植物源大豆蛋白培养基替代MRS肉汤：南非阴道乳杆菌低成本培养新策略

本研究针对动物源MRS肉汤培养基成本高、存在伦理限制等问题，开发了以大豆蛋白(Soytone)为主要氮源的植物基培养基。通过300 mL规模生物反应器培养5株具有治疗细菌性阴道病(BV)潜力的南非阴道乳杆菌(Lactobacillaceae)，发现大豆蛋白培养基使菌株生物量最高提升45%，生产成本降低44%，为低收入国家益生菌制剂开发提供了经济高效的培养方案。

　　

在女性生殖健康领域，阴道乳杆菌(Lactobacillaceae)作为优势菌群，通过维持酸性环境(pH<4.5)和分泌抗菌物质来抵御病原体入侵。然而细菌性阴道病(BV)会导致阴道乳杆菌减少、pH升高，增加HIV和性传播感染风险。当前临床使用的益生菌制剂多采用动物源MRS肉汤培养基培养，存在成本高昂(占南非人均月收入1.6-4.9%)、宗教文化限制及朊病毒污染风险等问题。

南非开普敦大学(University of Cape Town)生物过程工程研究中心(CeBER)的Obakeng Luthando Jona团队在《Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology》发表研究，系统比较了传统MRS肉汤与植物源大豆蛋白培养基对5株南非阴道乳杆菌(包括同型发酵的L. crispatus 70.6PA和异型发酵的L. mucosae 90.13PA)的培养效果。通过元素分析、生物反应器培养和高效液相色谱(HPLC)等技术，发现大豆蛋白培养基碳氮比(8.1)显著高于MRS(6.6)，使L. crispatus 70.6PA生物量提高45%，生产成本降低61.6%，为资源有限地区BV治疗提供了可持续的益生菌生产方案。

研究人员采用三项关键技术：1)使用300 mL搅拌式生物反应器进行微需氧培养(140 RPM，37℃)；2)通过总有机碳分析仪定量培养基碳氮含量；3)采用HPLC(Aminex HPX-87H柱)监测葡萄糖消耗和乳酸产量。实验菌株来自16-22岁健康南非女性阴道拭子，包括4株同型发酵菌和1株异型发酵菌。

【生长培养基表征】

元素分析显示大豆蛋白培养基总碳含量(17.0 g/L)与MRS相当，但氮含量低17.5%。大豆蛋白的碳氮比(4.5)高于酵母提取物(3.7)和动物源成分(3.4-3.5)，这可能解释其优越性能。

【微生物生长动力学】

在生物反应器培养中，大豆蛋白培养基使4/5菌株达到更高细胞密度，其中L. crispatus 70.6PA光密度(OD₆₆₀)达4.44±0.59，比MRS培养提高45%。异型发酵菌L. mucosae 90.13PA在所有培养基中表现最差，可能与其代谢途径分流有关。

【培养液pH变化】

所有菌株在MRS和大豆蛋白培养基中均能将pH从初始6.38降至3.8左右，其中L. crispatus 70.6PA降幅最大(ΔpH=-2.61)。质子浓度计算证实大豆蛋白培养基的H⁺生成量(1.61×10^-4 M)显著高于缺氮培养基(7.42×10^-5 M)。

【底物转化效率】

大豆蛋白培养基的 biomass-to-glucose 产率系数(Y_x/s)最高，表明其氮源形式更利于生物量积累。L. crispatus 70.6PA在该培养基中乳酸产量达12.6±1.9 g/L，比MRS提高43%。

【成本分析】

大豆蛋白培养基制备成本(4.4/L)比MRS(7.9/L)低44%，单位生物量成本最高降低73.4%。主要节省来自替代昂贵的动物源蛋白(占MRS成本的60%)。

该研究证实植物源大豆蛋白培养基不仅能避免动物制品伦理问题，还能显著提高乳杆菌培养效率并降低成本。特别值得注意的是，性能最优的L. crispatus 70.6PA恰好是阴道优势菌种，这使其成为BV治疗益生菌的理想候选。研究提出的培养基优化策略，为在资源有限地区推广益生菌疗法提供了切实可行的解决方案，对改善非洲女性生殖健康具有重要实践意义。未来研究可进一步解析大豆蛋白中促进生长的关键因子，并探索工业化生产时的培养基优化空间。