植物乳杆菌与长双歧杆菌益生特性及降脂降糖活性的计算机模拟比较研究

本研究针对肠道菌群失调引发的代谢性疾病问题，通过计算机模拟分析比较植物乳杆菌(L. plantarum)和长双歧杆菌(B. longum)的益生特性、抗氧化、降胆固醇及降血糖活性。结果显示两菌株均具有强应激耐受性(胆汁盐耐受性达78-80%)、显著抗氧化能力(DPPH清除率77-92%)及胆固醇降解能力(7天达59-78%)，其中L. plantarum综合表现更优。该研究为开发靶向代谢紊乱的益生菌制剂提供了理论依据。

　　

肠道作为人体最大的微生态系统，其菌群平衡与代谢健康密切相关。现代高脂高糖饮食、抗生素滥用等因素常导致肠道菌群失调(dysbiosis)，进而引发高胆固醇血症(hypercholesterolemia)和糖尿病(diabetes mellitus)等代谢性疾病。尽管益生菌(probiotics)如植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)和长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)已被证实具有代谢调节潜力，但两者在功能特性上的系统性比较仍缺乏。来自国家研究中心的研究团队在《BMC Microbiology》发表的研究，通过计算机模拟(in silico)结合体外实验，首次对这两种菌株的益生特性、降脂降糖机制进行了多维度的对比分析。

研究采用16S rRNA基因测序鉴定菌株，通过应激耐受实验(酸性pH 2.5、胆汁盐0.5-1 g/L等)、DPPH自由基清除实验评估抗氧化能力，胆固醇降解率(CRA%)和α-淀粉酶活性测定分别反映降脂降糖潜力，并运用主成分分析(PCA)和热图(heatmap)进行数据可视化。

分子鉴定与系统发育分析
通过EuBac-27F/EuBac1492R引物扩增16S rRNA基因，经NCBI BLAST比对确认L. plantarum MZ413655与数据库同源株相似度达100%，系统发育树显示其与L. plantarum标准株聚为一支。

益生特性
两菌株在极端条件下表现突出：L. plantarum对酸性(pH 2.5)、碱性(pH 9.0)和渗透压(0.5% NaCl)的耐受性达134-142%，B. longum对氧化应激(H₂
O₂
)和70°C高温的存活率分别为95%和142%。细胞表面疏水性(CSH)实验显示B. longum略优(80% vs 78%)，暗示更强的肠道定植潜力。

功能活性
抗氧化实验中，B. longum的DPPH清除率(92%)接近抗坏血酸标准(100%)。胆固醇降解能力随时间增强，7天后B. longum降解率(78%)显著高于L. plantarum(59%)。值得注意的是，两菌株α-淀粉酶活性均较低(91.65-92.33 U/mL)，可能通过延缓碳水化合物消化发挥降糖作用。

安全性评估
γ-溶血试验证实无致病性，抗生素敏感试验显示对青霉素(penicillin)、红霉素(erythromycin)敏感，但对万古霉素(vancomycin)天然耐药。未检测到组胺(histamine)或酪胺(tyramine)生成，符合食品安全标准。

计算机模拟分析
PCA显示L. plantarum在82.88%的变异度上聚集于第四象限，热图黄色区域更密集，提示其综合性能更优，尤其在酸/碱耐受、胆汁盐抵抗等核心指标上表现突出。

该研究创新性地整合实验数据与生物信息学工具，证实L. plantarum在代谢调节方面更具应用前景，其低α-淀粉酶活性和高胆固醇降解率的特性，为开发针对代谢综合征(metabolic syndrome)的精准益生菌疗法提供了菌株选择依据。未来需通过动物实验验证其体内功效，并探索菌株组合的协同效应。