全 文 ： 2008, Vol. 29, No. 08 食品科学 ※生物工程414
小米提取物对乳杆菌耐胆盐能力的影响
靳志强1，王延祥2
(1.长治学院生化系，山西 长治 046011；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083)
摘 要：模拟人体胃肠道胆盐环境，将植物乳杆菌(L. plantarum)、干酪乳杆菌(L.casei)、嗜酸乳杆菌(L. acidophilus)
置于含有小米提取液、葡萄糖或酵母膏的胆盐溶液(0.3%)中4h，研究小米提取液及其所含的几种膳食组分(还原糖、
游离氨基氮)对乳杆菌耐胆盐能力的影响，以确定提高益生菌存活能力的理化因素。结果表明，添加小米提取液可
以显著提高3种乳杆菌对胆盐的抗性。这种促进效果主要归因于小米提取物中可溶性糖的存在；游离氨基氮的增多
也能提高乳杆菌对胆汁盐的抗性，但效果不如葡萄糖明显。
关键词：乳酸菌；细胞活力；小米提取物；耐胆盐
Evaluation of Effects of Millet Extracts on Bile Tolerance of Lac obacillu
JIN Zhi-qiang1，WANG Yan-xiang2
(1.Department of Biochemistry, Changzhi Colllege , Changzhi 046011, China；
2.College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)
Abstract ：In his study, the effects of millet extracts and several dietary constituents individually (reducing sugars, free amino
nitrogen) on the viability of L. plantarum, L.casei and L. acidophilus strain during exposure to 0.3% bile for 4 h in a phosphate-
saline buffer at pH 7 were investigated to identify the physicochemical factors that can generally improve the viability of
Lactobacillus under bile condition. The results indicated that millet extracts exhibit significant protective effects on the viability
of L.plantarum, L.casei and L.acidophilus under bile condition, which is mainly attributed to soluble sugars presence in the millet
extracts. The presence of free amino nitrogen in the millet extracts also increases Lactobacillus resis ance to bile but o lesser
extent of glucose .
Key words：Lactobacillus； e viability；mil e extracts；bile tolerance
中图分类号：TS201.3 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2008)08-0414-04
收稿日期：2008-05-15
基金项目：长治学院产学研校级课题
作者简介：靳志强(1976-)，男，讲师，硕士，研究方向为食品生物技术。E-mail：jinzhiqiang888@sohu.com
随着人们生活水平的提高和消费者保健意识的不断
增强，对含有益生菌(probiotics)与益生原(prebiotic)的功
能性食品的开发成为研究热点。近年来，谷物作为功
能性食品开发的配料的研究引起了人们的兴趣。乳酸杆
菌在谷物中的良好生长表明在谷物基质中添加益生菌在
控制的条件下可以生产出具有保健特性的功能食品。但
是，这种新型发酵食品的开发过程中必须考虑以下几个
技术方面的问题，如谷物的组成与加工工艺、益生菌
的生长能力与存活情况、产品的感官特性以及营养价值
等。其中，最为重要的是益生菌在生产、贮藏和穿越
胃肠道时的存活情况以及它们在大肠内的增殖能力[1]。
益生菌被摄入到人体内，通过消化道时，胃分泌
的胃酸和释放到十二指肠的胆汁盐不利其存活。许多研
究表明益生菌在胆汁盐和低pH环境下的存活很大程度上
受食物(作为益生菌的载体和培养基)的影响。食物的缓
冲能力、pH值及食物的理化特性是重要的影响因素[2]。
大量实验研究了肠道微生物对胆汁盐的耐受性，但
研究食品或作为保护剂的食物组分对乳酸菌耐胆汁盐能
力的影响却相当有限。山西长治地区的沁州黄小米富含
人体所必需的蛋白质、可溶性糖、氨基酸以及钙、磷、
铁、锌、硒等微量元素，为我国“四大名米”之一。
本实验选用沁州黄小米为基质，模拟人体胃肠道胆盐环
境，将植物乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌置于添
加小米提取液、葡萄糖或酵母膏的胆盐溶液(0.3%)中
4h，研究小米提取液及其所含的几种膳食组分(还原
糖、游离氨基氮)对乳杆菌耐胆盐能力的影响，以确定
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提高益生菌存活能力的理化因素，以期为开发沁州黄小
米为基质的益生菌功能食品提供理论依据[3-6]。
1 材料与方法
1.1菌株
分离自人体肠道的干酪乳杆菌GL-3(L.casei GL-3)和
分离自开菲尔的植物乳杆菌ZW-8(L. plantarum ZW-7)、
嗜酸乳杆菌SS-5 (L. acidophilus SS-6)均由中国农业大学
乳酸菌实验室提供。菌种接种于MRS斜面培养基上保
存在4℃冰箱中。所选菌种为益生菌的代表菌种，这些
菌株能够在小米培养基液中良好生长。
1.2细胞悬浮液的制备
将MRS斜面培养基保存的乳酸菌菌株接种于MRS
培养液中37℃培养过夜，然后转接到新鲜MRS培养液
中继续培养16h。乳酸菌培养物4℃下4500r/min离心
10min。菌体沉淀用任氏液清洗两次，再次用任氏液悬
浮至原体积。
1.3小米提取液的制备
将小米研磨成粉，用40目筛子过筛。米粉用自
来水悬浮(20% W/W)，在室温下搅拌15min，然后
6000r/min离心30min。上清液用1mol/L NaoH将pH调
至7.0，121℃灭菌20min。
1.4胆汁盐溶液、葡萄糖溶液、酵母膏溶液的配制
1.4.1胆汁盐溶液的配制
用磷酸盐缓冲液(Na2HPO4·2H2O 9g/L、NaCl 9g/L、
KH2PO4 1.5g/L)配制0.9%的胆汁盐溶液，将pH调至7.0，
121℃灭菌20min。
1.4.2葡萄糖溶液的配制
配制2、4.5、6、9g/L四个浓度的酵母膏溶液，
将pH调至7.0，121℃灭菌20min。
1.4.3酵母膏溶液的配制
配制2、5、10、15、20g/L五个浓度的葡萄糖溶
液，将pH调至7.0，121℃灭菌20min。
1.5乳杆菌在模拟胆盐环境中耐受力的测定
1.5.1小米提取液对乳杆菌在模拟胆盐环境中耐受力的影响
取5ml胆汁盐溶液(0.9%)移入灭菌的三角瓶中，加入
小米提取液5ml，然后接种5ml菌悬液，胆盐溶液的最终
浓度为0.3%。上述溶液摇匀放置于37℃下培养。培养期
间，在0、1、2、3、4h，分别取1ml培养液梯度稀
释倾倒平板进行活菌计数。
对照实验：取5ml胆汁盐溶液(0.9%)移入灭菌的三角瓶
中，加入任氏液5ml，然后接种5ml菌悬液，胆盐溶液的最
终浓度为0.3%。如上述方法进行实验。
1.5.2葡萄糖和酵母膏对乳杆菌在模拟胆汁盐环境中耐
受力的影响
为了明确谷物中还原糖和游离氨基氮(FAN)成分对细
胞存活力的促进效应，分别用不同浓度的葡萄糖溶液或
酵母膏溶液代替小米提取液加入到胆盐溶液中，接种后
培养4h，取1ml培养液梯度稀释倾倒平板进行活菌计
数 。
对照实验同上。
1.6化学分析
总糖含量的测定：苯酚-硫酸法；还原糖含量的测
定：水杨酸法；FAN含量的测定：茚三酮比色法，用
2ml/g的甘氨酸溶液作对照。
2 结果与分析
2.1小米培养液的化学组成
5ml胆盐溶液中添加5ml小米提取物，然后接种5ml
的菌悬液，立即进行化学成分分析。结果显示，总糖、
还原糖和游离氨基氮(FAN)的含量分别为8.37g/L、6.56g/L、
45.70mg/L，总糖含量高于还原糖，表明在培养液中还
存在非还原糖。
2.2小米提取液对乳杆菌在模拟胆盐环境中耐受力的影响
如图1～3所示，在对照实验中(不含小米提取液)，
嗜酸乳杆菌的活细胞数量在4h后下降了3.45 lgCFU/ml，
说明该菌株对胆盐有较强的敏感性，植物乳杆菌和乳
杆菌则分别下降了2.86 lgCFU/ml和2.05lgCFU/ml。加
入小米提取液后，所有菌株对胆盐的耐受力增强，显
著提高了细胞的存活率。嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、
干酪乳杆菌的活菌数较对照分别提高了2.01、 .21、
0.78 lgCFU/ml。由此可见，小米提取液对嗜酸乳杆菌抗
胆盐的保护效果较植物乳杆菌、干酪乳杆菌明显。
小米提取物对乳杆菌细胞存活率显著的促进效应可
能归因于小米提取物的化学成分，即8.37g/L的总糖、
6.56g/L的还原糖、45.70g/L的FAN。可以推测，若选
择不同的谷物作为培养基，由于它们在上述化学成分含
量上的差异会呈现出不同的益生菌生长模式。总糖比还
原糖含量高可能是因为蔗糖或其他可溶性低聚糖的存
图1 小米提取液对嗜酸乳杆菌存活的影响
Fig.1 Effects of millet extracts on viability of Lactobacillus acidophilus
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
对照
小米提取物
活
菌
数
(
l
g

C
F
U
/
m
l
)
时间(min)
0 60 120 180 240
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图2 小米提取液对植物乳杆菌存活的影响
Fig.2 Effects of millet extracts on viability of Lactobacillus plantarum
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
活
菌
数
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时间(min)
对照
小米提取物
图3 小米提取液对干酪乳杆菌存活的影响
Fig.3 Effects of millet extracts on viability of Lactobacillus casei
9.00
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7.00
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5.00
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活
菌
数
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0 60 120 180 240
时间(min)
对照
小米提取物
表1 葡萄糖对嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌和干酪乳杆菌活性的影响
Table 1 Effects of glucose concentration on viability of L.plantarum, L.casei and L.acidophilus
葡萄糖(g/L)
嗜酸乳酸菌 (lgCFU/ml) 植物乳杆菌(lg CFU /ml) 干酪乳杆菌(lgCFU /ml)
N0h N4h N0h－N4h N0h N4h N0h－N4h N0h N4h N0h－N4h
0(对照) 8.67 5.22 3.45 8.58 5.72 2.86 8.47 6.42 2.05
0.67 8.68 6.01 2.67* 8.47 5.69 2.78 8.51 6.40 2.11
1.67 8.72 6.18 2.54* 8.59 5.92 2.67* 8.50 6.54 1.96
3.34 8.70 6.52 2.18* 8.55 6.20 2.35* 8.57 6.67 1.90
5.00 8.68 6.67 2.01* 8.48 6.20 2.28* 8.56 6.92 1.64*
6.67 8.65 7.07 1.58* 8.55 6.71 1.84* 8.48 7.06 1.42*
注：*处理与对照有显著差异(p＜0.05)。
在。小米提取物所具有的缓冲能力对益生菌也具有保护
效果，本实验将pH调至7，缓冲能力对细胞活力的作用
已被降到最低，可以忽略。因此，由于小米提取液在
磨制及高压蒸汽灭菌过程中淀粉和蛋白质分解产生的总
糖、还原糖及游离氨基氮等成分，可能是导致小米提取
物对模拟胆盐环境中的益生菌具有保护效果的主要因素。
2.3葡萄糖对乳杆菌在模拟胆盐环境中耐受力的影响
为了确证添加小米提取物后乳杆菌对胆汁盐的抗性
增加是否归因于小米中的化学组分，本实验用葡萄糖和
酵母膏代表还原糖和游离氨基氮分别研究它们在保护效
果中所起的作用。乳杆菌置于五种浓度的葡萄糖与胆盐
的混合液中4h后，测定乳杆菌的死亡数(N0h－N4h)，实
验结果如表1所示。随着葡萄糖浓度的增加，所有菌株
的细胞死亡数下降，对胆汁盐的抗性提高。在对照实
验中(不含葡萄糖)，嗜酸乳杆菌较植物乳杆菌更为敏
感，但添加葡萄糖后，各种浓度下嗜酸乳杆菌较植物
乳杆菌显示出更强的抗胆盐能力。当葡萄糖的浓度增加
至0.67g/L时，嗜酸乳杆菌对胆盐的抗性较对照显著提
高，死亡数由3.45lg CFU/ml降低到2.67lg CFU/ml，而该
浓度的葡萄糖对植物乳杆嗜菌的抗性没有显著影响。对于
干酪乳杆菌，只有葡萄糖浓度增加至5g/L时，存活率
才显著提高；相比之下，当葡萄糖的浓度分别增加至
0.67、1.67g/L时，嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌的存活率
显著提高。
可发酵碳源是减轻胆盐有害影响的关键因素[7]，这与本
实验结果相吻合。本实验中，小米提取物较葡萄糖施加了
对乳杆菌更好的保护效果，这可能是非还原性的蔗糖和可溶
性的低聚糖以与葡萄糖相似的方式提高了对胆盐的抗性。
Perrins等研究双歧杆菌胆盐水解酶的活性时发现低聚糖较单
糖表现出对细菌在胆汁盐环境中更好的保护作用[8]。虽然可
溶性糖在体外对乳酸菌耐胆盐发挥着重要作用已经很清楚，
但是这些化合物在体内发挥的作用可能极其微小，因为它们
在小肠内被快速吸收。然而谷物中含有大量不易被消化的碳
水化合物，如抗性淀粉、β-葡聚糖、水苏糖、棉子糖
和果聚糖类等也被证明具有抗胆盐的保护作用[2,8]。
2.4酵母膏(游离氨基氮)对乳杆菌在模拟胆盐环境中
耐受力的影响
在研究游离氨基氮(FAN)在乳杆菌耐胆盐的影响时，
选用植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌作为实验菌株，因为这
两个菌株对胆汁盐较为敏感。酵母膏起着游离氨基氮的
作用，四种浓度的酵母膏溶液代表的游离氨基氮(FAN)
浓度变化范围为12～47mg/L。胆盐溶液中添加不同浓度
的酵母膏，接种后培养4h，测定乳杆菌的死亡数，实
验结果如图4所示。和葡萄糖一样，随着FAN浓度的
增加，乳杆菌细胞对胆汁盐的抗性增强。FAN的浓度
为46.47mg/L时，与对照(不含酵母膏)相比，嗜酸乳杆
菌、植物乳杆菌菌体的死亡数分别减少了1.16、0.67
lgCFU/ml。在相近浓度下葡萄糖对乳杆菌保护效果高于
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FAN，说明在体内糖类在提高乳杆菌对胆汁盐的耐受性
方面较FAN更有意义。
宜的培养基(食物原料)和选择合适的生产菌株同样重要。
Moser S A等研究发现几乎所有肠道微生物都具有产
胆盐水解酶能力。在抗胆汁盐方面肠道微生物比分离自身
体其他部位或分离自食物的细菌具有更强的抗性[11]。相似
的，本实验中分离自肠道的干酪乳杆菌比分离自开菲尔的
植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌具有更强的抗胆汁盐能力。
本实验结果表明，添加小米提取液可以显著提高三
种乳杆菌对胆汁盐的抗性。这种促进效果主要归因于小
米提取物中可溶性糖的存在；游离氨基氮的增多也能提
高乳杆菌对胆汁盐的抗性，但效果不如葡萄糖明显。
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图4 酵母膏(FAN)对植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌活性的影响
Fig .4 Effects o f yeast ex tact add i t ion amount on v iab i l ity o f
L. p lan tar um and L. acid ophi lus
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
嗜酸乳杆菌
植物乳杆菌
细
胞
死
亡
数
(
l
g
C
F
U
/
m
l
)
FAN(mg/L)
0 12.4626.6133.1546.47
3 结 论
De Smet I等认为胆汁盐以与有机酸相似的机制来影
响微生物的生存，即通过酸化细胞质对细胞实施有害影
响。弱酸以未解离的形式通过被动扩散进入细胞，将
未解离的质子释放到细胞质中使细胞酸化[7]。乳酸菌也
和其他微生物一样在消耗ATP的情况下通过H+-ATP酶
排出质子来调控细胞内pH值的动态平衡[9]。小分子糖类
能够被乳杆菌快速利用，产生ATP用于维持细胞内pH
平衡，从而增加了乳杆菌对胆盐的耐受力。调节细胞
质pH的另一种机制是氨基酸的脱羧基，这导致ATP的
产生，使得ATP酶能够逐出细胞内部的质子[10]。本实
验中，随着FAN浓度的增加，乳杆菌细胞对胆汁盐的
抗性增强，可能就是这种作用机制。
虽然加入葡萄糖、酵母膏或小米提取液都能增加乳
杆菌的抗胆汁盐能力，但是加入物质不同，乳杆菌对
胆汁盐的耐受力存在差异。在对照实验中或者添加酵母
膏时，植物乳杆菌较嗜酸乳杆菌有更强的抗胆汁盐能
力，而加入葡萄糖或小米提取液后嗜酸乳杆菌却表现较
植物乳杆菌更强的抗性。这说明选择益生菌时，选择适