶. 酸笋源γ-氨基丁酸产生菌的筛选、生物学特性和益生潜力. 食品工业科技, 2026 , 47 (12) : 167 -177 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025050141

Shengyuan YANG, Daili OUYANG, Junhong CHEN, Shuangping LI, Jing YE. Screening, Biological Characteristics, and Probiotic Potential of γ-Aminobutyric Acid-producing Bacteria from Sour Bamboo Shoots[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026 , 47 (12) : 167 -177 . DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2025050141

正文

收起

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）是一种非蛋白质氨基酸，由谷氨酸脱羧酶（glutamate decarboxylase，GAD，EC4.1.1.15）催化L-谷氨酸（L-glutamic acid，L-Glu）及其盐发生α-脱羧反应而生成^[1]。作为中枢神经系统中重要的抑制性神经递质，GABA主要分布于大脑中^[2]。同时，GABA及其受体也广泛存在于外周系统、内分泌系统以及多种非神经组织中，参与调控这些部位的氧化代谢过程^[2]。研究表明，GABA在维持机体健康方面具有多重生理功能：它能够通过肠脑轴调节小鼠肠道微生物群的结构和丰度，进而缓解焦虑和改善记忆障碍^[3]；此外，GABA还具有抗抑郁^[4]、降血压^[5]、改善睡眠^[6]、增强免疫^[7]等作用。值得注意的是，GABA还表现出潜在的抗肿瘤活性，可通过诱导癌细胞凋亡来抑制其增殖^[8−9]。基于其广泛的安全性和功能性，GABA已被日本、美国和中国认定为食品或公认安全物质，并作为一种重要的生物活性成分广泛应用于食品领域^[10]。

肠道微生物及其代谢产物在维持机体健康方面发挥着不可替代的作用。研究表明，肠道微生物与大脑之间通过复杂的双向通讯机制^[3,11]相互作用，并借此形成了菌-肠-脑轴这一重要的生理调控网络^[12]。具体而言，肠道微生物的细胞组分及其分泌的生物活性物质可通过免疫、神经和内分泌等多条途径调节肠-脑轴功能，其中GABA的多种生理功能正是通过其对中枢神经系统的调控作用实现的^{[3−4,6−7]}。基于这一机制，补充外源性GABA和产GABA益生菌可通过菌-肠-脑轴途径发挥协同健康效应。通过益生菌发酵技术开发富含GABA的复合益生菌发酵食品，不仅能够发挥GABA的生理功能，还可借助益生菌发挥肠道调节作用，从而实现双重健康效益。因此，分离和筛选安全、稳定且具备高效GABA合成能力的益生菌株，对于开发功能性复合益生菌发酵食品具有重要的理论意义和应用价值。

传统发酵食品的安全性已在长期的历史实践中得到充分验证，因此从传统发酵食品中挖掘安全可靠的微生物资源是一条切实可行的途径。乳酸菌作为公认安全的微生物，其安全性已得到广泛认可^[13]。基于这一优势，从传统发酵食品中分离筛选高产GABA的乳酸菌株，并将其应用于益生菌制剂或富GABA食品的发酵生产，已成为当前研究的热点方向^[14−16]。研究表明，多种传统发酵食品如酸菜^[17]、泡菜^[18−19]、牦牛酸乳^[20]和奶酪^[21]等，都是高产GABA乳酸菌的重要来源。目前已从这些食品中成功分离出多种具有GABA合成能力的乳酸菌，包括植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）^[17−18,21]、戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）^[17]、布氏乳杆菌（Lactobacillus buchneri）^[17]、短乳杆菌（Levilactobacillus brevis）^[19,21]、发酵乳杆菌（Lactobacillus fermentum）^[20]、德氏乳杆菌保加利亚亚种（Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus）^[21]、乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）^[21]以及副干酪乳酪杆菌（Lacticaseibacillus paracasei）^[21]等。这些菌株的发现为开发功能性发酵食品提供了重要的微生物资源。

酸笋是我国南方地区的传统自然发酵调味佳品。通常采用春秋两季的鲜竹笋进行腌制，只需在菜肴中加入少量酸笋，便能带来浓郁绵长的风味。八渡笋是广西壮族自治区田林县的特产，因产于田林县八渡乡山区而得名，是中国国家地理标志产品。八渡笋生长于秋季，具有肉厚肥嫩、脆嫩无渣、营养丰富、美味可口的特点，以其为原料腌制的八渡酸笋因其优良品质而备受青睐。传统八渡酸笋的腌制依赖竹笋自带的野生型乳酸菌发酵，酸笋中可能蕴藏着极具价值的微生物资源。

本试验致力于深入挖掘八渡酸笋的潜在价值，从八渡酸笋中分离、筛选及鉴定高产GABA的乳酸菌，并对其生长特性与益生潜力展开研究，以期为富GABA复合益生菌发酵食品的开发提供优质的菌种资源，进而推动相关产业的创新发展。

1　材料与方法

收起

1.1　材料与仪器

八渡酸笋　广西百色市田林县农家自然发酵八渡笋酸竹笋；1号新华滤纸　杭州沃华滤纸有限公司；L-谷氨酸钠（L-monosodium glutamate，MSG）（AR99.0%）　分析纯，广东方信生物科技有限公司；MC琼脂培养基　环凯微生物培养基有限公司；异硫氰酸苯酯（phenylisothiocyanate，PITC，≥99.0%）、γ-氨基丁酸（minimum 99.0%）　试剂纯，美国Sigma-Aldrich公司产品；乙腈、乙酸、三乙胺　色谱纯，美国TEDIA公司；胃蛋白酶（1:3000，≥3000 U/g，猪源）、胰蛋白酶（1:250，≥250 U/mg，猪源）、胆盐（BR）　上海阿拉丁生化科技股份有限公司；其余试剂均为国产分析纯试剂或生化试剂。

Axiolab 5荧光显微镜　德国Carl ZEISS显微镜有限公司；FE28 pH计　梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；P1201高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）仪（配有可变波长紫外检测器）　大连依利特分析仪器有限公司；AC85可见分光光度计　上海元析仪器有限公司；AUW120电子分析天平　日本Shimadzu公司；TGL16M台式高速冷冻离心机　盐城市凯特实验仪器有限公司；VX-200涡旋混合仪美国Labnet公司；HH-2数显恒温水浴锅　常州荣华仪器制造有限公司；LRH-250F生化培养箱　深圳市联翔电机有限公司；ZMGZ-J5便携果汁机　西安臻米电子科技有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1　培养基和混合指示剂配制

MRS（de Man，Rogosa and Sharp）培养基参照文献[22]的方法配制，除特别说明外，每250 mL三角瓶中盛装100 mL MRS培养基。改良查尔默斯（Modified Chalmers，MC）琼脂培养基按照产品说明书进行配制。脱脂乳（skim milk，SM）培养基：称脱脂奶粉13 g，溶于100 mL蒸馏水，加热至沸腾后冷却，去除表面形成的脂膜，分装至试管10 mL/支，加入0.1 g CaCO₃并混匀。121 ℃灭菌15 min。溴甲酚绿+甲基红混合指示剂参照文献[23]进行配制。

1.2.2　产GABA乳酸菌的分离与初筛

将八渡酸笋用已消毒果汁机制成匀浆，按质量体积比为1:100将酸笋匀浆接入pH6.5 MRS培养基，35 ℃静置富集培养48 h，富集液经10倍梯度稀释后，以MC琼脂培养基采用平板倾注法进行分离，35 ℃倒置培养72 h。随机选择具有乳酸菌菌落特征的菌落，分别接入SM培养基和pH6.5 MRS培养基，35 ℃静置培养48 h。根据SM培养基牛乳凝固情况初步判断是否为乳酸菌，并于4 ℃冰箱保藏备用。将MRS培养液于4 ℃、8000 r/min离心20 min，收集菌体，用生理盐水洗涤菌体1次，然后按1:5加入50 g/L的MSG溶液（溶剂为蒸馏水），调节pH至4.9，加入无水乙醇至乙醇终浓度为7.5%，35 ℃反应24 h，4 ℃、8000 r/min离心20 min，收集上清液，记为转化液。在5 mL转化液中加入0.2 mL溴甲酚绿+甲基红混合指示剂，观察颜色变化，并采用纸层析（paper chromatography，PC）对颜色变绿色的原转化液的GABA进行定性分析。PC展开剂组成为正丁醇:乙酸:水=12:3:5，在展开剂中加入茚三酮至终浓度为0.4%（m/v）。PC展程为16 cm，层析后晾至半干，90 ℃保温5 min。

1.2.3　产GABA乳酸菌复筛

将SM培养基保藏的产GABA菌株接入pH6.5 MRS培养基，35 ℃静置培养48 h，4 ℃、8000 r/min离心20 min，收集菌体，用生理盐水洗涤菌体1次，然后按1:5加入生理盐水制成菌悬液，取菌悬液1 mL与0.25 mol/L MSG溶液（溶剂为0.4 mol/L乙酸-乙酸钠缓冲液，pH4.6）1 mL混合，35 ℃反应6 h，立即加入4 mL无水乙醇终止反应。4 ℃、8000 r/min离心20 min，收集上清液。参照文献[24]采用HPLC对上清液GABA进行定量分析。流动相A为pH5.6、0.1 mol/L乙酸盐缓冲液，每升缓冲液中分别含三乙胺0.5 mL、乙酸0.7 mL和乙腈5.0 mL；流动相B为60%（v/v）乙腈溶液。取适当稀释待测样品液100 μL于锥形离心管，加入乙腈-水-三乙胺-PITC（7:1:1:1，v/v）衍生试剂50 μL，混匀后室温放置1 h，随后加入流动相A-流动相B（80：20，v/v）混合液150 μL，漩涡振荡1 min，再加入正己烷600 μL，漩涡振荡1 min，静置10 min，吸取下层溶液，经0.22 μm滤膜过滤后待测。HPLC色谱条件为：ZORBAX Eclipse XDB C₁₈（4.6 mm×250 mm，5 μm）色谱柱；进样量20 μL，检测波长254 nm；柱温25 ℃；以流动相A-流动相B（80:20，v/v）按0.6 mL/min速率等梯度洗脱。细胞转化合成GABA的活力按式（1）进行计算。

$\rm Y=\frac{c\times v\times 103.12}{m\times t\times 1000} $

(1)

式中：Y为细胞转化合成GABA的活力，mg/（h·g_湿细胞）；c为细胞转化液GABA浓度，mmol/L；v为细胞转化液总体积，mL；m为湿菌体质量，g；t为反应时间，h；103.12为GABA分子量；1000为换算系数。

1.2.4　产GABA乳酸菌的鉴定

菌落形态观察以MC琼脂培养基采用倾注法进行培养；菌体形态观察采用革兰氏染色法；16S rDNA的扩增和核酸序列分析委托生工生物工程（上海）股份有限公司进行分析，扩增引物分别为27F（5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’）和1492R（5’-TACGGCTACCTTGTTACGACTT-3’）。利用NCBI（https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi）数据库Nucleotide BLAST功能将待鉴定菌株的16S rDNA序列与其核苷酸库进行在线同源性比对分析，选择同源性大于98%的不同种的模式菌株16S rDNA核苷酸序列，利用Clustalx v1.83软件进行多重比对，采用Neighbour-joining方法构建系统发育树，并进行bootstrap分析，重复次数为1000次。

1.2.5　菌株SS5生长特性

1.2.5.1　种子液的制备

取1 mL甘油保藏的菌株SS5接入pH6.5 MRS培养基，35 ℃静置培养36 h。

1.2.5.2　温度对菌株SS5生长的影响

按2%（v/v）的接种量将种子液接入MRS培养基（pH6.5），分别于20、25、30、35、40 ℃静置培养48 h，将培养液适当稀释，于540 nm测定吸光值。

1.2.5.3　初始pH对菌株SS5生长的影响

按2%（v/v）的接种量将种子液分别接入初始pH分别为5.5、6.0、6.5、7.0、7.5的MRS培养基，于30 ℃静置培养48 h，将培养液适当稀释，于540 nm测定吸光值。

1.2.5.4　NaCl对菌株SS5生长的影响

按2%（v/v）的接种量将种子液分别接入NaCl添加量分别为0、20、40、60、80、100 g/L的MRS培养基，于30 ℃静置培养48 h，将培养液适当稀释，于540 nm测定吸光值。

离子强度按式（2）计算。渗透压根据范托夫（van't Hoff）定律按式（3）计算。

$\rm I=\frac{1}{2}({C}_{i}\times Z_{i}^{2})$

(2)

式中：I为离子强度，mol/L；Cᵢ为离子浓度，mol/L；Zᵢ为离子电荷数。

$\rm \pi =\sum iCRT $

(3)

式中：π为渗透压，kPa；i为范托夫因子，即解离粒子数；C为物质的浓度，mol/L；R为气体常数，8.314 kPa·L/（mol·K）；T为绝对温度，K。

1.2.5.5　氧对菌株SS5生长的影响

按2%（v/v）的接种量将种子液接入pH7.0 MRS培养基，分别于30 ℃静置和120 r/min摇床培养48 h，将培养液适当稀释，于540 nm测定吸光值。

1.2.5.6　生长量测定

将菌株SS5培养液用蒸馏水进行适当稀释，以按相同稀释倍数稀释的MRS培养基为空白，用分光光度计于波长540 nm处测定吸光值。以吸光值表示菌体生长量，总吸光值按式（4）计算。

$\rm {A}_{540\;nm}={A}_{i}\times {d}_{i} $

(4)

式中：A_{540 nm}为培养液总吸光值；A_i为培养液稀释液的吸光值；d_i为培养液的稀释倍数。

1.2.5.7　菌株SS5生长曲线的测定

采用规格为500 mL的三角瓶盛装200 mL MRS培养基进行试验。按2%（v/v）的接种量将种子液接入pH7.0 MRS培养基，于30 ℃静置培养，分别间隔4 h取样进行适当稀释，于540 nm处测定吸光值。

1.2.6　菌株SS5益生潜力

本试验根据人体胃肠道生理条件测试菌株SS5对酸、模拟胃液、胆汁和肠液的耐受情况。以生理盐水与菌悬液混合模拟空腹条件下菌株SS5的耐受性，以脱脂牛乳与菌悬液混合模拟存在食物条件下菌株SS5的耐受性。根据生长曲线选择MRS培养基培养4~7 h的比生长速率和相对比生长速率评价菌株SS5的生长修复能力。

1.2.6.1　菌悬液制备

按2%（v/v）的接种量将种子液接入MRS培养基（pH7.5），于30 ℃静置培养24 h，在无菌操作下于4 ℃、8000 r/min离心20 min，收集菌体，然后按1：200加入生理盐水，加入无菌玻璃珠10粒，80 r/min振荡10 min制成均匀的菌悬液（5 g/L）。

1.2.6.2　耐酸能力

在无菌操作下分别取菌悬液1 mL与pH2.2的0.05 mol/L无菌甘氨酸-盐酸缓冲液（glycine-HCl buffer，GHB）4 mL混合，37 ℃静置保温4 h，称为处理液。测定处理液菌落总数，并同时取100 µL处理液接入5 mL MRS培养基（pH7.0），37 ℃静置培养，分别于9 h和12 h取样测定培养液菌落总数。以无菌生理盐水代替GHB按相同操作作为对照，计算存活率（survival rate，SR）、比生长速率（specific growth rate，SGR）和相对比生长速率（relative specific growth rate，RSGR）。

1.2.6.3　模拟胃液耐受性

以含10 mg/L胃蛋白酶的pH2.2、0.05 mol/L无菌GHB作为模拟胃液。无菌操作分别取菌悬液1 mL与模拟胃液4 mL混合，37 ℃静置保温4 h，称为处理液。测定处理液菌落总数，并同时取100 µL处理液接入5 mL MRS培养基（pH7.0），37 ℃静置培养，分别于9 h和12 h取样测定培养液菌落总数。以无菌生理盐水代替模拟胃液按相同操作作为对照，计算SR、SGR和RSGR。

1.2.6.4　耐胆盐能力

无菌操作取菌悬液1 mL与含2.88 g/L胆盐的无菌pH7.4、0.05 mol/L无菌PBS 4 mL混合，即胆盐终浓度为2.3 g/L，37 ℃静置保温6 h，称为处理液。测定处理液菌落总数，并同时取100 µL处理液接入5 mL MRS培养基（pH7.0），37 ℃静置培养，分别于9 h和12 h取样测定培养液菌落总数。以无胆盐的无菌PBS代替含1.5 g/L胆盐的无菌PBS按相同操作作为对照，计算存活率SR、SGR和RSGR。

1.2.6.5　模拟肠液耐受性

以含10 g/L胰蛋白酶、2.88 g/L胆盐的pH7.4、0.05 mol/L无菌PBS作为模拟肠液。无菌操作分别取菌悬液1 mL与模拟肠液4 mL混合，37 ℃静置保温6 h，称为处理液。测定处理液菌落总数，并同时取100 µL处理液接入5 mL MRS培养基（pH7.0），37 ℃静置培养，分别于9 h和12 h取样测定培养液菌落总数。以无菌PBS代替模拟肠液按相同操作作为对照，计算SR、SGR和RSGR。

1.2.6.6　存活率（survival rate，SR）测定

以pH6.8磷酸盐缓冲液（phosphate buffered saline，PBS）作为稀释液，以MRS固体培养基为计数培养基，参照文献[25]进行菌落总数测定，30 ℃静置培养72 h。存活率按式（5）计算。

$\rm \mathrm{SR}(\text{%})=\frac{\mathrm{\lg }{N}_{i}}{\mathrm{\lg }{N}_{0}}\times 100 $

(5)

式中：SR为存活率，%；N_i为试验组菌落数，CFU/mL；N₀为对照组菌落数，CFU/mL。

1.2.6.7　比生长速率和相对比生长速率

比生长速率（specific growth rate，SGR）按式（6）计算，相对比生长速率（relative specific growth rate，RSGR）按式（7）计算。

$\rm \text{µ}=\frac{\ln {N}_{2}-\ln {N}_{1}}{{t}_{2}-{t}_{1}} $

(6)

式中：µ为比生长速率，h⁻¹；t₁、t₂分别为第1和第2培养时间，h；N₁、N₂分别为t₁、t₂培养时间对应的菌落数，CFU/mL。

$\rm {\text{µ}}_{rel}=\frac{{\text{µ}}_{i}}{{\text{µ}}_{0}} $

(7)

式中：µ_rel为相对比生长速率，%；µ_i试验组比生长速率，h⁻¹；µ₀对照组比生长速率，h⁻¹。

1.3　数据处理

所有试验均进行三次重复，结果以“平均值±标准差”表示。采用IBM SPSS Statistics 19.0软件的独立样本t检验和单因素方差分析（ANOVA）的Duncan（D）进行统计分析。

2　结果与分析

收起

2.1　产GABA乳酸菌的分离筛选

依据乳酸菌在MC琼脂培养基上的菌落特征，随机选取5个菌落（菌株编号分别为SS1、SS2、SS3、SS4、SS5）接种至SM培养基中培养，结果显示所有SM培养基均发生凝固（图1），表明这5株菌均具备产酸能力；其中菌株SS1、SS2、SS3和SS4对应的SM培养基凝固程度较高，且有大量乳清析出，说明其产酸量较多。5株菌株的细胞转化液经溴甲酚绿+甲基红混合指示剂检测，只有菌株SS5的转化液变绿（图2），说明转化液pH升高，即存在L-Glu发生脱羧反应。经对菌株SS5的转化液进行纸层析检验，结果存在与GABA标准品迁移距离一致的氨基酸斑点（图3），证明转化液具有GABA。经采用HPLC对复筛的菌株SS5细胞转化液定量分析表明菌株SS5转化L-Glu合成GABA的活力为0.27 mg/（h∙g_湿细胞）。

GAD催化L-Glu发生α-脱羧反应生成GABA，同时消耗H⁺，导致环境pH升高^[1]，因此可以以全细胞在无缓冲或弱缓冲系统进行转化反应，通过酸碱指示剂检测转化液pH变化而间接判断微生物是否具有GAD^[26]，从而快速筛选GABA产生菌，称之为指示剂法。微生物GAD最适反应pH主要集中在4.0~5.0，在5.0~5.5范围内仍具有一定催化活力^[26]，因此本试验以pH4.9作为转化反应初始pH，采用变色点为pH5.1的溴甲酚绿+甲基红混合指示剂检测pH变化，预留了0.2的pH变化空间，既避免了因偶然因素造成的pH微小变化产生的误检问题，又可防止因pH变化空间过大而造成灵敏度过低致使弱GABA产生菌出现漏检的问题。研究表明，7.5%乙醇可通过提高细胞通透性而显著提高屎肠球菌全细胞GAD的表观活力^[27]，本试验以7.5%乙醇作为全细胞转化反应促进剂，可显著提高指示剂法快速筛选GABA产生菌的灵敏度。指示剂法快速简便，以其作为GABA产生菌的初筛方法，可以减少GABA定性分析成本，省时省力，显著提高试验效率。

2.2　菌株SS5的鉴定

2.2.1　菌株SS5的形态特征

从图4A和图4B可见，菌株SS5菌落呈乳白色，表面菌落半透明、光滑、有黏性，在MC固体培养基的底部和表面的菌落呈圆形，培养基内部菌落呈菱形，菌落边沿整齐，菌落周围有明显溶钙圈，在培养基内部和底部菌落较表面略大。图4C显示，菌株SS5为革兰氏阳性，无芽孢，杆菌，菌体两端钝圆，细胞大小均一，多以成对出现。菌株SS5的菌落形态和细胞形态与乳杆菌属的特征基本相符。

2.2.2　菌株SS5的16S rDNA序列及系统发育分析

经测序，菌株SS5的16S rDNA大小为1517 bp，核苷酸序列已在GenBank中登记，登录号为PQ932500。通过在线与NCBI核心核苷酸数据库的16S rDNA进行比对，菌株SS5的16S rDNA序列与100株乳酸菌的同源性大于99.74%，其中93株为植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）或植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum），而植物乳杆菌于2020年已更名为植物乳植杆菌^[28−29]，即该93株菌为同一个种。除此之外，菌株SS5的16S rDNA序列与Lactiplantibacillus argentoratensis HBUAS58068和Lactiplantibacillus pentosus SRCM103472，同源性均大于99.80%（表1）。选择模式菌株的16S rDNA构建进化树进行系统发育分析，结果（图5）菌株SS5与Lactiplantibacillus plantarum ATCC14917处于同一分枝，1000次自展法（bootstrap）分析中有984次支持该分枝，说明该分枝稳定。因此，初步鉴定菌株SS5为植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）。

植物乳植杆菌在食品中已有长期的安全使用历史，是一种公认的益生菌，已列入欧洲食品安全局（EFSA）资格认定（Qualified Presumption of Safety，QPS）和美国食品药品监督管理局（FDA）公认安全物质（Generally recognized as safe，GRAS）名单^[30]，在我国也被列为可用于食品的菌种名单和可用于婴幼儿食品的菌种名单^[29]。植物乳植杆菌常被用于发酵食品，赋予其特殊的营养和功能特性。例如，Zhang等^[31]发现摄入由植物乳植杆菌GSLP-7V发酵生产的富含叶酸的酸奶10 d，即可恢复由叶酸缺乏引起的大鼠肠道微生物群混乱，并将血清叶酸和同型半胱氨酸恢复到正常水平。本研究从八渡酸笋中分离筛选出的植物乳植杆菌SS5不仅具备较高的安全性，还拥有GABA合成能力。鉴于这些优良特性，该菌株在基于GABA保健功能的益生菌和发酵食品开发方面将具有广阔的应用前景。

2.3　植物乳植杆菌SS5生长特性

2.3.1　温度对菌株SS5生长的影响

图6显示，在20~30 ℃范围内，菌株SS5的生长量随温度升高而增加（P˂0.05），而当温度超过30 ℃时，生长量则显著下降（P˂0.05），最适生长温度为30 ℃。结果表明，温度对菌株SS5生长有一定影响，但在20~40 ℃范围内均能良好生长。由此可见，菌株SS5具备作为益生菌在人体正常体温（37 ℃）下生长的温度特性。

2.3.2　初始pH对菌株SS5生长的影响

由图7可见，菌株SS5在初始pH5.5~7.5范围内均能生长。当初始pH˂6.0时，其生长受到抑制（P<0.05）；而在初始pH6.0~7.5范围内，生长量无显著差异（P˃0.05）。结果表明，该菌株的最适生长pH为6.0~7.5。MRS培养基含K₂HPO₄、CH₃COONa和柠檬酸铵3种缓冲盐^[22]，可形成磷酸盐缓冲液（缓冲范围pH5.8~8.0）、乙酸盐缓冲液（缓冲范围pH3.6~5.8）和柠檬酸盐缓冲液（缓冲范围pH3.0~6.6）。当初始pH˂6.0时，体系接近磷酸盐缓冲液的缓冲下限，缓冲能力较弱。由于菌株SS5为乳酸菌，其生长过程中会代谢产生乳酸，若培养基缓冲调控能力不足，pH将快速下降，进而抑制菌株生长。

人体结肠平均pH为7.0±0.7^[32]，而菌株SS5的最适生长pH为6.0~7.5，二者范围吻合。由此可见，菌株SS5具备作为益生菌所需的生长pH特性。

2.3.3　NaCl对菌株SS5生长的影响

由图8可见，随着NaCl添加量增加，菌株SS5生长量显著下降（P<0.05），当NaCl添加量为100 g/L时，30 ℃静置培养48 h，菌株SS5的培养液的吸光值仅为0.153±0.05，显著低于不添加NaCl的对照组（P˂0.05）。结果表明，NaCl对菌株SS5的生长具有显著影响。

MRS培养基含多种高浓度成分，尤其是K₂HPO₄、CH₃COONa、柠檬酸铵、MgSO₄、MnSO₄等盐类物质^[22]。经按式（2）计算，MRS培养基的离子强度约为0.11 mol/L；当将蛋白胨、牛肉膏和酵母膏等复杂混合物按平均分子量1000计，经按式（3）计算，MRS培养基的渗透压约为670 kPa，接近多数乳酸菌的生理渗透压范围。当在MRS培养基中分别添加20、40、60、80和100 g/L的NaCl，则30 ℃培养基的离子强度分别增加了0.34、0.68、1.03、1.37和1.71 mol/L，培养基的渗透压分别增加了1719.06、3438.12、5157.18、6876.24和8595.30 kPa。由此可见，添加NaCl显著增加了培养基的离子强度和渗透压，这可能是菌株SS5的生长受到抑制的主要原因。正常生理条件下，人体结肠渗透压和离子强度与血液相当，约为720~770 kPa，离子强度约为0.12~0.15 mol/L^[33]，远低于添加20 g/L NaCl的MRS培养基的渗透压和离子强度，而与MRS培养基接近。推测结肠环境的渗透压和离子强度适宜菌株SS5的生长。

2.3.4　氧对菌株SS5生长的影响

摇床转速与培养基溶氧量存在正相关。摇床转速加快能使培养容器内的液体培养基形成更大的表面波动和漩涡，从而增加气液接触面积，有助于将溶解在液体表面的氧气快速传递到液体内部，减少氧气在液体中的扩散阻力，使整个培养基中的溶氧量更加均匀且提高整体溶氧量。由图9可见，在静置（0 r/min）和120 r/min摇床培养条件下，菌株SS5均生长良好，但菌株SS5在静置培养条件下生长更好（P˂0.05）。结果表明，氧对菌株SS5没有毒害作用，但低氧条件更适宜菌株SS5生长，菌株SS5为兼性厌氧菌。人体结肠氧分压较低^[32]，结肠氧分压条件适宜菌株SS5生长。

2.3.5　菌株SS5生长曲线

图10显示，菌株SS5生长量随培养时间延长而显著增加（P˂0.05），菌株SS5在8~12 h生长较快，12~36 h生长速率变小，大于36 h则生长量趋于稳定（P˃0.05）；在0~36 h，菌株SS5并未出现典型的指数生长趋势，总体呈现混合级生长，其原因可能是菌株SS5生长过程中代谢产生的乳酸，改变培养基pH，条件逐渐不适宜菌株SS5生长。菌株SS5在4 h以后已经快速生长，而大肠排空时间约为35 h^[34]，因此菌株SS5具备在大肠大量生长繁殖的时间，满足益生菌对生长时间的要求。

2.4　植物乳植杆菌SS5益生潜力

益生菌改善动物和人类的健康状况的作用机制是影响肠道内微生物的平衡，益生菌必须以一定活菌到达肠道并定植才能发挥作用^[35]。胃液、胆汁和肠液是影响益生菌在胃肠道转运过程的主要因素^[36]。研究表明，人体胃内pH为2~6^[37]，胃完全排空时间达4 h^[38]；十二指肠pH为6~7，空肠和回肠pH为7~7.4^[37]，分泌到十二指肠的胆汁浓度为2.6 mmol/L（禁食）~11.2 mmol/L（喂食）^[37]，即胆盐（胆汁50%计）浓度约为0.5~2.3 g/L；食物在小肠内停留时间一般为3~8 h^[39]；盲肠平均pH为6.4±0.4，结肠平均pH为7.0±0.7^[32]。因此，为了充分反映菌株SS5作为益生菌的应用潜力，本试验根据上述人体胃肠道生理条件测试菌株SS5对酸、模拟胃液、胆汁和肠液的耐受情况。

益生菌经过胃肠道转运过程经过酸、胆盐及消化酶的作用会受到一定损伤，到达结肠后应能尽快修复损伤快速生长并定植才能充分发挥益生作用，比生长速率（µ）是直观评价益生菌生长情况的重要指标，而相对比生长速率（µ_rel）则可更直接地比较胃肠道转运前后益生菌的生长修复能力。本试验根据图10生长曲线菌株SS5培养4 h已进入快速生长，选择MRS培养基培养4~7 h的µ和µ_rel评价菌株SS5的生长修复能力。

2.4.1　耐酸能力

从表2可见，经pH2.2 GHB缓冲液于37 ℃孵育4 h，在模拟空腹条件（生理盐水组）和模拟进食条件（脱脂乳组）下，菌株SS5的存活率分别为44.27%±1.19%和73.61%±0.52%，脱脂乳组存活率显著高于生理盐水组（P˂0.05），说明脱脂乳对菌株SS5细胞具有一定保护作用，即胃中食物对菌株SS5细胞的包埋可以增强细胞的耐酸能力。

生理盐水组和脱脂乳组的比生长速率分别为0.80±0.08 h⁻¹和0.94±0.06 h⁻¹，均高于未经酸处理的对照组的比生长速率，相对比生长速率分别提高了27.72%和50.62%，差异显著（P˂0.05）。结果表明，经过酸处理后，菌株SS5的存活细胞在适宜条件下能够快速恢复生长繁殖，并且可能受酸的胁迫而产生应激性反应，比生长速率显著提高。

2.4.2　模拟胃液耐受性

表2显示，在模拟空腹条件（生理盐水组）和模拟进食条件（脱脂乳组）下，经过模拟胃液处理，菌株SS5细胞的存活率分别为70.61%±0.30%和74.53%±1.09%，细胞存活率均超过了70%，说明菌株SS5细胞对模拟胃液耐受性较好。脱脂乳组的存活率高于生理盐水组，差异显著（P˂0.05），可见脱脂乳对菌株SS5细胞具有保护作用，说明进食的食物包裹有利于提高菌株SS5对胃液的抵抗力性。

模拟胃液处理与模拟胃酸的pH一致，但模拟胃液增加了胃蛋白酶。由表2可知，经模拟胃液处理的菌株SS5细胞存活率（70.61%±0.30%）高于模拟胃酸处理的菌株SS5细胞存活率（44.27%±1.19%），结果说明模拟胃液对菌株SS5细胞的损伤主要来自模拟胃酸的作用，胃蛋白酶不仅没有导致菌株SS5细胞损害，其酶对细胞反而起到了保护作用。

表2显示，模拟胃液组中，生理盐水组的比生长速率较对照组提高了106.01%，差异显著（P˂0.05）；而脱脂牛奶组的比生长速率与对照组差异不显著（P˃0.05）。结果表明，菌株SS5对模拟胃液所致的影响具有很好的生长修复能力。

Wang等^[40]从传统发酵蔬菜酸水中分离到一株植物乳植杆菌LAB19，在pH2.5含MRS培养基的模拟胃液中的存活率为83.35%±2.20%，略高于菌株SS5，但其测试pH比本试验pH2.2高0.3，说明在酸度较高的条件下，酸对植物乳植杆菌细胞影响较大。

2.4.3　耐胆盐能力

从表2可见，在模拟空腹条件（生理盐水组）和模拟进食条件（脱脂乳组）下，经过胆盐处理，生理盐水组和脱脂乳组的菌株SS5细胞的存活率分别为99.44%±0.66%和94.99%±0.64%，存活率均达到了对照组的90%以上。生理盐水组与对照组差异不显著（P˃0.05）。结果表明，胆盐对菌株SS5细胞影响较小，菌株SS5具有很好的耐胆盐能力。

胆盐耐受组中，生理盐水组和脱脂乳组的比生长速率分别为0.69±0.06 h⁻¹和0.68±0.04 h⁻¹，相对比生长速率均大于95%，与对照组差异不显著（P˃0.05）。结果表明，胆盐对菌株SS5细胞生长繁殖能力影响不显著。

Wang等^[40]采用含胆盐的MRS培养基于37 ℃孵育处理12 h，以无胆盐的MRS培养基按相同操作作为对照，通过生长速率作为存活率评价植物乳植杆菌LAB19对胆盐的耐受能力，结果菌株LAB19的存活率为47.85%±1.42%。单纯比较存活率而言，菌株SS5对胆盐的耐受能力显著高于菌株LAB19。但是，从Wang等^[40]模拟测试的方法来看，试验结果所能反映的是胆盐对菌株LAB19生长的影响，并不能直观反映胆盐对细胞的损害情况。益生菌最终定植生长而发挥益生作用的器官是结肠，而不是小肠。小肠消化物离开小肠时，胆汁几乎已被全部重吸收，进入结肠的胆汁极少。因此，模拟分析小肠胆汁对益生菌的影响，应关注胆盐对细胞的损害作用，即益生菌能否抵抗胆盐的作用而存活，而不是生长耐受性。本试验采用将菌体直接与胆盐混合保温处理，测定存活菌数，更能模拟菌体在小肠中对胆汁的耐受情况。

2.4.4　模拟肠液耐受性

表2显示，经过模拟肠液处理，生理盐水组和脱脂乳组的菌株SS5细胞的存活率分别为93.29%±0.83%和96.70%±0.44%。虽然存活率低于对照组（P˂0.05），但存活率均大于90%。结果表明，菌株SS5细胞对肠液具有很好的耐受能力。

生理盐水组和脱脂乳组的比生长速率分别为0.72±0.05 h⁻¹和0.65±0.02 h⁻¹。生理盐水组的比生长速率与对照组无显著差异（P˃0.05）；脱脂乳组的比生长速率略低于对照组（P˂0.05），而与生理盐水组差异不显著（P˃0.05）。生理盐水组的相对比生长速率为98.61%，与对照组差异不显著（P˃0.05）。结果表明，模拟肠液对菌株SS5细胞生长繁殖能力影响不大。Wang等^[40]采用含MRS培养基的模拟肠液于37 ℃孵育处理12 h，植物乳植杆菌LAB19存活率为50.97%±2.91%，菌株LAB19对模拟肠液的耐受能力低于菌株SS5。

3　结论

收起

指示剂法可借助颜色变化快速定性检测微生物产GABA能力，大幅减少GABA检测时间和工作量。传统发酵酸性制品是野生型乳酸菌的宝贵资源库。本试验通过指示剂法，成功从自然发酵的八渡酸笋中筛选出一株高产GABA的植物乳植杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）SS5。该菌株的生长特性与人体生理环境基本吻合，具备在肠道定植生长的能力；同时，菌株SS5对酸、模拟胃液、胆盐及模拟肠液均表现出较强耐受性，且其比生长速率呈现应激性增加，说明该菌株对细胞损伤具有显著的生长修复能力。由此可见，植物乳植杆菌SS5在GABA合成能力、安全性、生长特性及益生特性方面均展现出优异的益生潜力，在富GABA复合益生菌发酵食品开发（如GABA强化酸奶、GABA果蔬饮品等）及神经健康相关益生菌制剂研发中具有广阔的应用前景，为通过菌-肠-脑轴调控人体健康提供了新的菌种资源。

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

SARASA S B, MAHENDRAN R, MUTHUSAMY G, et al. A brief review on the non-protein amino acid, gamma-amino butyric acid (GABA): Its production and role in microbes[J]. Current Microbiology, 2020, 77: 534−544.

ROBERTS E, EIDELBERG E. Metabolic and neurophysiological roles of γ-aminobutyric acid[J]. International Review of Neurobiology, 1960, 2: 279−332.

FAN X K, ZHOU H, SHEN Q W, et al. Gamma-aminobutyric acid-enriched yogurt alleviates anxiety and memory decline in mice with circadian rhythm disorders via the gut-brain axis[J]. Food Bioscience, 2025, 63: 105676−105676.

PRÉVOT T, SIBILLE E. Altered GABA-mediated information processing and cognitive dysfunctions in depression and other brain disorders[J]. Molecular Psychiatry, 2021, 26(1): 151−167.

WANG W H, YAMAGUCHI S, KOYAMA M, et al. Evaluation of the antihypertensive activity of eggplant acetylcholine and γ-aminobutyric acid in spontaneously hypertensive rats[J]. Molecules, 2023, 28(6): 2835−2835.

YAMTSU A, YAMASHITA Y, PANDHARIPANDE T, et al. Effect of oral γ-aminobutyric acid (GABA) administration on sleep and its absorption in humans[J]. Food Science and Biotechnology, 2016, 25(2): 547−551.

ABDOU A M, HIGASHIGUCHI S, HORIE K, et al. Relaxation and immunity enhancement effects of gamma-aminobutyric acid (GABA) administration in humans[J]. Biofactors, 2006, 26: 201−208.

SONG L, DU A, XIONG Y, et al. γ-Aminobutyric acid inhibits the proliferation and increases oxaliplatin sensitivity in human colon cancer cells[J]. Tumor Biology, 2016, 37(11): 14885−14894.

SCHULLER H M, Al-WADEI H A, MAJIDI M. Gamma-aminobutyric acid, a potential tumor suppressor for small airway derived lung adenocarcinoma[J]. Carcinogenesis, 2008, 29(10): 1979−1985.

KIM J Y, LEE M Y, JI G E, et al. Production of γ-aminobutyric acid in black raspberry juice during fermentation by Lactobacillus brevis GABA100[J]. International Journal of Food Microbiology, 2009, 130: 12−16.

STRANDWITZ P, KIM K H, TEREKHOVA D, et al. GABA-modulating bacteria of the human gut microbiota[J]. Nature Microbiology, 2019, 4(3): 396−403.

ABURTO M R, CRYAN J F. Gastrointestinal and brain barriers: Unlocking gates of communication across the microbiota–gut–brain axis[J]. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 2024, 21: 222−247.

LANGA S, SANTOS S, FLORES J A, et al. Selection of GABA-producing lactic acid bacteria strains by polymerase chain reaction using novel gadB and gadC multispecies primers for the development of new functional foods[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2024, 25(24): 13696−13696.

LEE X Y, TAN J S, CHENG L H. Gamma aminobutyric acid (GABA) enrichment in plant-based food-a mini review[J]. Food Reviews International, 2023, 39(8): 5864.

ICER M A, SARIKAYA B, KOCYIGIT E, et al. Contributions of gamma-aminobutyric acid (GABA) produced by lactic acid bacteria on food quality and human health: current applications and future prospects[J]. Foods (Basel, Switzerland), 2024, 13(15): 2437−2437.

杨胜远, 邓宝君, 谭微珠. 戊糖片球菌发酵番茄富集γ-氨基丁酸工艺条件优化[J]. 食品研究与开发, 2024, 45(19): 113−120. [YANG S Y, DENG B J, TAN W Z. Optimization of fermentation conditions for enriching γ-aminobutyric acid in tomato by Pediococcus pentosaceus[J]. Food Research and Development, 2024, 45(19): 113−120.]

YANG S Y, DENG B J, TAN W Z. Optimization of fermentation conditions for enriching γ-aminobutyric acid in tomato by Pediococcus pentosaceus[J]. Food Research and Development, 2024, 45（19）: 113−120.

陈颖, 杨炫康, 王陈晨, 等. 高产γ-氨基丁酸乳酸菌的筛选及益生特性研究[J]. 食品与发酵工业, 2025, 51(17): 40−46. [CHEN Y, YANG X K, WANG C C, et al. Research on screening and probiotic characteristics of lactic acid bacteria with high yield of γ-aminobutyric acid[J]. Food and Fermentation Industries, 2025, 51(17): 40−46.]

CHEN Y, YANG X K, WANG C C, et al. Research on screening and probiotic characteristics of lactic acid bacteria with high yield of γ-aminobutyric acid[J]. Food and Fermentation Industries, 2025, 51（17）: 40−46.

吴剑, 南博, 李侠, 等. 高产γ-氨基丁酸植物乳杆菌的筛选、鉴定及益生特性[J]. 食品研究与开发, 2024, 45(6): 190−196. [WU J, NAN B, LI X, et al. Screening, identification, and probiotic characterization of a Lactobacillus plantarum strain with a high yield of γ-aminobutyric acid[J]. Food Research and Development, 2024, 45(6): 190−196.]

WU J, NAN B, LI X, et al. Screening, identification, and probiotic characterization of a Lactobacillus plantarum strain with a high yield of γ-aminobutyric acid[J]. Food Research and Development, 2024, 45（6）: 190−196.

韩昱姝, 李永转, 胡凤山, 等. 一株高产γ-氨基丁酸乳酸菌的筛选及应用[J]. 中国酿造, 2017, 36(12): 72−75. [HAN Y S, LI Y Z, HU F S, et al. Screening and application of lactic acid bacteria with a high yield γ-aminobutyric acid[J]. China Brewing, 2017, 36(12): 72−75.]

HAN Y S, LI Y Z, HU F S, et al. Screening and application of lactic acid bacteria with a high yield γ-aminobutyric acid[J]. China Brewing, 2017, 36（12）: 72−75.

肖秋颖, 王翔宇, 陈炼红. 川西高原传统发酵牦牛酸乳中高产γ-氨基丁酸乳酸菌筛选及鉴定[J]. 食品工业科技, 2021, 42(6): 111−117,124. [XIAO Q Y, WANG X Y, CHEN L H. Screening and identification of lactic acid bacteria with high yield of γ-aminobutyric acid in traditionally fermented yak yogurt in western sichuan plateau[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(6): 111−117,124.]

XIAO Q Y, WANG X Y, CHEN L H. Screening and identification of lactic acid bacteria with high yield of γ-aminobutyric acid in traditionally fermented yak yogurt in western sichuan plateau[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42（6）: 111−117,124.

SIRAGUSA S, DE ANGELIS M, DI CAGNO R, et al. Synthesis of gamma-aminobutyric acid by lactic acid bacteria isolated from a variety of Italian cheeses[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2007, 1(73): 7283−7290.

DIVYASHRI G, PRAPULLA S G. An insight into kinetics and thermodynamics of gamma-aminobutyric acid production by Enterococcus faecium CFR 3003 in batch fermentation[J]. Annals of Microbiology, 2015, 65: 1109−1118.

楼书聪. 化学试剂配制手册[M]. 南京: 江苏科学技术出版社, 1993: 394−394. [LOU S C. Handbook of chemical reagent preparation[M]. Nanjing: Jiangsu Science and Technology Press, 1993: 394−394.]

LOU S C. Handbook of chemical reagent preparation[M]. Nanjing: Jiangsu Science and Technology Press, 1993: 394−394.

杨胜远, 林谦, 赖丽萍, 等. 屎肠球菌纤维素结合域谷氨酸脱羧酶构建及其酶学性质[J]. 食品与发酵工业, 2019, 45(21): 22−30. [YANG S Y, LI Q, LAI L P, et al. Construction and characteristics of recombinant cellulose-binding domain-glutamate decarboxylase of Enterococcus faecium[J]. Food and Fermentation Industries, 2019, 45(21): 22−30.]

YANG S Y, LI Q, LAI L P, et al. Construction and characteristics of recombinant cellulose-binding domain-glutamate decarboxylase of Enterococcus faecium[J]. Food and Fermentation Industries, 2019, 45（21）: 22−30.

中华人民共和国国家卫生健康委员会, 国家市场监督管理局. GB 4789.2-2022 食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2022: 1−4. [National Health Commission of the People's Republic of China, National Administration for Market Regulation. GB 4789.2-2022 National food safety standard-Microbiological examination of foods-determination of total colony count[S]. Beijing: Standards Press of China, 2022: 1−4.]

National Health Commission of the People's Republic of China, National Administration for Market Regulation. GB 4789.2-2022 National food safety standard-Microbiological examination of foods-determination of total colony count[S]. Beijing: Standards Press of China, 2022: 1−4.

YANG S Y, LU Z X, LÜ F X, et al. A simple method for rapid screening of bacteria with glutamate decarboxylase activities[J]. Journal of Rapid Methods & Automation in Microbiology, 2006, 14(3): 291−298.

杨胜远, 徐小丽, 梁永祥. 乙醇对屎肠球菌全细胞谷氨酸脱羧酶表观活力的促进作用[J]. 微生物学通报, 2024, 51(3): 758−768. [YANG S Y, XU X L, LIANG Y X. Ethanol improves the apparent activity of whole-cell glutamate decarboxylase in Enterococcus faecium[J]. Microbiology China, 2024, 51(3): 758−768.]

YANG S Y, XU X L, LIANG Y X. Ethanol improves the apparent activity of whole-cell glutamate decarboxylase in Enterococcus faecium[J]. Microbiology China, 2024, 51（3）: 758−768.

ZHENG J, WITTOUCK S, SALVETTI E, et al. A taxonomic note on the genus Lactobacillus: Description of 23 novel genera, emended description of the genus Lactobacillus Beijerinck 1901, and union of Lactobacillaceae and Leuconostocaceae[J]. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2020, 70(4): 2782−2858.

国家卫生健康委. 关于《可用于食品的菌种名单》和《可用于婴幼儿食品的菌种名单》更新的公告[EB/OL]. 2022-08-29 [2025-01-27]. https://zwfw.nhc.gov.cn/kzx/tzgg/sptjjxpzsp_224/202208/t20220829_2363.html. [National Health Commission of the People's Republic of China. Announcement on the update of the “list of bacterial strains available for food” and the “list of bacterial strains available for infant food”[EB/OL]. 2022-08-29 [2025-01-27]. https://zwfw.nhc.gov.cn/kzx/tzgg/sptjjxpzsp_224/202208/t20220829_2363.html.]

National Health Commission of the People's Republic of China. Announcement on the update of the “list of bacterial strains available for food” and the “list of bacterial strains available for infant food”[EB/OL]. 2022-08-29 [2025-01-27]. https://zwfw.nhc.gov.cn/kzx/tzgg/sptjjxpzsp_224/202208/t20220829_2363.html.

RICCI A, ALLENDE A, BOLTON D, et al. Update of the list of QPS-recommended biological agents intentionally added to food or feed as notified to EFSA 5: suitability of taxonomic units notified to EFSA until September 2016[J]. EFSA Journal, 2017, 15(3): 24−26.

ZHANG J, CAI D, YANG M, et al. Screening of folate-producing lactic acid bacteria and modulatory effects of folate-biofortified yogurt on gut dysbacteriosis of folate-deficient rats[J]. Food & Function, 2020, 11(7): 6308−6318.

EVANS D F, PYE G, BRAMLEY R, et al. Measurement of gastrointestinal pH profiles in normal ambulant human subjects[J]. Gut, 1988, 29(8): 1035−1041.

DO C, EVANS G J, DE AGUEROJ, et al. Dysnatremia in gastrointestinal disorders[J]. Frontiers in Medicine, 2022, 9: 892265.

杨秀伟, 徐嵬. 中药化学成分的人肠内细菌生物转化模型和标准操作规程的建立[J]. 中国中药杂志, 2011, 36(1): 19−26. [YANG X W, XU W. Establishment of model and standard operation procedure for biotransformation of chemical constituents of traditional Chinese medicine by human intestinal bacteria[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2011, 36(1): 19−26.]

YANG X W, XU W. Establishment of model and standard operation procedure for biotransformation of chemical constituents of traditional Chinese medicine by human intestinal bacteria[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2011, 36（1）: 19−26.

JAN T, NEGI R, SHARMA B, et al. Probiotic formulations for human health: current research and future perspective[J]. Journal of Applied Biology & Biotechnology, 2024, 12(4): 1−16.

DAMAYANTI E, HERDIAN H, ANGWA R M, et al. Lactic acid bacterial screening from gastrointestinal digestive tract of native and broiler chicken for probiotic candidate purposes[J]. Journal of the Indonesian Tropical Animal Agriculture, 2012, 37(3): 168−175.

JENSEN B A H, HEYNDRICKX M, JONKERS D, et al. Small intestine vs. colon ecology and physiology: Why it matters in probiotic administration[J]. Cell Reports Medicine, 2023, 4(9): 101190.

赵欣, 甘奕, 刘佳. 食品营养学[M]. 北京: 中国纺织出版社有限公司, 2023: 9−16. [ZHAO X, GAN Y, LIU J. Food nutrition [M]. Beijing: China Textile & Apparel Press Company Limited, 2023: 9−16.]

ZHAO X, GAN Y, LIU J. Food nutrition [M]. Beijing: China Textile & Apparel Press Company Limited, 2023: 9−16.

周才琼, 周玉林. 食品营养学[M]. 第三版. 北京: 中国质检出版社, 中国标准出版社, 2017: 15−19. [ZHOU C Q, ZHOU Y L. Food nutrition[M]. Third edition. Beijing: China Quality Inspection Press, Standards Press of China, 2017: 15−19.]

ZHOU C Q, ZHOU Y L. Food nutrition[M]. Third edition. Beijing: China Quality Inspection Press, Standards Press of China, 2017: 15−19.

WANG F, LI X, WANG Q, et al. Screening of lactic acid bacteria strains from Chinese fermented food (SuanShui) and its protective effect on acute liver injury in mice[J]. Probiotics and Antimicrobial Proteins, 2025, 17(6): 4728−4743.

2026年第47卷第12期

PDF下载

102

引用本文

BibTeX

文章信息

doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2025050141

接收时间：2025-05-16
首发时间：2026-10-22
出版时间：2026-06-15

补充材料

相关文章

文章信息

作者

出版历史

收稿日期：2025-05-16

基金

作者信息

岭南师范学院食品科学与工程学院，广东湛江 524048

通讯作者:

杨胜远（1972−），男，博士，教授，研究方向：食品微生物，E-mail：yangsy1972@163.com。

参考文献

分享链接

https://castjournals.cast.org.cn/joweb/spgykj/CN/10.13386/j.issn1002-0306.2025050141

分享至

全文二维码

扫描看全文

引用本文

BibTeX

本文的引用情况

2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

关闭全屏

BibTeX
EndNote
RefWorks
TxT