新一代益生菌Akk在兩種培養基中的生長情況與差異性代謝組學分析結果（一）
嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila，Akk）被稱作新一代益生菌，是一種典型的哺乳動物腸道菌，依賴于腸道上皮細胞分泌的黏蛋白生存，是腸道黏液層的關鍵微生物，更與多種疾病存在重要關聯。Akk作為一種典型的腸道菌，只能耐受低濃度的氧氣，其體外培養更是生長周期長、生長速度慢。本團隊研究發現，Akk可利用硫乙醇酸鹽液體培養基，且該培養基成分簡單價格便宜，唯其生長速度較為緩慢。
東北農業大學食品學院,乳品科學教育部重點實驗室的武曉玲、徐珒昭、許曉曦*等人利用非靶向代謝組學技術對比分析Akk在硫乙醇酸鹽液體培養基和優化培養基中代謝產物的差異，結合京都基因與基因組百科全書（KEGG）通路探究其特征性代謝產物與疾病的關聯，并以此證明優化培養基在工業化高密度培養中的優勢及應用前景，旨在為Akk在中國的工業化生產提供科學基礎。
1 Akk在兩種培養基中的生長情況對比
由于Akk在硫乙醇酸鹽液體培養基中生長其菌液密度極低（生長速度慢且活菌數較少），因此本課題組前期在硫乙醇酸鹽液體培養基的基礎上，對Akk培養基進行優化。為確定Akk在兩種培養基中的生長穩定期以制備發酵上清液樣本，并對比Akk在兩種培養基中的生長情況，通過測定菌液OD600 nm并繪制生長曲線，結果如圖1所示。
由圖1可知，0～8 h為Akk的生長遲緩期，12 h左右進入生長對數期。在硫乙醇酸鹽液體培養基中，Akk生長對數期為12～32 h，32 h菌液OD600 nm達到最高（0.269±0.003），之后進入穩定期，穩定期活菌數為6.75×107 CFU/mL。而在優化培養基中的生長對數期同樣在12 h左右進入對數期，44 h時菌液OD600 nm最高可達0.761±0.011，是硫乙醇酸鹽液體培養基的2.83倍，并在44 h之后趨于穩定，穩定期的活菌數為1.74×109 CFU/mL，比硫乙醇酸鹽液體培養基高出2個數量級。由此可知，優化后的培養基雖相對延長了Akk的對數生長期，但顯著提高了Akk的菌液密度及活菌數。并由此選擇其在硫乙醇酸鹽液體培養基和優化培養基中進入生長旺盛期的32 h和44 h發酵上清液，用以分析兩組樣本的差異代謝物。
2差異性代謝組學分析結果
2.1 QC分析
為評價儀器的穩定性及數據質量的可靠性，分別在正負離子模式下將QC樣本總離子流圖進行譜圖重疊比較，結果如圖2所示。結果表明兩種模式下各色譜峰的響應強度和保留時間均基本重疊，說明在整個實驗過程中儀器誤差引起的變異較小，實驗結果較為可靠。
2.2代謝物鑒定數量及化學分類歸屬統計
通過高效液相色譜-串聯飛行時間質譜聯用儀檢測Akk在兩種培養基發酵上清液中的代謝產物，正負離子模式下合計鑒定到代謝產物2 253種，其中正離子模式下鑒定到代謝產物1 585種，負離子模式下鑒定到668種。根據化學分類歸屬信息將所有代謝物進行分類統計，各類代謝物數量所占比例如圖3所示。
兩組樣本中檢測到的代謝物包括有機酸及其衍生物（34.976%），脂質和脂質類分子（21.127%），有機雜環化合物（10.567%），苯甲酸類（6.569%），有機氧化合物（5.237%），苯丙烷和聚酮（4.172%），核苷、核苷酸和類似物（2.308%），有機氮化合物（1.243%），生物堿及其衍生物（0.666%），木質素、新木質素及相關化合物（0.178%），有機金屬化合物（0.133%），有機硫化合物（0.133%），烴類衍生物（0.089%）和未命名化合物（12.605%）等。