不同分子質(zhì)量的菊粉對乳酸桿菌生長的影響

鄒 東 旭，蘆 明 春，鄭 曉 麗，邵 文 培

(大連工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 大連 116034)

0 引 言

乳酸桿菌屬(Lactobacillus)為兼性厭氧微生物，發(fā)酵產(chǎn)生乳酸等有機酸，可阻止病原菌對腸道的入侵和定植、維持腸道的微生態(tài)平衡、增強機體免疫力、促進消化等生理功能[1]，有研究顯示乳酸桿菌的發(fā)酵液有很強的抑菌效果。

菊粉是一種果聚糖混合物，以β－(2，1)糖苷鍵連接，聚合度2～60，是良好的益生元。有研究表明，果聚糖選擇性地刺激一些乳酸菌的生長，其有效劑量為4～15g[2]。分子質(zhì)量是決定其益生功能和耐受量的重要因素，而在不同分子質(zhì)量的菊粉對乳酸桿菌生長的影響方面鮮有研究，因此本實驗探討了3種不同分子質(zhì)量的菊粉對兩株乳酸桿菌生長的影響，對3種菊粉益生元效果的差異性作出初步評估，為菊粉的選擇性應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 菌種與原料

菌種：嗜酸乳桿菌(Lactobacillusacidophilus，簡稱La)，保加利亞乳桿菌(Lactobacillus bulgaricus，簡稱Lb)，中國工業(yè)微生物菌種保藏中心提供。

原料：菊粉Ins(Standard inulin，相對分子質(zhì)量1962)，菊粉Ino(Oligofructose powder，相對分子質(zhì)量666)，菊粉Inh(High performance，相對分子質(zhì)量4069)，實驗室自制。

1.1.2 培養(yǎng)基

基礎(chǔ)培養(yǎng)基(MRS－B)：蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，葡萄糖5g，無水乙酸鈉5g，檸檬酸三氨 2g，KH2PO42g，MgSO40.2g，MnSO4·H2O 0.05g，吐溫 80 1g，定容至1 000mL。

改良培養(yǎng)基：MRS＋菊粉(Ino，Ins，Inh)。

益生培養(yǎng)基：以3種菊粉取代基礎(chǔ)培養(yǎng)基中的葡萄糖，分別記為MNO、MNS、MNH。

1.2 方 法

1.2.1 菌種活化

保藏菌種的平板上挑取單菌落，接種于100mL MRS液體培養(yǎng)基內(nèi)，37℃培養(yǎng)24h。吸取200μL菌懸液于100mL MRS液體培養(yǎng)基內(nèi)，37℃培養(yǎng)24h。經(jīng)兩次活化后，制成菌懸液。

1.2.2 菊粉添加量的確定

將2種菌懸液以3%接種量接入菊粉添加量為10、20、30和40g／L的改良培養(yǎng)基，37℃下靜置培養(yǎng)48h，取樣測定培養(yǎng)基的OD630和pH。

1.2.3 3種菊粉對兩菌株的促生長作用

將2種菌懸液以3%接種量接種于基礎(chǔ)培養(yǎng)基和3種改良培養(yǎng)基，37℃下?lián)u床培養(yǎng)48h，測定培養(yǎng)基的OD630和pH。

1.2.4 2種菌株對3種不同菊粉的利用情況

在3種益生培養(yǎng)基上進行2株乳酸桿菌的體外發(fā)酵實驗，研究48h內(nèi)兩菌株生長情況，以培養(yǎng)基的OD630，繪制生長曲線。

測定培養(yǎng)基在發(fā)酵48h后波長630nm處的吸光度(A)。益生指標PI值按如下公式計算[3－4]：

式中：APP0和APP48分別為碳源為菊粉時益生菌培養(yǎng)0和48h的吸光度，APG0和APG48分別為碳源為葡萄糖時益生菌培養(yǎng)0和48h的吸光度；APN0和APN48分別為益生菌在MRS無糖培養(yǎng)基(無碳源)培養(yǎng)0和48h的吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 菊粉添加量的影響

由圖1可知，添加菊粉后菌體OD值均增加，說明菊粉的添加促進菌體生長。當添加質(zhì)量濃度為10g／L時促生長效果最好。由圖2可知，培養(yǎng)基pH在菊粉添加量為10g／L時降低最多。

圖1 菊粉添加量對菌數(shù)的影響Fig.1 Effect of inulin amount on call number

圖2 菊粉添加量對培養(yǎng)基pH的影響Fig.2 Effect of inulin amount on the pH of medium

2.2 3種菊粉對兩菌株生長情況的影響

按照方法“1.2.3”測定不同改良培養(yǎng)基48h后發(fā)酵液的OD值和pH，結(jié)果見圖3、4。由圖3可以看出，與MRS－B相比，3種改良培養(yǎng)基的OD值明顯地升高，表明3種不同分子質(zhì)量菊粉的添加促進了兩菌株的生長，可作為兩菌株的促生長因子。分子質(zhì)量最小的菊粉Ino對兩菌株的促生長作用最強。可能是菌體需要用糖苷酶將菊粉降解后方可利用。在其他條件相同時，分子質(zhì)量越小，糖苷酶越容易將其降解，越易于被菌體利用。

圖3 兩菌株在不同MRS培養(yǎng)基下48h發(fā)酵液的OD值Fig.3 OD of two strains after fermentation 48hin improved MRS medium

由圖4可以看出，菌的生長情況越好，對菊粉利用程度越高，并將其轉(zhuǎn)化為有機酸，使培養(yǎng)基pH降低。與MRS－B相比，3種改良培養(yǎng)基的pH明顯地降低，表明3種不同分子質(zhì)量菊粉的添加促進了兩菌株產(chǎn)酸，可作為兩菌株的促生長因子。MRS－Ino培養(yǎng)基經(jīng)培養(yǎng)兩菌株后呈現(xiàn)最小的pH，即在該培養(yǎng)基上兩菌株的生長情況最佳?？赡苁窃谄渌麠l件相同時，分子質(zhì)量越小，糖苷酶越容易將其降解被菌體利用，產(chǎn)酸越多，pH降低越明顯。

圖4 兩菌株在不同MRS培養(yǎng)基下48h發(fā)酵液的pHFig.4 pH of two strains after 48hfermentation in improved MRS medium

2.3 兩菌株對3種菊粉的利用情況

2.3.1 兩菌株利用3種菊粉的生長曲線

按照“1.2.4”方法，研究兩菌株對3種不同分子質(zhì)量菊粉的利用情況，生長曲線如圖5所示。由圖5可知，在以3種不同分子質(zhì)量的菊粉為唯一碳源的益生培養(yǎng)基上兩菌株均呈現(xiàn)不同生長狀況。利用菊粉Ino和Ins時，生長期速率較大，達到穩(wěn)定期時間短；而利用菊粉Inh生長緩慢，達到穩(wěn)定期的時間較長。兩菌株對菊粉Ino的利用情況相近，對菊粉Ins的利用效果Lb強于La；而對于菊粉Inh，La的利用效果更好(與其利用菊粉Ins時相近)。

圖5 兩菌株對3種菊粉利用情況Fig.5 Results of inulin fermented by two strains

2.3.2 3種菊粉發(fā)酵兩菌株益生指標PI的測定

兩菌株分別在3種益生培養(yǎng)基MNO、MNS、MNH培養(yǎng)基下發(fā)酵48h，發(fā)酵液的益生指標PI值如圖6所示。由圖6可看出，3種不同分子質(zhì)量的菊粉對兩菌株的益生效果均是菊粉Ino＞菊粉Ins＞菊粉Inh，表明分子質(zhì)量是決定菊粉益生效果的重要因素。兩菌株利用菊粉Ins和Ino的PI值達到0.6以上，益生作用良好。嗜酸乳桿菌發(fā)酵菊粉Inh的PI為0.4，效果最差。

圖6 兩菌株培養(yǎng)48h后發(fā)酵液的PI值Fig.6 PI of two strains after 48hfermentation

3 結(jié) 論

通過研究不同分子質(zhì)量菊粉對兩株乳酸桿菌生長的影響，MRS培養(yǎng)基中菊粉添加量為10g／L時促生長效果最好，3種菊粉對嗜酸乳桿菌促生長作用強于保加利亞乳桿菌。以菊粉為唯一碳源的MRS培養(yǎng)基上，嗜酸乳桿菌利用菊粉Ino和Ins的效果比保加利亞乳桿菌好；而對于菊粉Inh，保加利亞乳桿菌比嗜酸乳桿菌效果好。3種菊粉均具有一定的促生長作用，且分子質(zhì)量越小，益生值越高，益生效果越強，為提高菊糖日安全攝入量并增強其益生效果進行了基礎(chǔ)研究，為菊粉作為益生元在食品中的安全應(yīng)用提供了依據(jù)。

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