β-葡聚糖抑菌活性及体外抑菌方法研究进展

胡骏鹏，谢智文，周锋，周小辉，黄鑫，戴晋军

福邦酵母技术专栏

β-葡聚糖抑菌活性及体外抑菌方法研究进展

胡骏鹏，谢智文，周锋，周小辉，黄鑫，戴晋军

（安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌443003）

酵母β-葡聚糖广泛存在于酵母体内，是酵母细胞壁的主要组成成分，具有多种生物学功效，被广泛应用于动物营养领域。本文综述了葡聚糖的来源、生物活性、抑菌活性、抑菌机理和抑菌方法的研究进展，旨在为畜牧业无抗养殖提供新思路。

β-葡聚糖；生物活性；抑菌活性；无抗养殖

抗生素作为药物饲料添加剂在集约化养殖过程中曾被广泛使用。但抗生素的广泛使用易造成抗药菌株的产生和动物产品药物的残留，从而导致医治细菌性疾病的难度越来越大，所需抗生素的有效使用剂量节节攀升，因此寻求抗生素替代产品的需求非常迫切。以酵母葡聚糖为代表的β-葡聚糖，可提高动物生长性能、增强机体免疫力，另外，还具有抗辐射、抗氧化、抑菌等功效，是替代抗生素的良好选择。

1 葡聚糖的来源及结构

葡聚糖是由单分子葡萄糖缩聚形成的一类多糖高分子物质，广泛存在于植物、动物、真菌、细菌和藻类等体内，也可以通过微生物合成，有α和β两种类型。其中α型葡聚糖主要存在于一些微生物发酵过程中产生的黏液中，黄超等（2016）将活化后明串珠菌SK24.002接种于发酵培养基中，28℃恒温振荡培养48h后，从发酵液中分离得到胞外多糖为水溶性（1-3）（1-6）-α-D葡聚糖。常见的α-葡聚糖有淀粉、糊精和糖原等，α-型葡聚糖主要以α-1，6糖苷键为主链结合，同时含有α-1，2、α-1，3、α-1，4糖苷键分支结构。β型葡聚糖来源极为广泛，主要存在于植物、动物、微生物（如：酵母、乳酸菌）等体内，是构成细胞壁的主要组成成分。酵母β-D-葡聚糖是一种多功能性的生物多糖，主要从酵母菌中提取，目前从酵母菌中提取β-D-葡聚糖技术已经十分成熟，用物理方法（超声波、辐射）、热碱法、碱酸法、酶法、酶碱法均可以从酵母菌中分离得到酵母β-D-葡聚糖（宫艳艳，2008）。酵母葡聚糖以β-1，3糖苷键为主链，β-1，6糖苷键为侧链，构成其独特的三股螺旋结构，且其独特的三股螺旋结构是其多功能生物活性的保障（谢婷，2015）。

2 酵母β-葡聚糖的生物活性

不同来源的葡聚糖生物结构不同，致使其生物活性存在差异。α-葡聚糖又名右旋糖酐，目前其应用范围较窄，主要应用价值是作为血浆代用品（曹敏，2011）。β-1，3-D葡聚糖具有强大的生物活性，研究表明，具有三股螺旋结构的酵母β-D-葡聚糖具有提高动物生长性能、提高机体免疫力、抗辐射、抗肿瘤等作用（Wang，2016；郭永，2010）。基础日粮中添加50ppm的酵母葡聚糖，可显著提高断奶仔猪的生产性能，提高仔猪的日增重和饲料采食量，同时可以改善断奶仔猪的体液免疫反应，减少免疫应激仔猪前炎性细胞因子的产生，缓解仔猪的免疫应激（李军，2005）。日粮中添加75mg/kg的酵母葡聚糖，可以改善犊牛胃肠道黏膜形态，增强犊牛体液免疫力，提高犊牛日增重（周怿，2010）。日粮中添加0.01%酵母β-葡聚糖，可促进AA型肉鸡的生长，并能抵制由沙门菌感染引起的肉鸡死亡率升高趋势，显著下调回肠和盲肠中沙门氏菌和大肠杆菌的数量（王忠，2010），此结果与强文军等（2010）研究相一致。日粮中添加羧甲基葡聚糖和磺乙基葡聚糖等葡聚糖衍生物，可保持凡纳滨对虾高水平的免疫力，有效抵御白斑病的感染，降低死亡率（白楠，2013）。由β-1，3糖苷键和β-1，4糖苷键组成的燕麦和大麦葡聚糖，具有降低胆固醇和血脂的作用（蔡成岗，2011）。

3 酵母β-葡聚糖抑菌活性

3.1 酵母β-葡聚糖对大肠杆菌的抑制作用苏亚平（2012）将粉末状的酵母葡聚糖复溶、再经酶解、过膜、柱层析，得到水溶性的葡聚糖，并体外检测水溶性酵母葡聚糖对大肠杆菌的抑菌效果。结果显示，水溶性葡聚糖对大肠杆菌具有很好的抑制效果，抑菌圈达到18.2 mm。Khan等（2016）利用不同强度的γ射线处理酵母葡聚糖，得到葡聚糖对大肠杆菌有一定的抑制效果，且高强度γ射线较低强度γ射线处理后的葡聚糖抑菌效果好。王成龙（2011）利用浓硫酸和99%正丙醇配制成反应液，将酵母葡聚糖与反应液作用、离心、冷冻干燥，得到水溶性葡聚糖。并将得到的水溶性葡聚糖对大肠杆菌进行抑菌检测，结果表明，此方法制备的水溶性葡聚糖对大肠杆菌无抑制效果。孙英峰等（2013）和牛宏彦等（2010）发现，硫酸酯化酵母β-葡聚糖对大肠杆菌无抑制作用，而王米等（2016）发现，硫酸酯化葡聚糖对大肠杆菌最小抑菌浓度为40 mg/mL，表明硫酸酯化葡聚糖对大肠杆菌有一定的抑制效果。目前酵母葡聚糖及其衍生物对大肠杆菌抑制效果的研究，结论不一致，这可能与制备酵母葡聚糖及其衍生物的方法不同，造成制备的葡聚糖及其衍生物在其结构上存在差异有关，也可能与试验用的大肠杆菌菌株不同有关。

3.2 酵母β-葡聚糖对金黄色葡萄球菌的抑制作用孙英峰（2013）研究发现，硫酸酯化酵母葡聚糖对金黄色葡萄球菌有明显的抑制效果，最小抑菌浓度为2.5 mg/mL。王米等（2016）发现，硫酸酯化葡聚糖对金黄色葡萄球菌最小抑菌浓度为80 mg/mL，苏亚平（2012）制备的水溶性酵母葡聚糖对金黄色葡萄球菌有明显的抑制效果，抑菌圈达24.1 mm。王成龙（2011）利用浓硫酸和99%正丙醇制备的水溶性葡聚糖对金黄色葡萄球菌也有明显的抑制效果，最小抑菌浓度为2.5 mg/mL。Khan等（2016）研究发现，经γ射线处理后的葡聚糖对金黄色葡萄球菌也有明显的抑制效果。

3.3 酵母β-葡聚糖对沙门氏菌的抑制作用苏亚平（2012）研究发现，将粉末状的酵母葡聚糖复溶、再经酶解、过膜、柱层析，得到水溶性的葡聚糖对沙门氏菌有明显的抑制效果，抑菌圈达20.8 mm。Khan等（2016）研究发现，经γ射线处理后的葡聚糖对沙门氏菌也有明显的抑制效果。

3.4 酵母β-葡聚糖对其他菌株的抑制作用Khan等（2016）研究发现，酵母葡聚糖对蜡样芽胞杆菌、变形杆菌有明显的抑制效果。苏亚平（2012）发现，水溶性酵母葡聚糖对枯草芽孢杆菌有明显抑制效果，但是对黄曲霉菌和啤酒酵母菌抑制效果较弱。孙英峰（2013）发现，硫酯化葡聚糖对猪链球菌和粪肠球菌有一定的抑制效果。

4 β-葡聚糖的抑菌机理

葡聚糖对不同细菌的繁殖生长有一定的抑制作用，但是目前关于多糖抑菌作用机理的研究鲜有报道。葡聚糖的抑菌作用机理可能是低分子量酵母β-D-葡聚糖进入细胞，可扰乱微生物的代谢，从而导致微生物细胞裂解死亡（Khan，2016）；也可能是一定浓度的多糖作用于微生物细胞膜，破坏细菌细胞膜结构；抑或多糖高度聚集于细菌表面，与细菌细胞壁上的糖基、蛋白等结合，改变细菌的代谢活动；抑或在多糖存在条件下，可使细菌细胞壁降解酶活性被激活，破坏细菌细胞完整性，导致细菌死亡（孟俊龙，2012）。

5 葡聚糖体外抑菌方法

葡聚糖体外抑菌常用的方法有：滤纸片法、牛津杯法、打孔扩散法、液体稀释法（刘春兰，2013）。

滤纸片法是最普通、最常用的方法，该方法简单易操作，结果易观察、记录。通常是利用打孔器制作6mm左右的滤纸片，高压灭菌后，制备含有多糖的滤纸片，将制备好的滤纸片放置于制备好的含菌平皿上，培养后，通过测定抑菌圈大小来判定葡聚糖的抑菌效果（王成龙，2011）。

牛津杯法是研究药物抑菌效果常见方法之一。通常将不锈钢牛津杯灭菌后，放置在制备好的含菌平皿上，将200μL葡聚糖液体加入牛津杯，培养后，通过测定抑菌圈大小来判定葡聚糖的抑菌效果。

打孔扩散法是将固体培养基高压灭菌后，制作含菌平皿，用专业打孔器在含菌平皿上打孔，将适量葡聚糖加到孔中，培养后，通过测定抑菌圈大小来判定葡聚糖的抑菌效果。

液体稀释法是将葡聚糖配制成不同浓度，加入到灭菌后的液体培养基中，然后接种适量的菌种，培养后，通过观察有无细菌生长来判定葡聚糖的抑菌效果。

6 展望

随着当今社会对无抗养殖模式的需求，寻求抗生素替代产品日趋成为当前热点。而以酵母葡聚糖为代表的β-1，3/1，6-葡聚糖具有促进动物生长、增强机体免疫、抗氧化、抗辐射、抗肿瘤、抑菌等多种生物学功效，将成为一种良好的抗生素替代产品。但目前关于β-1，3/1，6-葡聚糖抑菌机理的研究鲜见报道，对于如何更好的将β-1，3/ 1，6-葡聚糖应用于动物营养领域，需要加大对β-1，3/1，6-葡聚糖抑菌机理的研究，这将更有利于畜禽等养殖行业的健康良性发展。

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Yeastβ-glucan is widely found in yeast，which is the major component of yeast cell wall and has many biological function.It is widely used in animal nutrition field.In this paper，the source，bioactivity，antibacterial activity，bacteriostasis mechanism and antibacterial method of glucan were reviewed，aim to provide new ideas for none of antibiotic breeding.

β-glucan；bioactivity；antibacterial activity；none of antibiotic breeding

S816.7

A

1004-3314（2017）15-0036-03

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20171509