全 文 :第 11 卷第 6 期
2013 年 11 月
生 物 加 工 过 程
Chinese Journal of Bioprocess Engineering
Vol. 11 No. 6
Nov. 2013
doi:10. 3969 / j. issn. 1672 - 3678. 2013. 06. 008
收稿日期:2013 - 01 - 05
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973 计划)(2011CB200906)
作者简介:熊 强(1970—),男,江苏南京人,副教授,研究方向:微生物与发酵工程,E⁃mail:xiongqiang@ njut. edu. cn
人源双歧杆菌的分离纯化及鉴定
熊 强,杨青丽,韩 浩
(南京工业大学 生物与制药工程学院,南京 211800)
摘 要:利用改良的乳酸细菌(MRS)培养基从健康人群的粪便中进行双歧杆菌的分离筛选。 结果表明:在添加有
5 溴 4 氯 3 吲哚 β D 半乳糖苷(X Gal)的 MRS培养基上双歧杆菌的菌落呈典型的乳白色并带有蓝色,其
他菌株的菌落呈白色或深蓝色。 实验共分离出 10 株疑似菌株,经生理生化试验和 Biolog 自动微生物分析系统鉴
定,结果发现其中 4 株为双歧杆菌,这 4 株菌中有 3 株为两歧双歧杆菌,1 株为长双歧杆菌。 和传统 MBS培养基相
比较,改良 MRS培养基能显著提高筛选效率。
关键词:双歧杆菌;鉴定;分离;MRS培养基
中图分类号:S852. 6 文献标志码:A 文章编号:1672 - 3678(2013)06 - 0038 - 04
The identification of Bifidobacterium form human feces
XIONG Qiang,YANG Qingli,HAN Hao
(College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing 211800,China)
Abstract:A Bifidobacterium strain was separated and raised from the excrement of the healthy adults,
using the improved MRS medium. The result showed that the colors were different on the MRS medium
with X⁃Gal,and the Bifidobacterium colonies were milky white with blue background,while other strain
colonies were white and dark blue. According to the results of physiological tests and the Biolog automated
microbial analysis system,4 strains of Bifidobacterium from 10 were identified, 3 strains were B. bifidum
and the other was B. longum. Meanwhile, the research results showed that, compared with the MBS
medium,the improved MRS medium could significantly enhance the separation efficiency.
Key words:Bifidobacterium;identification;isolation;MRS medium
双歧杆菌是 1899 年巴斯德研究院的 Tissier 博
士首先在以母乳喂养的婴儿粪便中发现并分离出
来的[1],它是常见的人体肠道菌群中的重要成
员[2],具有维护肠道生态平衡、抗菌、增强免疫功能
和抗肿瘤等多种生物学功能[3 - 4]。 近年来,随着人
民健康意识的不断提升,双歧杆菌在保健食品的应
用也越来越广泛。 但是由于双歧杆菌是严格厌氧
菌,对营养条件要求特别苛刻[5],在和其他肠道细
菌共存的条件下分离比较困难。
笔者通过在乳酸细菌(MRS)培养基中添加不同的
物质,选择性抑制一些肠道细菌,并根据双歧杆菌的菌
落形态和色泽达到双歧杆菌快递分离和筛选的目的,
以期为以后的科研和生产构建良好的种质资源基础。
1 材料与方法
1. 1 材料与仪器
1 1 1 试样来源
新鲜粪便:采自南京工业大学的健康学生。
1 1 2 培养基
缓冲蛋白胨水溶液[6] (1 L):蛋白胨 10 g,NaCl
5 g,Na2HPO4 2 g,KH2PO4 2 g。
MRS固体培养基(1 L):胰蛋白胨 5 g,酵母浸
出粉 5 g,柠檬酸铁铵 2 g,乙酸钠 5 g,Na2HPO42 g,
MnS04·H2O 0 05 g,MgSO4·7H2O 0 5 g,葡萄糖 15
g,乳糖 5 g,L 半胱氨酸盐酸盐 0 5 g,吐温 80 1
mL,琼脂 25 g。 调 pH 6 7,121℃灭菌 15 min。
改良 MRS固体培养基:在 MRS 培养基的基础
上分别添加 5 溴 4 氯 3 吲哚 β D 半乳糖苷
(X Gal)0 06 g / L, LiCl 4 g / L。
1 1 3 仪器设备
YOX Ⅱ型厌氧培养箱(上海新苗医疗器械制
造有限公司),SW CJ 1FD型超净台(苏州安泰空
气技术公司),YXQ LS 50S11 型灭菌锅(上海博
迅实业有限公司医疗设备厂),Biolog 全自动微生物
鉴定仪(美国 Biolog公司)。
1. 2 实验方法
1 2 1 试样的采集与处理
用灭菌竹签迅速挑取新鲜的人体粪便少许,放
入已灭菌好的装有 9 mL 的缓冲蛋白胨水溶液的试
管中,充分振荡摇匀,制备菌悬液,然后用无菌缓冲
蛋白胨水溶液进行梯度稀释至 10 - 7。
1 2 2 双歧杆菌的分离和筛选
取适宜的连续 3 个梯度的稀释液各 1 mL 分别
注入无菌平皿中,倾注法制备平板,每个稀释度 2 块
平皿,待冷却后立即放入厌氧培养箱中 37 ℃倒置培
养 48 ~ 72 h。 根据菌落形态结合革兰氏染色结果,
对双歧杆菌疑似菌株进行进一步的划线分离,重复
划线转接,直至获得镜检纯的菌株为止。
1 2 3 双歧杆菌的鉴定
首先对筛选出的双歧杆菌疑似菌株进行需氧
性鉴定,然后对需氧性鉴定阴性菌株进行接触酶试
验、甲基红试验、吲哚试验、V. P. 试验、硝酸盐还原
试验、明胶液化试验、脲酶试验,淀粉水解试验[7]。
在上述试验的基础上,利用 Biolog 自动微生物分析
系统进行鉴定[8]。
2 结果与讨论
2. 1 菌落及菌落形态的观察
对筛选得到的菌株在 MRS培养基上进行培养,
结果发现不同菌株的菌落形状不同、大小不一,有
白色和淡黄色 2 种,挑取圆形表面光滑的白色菌落
进行染色,镜检后可以看到菌株有革兰氏阳性菌和
革兰氏阴性菌,呈球形、杆状、细长状等多种形态,
经反复划线后仍然难以得到纯培养物,镜检观察仍
有革兰氏阴性菌存在,双歧杆菌的分离比较困难。
在改良 MRS培养基上可以看到平板上菌落形
态各异。 菌落色泽主要有白色、蓝色底蕴乳白色菌
落、蓝色菌落 3 种,形态为凸状、圆形且表面光滑。
分别挑取 3 种不同颜色的菌落进一步划线分离。 结
果发现:有蓝色底蕴乳白色菌落的菌体特征比较符
合双歧杆菌的形态特征,这与长双歧杆菌在该培养
基上的菌落形态、颜色(图 1)基本一致,且有比较明
显的 V 型、Y 型和棒状(图 2),以革兰氏阳性菌居
多;但是白色菌落和蓝色菌落的菌体以直杆状、球
形的为主,且革兰氏阴性菌较多,不符合双歧杆菌
的特性。 这说明在 MRS培养基上添加 X Gal可以
提高双歧杆菌的筛选效率。 最终,从 25 份健康学生
的粪便中共获得 10 株双歧杆菌的疑似株(编号分
别为 B3、B4、B6、B8、B13、B17、B19、B20、B23和 B24)。
图 1 长双歧杆菌在改良的MRS培养基上的菌落形态
Fig. 1 Colony morphology of B. longum on
improved MRS medium
图 2 双歧杆菌疑似菌株的菌体形态( ×1 000)
Fig. 2 Cell morphology of candidate
Bifidobacterium( ×1 000)
本试验的目的是从健康人的肠道中获得双歧
杆菌,由于健康人的肠道中有大量的微生物,因此
93 第 6 期 熊 强等:人源双歧杆菌的分离纯化及鉴定
从成人粪便中分离双歧杆菌相对比较困难。 常规
方法所使用的 MRS 培养基对目的微生物的鉴别能
力不强,造成筛选的效率不高。 笔者在 MRS 培养基
中添加 LiCl(4 g / L)和 X Gal(0 06 g / L),能有效
提高培养基对双歧杆菌的鉴别能力。 一方面,添加
的 LiCl可以抑制大肠杆菌和乳酸菌的生长[9],选择
性抑制杂菌的干扰;另一方面可以根据菌落的颜色
方便快捷地筛选到目的微生物。 多数双歧杆菌和
乳酸菌在生长中均能产生半乳糖苷酶,使底物
X Gal分解,释放出吲哚从而使菌落显色,不同菌
种由于半乳糖苷酶的活力不同而使菌落呈现不同
的色泽[10],依此可作为鉴别依据。 双歧杆菌的菌落
呈乳白色带有蓝色,这与江晓等[11]所报道的文献结
果一致,而与孙雪等[12]和刁治民等[13]所报道的文
献不一致,这可能是因为所选的培养基不一样。 孙
雪等[12]在 NPNL 培养基上双歧杆菌的菌落亦呈深
蓝色;刁治民等[13]在改良的 MRS 培养基中添加
X Gal,双歧杆菌菌落呈深蓝色,从而呈现不同的
结果。 造成上述颜色反应不一致的原因也可能和
分离的手段有关,如涂布接种和倾注接种对菌落的
色泽有一定的影响。
2. 2 生理生化试验结果
10 株双歧杆菌疑似菌株进行生理生化试验鉴
定,结果发现 B8和 B19在厌氧和有氧条件下均能生
长,因此淘汰这 2 株菌,对剩余 8 株菌的进一步进行
生理生化试验,结果见表 1。
表 1 菌株的生理生化试验结果
Table 1 Results of physiological and biochemical tests
on the candidate Bifidobacterium
试验项目 B3 B4 B6 B13 B17 B20 B23 B24
接触酶 + - - - - - - -
甲基红 + + + + + + + +
V. P. - - - - - - - -
吲哚 - - - - - - - -
硝酸盐 + - + - - - - -
明胶液化 + - + - - - - -
脲酶 - - - - - - - -
淀粉水解 - - + - - - - -
注:“ + ”为阳性,“ - ”为阴性。
由表 1 可知:B3,B6这 2 株菌株不是双歧杆菌,
其余的均可以初步断定是双歧杆菌。
2. 3 Biolog自动微生物分析系统的鉴定结果
对初步确定为双歧杆菌的菌株利用 Biolog自动
微生物分析系统进行进一步鉴定。 在 Microlog 应用
程序中选择的培养时间 20 ~ 24 h,鉴定板类型 AN,
菌株类型 AN⁃GP。 鉴定结果见表 2。
表 2 利用 Biolog自动微生物分析系统进行菌株鉴定的结果
Table 2 Results of the Biolog automated microbial analysis system on candidate Bifidobacterium
鉴定菌株 B4 B13 B17 B20 B23 B24
鉴定结果 B. bifidum NO ID B. bifidum B. longum B. bifidum B. bifidum
相似度(SIM) 0 658 0 789 0 689 0 709 0 339
注:相似度大于 0 5 的可信度比较高。
由表 2 可知:菌株 B4,B17和 B23为两歧双歧杆菌
(图 3),B20为长双歧杆菌(图 4),而 B13未鉴定出,
说明该菌株不是双歧杆菌,而 B24的相似度低于
0 5,可靠性很低,无法判断其是否是双歧杆菌,可利
用 16S rDNA等分子生物学手段进一步鉴定。
由于双歧杆菌菌体形态的不稳定,同一菌株在
生长的不同时期或不同条件下也可能显现不同的
形态[14],而且经过多次传代培养后革兰氏染色将会
从阳性转变为阴性[13],因此菌株在初次分离时菌体
有比较明显的 V 型、Y 型和棒状,多次传代后菌体
图 3 两歧双歧杆菌的菌体形态( ×1 000)
Fig. 3 Cell morphology of B. bifidum( ×1 000)
04 生 物 加 工 过 程 第 11 卷
的形态变为较小的、弯曲的杆状,有些菌株的革兰
氏染色结果甚至显示为阴性。 此外,由于双歧杆菌
在实验室传代的过程中不能保证严格的厌氧条件,
野生菌株在人工培养条件下可能发生一定的变异,
因此在利用 Biolog全自动微生物分析系统鉴定双歧
杆菌前应严格控制传代次数,且应注意接种好的鉴
定板在培养时厌氧环境中不能含 H2,否则会影响实
验结果的准确性。
图 4 长双歧杆菌的菌体形态( ×1 000)
Fig. 4 Cell morphology of B. longum( ×1 000)
3 结 论
利用改良的 MRS 培养基从健康人的肠道中筛
选得到 10 株双歧杆菌疑似菌株,经生理生化和
Biolog自动微生物分析系统鉴定,3 株为两歧双歧杆
菌,1 株为长双歧杆菌。 和传统 MRS 培养基相比
较,改良 MRS培养基能显著提高筛选的效率。
参考文献:
[ 1 ] 汪雪雁.双歧杆菌的研究进展[J] . 安徽农业大学学报,2000,
27(2):175⁃177.
[ 2 ] Hadadji M,Benama R,Saidi N,et al. Identification of cultivable
Bifidobacterium species isolated from breast⁃fed infants feces in
West Algeria[J] . Afr J Biotechnol,2005,4(5):422⁃430.
[ 3 ] Youn S Y,Seo J M,Ji G E. Evaluation of the PCR method for
identification of Bifidobacterium species[J] . Lett Appl Microbiol,
2008,46(1):7⁃13.
[ 4 ] 秦玲玲,廖海印,金雨华,等. 双歧杆菌的分离与培养[ J] . 齐
齐哈尔大学学报,2008(1):78⁃82.
[ 5 ] 孙丽丽,王超群.双歧杆菌的分离与鉴定[ J] .农产品加工:学
报,2011(7):99⁃101.
[ 6 ] 苏世彦.双歧杆菌的分离、鉴定与驯化[J] .江苏食品与发酵,
1998(2):10⁃13.
[ 7 ] 文钰,杨汝德.猪源双歧杆菌的分离纯化及初步鉴定[ J] . 现
代食品科技,2007(4):11⁃13.
[ 8 ] 曾哲灵,罗敏,梁丽军. Biolog 微生物自动分析系统在乳酸菌
鉴定中的应用 [ J] . 南昌大学学报:理科版,2008,32 (4):
385⁃388.
[ 9 ] 杜连祥,路福平.微生物学实验技术[M]. 北京:中国轻工业
出版社,2006.
[10] 江晓,陈晓蔚,贾力敏,等. 混合制剂中快速计数双歧杆菌鉴
别培养基的研究[J] .中国乳品工业,2004,32(4):22⁃24.
[11] 江晓,陈晓蔚,曾理,等. X Gal培养基 + PCR法快速鉴定酸奶
中的双歧杆菌[J].现代预防医学,2005,32(12):1629⁃1630.
[12] 孙雪,陈树兴,朱文学,等. X Gal 在双歧杆菌分离与活菌计
数方面的应用研究[J] .现代食品科技,2005,21(2):64⁃65.
[13] 刁治民,魏克家,陈占全,等. 农业微生物工程学[M]. 西宁:
青海人民出版社,2007.
[14] 凌代文,东秀珠.乳酸细菌分类鉴定及实验方法[M]. 北京:
中国轻工业出版社,1999.
14 第 6 期 熊 强等:人源双歧杆菌的分离纯化及鉴定