马克斯克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus）：兼具生物技术潜力与益生功能的新一代益生酵母研究

《Applied Microbiology and Biotechnology》：New generation probiotics: combining probiotic and biotechnological potential of Kluyveromyces marxianus

　　本研究针对兼具生物技术应用潜力与益生功能的马克斯克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus）展开系统性评估。研究人员以分离自发酵乳品的WUT216和WUT240菌株为对象，通过模拟胃肠道环境存活实验、细胞黏附能力测试、安全性验证（如溶血/黏液降解活性、细胞与动物毒性）及功能特性分析（抗氧化活性、β-葡聚糖含量、抗菌活性等），发现两菌株在消化耐受性、黏附能力及安全性方面与商用益生菌株B0399相当，且具备高抗氧化活性和显著抗霉菌活性。该研究为利用生物技术副产品酵母菌体开发新型益生菌提供了理论依据，推动了微生物资源的高值化利用。

　　

在当今追求健康与可持续发展的背景下，益生菌作为调节肠道微生态、增强宿主健康的功能性微生物备受关注。然而，当前研究和应用多集中于乳酸菌和双歧杆菌等细菌类益生菌，酵母类益生菌的探索相对有限。尤其值得注意的是，许多具有高生物技术价值的微生物在工业生产过程中产生的大量菌体副产物常被忽视，若能将其转化为益生菌资源，不仅能降低废弃物处理成本，还可实现资源的循环利用。马克斯克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus）正是这样一种具有双重潜力的微生物：它不仅能高效利用乳清渗透液等廉价底物生产2-苯乙醇（2-PE）和乙醇，其菌体本身也可能具备益生功能。但截至目前，针对该酵母益生特性的系统研究仍较为缺乏，特别是在安全性、肠道定植能力及与宿主互作机制等方面亟待深入探索。

为填补这一空白，华沙理工大学的研究团队在《Applied Microbiology and Biotechnology》上发表了一项突破性研究，对两株源自传统发酵乳品（波兰开菲尔和吉尔吉斯马奶）的K. marxianus菌株WUT216和WUT240进行了全面评估。研究以商用益生菌株K. marxianus B0399（DiarYeast?）为参照，重点考察了这些菌株在模拟人体消化道环境中的存活能力、对肠道上皮细胞的黏附性、安全性（包括溶血/黏液降解活性、细胞与动物毒性）以及多项益生相关功能特性（如抗氧化活性、β-葡聚糖含量、抗菌活性等）。

研究团队采用了多项关键实验技术：通过模拟唾液（SSF）、胃液（SGF）和肠液（SIF）的体外消化模型评估酵母存活率；利用人源结肠癌细胞系（如Caco-2、HT-29、HCT 116）和正常结肠上皮细胞系（CCD-18Co、CCD 841 CoN）以及黏蛋白涂层模型测试黏附能力；通过溶血实验、黏液降解实验、Caco-2细胞毒性实验以及Galleria mellonella幼虫模型进行安全性评价；采用DPPH自由基清除实验测定抗氧化活性，使用商用试剂盒定量β-葡聚糖含量，并通过共培养实验分析其对病原菌和霉菌的抑制效果。

酵母在模拟胃肠道条件下的存活能力

研究发现，WUT216和WUT240在37℃下生长迅速，其中WUT216的比生长速率（μ=0.697 h^?1）高于参照菌株B0399。在模拟消化道环境中，两菌株均表现出良好的耐受性：在胃液（pH 3.0）和肠液（含胆盐）中存活率（VI）均高于0.89，且WUT240在整个消化过程中的存活稳定性最佳。

决定肠道存活的酵母特性

酵母细胞壁中的β-葡聚糖含量与其耐受性和益生功能密切相关。WUT216和WUT240的β-葡聚糖含量（13.10%–14.02%干重）与B0399相当。此外，两菌株显示出高达76%–77%的DPPH自由基清除率，显著优于多数已报道的酵母菌株。在自聚集能力测试中，WUT216在120–140分钟内达到50%聚集度，优于WUT240和B0399。疏水性实验进一步显示，WUT216对氯仿的疏水率高达87.4%，显著高于WUT240（66.4%）。

酵母对消化道表面的黏附能力

通过三种不同计算方法（基于对数CFU/ml、直接CFU/ml比值及每100个人类细胞对应的酵母数）评估黏附性，发现WUT216和WUT240对癌性和正常结肠上皮细胞均具有高黏附率（66%–92%），且WUT216对HCT 116癌细胞的黏附性尤为突出。值得注意的是，菌株对分化8天的Caco-2细胞层（模拟肠上皮）的黏附能力强于3天未分化细胞层。

益生候选菌的安全性评估：体外与体内毒性测试

WUT216和WUT240无溶血或黏液降解活性，对Caco-2细胞的毒性远低于IC₅₀阈值（细胞存活率>89%）。在Galleria mellonella幼虫模型中，口服含酵母饲料未引起幼虫死亡、化蛹或羽化异常，证实其体内安全性。

抗菌活性与药物敏感性

两菌株对枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）具有中等抑制活性（30%–50%），对曲霉（Aspergillus niger）和镰刀菌（Fusarium spp.）的抑制率超过80%。药物敏感性测试显示，WUT216和WUT240对氟康唑、两性霉素B和遗传霉素G418敏感，而B0399对氟康唑耐药。此外，所有菌株均对庆大霉素敏感，但对卡那霉素不敏感。

本研究系统证实了K. marxianus WUT216和WUT240在耐受消化道环境、黏附肠道细胞、安全性及功能特性方面均符合益生菌的基本要求，且其抗霉菌活性和高β-葡聚糖含量为其附加健康益处提供了支撑。这些发现不仅为开发基于K. marxianus的新型益生菌奠定了基础，更创新性地提出了将生物技术副产品（如酒精和香料生产后的酵母菌体）转化为高值益生资源的策略。此外，研究揭示了当前益生菌评价体系中方法学标准化的重要性，尤其在黏附性和自聚集测试中，不同计算方法可能导致结果偏差。未来研究可进一步探索这些酵母菌与肠道微生物群的互作机制及其在活体模型中的益生效应，推动其向临床和应用市场迈进。