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现代社会由于人类生产工业的规模和范围不断扩大,加之治理不力,导致环境严重受到重金属的污染,直接或间接对人体的健康造成很大的危害。乳酸杆菌是动物肠道内优势正常菌群,其中一些种群是公认的安全益生菌,广泛应用于食品加工和生产、保健品开发、疾病治疗和微生态制剂等领域。近年来,越来越多的学者发现乳酸菌具有金属结合能力,且能有效清除液体中的重金属,为乳酸菌对重金属的解毒功能提供了可行性的思路。本实验从喂养高铜高锌饲料的仔猪粪便中分离出89株耐锌和65株耐铜的疑似乳酸杆菌,通过对四种重金属的最小抑菌浓度(MIC)的测定,筛选到8株高耐受重金属的菌株,MIC分别为25mmol/L(铜)、150mmol/L(锌)、>1.5g/L(镉)和>10g/L(铅)。比较本实验室保存的另外17株乳酸杆菌标准菌株,筛选的8株菌对重金属铜锌的抗性更强,对铅的耐受程度相当,而对镉的抗性则较差,且金属耐受性存在菌株和金属的差异性。通过16S rDNA序列同源性分析得到筛选的8株高抗菌株与GenBank中的乳杆菌属(Lactobacillus sp.)同源性高达99%,初步鉴定主要为嗜酸乳杆菌、嗜淀粉乳杆菌和罗伊氏乳杆菌。选取本实验室保存的发酵乳杆菌标准菌和筛选的2株高抗重金属的菌株(嗜酸乳杆菌和罗伊氏乳杆菌)进行铜离子结合实验,考察了菌体浓度,初始离子浓度、pH、培养时间、培养温度和菌体预处理6个因素对乳酸菌结合能力的影响。结果表明3株菌在结合中的变化趋势比较相似,都对铜离子有很强的结合能力。菌体浓度太高对结合量没有帮助,当菌体浓度为0.3g/L时,3株菌对铜的结合性能较好;初始铜浓度的升高会使结合量不断增大,但高浓度(100mg/L)的铜会抑制乳酸菌的生长且对菌体有毒害,在中浓度(40mg/L)下,3株菌的结合率和生长处于最佳状态;乳酸菌对低pH很敏感,pH6.0为结合的最佳pH;乳酸菌结合铜的过程快速,在2h基本达到最大值,随后发生下降,在12h达到平衡状态;乳酸菌在30℃和37℃能正常生长,此时的结合能力比其他温度更强;热灭活菌体的铜结合量显著高于活性菌体,在含有铜离子的培养液中的乳酸菌比铜离子水溶液的乳酸菌具有更强的铜离子结合能力。利用FT-IR(傅里叶红外光谱)和SEM(扫描电镜)分析在不同铜浓度下生长的发酵乳杆菌的细胞成分和外表微观结构的变化。随着浓度的升高,红外图谱和电镜图像都显示出细胞成分和形态有明显区别,证明了细胞组成成分参与了铜离子的结合过程,且细胞结构在高铜浓度(100mg/L)下受到严重的破坏。其中,红外光谱显示参与铜结合的官能团有C—O、C=O、C—H、O—H、C—N、N—H,而甲基和羧基是铜离子结合中最主要的活性基团;通过扫描电镜观察到细胞出现断裂和穿孔,表面及周围粘附了大量的沉淀物质,而在中浓度(40mg/L)的细胞则表现出较好的重金属铜耐受性。本研究首次从动物源筛选出乳酸菌,确证了其对多种重金属的耐受谱,并具有良好的铜离子结合能力。乳酸菌与铜的具体作用机制还有待进一步实验的探讨。