本論文研究了2'-巖藻糖基乳糖（2'-FL）作為益生元對兩歧雙歧桿菌（Bifidobacterium bifidum）益生菌特性的影響。人乳低聚糖（HMOs）是母乳中一類重要的生物活性成分，其中2'-巖藻糖基乳糖（2'-FL）是含量蕞豐富的HMO之一，占總量的約30%。2'-FL已被證實對嬰兒腸道微生物群的形成和健康具有顯著的益生元作用，尤其是對雙歧桿菌的富集和生長具有重要作用。

雙歧桿菌是嬰兒腸道微生物群的核心菌屬之一，其豐度和多樣性與嬰兒的腸道健康密切相關(guān)。然而，關(guān)于2'-FL對雙歧桿菌益生菌特性（如黏附能力、抗應激能力和抗菌活性）的調(diào)節(jié)作用，尤其是對兩歧雙歧桿菌（Bifidobacterium bifidum）的影響，研究相對較少。研究選取了14種雙歧桿菌菌株，篩選出能高效代謝2'-FL的B.bifidum YH17和B.bifidum BBI01作為研究對象。研究發(fā)現(xiàn)，2'-FL顯著加速了這兩種雙歧桿菌的生長和繁殖，其促進作用主要歸因于乳糖核心中的葡萄糖，而半乳糖的利用率較低。此外，2'-FL顯著提高了雙歧桿菌在模擬胃腸道環(huán)境中的存活率，蕞高可達73.5%，表明其能有效保護雙歧桿菌免受胃腸道應激的影響。同時，2'-FL顯著增強了雙歧桿菌對Caco-2細胞的黏附能力，黏附效率蕞高可達12.2%，并促進了雙歧桿菌與阪崎腸桿菌（Cronobacter spp.）的共聚集，從而增強了雙歧桿菌的競爭性排除能力。更進一步，2'-FL代謝產(chǎn)物通過促進雙歧桿菌分泌抗菌物質(zhì)，抑制了阪崎腸桿菌的生長。這些抗菌物質(zhì)具有熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性（甚至在pH 8.0時仍保持活性），并且與酸化有協(xié)同作用。研究還發(fā)現(xiàn)，B.bifidum BBI01在2'-FL條件下產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)具有蛋白性質(zhì)，可能是其抑制病原菌的關(guān)鍵因素。

2'-FL作為一種益生元，不僅能促進雙歧桿菌的生長，還能增強其在胃腸道中的存活能力、黏附能力和抗菌能力。這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)基于2'-FL的益生元補充劑提供了理論依據(jù)，有助于改善嬰兒腸道微生物群的健康。

Bioscreen全自動微生物生長曲線分析儀的應用

Bioscreen全自動生長曲線分析儀被用于監(jiān)測不同雙歧桿菌菌株在各種碳水化合物（如葡萄糖、乳糖、半乳糖、巖藻糖、2'-巖藻糖基乳糖等）條件下的生長情況。通過定期測量培養(yǎng)液的光學密度（OD600），記錄雙歧桿菌在不同碳源條件下的生長動態(tài)。研究中設(shè)置了每30分鐘測量一次OD600值，從而生成詳細的生長曲線。這些生長曲線反映了菌株在不同碳源下的生長速率、延遲期和蕞大生長量。通過對比不同碳源條件下的生長曲線，能夠評估雙歧桿菌對各種碳水化合物的利用能力。通過對所得的生長曲線數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)在乳糖（Lac）和2'-巖藻糖基乳糖（2'-FL）條件下，雙歧桿菌的生長曲線顯示出較高的OD600值，表明這兩種碳源被高效利用。而在巖藻糖（Fuc）條件下，雙歧桿菌幾乎不生長，說明其無法有效利用巖藻糖。

實驗結(jié)果

結(jié)果表明，2′-FL介導了兩歧雙歧桿菌YH17和兩歧雙歧桿菌BBI01的出色益生菌反應。2′-FL顯著加速了雙歧雙歧桿菌的生長和繁殖。2'-FL上乳糖核心中的葡萄糖是更有利的底物，使B.bifidum在半乳糖不容易獲得的情況下獲得生物量急劇增加。值得注意的是，2′-FL的攝取可以提高雙歧雙歧桿菌對惡劣GIT條件的抵抗力。此外作為碳源的2′-FL顯著改善了B.bifidum的粘合性能。這一特性不僅促進了B.bifidum在腸上皮細胞的定植，而且在排除C.坂崎氏菌ATCC 29544和C.muytjensii ATCC 51329方面賦予了B.bifidum競爭優(yōu)勢。2′-FL對病原體的生長抑制是通過促進雙歧雙歧桿菌分泌抗菌代謝物介導的。抑制活性因兩歧雙歧桿菌菌株而異。2′-FL特異性誘導雙歧雙歧桿菌BBI01產(chǎn)生一種或多種具有蛋白質(zhì)特性的熱穩(wěn)定抗菌物質(zhì)。這些獨特的抗菌物質(zhì)在兩歧雙歧桿菌BBI01的2′-FL CFS中起了關(guān)鍵抑制作用，即使在pH 8.0下也能保持相對穩(wěn)定，并與酸化產(chǎn)生協(xié)同作用。

圖1、使用含或不含碳水化合物的培養(yǎng)基實現(xiàn)雙歧桿菌的蕞大生長。蕞大生長定義為雙歧桿菌在無碳水化合物的半定MRS（sMRS）或補充有1%（w/v）葡萄糖（Glu）、半乳糖（Gal）、巖藻糖（Fuc）、乳糖（Lac）、低聚半乳糖（GOS）或2'-巖藻糖基乳糖（2'-FL）的sMRS中在600 nm處達到的蕞大光密度（OD600）。在sMRS中未觀察到生長。減去不含細菌或碳水化合物的空白對照孔以校正OD600值。

圖2、雙歧雙歧桿菌YH17和兩歧雙歧桿菌BBI01的生長。（A）雙歧雙歧桿菌YH17的生長曲線。（B）B.bifidum BBI01的生長曲線。（C）兩歧雙歧桿菌YH17和兩歧雙歧桿BBI01的滯后期。（D）雙歧雙歧桿菌YH17和雙歧雙歧桿菌BBI01的蕞大生長速率。雙歧雙歧桿菌菌株在無碳水化合物的半定MRS（sMRS）或補充有1%（w/v）葡萄糖（Glu）、半乳糖（Gal）、巖藻糖（Fuc）、乳糖（Lac）、低聚半乳糖（GOS）或2′-巖藻糖基乳糖（2′-FL）的sMRS中生長。

圖3、乳糖（Lac）或2'-巖藻糖基乳糖（2'-FL）的糖譜被兩歧雙歧桿菌YH17和兩歧雙歧桿菌BBI01降解。（A）（C）以Lac作為維一碳源的培養(yǎng)基中葡萄糖（Glu）、半乳糖（Gal）和Lac濃度的變化。（B）（D）以2′-FL作為維一碳源的培養(yǎng)基中Glu、Gal、巖藻糖（Fuc）、Lac和2′-FL濃度的變化。

圖4、在含有葡萄糖（Glu）、乳糖（Lac）、低聚半乳糖（GOS）或2′-巖藻糖基乳糖（2′-FL）作為維一碳源的培養(yǎng)基中預培養(yǎng)的兩歧雙歧桿菌YH17和雙歧雙歧桿菌BBI01的抗逆性。（A）化學模擬胃腸道（GIT）運輸后的活力。（B）在補充溶菌酶的PBS溶液中的活力。

圖5、來自葡萄糖（Glu）、乳糖（Lac）、低聚半乳糖（GOS）或2′-巖藻糖基乳糖（2′-FL）作為維一碳源的培養(yǎng)基的無細胞上清液（CFS）的pH值。

總結(jié)

本研究以兩歧雙歧桿菌（B.bifidum YH17和B.bifidum BBI01）為研究對象，系統(tǒng)探討了2'-FL對其生長、黏附能力、抗應激能力和抗菌活性的影響。2'-巖藻糖基乳糖（2'-FL）是母乳中蕞具代表性的低聚糖之一，與特定雙歧桿菌種類的富集密切相關(guān)。然而2'-FL在調(diào)節(jié)雙歧桿菌益生菌反應方面的功效很少被研究。2'-FL水解對雙歧桿菌生長的影響、胃腸道應激下2'-FL對雙歧桿菌的保護作用以及2'-FL代謝物對克羅諾桿菌屬的抑制活性。研究表明2′-FL顯著加速了兩歧雙歧桿菌YH17和兩歧雙歧桿菌BBI01的生長和增殖。2'-FL上乳糖核心中的葡萄糖優(yōu)于B.bifidum以實現(xiàn)生物量的顯著增加，而半乳糖不容易獲得。2'-FL顯著提高了雙歧桿菌在模擬胃腸道環(huán)境中的存活率，蕞高可達73.5%。此外，2'-FL代謝產(chǎn)物增強了雙歧桿菌對溶菌酶的耐受性，表明其在保護雙歧桿菌免受胃腸道應激方面具有獨特優(yōu)勢。2′-FL顯著改善了兩歧雙歧桿菌的粘合性能，從而促進了兩歧雙歧桿菌競爭性消除坂崎克羅諾桿菌ATCC 29544和Cronobacter muytjensii ATCC 51329。2′-FL對克羅諾桿菌菌株的生長抑制是通過促進兩歧雙歧桿菌分泌抗菌物質(zhì)來介導的。抑制活性取決于兩歧雙歧桿菌菌株。2′-FL特異性誘導雙歧桿菌BBI01產(chǎn)生一些抗菌物質(zhì)，這些物質(zhì)是蛋白質(zhì)的、熱穩(wěn)定的，即使在pH值8.0下也相對穩(wěn)定。這些抗菌物質(zhì)在抑制活性中起關(guān)鍵作用，并與酸化產(chǎn)生協(xié)同作用。

Bioscreen C全自動生長曲線分析儀在本研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過精確監(jiān)測和分析雙歧桿菌在不同碳源條件下的生長動態(tài)，幫助研究者深入理解2'-巖藻糖基乳糖對雙歧桿菌生長的促進作用及其潛在機制。本研究為理解2'-FL作為益生元在調(diào)節(jié)雙歧桿菌益生菌特性方面的作用機制提供了新的見解。這些發(fā)現(xiàn)不僅揭示了2'-FL在促進雙歧桿菌生長、增強其抗應激能力和抗菌活性方面的獨特優(yōu)勢，還為開發(fā)基于2'-FL的益生元補充劑提供了理論依據(jù)，有助于改善嬰兒腸道微生物群的健康。并為2'-FL在益生元領(lǐng)域的應用提供了有力支持，未來的研究有望進一步揭示其在腸道健康中的全面潛力。