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粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素的體外發(fā)酵特性

2020-03-06 14:56許艷萍鄧澤元
中國食品學(xué)報(bào) 2020年2期
關(guān)鍵詞:孢子粉孢菌發(fā)酵液

杜 佳 梁 莎 陳 莉 許艷萍 鄧澤元 李 靜

(1 南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南昌330047

2 江蘇省鎮(zhèn)江市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 江蘇鎮(zhèn)江212312

粗壯脈紋孢菌(Neurospora crassa),屬真菌門,子囊菌門(Ascomycoya),子囊菌綱(Ascomycetes),糞殼目(Sordariales),糞殼菌科(Sordariaceae),脈紋孢菌屬(Neurospora)[1]。粗壯脈紋孢菌為好氧性絲狀真菌,可產(chǎn)較高活力的纖維素酶,同時(shí)可代謝產(chǎn)生類胡蘿卜素,特別是其成熟孢子中色素含量較高[2]。有研究[3]報(bào)道粗壯脈紋孢菌每100 g孢子中含有17.18 g水分、29.91 g粗纖維、0.31 g粗脂肪、28.32 g蛋白質(zhì)、0.66 g幾丁質(zhì)、0.078 g總類胡蘿卜素。其中類胡蘿卜素對DPPH自由基、超氧自由基、羥基自由基均有較強(qiáng)的清除能力,比同濃度的番茄紅素、β-胡蘿卜素清除自由基能力強(qiáng),此外,還具有較高的總抗氧化能力和較強(qiáng)的金屬螯合能力[4]。杜佳等[3]報(bào)道了粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素在體外消化后其含量和抗氧化活性的變化。楊鳳玲等[5]報(bào)道了孢子中類胡蘿卜素體外發(fā)酵特性,而對于消化后粗壯脈紋孢菌孢子粉所產(chǎn)類胡蘿卜素體外發(fā)酵特性方面的研究尚未見報(bào)道。

本研究模擬體外發(fā)酵條件,分析發(fā)酵液的pH、產(chǎn)氣量、NH3-N值、短鏈脂肪酸和腸道微生物的變化,比較消化前、后孢子粉體所產(chǎn)類胡蘿卜素體外發(fā)酵特性,獲得富含類胡蘿卜素的粗壯脈紋胞菌孢子粉中類胡蘿卜素對人體腸道健康的影響,為其潛在的功能特性提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

粗壯脈紋孢菌(Neurospora crassa)CGMCC NO.3088,由南昌大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室篩選分離;豆渣,南昌市校區(qū)菜市場;KCl、Na2CO3、CaCl2、CoCl2·6H2O、NaCl、NaHPO3·12H2O、Na2SO4、MnSO4·7H2O和HCl,西隴科學(xué)股份有限公司;KH2PO4、苯酚、NaClO,天津市大茂化學(xué)試劑廠;Mo7(NH4)6O2·4H2O,天津市化學(xué)試劑廠凱達(dá)化工廠;FeSO4·7H2O,上海振興化工一廠;ZnSO4·7H2O,上海試劑二廠;尿素,上海試劑一廠。

1.2 溶液配制

1)體外發(fā)酵培養(yǎng)液 參考Barry等[6]的方法配制。微量培養(yǎng)液(g/L):NaHCO3(9.240)、NaHPO3·12H2O(7.125)、NaCl(0.470)、KCl(0.450)、Na2SO4(0.100)、CaCl2(0.055)、MgCl2(0.047)、尿素(0.400),加蒸餾水定容1 000mL,混勻。痕量緩沖液(mg/L):FeSO4·7H2O(3 680)、MnSO4·7H2O(1 900)、ZnSO4·7H2O(440)、CoCl2·6H2O(120)、CuSO4·5H2O(98)、Mo7(NH4)6O2·4H2O(17.4),加蒸餾水定容1 000mL,混勻。使用前在燒杯中配制微量培養(yǎng)液與痕量緩沖液混合液,其比例為微量培養(yǎng)液∶痕量緩沖液=100∶1,V/V,混勻備用。

2)腸道菌群發(fā)酵液 取1個(gè)塑料燒杯,40~50℃水浴溫?zé)?,健康成人新鮮糞便直接收集入其中(要求兩個(gè)月內(nèi)未服用抗生素,且無腸道疾?。?,立即充入CO2氣體密封,備用[7]。按照糞便∶培養(yǎng)液1∶5(m/V)的比例向燒杯中加入37℃的體外發(fā)酵培養(yǎng)液稀釋,期間持續(xù)向其中中充入CO2氣體保持厭氧環(huán)境,用玻璃棒攪勻,調(diào)整pH值至6.9~7.0,用4層醫(yī)用無菌紗布過濾,即得腸道菌群發(fā)酵液,密封于無菌器皿中,置于37℃的恒溫環(huán)境中備用[8]。在發(fā)酵液中加入20mg/mL的膽酸鹽[9]促進(jìn)類胡蘿卜素的溶解。

3)SSF電解質(zhì)溶液[10]將15.1mL KCl(0.5 mol/L)、3.7mL KH2PO4(0.5mol/L)、6.8mL NaHCO3(1 mol/L)、0.5 mL MgCl2·6H2O(0.15 mol/L)、0.6 mL(NH4)2CO3(0.5mol/L)、0.09mL NaCl(2mol/L)、0.09mL HCl(1mol/L)依次加入燒杯中攪拌并混合均勻,然后轉(zhuǎn)移至500mL容量瓶中,儲藏備用。

4)SGF電解質(zhì)溶液[10]將6.9 mL KCl(0.5 mol/L)、0.9mL KH2PO4(0.5mol/L)、12.5mL NaHCO3(1mol/L)、0.4mL MgCl2·H2O(0.15 mol/L)、0.5 mL(NH4)2CO3(0.5 mol/L)、11.8 mL NaCl(2 mol/L)、1.3mL HCl(1mol/L)依次加入燒杯中攪拌并混合均勻,然后轉(zhuǎn)移至500mL容量瓶中,儲藏備用。

5)SIF電解質(zhì)溶液[10]將6.8mL KCl(0.5mol/L)、0.8mL KH2PO4(0.5mol/L)、42.5mL NaHCO3(1mol/L)、1.1mL MgCl2·H2O(0.15mol/L)、9.6mL NaCl(2mol/L)、0.7mL HCl(1mol/L)依次加入燒杯中攪拌并混合均勻,然后轉(zhuǎn)移至500mL容量瓶中,儲藏備用。

1.3 設(shè)備與儀器

LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器,上海申安醫(yī)療機(jī)械廠;SHZ-A水浴恒溫振蕩器,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;循環(huán)水式多用真空泵SHZ-ⅢB,臨海市譚氏真空設(shè)備有限公司;TDL-5-A飛鴿牌系列離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠;數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-2,常州國華電器有限公司;pHs-2型酸度計(jì),上海雷磁儀器廠;ZUV-2800 AH型紫外分光光度計(jì),尤尼柯儀器有限公司;Agilent 6890型氣相色譜儀,美國安捷倫科技有限公司

1.4 方法

1.4.1 試驗(yàn)前期準(zhǔn)備 將30斤新鮮豆渣121℃滅菌30min,接種粗壯脈紋孢菌,30℃培養(yǎng),72 h后取孢子。分別稱取0.5 g和1 g孢子粉,然后按照Failla等[11]的方法采用口腔、胃及腸3段式來模擬體外消化。

消化后過濾得到的消化上清液和消化殘?jiān)捎盟釤岱╗12]分別提取其中的類胡蘿卜素。0.5 g孢子粉消化上清液、0.5 g孢子粉消化殘?jiān)?g孢子粉消化上清液、1 g孢子粉消化殘?jiān)鼉?nèi)的類胡蘿卜素含量分別為91.5,113,183,226μg。同時(shí),另外稱取0.5 g孢子粉按酸熱法浸出其中的類胡蘿卜素,即0.5 g未消化孢子粉試驗(yàn)組。根據(jù)所測類胡蘿卜素總含量561μg/g,0.5 g孢子粉中類胡蘿卜素含量為280.5μg。

1.4.2 產(chǎn)氣量測定 設(shè)計(jì)7個(gè)處理組,分別為0 g(空白對照)、0.5 g未消化孢子粉組(280.5μg類胡蘿卜素)、0.5 g孢子粉消化上清液組(91.5μg類胡蘿卜素)、0.5 g孢子粉消化殘?jiān)M(113μg類胡蘿卜素)、1 g孢子粉消化上清液組(183μg類胡蘿卜素)、1 g孢子粉消化殘?jiān)M(226μg類胡蘿卜素)和1 g葡萄糖組。取300mL新鮮的腸道菌群發(fā)酵液均分在7個(gè)無菌且遮光的100mL容器中,分別與7個(gè)處理組混合搖勻得混合液。使用注射器于每種混合液中吸取5mL混合液,無菌密封后置于37℃,120 r/min的搖床中振蕩發(fā)酵,記錄接種后2,6,12,18 h和24 h時(shí)的累積產(chǎn)氣量。

1.4.3 發(fā)酵終產(chǎn)物測定 分別收集發(fā)酵2,6,12,18μ和24 h等5個(gè)時(shí)間段的發(fā)酵液,置于-80℃冰箱保存。將收集到的發(fā)酵液于1 000 r/min離心10min,取上清液,采用酸度計(jì)法[15]測定發(fā)酵上清液的pH值。在發(fā)酵上清液中依次加入苯酚顯色液、次氯酸鹽溶液顯色,30 s內(nèi)不變色,即呈色穩(wěn)定后用ZUV-2800 AH型紫外-可見分光光度計(jì)在波長550 nm處測定NH3-N含量。根據(jù)Broderick等[13]方法,取10mL發(fā)酵上清液,加入2.5mL 25%偏磷酸溶液,離心得上清液,用Agilent 6890型氣相色譜儀測定乙酸、丙酸和丁酸含量。氣相色譜操作條件參考黃曉流等[14]的方法并加以優(yōu)化,具體如下:

他們有什么不敢收的?你以為李天明把芝水縣搞了一場小地震他們就害怕了?周書記明確表示,一場小地震不能改變什么,官場上的一些規(guī)則他還是要遵守的。穎春瞪著流淚的眼睛望著我。

氣相色譜柱為Agilent 19091F-413 HPFFAR(30m×0.32mm×0.25μm);檢測器為FID火焰離子,檢測器溫度250℃;進(jìn)樣口溫度200℃,柱溫度90℃;載氣為N2,流量17.6 mL/min,分流比7.8∶1;燃?xì)鉃镠2,流量為40 mL/min,空氣流量為400mL/min;程序升溫設(shè)置為初始溫度90℃保持1min,后以60℃/min升溫到170℃,再以15℃/min升溫到200℃,最后以20℃/min升溫到220℃保持6.33min。

1.4.4 腸道菌群多樣性檢測 PCR測序:利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測抽提的基因組DNA,使用ABI GeneAmp9700型PCR儀進(jìn)行PCR擴(kuò)增,用AxyPrepDNA凝膠回收試劑盒(AXYGEN公司)切膠回收PCR產(chǎn)物,然后通過熒光定量、Miseq文庫構(gòu)建等過程得到序列長度[16-18]。

腸道菌群多樣性檢測:通過Miseq測序得到的PE reads首先根據(jù)overlap關(guān)系進(jìn)行拼接,同時(shí)對序列質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)控和過濾,區(qū)分樣本后進(jìn)行OTU聚類分析和物種分類學(xué)分析?;贠TU可以進(jìn)行多種多樣性指數(shù)分析,基于OTU聚類分析結(jié)果,對OTU進(jìn)行多種多樣性指數(shù)分析,以及對測序深度的檢測;基于分類學(xué)信息,在各個(gè)分類水平上進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)分析[19-21]。在上述分析的基礎(chǔ)上,對多樣本的群落組成和系統(tǒng)發(fā)育信息進(jìn)行多元分析和差異顯著性檢驗(yàn)等一系列深入的統(tǒng)計(jì)學(xué)和可視化分析。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS20.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以及圖表繪制,檢測結(jié)果用Mean±SD表示。所有試驗(yàn)均重復(fù)3次以上,用單因素方差分析比較均值,P<0.05為顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液產(chǎn)氣量的影響

由圖1得出產(chǎn)氣量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長而增加。發(fā)酵24 h時(shí),葡萄糖組產(chǎn)氣量最大,為3.03 mL;而0.5 g孢子粉消化上清液組產(chǎn)氣量最低,僅為0.11mL。消化后孢子組產(chǎn)氣量顯著性低于未消化孢子組產(chǎn)氣量(P<0.05)。消化上清液組產(chǎn)氣量顯著低于消化殘?jiān)M產(chǎn)氣量(P<0.05)。與楊風(fēng)玲等[5]報(bào)道的結(jié)果相比,產(chǎn)氣量的變化趨勢與本試驗(yàn)相同,其各組產(chǎn)氣量均高于本試驗(yàn)各組產(chǎn)氣量。本試驗(yàn)中各組所產(chǎn)NH3-N的值顯著大于楊風(fēng)玲等[5]在未經(jīng)口、胃、小腸消化的純類胡蘿卜素組中的測量值。通過此試驗(yàn)可知,經(jīng)消化的孢子粉中類胡蘿卜素仍具有促進(jìn)發(fā)酵的特性,適當(dāng)增加孢子粉含量,提高類胡蘿卜素濃度,促進(jìn)發(fā)酵效果顯著,說明富含類胡蘿卜素的孢子粉可作為一種理想的腸道微生物碳源。0.5 g未消化孢子粉,0.5 g孢子粉經(jīng)消化殘?jiān)?.5 g孢子粉消化上清液3組的產(chǎn)氣量依次遞減。由此可知,產(chǎn)氣量隨著消化程度的增加而減少,孢子中的類胡蘿卜素在體內(nèi)完全消化后不易使人體產(chǎn)生脹氣。

2.2 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液pH的影響

由圖2得出,在24 h內(nèi),各組的pH值均呈現(xiàn)出先降低后升高的狀態(tài),在2 h時(shí)pH值最高值在6.50~7.23范圍,12 h時(shí)pH時(shí)最低值在5.59~6.93范圍。其原因可能為:孢子粉中的類胡蘿卜素有降低人體腸道環(huán)境pH的作用,由于發(fā)酵程度隨發(fā)酵時(shí)間的增長而增大,因此各組降低pH值的作用隨著時(shí)間的增長而更明顯,12 h時(shí)各組降低pH的程度最大,12 h后在人體腸道自身調(diào)節(jié)作用下,腸道pH逐漸恢復(fù)最初狀態(tài)。腸道pH值的變化趨勢與楊風(fēng)玲[5]的測量結(jié)果類似,但其各組pH值范圍(4.7~5.1)均低于本試驗(yàn)各組pH值范圍(5.5~7.3)。葡萄糖組pH最低(5.51~6.59),0.5 g孢子粉消化上清液(6.87~7.25)和1g孢子粉消化上清液(6.28~6.76)pH值接近中性的狀態(tài),且與空白對照組6.76~7.15比較接近。未消化孢子組pH值顯著性低于消化后孢子組pH值(P<0.05)。消化后上清液組pH值顯著性高于殘?jiān)MpH值(P<0.05)。其原因可能為:未消化孢子組、消化殘?jiān)M、消化上清液組中類胡蘿卜素含量依次遞減,依次降低腸道pH值的能力依次減弱。

圖1 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液產(chǎn)氣量的影響Fig.1 Effect of carotenoid produced by Neurospora spore on gas volume of fermentation

圖2 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液pH值的影響Fig.2 Effect of carotenoid produced by Neurospora spore on pH value of fermentation

2.3 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液NH3-N的影響

圖3 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素經(jīng)對發(fā)酵液NH3-N的影響Fig.3 Effect of carotenoid produced by Neurospora spore on NH3-N content of fermentation

由圖3可看出,各試驗(yàn)組NH3-N含量變化總體趨勢一致,均為先上升后下降再上升,發(fā)酵12 h達(dá)到最高值,發(fā)酵18 h達(dá)到最低值,發(fā)酵24 h后各試驗(yàn)組NH3-N含量均較初始發(fā)酵時(shí)有所升高。未經(jīng)消化的孢子粉所產(chǎn)NH3-N含量顯著高于已消化的孢子粉(P<0.05),經(jīng)小腸消化的殘?jiān)麼H3-N含量顯著高于相同劑量對應(yīng)的上清消化液(P<0.05)。本試驗(yàn)中各組產(chǎn)NH3-N的值顯著大于楊風(fēng)玲等[5]報(bào)道的數(shù)據(jù)。由此可知,NH3-N產(chǎn)量與類胡蘿卜素含量成正比。

腸道NH3-N含量代表腸道微生物代謝產(chǎn)生的不利機(jī)體健康的有害代謝物,它們在體內(nèi)的含量直接影響生理功能。研究表明較低的NH3-N含量有利于抑制腸道內(nèi)有害菌群的生長及避免NH3-N含量過高導(dǎo)致氨代謝負(fù)荷加重或氨中毒[25]。消化后的粗壯脈紋孢菌孢子粉在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的NH3-N含量均低于未消化的孢子粉發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的NH3-N含量。消化后的類胡蘿卜素具有抑制腸道內(nèi)有害菌群的生長的功效。

2.4 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液中短鏈脂肪酸的影響

2.4.1 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液中乙酸的影響 由圖4可看出,在體外發(fā)酵的24 h內(nèi),各組的乙酸含量均為先升高后緩慢下降,在發(fā)酵12 h達(dá)到最高值,在發(fā)酵24 h后各試驗(yàn)組乙酸含量均較初始發(fā)酵時(shí)稍有升高。乙酸能為肌肉供能及被外周組織利用或促進(jìn)脂肪組織的合成,乙酸產(chǎn)生的越多提供給機(jī)體的能量越多,粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素經(jīng)消化后有助于產(chǎn)生乙酸,有利于供能腸道細(xì)胞[22]。

圖4 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液中乙酸含量的影響Fig.4 Effect of carotenoid produced by Neurospora spore on acetic acid content of fermentation

2.4.2 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液中丙酸的影響 由圖5可看出,在體外發(fā)酵的24 h內(nèi),各試驗(yàn)組的丙酸含量均呈上升趨勢。葡萄糖組和未經(jīng)消化組高于經(jīng)小腸消化后剩余殘?jiān)鼉山M,顯著高于經(jīng)小腸消化后提取物兩組和空白對照組。丙酸具有抑制3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A活性,降低膽固醇合成的功效。粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素經(jīng)消化后丙酸含量增加,有助于降低膽固醇和血糖。

2.4.3 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液中丁酸的影響 由圖6可看出,體外發(fā)酵前期,各組的丁酸含量均明顯多于對照組。繼續(xù)發(fā)酵丁酸含量持續(xù)增高,發(fā)酵時(shí)間12 h左右,丁酸含量出現(xiàn)緩慢減小趨勢,24 h后各試驗(yàn)組丁酸含量明顯高于初始值。丁酸有助于結(jié)腸細(xì)胞的分化和增殖,是結(jié)腸細(xì)胞所需能量的最重要來源。近期研究表明丁酸與預(yù)防結(jié)腸癌有密切相關(guān)[23-25]。粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素經(jīng)消化后產(chǎn)生丁酸,有助于預(yù)防結(jié)腸癌。

圖5 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液中丙酸含量的影響Fig.5 Effect of carotenoid produced by Neurospora spore on propionic acid content of fermentation

圖6 粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素對發(fā)酵液中丁酸含量的影響Fig.6 Effect of carotenoid produced by Neurospora spore on butyric acid content of fermentation

2.5 粗壯脈紋孢菌孢子粉中類胡蘿卜素對腸道菌群的影響

由于0.5 g孢子粉組與1 g孢子粉組成分相同,對人體腸道菌群的影響相似,為提高實(shí)驗(yàn)效率,選擇空白組、葡萄糖對照組和0.5 g孢子粉對應(yīng)的3個(gè)試驗(yàn)組進(jìn)行試驗(yàn)。

2.5.1 腸道菌群的測序信息 由表1可看出,除0.5 g未消化孢子粉組外,各組序列平均長度均在439~440 bp之間,其中空白組、葡萄糖組以及0.5 g孢子粉消化上清液組測序的平均長度相似,0.5 g孢子粉消化殘?jiān)M與空白組對比有一定差距,0.5 g未消化孢子粉與空白對照組對比差異較大。序列長度相似的組別之間物種組成的相似度高。由此可知,粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素在人體內(nèi)完全消化后,有利于維持人體腸道的穩(wěn)定與健康[26]。

2.5.2 腸道菌群的序列長度分布 由表2可知,5個(gè)樣品的序列長度均集中在421~440 bp和441~460 bp的長度范圍。大部分試驗(yàn)組在441~460 bp范圍的序列數(shù)量約為在421~440 bp范圍序列數(shù)量的兩倍,其中0.5 g未消化孢子粉在441~460 bp范圍的序列數(shù)量約為其在421~440 bp范圍序列數(shù)量的3倍。

表1 腸道菌群的測序信息Table1 The sequencing information of intestinal flora

表2 腸道菌群的測序長度分布Table2 The sequencing lenth of intestinal flora

2.5.3 腸道菌群的物種多樣性指數(shù) 多樣性指數(shù)是用簡單的數(shù)值表示群落內(nèi)種類多樣性的程度,用來判斷群落或生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標(biāo),是反映豐富度和均勻度的綜合指標(biāo),多樣性指數(shù)越大,種群的多樣性程度越高,不穩(wěn)定性就越大。由表3可知,0.5g孢子粉消化上清液物種多樣性指數(shù)最低為191.59,與空白對照組的195.87接近。0.5 g未消化孢子粉物種多樣性指數(shù)最高為208.18,完全消化后的孢子粉中的類胡蘿卜素對人體腸道菌群多樣性的干擾較小,有利于維持人體腸道的穩(wěn)定,使人體腸道保持在健康狀態(tài)。

表3 腸道菌群的物種多樣性指數(shù)Table3 The species diversity index of intestinal flora

2.5.4 腸道菌群的稀釋曲線 圖7反映樣本微生物多樣性,比較測序數(shù)量不同時(shí)樣本中物種的豐富度、多樣性和均一性??瞻讓φ战M所含物種的豐富度最低,0.5 g孢子粉消化殘?jiān)兴锓N的豐富度最高。葡萄糖組所含物種的豐富度與0.5 g未消化孢子粉組相近。由此表明,若類胡蘿卜素食物在體內(nèi)未消化,則會(huì)使腸道菌群物種數(shù)大幅度增長,從而影響腸道菌群原本的穩(wěn)定性。完全消化的類胡蘿卜素,對人體腸道環(huán)境的穩(wěn)定性影響較小。

2.5.5 不同菌種的分布比例 圖8顯示不同組別中幾種常見的腸道菌種的分布比例。

厚壁菌門細(xì)菌多為革蘭式陽性菌,一般分為芽孢桿菌綱、梭菌綱、柔膜菌綱3個(gè)綱,人體健康優(yōu)勢菌群乳桿菌、可產(chǎn)生有益產(chǎn)物丁酸的梭菌、致病能力較強(qiáng)的腸球菌、葡萄球菌都屬于厚壁菌門[27]。與空白組相比,除0.5 g未消化孢子粉組外,其它各組的厚壁菌門菌群數(shù)量都有所增加,結(jié)合前文中短鏈脂肪酸的測定情況,可初步判斷類胡蘿卜素使人體腸道中的有益菌梭菌增加,有助于提高人體抵抗結(jié)腸疾病的能力,有利于人體健康。

擬桿菌門分為擬桿菌綱、黃桿菌綱、鞘脂桿菌綱3類細(xì)菌,人體腸道中的擬桿菌門多為擬桿菌綱類細(xì)菌[28]。有研究[29-30]表明,擬桿菌具有維持腸道正常生理以及參與人體的營養(yǎng)吸收功能,膳食中不能被人體吸收的很多種植物多糖能被擬桿菌吸收和降解,并參與脂肪的代謝;此外,能增強(qiáng)宿主固有的免疫反應(yīng)和調(diào)節(jié)細(xì)菌毒素的產(chǎn)生等。試驗(yàn)結(jié)果顯示,0.5 g孢子粉消化上清液組擬桿菌門菌群數(shù)量與空白組接近,并多于其它試驗(yàn)組。這表明,粗壯脈紋孢菌中的類胡蘿卜素發(fā)酵性能優(yōu)于葡萄糖,且消化越完全,擬桿菌門菌群數(shù)量越多,對人體健康的不利影響越小。由此說明食用孢子粉時(shí)根據(jù)個(gè)人消化能力來確定合理進(jìn)食量的重要性。

變形菌門在人體腸道內(nèi)的代表菌屬為腸桿菌屬,絕大部分腸桿菌是正常菌群,只有少數(shù)為致病菌,例如:致病性大腸桿菌[30]。0.5 g孢子粉消化上清液組的變形菌門菌群數(shù)量與空白組接近,并少于其它試驗(yàn)組。這表明在體內(nèi)完全消化的類胡蘿卜素有利于維持人體腸道環(huán)境的穩(wěn)定。0.5 g未經(jīng)消化孢子粉組和葡萄糖組的變形菌門顯著增加,可能會(huì)導(dǎo)致人體腸道環(huán)境紊亂,人體患病風(fēng)險(xiǎn)增加。

放線菌門僅有放線菌綱和5個(gè)亞綱,導(dǎo)致人體患結(jié)合病的結(jié)合分枝桿菌和導(dǎo)致人體患麻風(fēng)病的麻風(fēng)分枝桿菌都屬于放線菌門[31]。0.5g孢子粉消化上清液、0.5g孢子粉消化殘?jiān)?.5g未消化孢子粉3組的變形菌門菌群數(shù)量與空白組相比均有所減少,且減少程度依次增加,此現(xiàn)象表明類胡蘿卜素使人體腸道內(nèi)的放線菌門菌群減少,從而減少人體的患病風(fēng)險(xiǎn)。

圖7 腸道菌群的稀釋曲線Fig.7 The dilution curve of intestinal flora

圖8 不同菌種的分布比例Fig.8 The distribution proportion of different bacterium

3 結(jié)論

通過對產(chǎn)氣量、pH、NH3-N、短鏈脂肪酸以及腸道菌群多樣性的測定,探究粗壯脈紋孢菌孢子中類胡蘿卜素的體外消化特性。結(jié)果表明:消化后的孢子粉中的類胡蘿卜素經(jīng)體外發(fā)酵,pH值趨于6.0~7.2與人體腸道pH值接近,產(chǎn)氣量較少,不易引起脹氣,可產(chǎn)生的乙酸、丙酸、丁酸等有益于人的身體健康的短鏈脂肪酸,有利于改善人體腸道菌群,優(yōu)化其中各菌屬的比例,有益于人體的腸道健康。

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