环境胁迫对乳酸菌、双歧杆菌和丙酸杆菌细胞表面疏水性的影响及其益生功能调控机制

本研究针对益生菌粘附性能这一关键功能特性，探讨了pH、温度和NaCl浓度对10株功能性菌株细胞表面疏水性的影响。通过全因子设计和多变量回归分析，发现温度与pH呈正相关（P<0.05），而NaCl呈负相关，菌株衰老会显著降低疏水性。该研究为优化益生菌生产工艺提供了重要理论依据，对提升功能性食品开发具有指导意义。

　　

在功能性食品和益生菌制剂开发中，微生物的肠道粘附能力直接决定其定植效果和健康功效。然而，生产加工过程中的环境胁迫（如pH波动、温度变化和盐浓度）如何影响益生菌的表面特性，特别是与粘附密切相关的疏水性(Hydrophobicity, H%)，仍是亟待解决的科学问题。来自意大利福贾大学的研究团队在《BMC Microbiology》发表的研究，首次系统揭示了乳酸杆菌(Lactobacillus)、双歧杆菌(Bifidobacterium)和丙酸杆菌(Propionibacterium)三类重要益生菌的疏水性调控规律。

研究采用三阶段实验设计：首先通过两因素方差分析(ANOVA)筛选关键变量，发现pH 8.0和37°C能显著提升疏水性，而2-4% NaCl会抑制该特性；随后运用3^k-p部分因子设计，结合响应面分析法构建预测模型。技术路线涵盖微生物疏水性测定（二甲苯吸附法）、全因子培养条件优化（pH 5.0-8.0、25-37°C、0-4% NaCl）以及多变量统计建模。

结果部分呈现三大发现：

1. 菌株特异性差异
   丙酸杆菌(Propionibacterium freudenreichii DSM 20271)展现最高疏水性(42%)，植物乳杆菌(Lpb. plantarum)次之(20%)，而商业菌株L. acidophilus La-5和双歧杆菌(Bifidobacterium)表现最差（4-10%）。

1. 环境胁迫的调控作用
   温度升高至37°C使疏水性提升125%（从8%增至18%），而25°C培养72小时会导致疏水性转为负值（亲水性）。pH 8.0条件下疏水性达32%，显著高于pH 5.0(5%)。

1. 多因素交互效应
   响应面分析揭示复杂互作：对植物乳杆菌c19，pH 8.0与高温协同提升疏水性至65%；而酸性条件下NaCl的抑制作用更为显著（H%降低40%）。

讨论部分指出：疏水性变化与细胞膜表层蛋白(S-layer proteins)重构密切相关。碱性pH可能通过改变氨基酸电荷分布增强疏水作用，而NaCl会干扰膜脂质排列。该研究首次量化了生产工艺参数对益生菌功能特性的影响，为开发抗胃肠道应激的菌株制剂提供新思路——例如建议在pH 7.5-8.0、37°C条件下进行菌体培养以最大化粘附潜力。

研究局限性在于未验证实际肠道粘附效果，未来需结合Caco-2细胞模型进一步确认。这些发现对优化功能性食品配方（如低盐发酵制品）和益生菌包埋技术具有重要指导价值，尤其为改善炎症性肠病(IBD)等疾病的菌株疗法提供了理论基础。