山药低聚糖体外调节肠道微生物菌群的研究

摘要

山药（Dioscorea opposite Thunb）为薯蓣科多年蔓生草本植物薯蓣的根茎，营养丰富，药食价值高，是我国传统的药食同源食物之一。《本草纲目》记载“山药性温，味甘平，益肾气，健脾胃，止泄痢，化痰涎，润皮毛”；山药还具有抗氧化、降血脂、降血脂、抗肿瘤、免疫调节等功效。近年来，国内外对山药多糖、糖蛋白、胆碱等成分进行了较为深入的研究，而有关山药低聚糖的研究较少。低聚糖已被证实具有改善人体内微生态环境、改善血脂代谢、增强免疫功能、延缓衰老和抗肿瘤等多种药理活性，显示了良好的发展前景。本文研究了山药低聚糖的超声辅助提取工艺、纯化工艺及其结构组成；利用体外模型，研究了山药低聚糖对肠道益生菌菌群的调节作用，以期为山药低聚糖的开发利用提供参考。主要研究结果如下：
　　1.山药低聚糖提取工艺优化：采用超声波技术辅助提取山药低聚糖，分别考察超声功率、超声时间、乙醇浓度及料液比对提取液中低聚糖得率的影响，在单因素试验基础上，以低聚糖得率为评价指标，采用Box-Benhnken中心组合试验设计优化山药低聚糖超声提取工艺，确定的最佳工艺条件为：超声功率500W，提取时间60min，乙醇浓度60％，料液比1:15，在该条件下山药低聚糖得率为7.21±0.26％,与预测值7.25%基本一致；比相同条件下未用超声波的提取工艺提高了3.91%。
　　2.山药低聚糖纯化工艺：分别用sevage法脱去山药粗低聚糖液中的蛋白，AB-8树脂脱色，001×7和D201串联脱色、脱盐。经过纯化，蛋白质的脱去率为92.73±0.58%，有色物质脱去率为97.89±0.05%，盐分脱去率为98.12±0.34%。山药低聚糖提取物的糖含量达到78.46±0.29%。
　　3.山药低聚糖对不同益生菌体外增殖的影响：将不同浓度的山药低聚糖分别添加到乳酸菌基础培养基和双歧杆菌基础培养基中，以取代其中的葡萄糖，研究山药低聚糖对肠道益生菌的体外促生长作用。结果表明：山药低聚糖对嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、青春双歧杆菌和动物双歧杆菌的体外生长具有显著的促进作用：随着取代浓度的提高，培养液中活菌数和OD600值与之呈正相关，而pH值变化与之几乎呈负相关。当山药低聚糖完全或部分取代葡萄糖，培养结束时嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、青春双歧杆菌和动物双歧杆菌的最大生长量分别提高103%、104%、111%和106%；OD600值分别提高113%、117%、112%和116%；pH值下降107%、108%、103%和108%；对保加利亚乳杆菌和植物乳杆菌无明显的促进作用。此外，山药低聚糖可促使益生菌生长提前进入稳定期，提高嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、青春双歧杆菌和动物双歧杆菌益生菌的生长速率。
　　4.山药低聚糖在模拟肠道内环境中的发酵产物分析：采用体外模拟肠道内环境的方法，分析青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌和植物乳杆菌等肠道益生菌发酵山药低聚糖产生短链脂肪酸的种类和含量。结果发现：山药低聚糖在模拟结肠内环境中被乳酸菌和双歧杆菌作为碳源利用，产生对人体健康有积极作用的短链脂肪酸，且产短链脂肪酸的数量与菌种相关。双歧杆菌体外发酵山药低聚糖的主要产物是乙酸、乳酸和少量丙酸；乳酸菌体外发酵山药低聚糖的主要产物则是乳酸、乙酸和痕量丙酸；其中乳酸的含量均在48h达最大值，分别为0.76 mg/ml、3.50mg/ml、4.19mg/ml、7.53mg/ml、7.09mg/l和13.80mg/ml。
　　5.山药低聚糖的结构分析：用电喷雾电离质谱、气相色谱-质谱联用和红外光谱分别测定了山药低聚糖的平均分子量、单糖组成及其分子结构。结果表明：山药低聚糖的平均分子量为335Da，其单糖的组成为核糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖，其相对含量为0.34%、0.38%、0.74%、0.50%、23.55%、71.71%和2.78%。山药低聚糖为酸性糖，含有α型和β型两种糖苷键。

目录

声明

缩略语表

第一章 前 言

1 山药的研究概况

2 低聚糖的研究概况

3 低聚糖与肠道菌群

4 本课题研究的目的及主要内容

第二章 山药低聚糖的提取分离及纯化

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

4 小结

第三章 山药低聚糖调节不同益生菌菌群的体外研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

4 小结

第四章 肠道益生菌发酵山药低聚糖产短链脂肪酸的研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

4 小结

第五章山药低聚糖的结构分析

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

4 结论

主要结论

本文的创新点

参考文献

致谢

附录