金針菇子實(shí)體膳食纖維對4種腸道菌群體外生長的影響

劉昱迪，劉靖宇，張心怡，曹璐娜

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷030801）

金針菇子實(shí)體膳食纖維對4種腸道菌群體外生長的影響

劉昱迪，劉靖宇，張心怡，曹璐娜

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷030801）

以金針菇子實(shí)體為試驗(yàn)材料，研究其可溶性膳食纖維（SDF）與不溶性膳食纖維（IDF）對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色假絲酵母及保加利亞乳桿菌體外生長的影響。結(jié)果表明，金針菇可溶性膳食纖維對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色假絲酵母有顯著的抑制作用，而對保加利亞乳桿菌有顯著的促進(jìn)作用，且其抑制或促進(jìn)效果隨著SDF添加量的增加而提高；金針菇不溶性膳食纖維對保加利亞乳桿菌有顯著的促生長作用，與其添加量呈正相關(guān)，而對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的影響與其添加量有關(guān)。添加量為2.4 g/100 mL時，IDF對大腸桿菌和白色假絲酵母的抑制效果最佳，抑制率分別為6.68%和14.49%；添加量為0.6 g/100 mL時，IDF對金黃色葡萄球菌的抑制效果最佳，抑制率為3.50%。該研究結(jié)果將會為菌質(zhì)膳食纖維保健食品的開發(fā)提供重要參考依據(jù)。

金針菇；可溶性膳食纖維；不溶性膳食纖維；腸道菌群

1 材料和方法

1.1 供試菌株

大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）均由山西省食用菌工程技術(shù)研究中心提供。白色假絲酵母（Monilia albican）購于廣東微生物菌種保藏中心。白色金針菇子實(shí)體購于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食用菌中心。

1.2 金針菇膳食纖維提取與性能的測定

1.2.1 金針菇膳食纖維提取 金針菇可溶性膳食纖維提取參照劉勇男等[7]的方法，不溶性膳食纖維提取參照劉靖宇等[8]的方法，并進(jìn)行了適度改良。具體提取方法如下。

金針菇可溶性膳食纖維（SDF）：將金針菇清洗干凈，60℃烘箱烘干，粉碎，過0.177 mm篩，稱取適量樣品，加入一定體積的0.5%NaOH溶液，后水浴加熱一定時間，過濾，用4倍體積的95%乙醇沉淀，棄去上清液，取沉淀物在常壓下進(jìn)行干燥，備用。

金針菇不溶性膳食纖維（IDF）：將金針菇清洗干凈，60℃烘箱烘干，粉碎，過0.177 mm篩，稱取適量樣品，在室溫25℃條件下用乙酸乙酯浸泡3 h，再用蒸餾水水洗得到脫脂樣品，然后加入0.1 mol/L H2SO4進(jìn)行酸解，后過濾水洗至中性，將所得樣品在60℃條件用1 mol/L NaOH堿浸90 min，后趁熱過濾，熱水洗滌至中性，將濾渣用無水乙醇、乙醚各洗滌1次，然后在55℃條件下烘干，即得金針菇水不溶性膳食纖維。

1.2.2 膳食纖維的持水力和溶脹性測定

1.2.2.1 持水力的測定 準(zhǔn)確稱取膳食纖維1.0 g于20 mL燒杯中，加入蒸餾水20 mL，浸泡1 h，倒出液體，瀝干后轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿上稱質(zhì)量，計(jì)算持水力（g/g）。

1.2.2.2 溶脹性測定 準(zhǔn)確稱取膳食纖維1.0 g，置于10 mL量筒中，準(zhǔn)確加入25℃5 mL蒸餾水，記錄總體積V1，振蕩均勻后室溫放置24 h，讀取液體中膳食纖維的體積V2，計(jì)算溶脹性。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 供試培養(yǎng)基 大腸桿菌和金黃色葡萄球菌采用LB培養(yǎng)基培養(yǎng)，培養(yǎng)基配方為：胰蛋白胨10 g，酵母浸粉5 g，氯化鈉10 g，瓊脂15 g，蒸餾水1 L，pH值7.0；麥汁培養(yǎng)基用于培養(yǎng)白色假絲酵母菌，培養(yǎng)基配方為：蛋白胨5 g，葡萄糖10 g，酵母粉3 g，麥芽提取物3 g，瓊脂20 g，蒸餾水1 L；MRS培養(yǎng)基用于培養(yǎng)保加利亞乳桿菌，培養(yǎng)基配方為：蛋白胨 10 g，牛肉粉 5 g，酵母粉 4 g，葡萄糖 20 g，吐溫80 1 mL，磷酸氫二鉀2 g，乙酸鈉5 g，檸檬酸三銨2 g，硫酸鎂 0.2 g，硫酸錳 0.05 g，瓊脂 15 g，蒸餾水1 L[9]。

1.3.2 制備液體培養(yǎng)基 按各供試菌培養(yǎng)基配方稱取藥品，稱取一定量的SDF與IDF，磨碎成粉狀制成液體培養(yǎng)基，制成各受試菌株培養(yǎng)基含有菌質(zhì)膳食纖維的添加量分別為0.6，1.2，2.4 g/100 mL，另外，以不加膳食纖維的培養(yǎng)基作為空白對照。

1.3.3 菌種活化培養(yǎng) 將保藏狀態(tài)的4種供試菌株接種到相應(yīng)的固體培養(yǎng)基中，置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色假絲酵母和保加利亞乳桿菌的培養(yǎng)溫度分別為37，35，25，37 ℃）。

1.3.4 菌體生長試驗(yàn) 活化后的供試菌株，挑取菌落置于試驗(yàn)組及對照組的液體培養(yǎng)基中，用無菌水進(jìn)行梯度稀釋，稀釋為菌懸液含量為10～108cfu/mL，取后3個稀釋度的菌懸液1 mL，移入無菌培養(yǎng)皿培養(yǎng)24 h，每個稀釋度做3個重復(fù)。菌落計(jì)數(shù)，觀察不同濃度的可溶與不溶性膳食纖維對4種不同受試菌株的影響。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

對4種受試菌的培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，活菌數(shù)（N）＝細(xì)菌菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)×10，結(jié)果以對數(shù)lgN進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

采用Microsoft Excel軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理，數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS17.0軟件進(jìn)行因素的方差分析、顯著性檢驗(yàn)與多重比較，以P＜0.05為顯著性差異，P＜0.01為極顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 金針菇膳食纖維提取與品質(zhì)測定結(jié)果

本研究得到金針菇可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維的得率分別為8.16%和30.37%，SDF和IDF的持水力分別為1.487，3.749 g/g，溶脹性分別為56.23，4.026 mL/g。膳食纖維溶脹性的高低關(guān)系著其刺激腸道蠕動的能力，而持水力的強(qiáng)弱與其治療糖尿病的療效有關(guān)[10]。這一結(jié)果與劉靖宇等[8]堿提刺芹側(cè)耳子實(shí)體IDF結(jié)果相比，持水力與溶脹性均低于刺芹側(cè)耳子實(shí)體膳食纖維，與劉勇男等[7]提取刺芹側(cè)耳子實(shí)體SDF相比，持水力與溶脹性均高于刺芹側(cè)耳子實(shí)體。

2.2 SDF與IDF對大腸桿菌體外生長的影響

由圖1可知，SDF與IDF對大腸桿菌均有抑制作用，IDF的抑制效果與其添加量有關(guān)。大腸桿菌菌落個數(shù)隨著SDF添加量的增加而減少，當(dāng)添加量達(dá)到2.4 g/100 mL時，大腸桿菌菌落數(shù)的減少量低于 SDF添加量為 0.6，1.2 g/100 mL，抑菌率達(dá)9.56%；在IDF的添加量為0.6，1.2 g/100 mL時，大腸桿菌菌落個數(shù)反而多于不添加IDF的個數(shù)，在IDF的添加量達(dá)到2.4 g/100 mL時，對大腸桿菌有抑制作用，抑制率為6.68%，且低于SDF添加量相同時的抑制率。

2.3 SDF與IDF對金黃色葡萄球菌體外生長的影響

從圖2可以看出，SDF對金黃色葡萄球菌的抑制作用隨其添加量的增大而減少，在SDF添加量為2.4 g/100 mL時，抑制效果最佳，抑制率達(dá)7.91%。而對于IDF，當(dāng)添加量達(dá)到0.6 g/100 mL時，具有抑制作用，抑制率為3.50%，當(dāng)添加量達(dá)到1.2 g/100 mL時，金黃色葡萄球菌的個數(shù)反而增加，添加量為2.4 g/100 mL時，菌落個數(shù)與不添加IDF的菌落數(shù)相當(dāng)。

2.4 SDF與IDF對白色假絲酵母體外生長的影響由圖3知，SDF對白色假絲酵母的抑制效果隨

其添加量的增大而大幅升高，添加量為0.6 g/100 mL時，抑菌率為6.84%，添加量為2.4 g/100 mL時，抑菌率升至20.81%。當(dāng)IDF添加量達(dá)到1.2 g/100 mL時，菌落個數(shù)比添加量為0.6 g/100 mL時略有增加，且整體抑制效果低于添加SDF時的抑制效果。

2.5 SDF與IDF對保加利亞乳桿菌體外生長的影響

由圖4可知，金針菇SDF與IDF對保加利亞乳桿菌都有顯著的促生長作用，隨著培養(yǎng)基中膳食纖維添加量的增加，保加利亞乳桿菌菌落數(shù)呈遞增趨勢，3個添加量之間促生長的效果均達(dá)極顯著差異（P＜0.01）。

3 討論

膳食纖維可以改善糖代謝，抑制脂肪肝的發(fā)生，有助于促進(jìn)腸道蠕動和益生菌的生長，因而，越來越受到人們的重視[11]。余有貴等[12]研究表明，菌質(zhì)可溶性膳食纖維對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色假絲酵母三者均有顯著抑制作用，對保加利亞乳桿菌有顯著促進(jìn)作用。曾巧莉等[13]在肉雞日糧中添加金針菇菇腳后，可顯著提高肉雞盲腸菌群多樣性，改善腸道菌的繁殖環(huán)境，促進(jìn)肉雞健康生長。本研究結(jié)果顯示，金針菇膳食纖維具有較強(qiáng)改善腸道菌群的功能，金針菇子實(shí)體是一種優(yōu)質(zhì)的菌質(zhì)可溶性膳食纖維來源。究其原因，可能是膳食纖維中富含的戊聚糖可被腸道微生物作為分解和發(fā)酵的底物，從而有選擇地產(chǎn)生多種揮發(fā)性有機(jī)酸，如乙酸、丙酸等。這些短鏈脂肪酸可有效地被乳酸桿菌等有益菌分解吸收，加速生長，從而形成優(yōu)勢菌群，另一方面可通過降低腸道內(nèi)自身的pH，進(jìn)而抑制大腸桿菌等病原菌的滋生，改善腸道環(huán)境[14]。

吳占威等[15]的小鼠灌胃試驗(yàn)結(jié)果顯示，低劑量SDF和高劑量IDF處理對腸道菌群具有較為顯著的調(diào)節(jié)作用，即能夠顯著促進(jìn)雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌的生長，抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等有害菌的繁殖。本研究中也發(fā)現(xiàn)，相同劑量的金針菇IDF與SDF具有不同的抑制效果。在設(shè)定濃度條件下，金針菇可溶性膳食纖維（SDF）對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色假絲酵母均有抑制作用，對保加利亞乳桿菌有顯著的促生長作用；金針菇不溶性膳食纖維（IDF）對保加利亞乳桿菌也具有顯著的促生長作用，并隨其添加濃度的提高呈增長趨勢。但金針菇不溶性膳食纖維（IDF）對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色假絲酵母的作用，則是體現(xiàn)為低劑量促進(jìn)生長，而高劑量則抑制生長。究其原因，可能是由于腸道微生物對SDF和IDF二者的分解和發(fā)酵程度不同所致[16]，或是存在其他因素共同參與其代謝，目前關(guān)于該機(jī)制的揭示還有待于進(jìn)一步深入研究。

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《山西農(nóng)業(yè)科學(xué)》編輯部

Effect of Flammulina velutipes Fruit-Body Dietary Fiber on Growth of Four Intestinal Microbiota in Vitro

LIUYudi，LIUJingyu，ZHANGXinyi，CAOLuna
（College of Food Science and Engineering，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

To evaluate the effect of Flammulina velutipes dietary fiber on the growth of intestinal microbiota,soluble dietary fiber（SDF）and insoluble dietary fiber（IDF）from F.velutipes fruit-bodies were used in in vitro cultures of Eschericia coli,Staphylococcus aureus,Monilia albican and Lactobacillus bulgaricus.The results showed that SDF had significant growth-inhibiting effects on E.coli,S.aureus and M.albican,and a significant growth-promoting effect on L.bulgaricus.And its inhibition or promotion effect increased with the increase of SDF content.IDF had significant growth-promoting effect on L.bulgaricus,and was positively correlated with its concentration.The effect of IDF on E.coli,S.aureus were related to the added concentration.IDF had significant inhibitory effects on E.coli and M.albican at the concentration of 2.4 g/100 mL,inhibition rates were 6.68%and 14.49%,respectively.IDF had a significant inhibitory effect on S.aureus at the concentration of 0.6 g/100 mL,its inhibition rate was 3.50%.Furthermore,this study might provide valuable evidences to product health food by using fungal substance dietary fiber in practice.

Flammulina velutipes;soluble dietary fiber;insoluble dietary fiber;intestinal microbiota

TS201.2

A

1002-2481（2017）10-1606-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.07

人體中的腸道菌群紊亂，通常會引發(fā)相應(yīng)腸胃型疾病的發(fā)生[1]。XU等[2]研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維能促進(jìn)乳酸桿菌等優(yōu)勢菌群的生長，具有調(diào)節(jié)腸道菌群的生理功能。膳食纖維按照是否能溶解于水，分為可溶性膳食纖維（Souble Dietary Fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（Insouble Dietary Fiber，IDF）兩大類。SDF主要包括葡聚糖、果膠和樹脂等，IDF主要包括纖維素、木質(zhì)素和一些半纖維素等[3]。目前，我國膳食纖維主要來源于水果、蔬菜和谷物[4]，而關(guān)于菌質(zhì)膳食纖維的研究報(bào)道鮮少。

金針菇（Flammulina velutipes（Fr.）Sing）隸屬于擔(dān)子菌門層菌綱傘菌目金針菇屬，是世界上第三大食用菌種類。根據(jù)中國食用菌協(xié)會工廠化專業(yè)委員會的監(jiān)測數(shù)據(jù)，2015年金針菇工廠化日產(chǎn)量為2 229 t，合計(jì)年產(chǎn)量約81.36萬t。據(jù)預(yù)測至2020年，我國金針菇產(chǎn)量將達(dá)到451萬t。目前，金針菇已成為世界上產(chǎn)量最高和競爭最激烈的工廠化生產(chǎn)食用菌種類，但其主要以鮮銷為主，精深加工產(chǎn)品開發(fā)嚴(yán)重滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展[5]。據(jù)測定，新鮮金針菇中含有粗纖維為1.77%，干金針菇中為3.34%，是富含菌質(zhì)膳食纖維的食用菌種類之一[6]。

本研究以金針菇子實(shí)體為供試材料，對其可溶性膳食纖維（SDF）與不溶性膳食纖維（IDF）對金黃色葡萄球菌、白色假絲酵母、保加利亞乳桿菌和大腸桿菌等4種腸道菌群的體外生長的影響進(jìn)行了研究，以期為金針菇乃至其他食用菌功能性食品產(chǎn)品的開發(fā)提供重要的參考依據(jù)。

2017-05-16

山西省普通高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（14-013）

劉昱迪（1995-），女，山西運(yùn)城人，在讀本科，研究方向：食用菌精深加工。劉靖宇為通信作者。