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智能厌氧培养系统在益生菌相关研究中的应用展望

时间:2021-05-17      浏览:1952

近日,自杭州大微在“第四届食品安全与人类健康国际研讨会”上首次亮相了新一代智能厌氧微生物培养系统以来,一直受到了许多科研机构和企业的关注和咨询,该系统的特点和优势也得到了广泛认可。

目前,益生菌可谓是近年来保健品、食品、生物制剂、医疗等领域的团宠,其研究已成为跨越食品科学、微生物学、医学、营养学、免疫学和肠道健康科学等多个领域的热点,具备替代抗生素等药物的巨大潜能。那么,新一代智能厌氧培养系统在益生菌行业中又有怎样的应用呢?

对此,杭州大微通过对微生物特性的专业了解,并结合益生菌开发过程中的特点和问题,进行深入思考后,为新一代智能厌氧培养系统在益生菌行业中应用研究方向提供了新思路。

一、益生菌制品中活菌计数

益生菌制品的特殊营养作用和保健功能都取决于其成品中所含有足够数量级的活性益生菌数,因此计数各种益生菌制品的活菌总数是判断其品质好坏和功能活性高低的重要手段。

DW-100A-K智能厌氧培养系统工作原理是系统内置精密无油真空泵,毫巴级压力传感器和软件控制系统,可自动控制气体的抽排与置换,使所连接的培养罐体内数分钟即达到厌氧、微需氧或特定氧浓度设定的气体培养环境。然后,再将设定好气体环境的培养罐和主机分离,置于任意温度的恒温培养箱中进行培养。

智能厌氧培养系统在益生菌制品的活菌计数实验过程中,提供了稳定、专业的厌氧培养条件,提高了计数结果的准确性和稳定性,为企业益生菌制品的品控提供了技术支撑,同时也应用于市场监管部门的监督检验活动中。

二、耐氧优良益生菌株的驯化选育

筛选出具有优良耐氧性的双歧杆菌,能极大地促进其在益生菌制品中的应用。耐氧型双歧杆菌的获取一般需通过分离、鉴定和驯化三步完成。首先是各类样品进行处理,在厌氧条件下培养、分离;然后通过鉴定手段以确定获取菌株是否为双歧杆菌;再通过双歧杆菌菌株在厌氧环境和微需氧环境下交替培养,多次传代后以获得耐氧型双歧杆菌。在此过程中,厌氧环境的形成和逐级氧气浓度梯度驯化对耐氧型菌株的获取有非常重要的影响。通过DW-100A-K智能厌氧培养系统,可准确、高效地实现氧气浓度从0~15%的控制,并实现厌氧与微需氧环境的转化,从而增加耐氧型菌株阳性率。

耐氧优良益生菌株的耐氧驯化实验示意图

 

三、益生菌制剂的生产工艺优化和工艺质控

益生菌产品生产过程主要由种子培养、投料接种、大罐发酵、菌液处理与冻干、益生菌产品的稳定性评价等五大基本步骤组成。在此过程中,接种量、氧气浓度、培养温度是保证其产品品质的重要影响因素,因此采用智能厌氧培养系统,可准确地实现各种微生物的生长环境,更好地确定加工流程与加工条件,确定产品加工过程中的质控点与要求,以保证产品品质;同时,该系统可同步实现在相同环境条件下的不同温度加速试验,从而更准确地对产品进行稳定性评价。

四、微生物培养组学(culturomics)研究领域

在近年来,随着宏基因组技术的发展,人们对肠道菌群的菌群结构和功能认识不断加深;但是对原核生物的纯培养逐渐被忽视,但纯培养对于阐明这些微生物的功能和分离潜在益生菌是必需的;通过培养组学(culturomics)技术培养人体肠道菌群中从前无法培养的细菌,受到科学界广泛关注。利用DW-100A-K智能厌氧培养系统的多种培养环境平行研究(同时生成:多种气体、多种浓度、多种温度可选;灵活:多种罐体,独立培养,避免交叉污染)能力,结合多种培养基组合,将有助于提升培养组学技术平台的多重培养分离能力。

多种培养环境平行研究实验示意图

 

五、中药类保健食品成分的肠内生物转化研究领域

在人和动物肠内菌丛中,99%是厌氧性细菌,利用微生物智能厌氧系统可模拟人肠内厌氧条件和菌丛组成,大量培养人肠内厌氧性细菌,并通过酶与保健品食品中的中药类成分在37℃的厌氧条件下共温培养,可实现生物转化过程。与此同时,通过建立相应的转化模型和标准操作规程,并结合转化产物与原形化合物的结构特点,还可推断转化机制,有利于寻找、合成有活性的天然产物及其衍生物,对其进行深入的研究。

六、肠道微生物体外模型研究领域

采用DW-100A-K智能厌氧培养系统,可根据胃、小肠、升结肠、横结肠等肠道部位的温度、氧气浓度、pH等条件特点,在不同的独立培养罐中分别构建肠道微生物体外研究模型;更好地模拟肠道和研究外界因素(如益生菌、益生元)对肠道微生物菌群的影响。同时由于该系统提供准确的平行研究平台,较大程度保证了条件的一致性,通过连续发酵培养,将各模型进行整合,可帮助寻找出适宜的培养筛选条件,以实现对不同肠道段中微生物的靶向培养分离。

DW-100A-K智能厌氧培养系统

 

欲阅读文章全部内容,可阅读《食品安全导刊》第247期24~26页

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