黃志云　孫維廣　黎爾納　萬(wàn)安鳳　鄒宇曉　高建勝

【摘要】目的：利用酶解法制備夏桑菊低聚糖，考察其對(duì)益生菌的增殖作用，并優(yōu)化酶解工藝。方法：分別考察8種不同生物酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)5種不同益生菌生長(zhǎng)活性，選出增殖率最高的酶與益生菌組合，用于酶解工藝優(yōu)化；采用單因素設(shè)計(jì)方法，考察酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間工藝參數(shù)對(duì)益生菌增殖率的影響。結(jié)果：利用葡聚糖酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌的促增殖率最高，增殖率為（265±14.5）%。酶添加量為1500 U/mL時(shí)，鼠李糖乳桿菌的增殖率最高，達(dá)到了（320±17.2）%；酶解溫度50 ℃時(shí)，鼠李糖乳桿菌增殖效果最高，增殖率為（329±15.6）%；酶解時(shí)間為4 h時(shí)，鼠李糖乳桿菌的增殖率最高，增殖率為（364±16.4）%。結(jié)論：8種不同生物酶酶解制備的夏桑菊低聚糖對(duì)5種益生菌都具有較好的促增殖作用，其中利用葡聚糖酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌的增殖效果最好，從益生活性考慮，選取葡聚糖酶添加量1500 U/mL、酶解溫度50 ℃和酶解時(shí)間4 h為較優(yōu)酶解方案。

【關(guān)鍵詞】夏桑菊低聚糖；益生菌；增殖率；酶解；工藝優(yōu)化

【中圖分類號(hào)】R285.5【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 A【文章編號(hào)】1007-8517（2023）21-0026-05

DOI：10.3969/j.issn.1007-8517.2023.21.zgmzmjyyzz202318007

Study on the Effect of Xiasangju Oligosaccharides on Probiotics Proliferation and Optimization of? Enzymatic Hydrolysis ProcessHUANG Zhiyun1 SUN Weiguang1*LI Erna2WANG Anfeng1ZOU Yuxiao2GAO Jiansheng1

1.Guangzhou Baiyunshan Xingqun Pharmaceutical Co.， Ltd.， Guangzhou 510288， China;

2.Sericultural & Agri-Food Research Institute， Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Functional Foods，

Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing，Guangzhou 510610， ChinaAbstract：Objective To prepare Xiasangju oligosaccharides by enzymolysis method， investigate its effect on the proliferation of probiotics， and optimize the enzymolysis process. Methods The growth activities of the oligosaccharides prepared by 8 kinds of different enzymes on 5 kinds of different probiotics were investigated， and the combination of enzyme and probiotics with the highest additive rate was selected to optimize the enzymatic hydrolysis process. The single factor design method was used to investigate the effects of enzyme addition amount， enzymatic hydrolysis temperature and enzymatic hydrolysis time on the additive rate of probiotics.Results The oligosaccharides prepared by glucanase had the highest proliferation rate against Lactobacillus rhamnosus， and the proliferation rate was （265±14.5）%. When the enzyme dosage was 1500 U/mL， the proliferation rate of Lactobacillus rhamnosus was the highest， reaching （320±17.2）%. When the enzymatic hydrolysis temperature was 50 ℃， the proliferation effect of Lactobacillus rhamnosus was the highest， and the proliferation rate was （329±15.6）%. When the enzymolysis time was 4 h， the proliferation rate of Lactobacillus rhamnosus was the highest（364±16.4）%. Conclusion The oligosaccharides prepared by enzymolysis of 8 different bioenzymes had a good effect on the proliferation of 5 kinds of probiotics， among which the oligosaccharides prepared by glucanase had the best effect on the proliferation of Lactobacillus rhamnosus. Considering the probiotic activity， the optimal solution was selected as the dosage of glucanase 1500 U/mL， enzymolysis temperature 50 ℃ and enzymolysis time 4 h.

Keywords：Xiasangju oligosaccharides; Probiotics; Proliferation Rate; Enzymatic Hydrolysis; Process Optimization

中藥渣是中藥提取后的固體廢棄物，隨著中藥產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，中藥渣的排放量也日益上升，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中藥渣的年排放量可達(dá)3000萬(wàn)噸。在生產(chǎn)中該類廢棄物往往直接排放，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)，對(duì)生態(tài)環(huán)境有較大的破壞［1-3］。

夏桑菊顆粒源自清代著名溫病學(xué)家吳鞠通《溫病條辨》的經(jīng)典名方“桑菊飲”，主要由夏枯草、桑葉和野菊花配伍而成?，F(xiàn)代研究表明夏枯草含有三萜類、多糖類、黃酮類、甾體類與有機(jī)酸類化合物等成分，具有降血糖、降血壓、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、抗腫瘤、抗炎抗菌及抗病毒等藥理作用［4］。桑葉中含酚類及黃酮類、生物堿類、氨基酸、多糖和甾類化合物，具有降血糖、抗炎、抗菌、抗病毒、抗衰老及抗癌等生物活性［5］。野菊花含有揮發(fā)油、黃酮類、多糖類、有機(jī)酸類、氨基酸以及微量元素等化學(xué)成分，有抑菌、抗炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤活性、抗氧化等生理活性［6］。由組方及其生理活性可知，夏桑菊藥渣在某意義來(lái)說也是一種“中藥抗生素”。

夏桑菊顆粒生產(chǎn)時(shí)，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量均一穩(wěn)定，需要“水提”物質(zhì)進(jìn)行“醇沉”處理，醇沉后的上清液作為生產(chǎn)原料，醇沉物為廢棄物，但廢棄物中卻含有豐富的多糖、多酚和黃酮類物質(zhì)等成分。我司每年產(chǎn)生約幾千噸夏桑菊藥渣，傳統(tǒng)的填埋處理方式經(jīng)濟(jì)價(jià)值低，而且造成藥效成分浪費(fèi)。本文擬采用生產(chǎn)夏桑菊顆粒過程中的“水提醇沉”物為原料，經(jīng)生物酶解處理后獲得夏桑菊低聚糖，考察其對(duì)益生菌的增殖作用，并優(yōu)化酶解工藝，為未來(lái)將夏桑菊藥渣開發(fā)成高價(jià)值的“減抗替抗”動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)制劑提供參考。

1儀器與材料

1.1儀器THZ-D型臺(tái)式恒溫振蕩器（江蘇省太倉(cāng)市華美生化儀器廠）；HWS26型電熱恒溫水浴鍋、DHP-9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；SW-CJ-2FD型潔凈工作臺(tái)（蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司）。

1.2材料夏桑菊醇沉渣由廣州白云山星群（藥業(yè)）股份有限公司提供，利用苯酚-硫酸法檢測(cè)其多糖濃度約為80 mg/mL。果膠酶（1000 U/mg）、纖維素酶（400 U/mg）、半纖維素酶（2 U/mg）、淀粉酶（4 U/mg）、葡聚糖酶（50 U/mg）、木聚糖酶（6000 U/mg）、甘露聚糖酶（50 U/mg）、糖化酶（100 U/mg）購(gòu)于廣州市齊云生物技術(shù)有限公司。其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

植物乳桿菌 （Lactobacillus plantarum， GIM1.191）、腸膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides，GIM1.774）、干酪乳桿菌（Lactobacillus casei，GIM1.411）、鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus，ATCC53103）、青春雙歧桿菌（Bifidobacterium adolescentis，ATCC15703）保藏于廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所蠶桑南藥與微生物資源加工利用研究室。

2方法與結(jié)果

2.1多糖濃度的測(cè)定稱取干燥至恒重的葡萄糖500 mg，取少量蒸餾水溶解，并定容到500 mL，搖勻，即得質(zhì)量濃度為1.00 mg/mL的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液。采用苯酚-硫酸比色法，分別吸取0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容到25 mL，得到不同濃度的葡萄糖稀釋液，分別取1.00 mL稀釋液于10 mL試管中，各加入質(zhì)量濃度為5%的苯酚溶液1? mL，再迅速加入濃硫酸5 mL，充分震蕩搖勻，室溫靜置冷卻30 min，在490 nm下測(cè)吸光值。以吸光度為縱坐標(biāo)，葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。吸取適當(dāng)稀釋的夏桑菊多糖溶液1 mL于10 mL試管中，以1 mL蒸餾水作為空白對(duì)照，按標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作進(jìn)行顯色，于490 nm處測(cè)定吸光值，并計(jì)算多糖含量。結(jié)果顯示，本試驗(yàn)所用夏桑菊醇沉渣中多糖濃度為80 mg/mL。

2.2不同生物酶酶解制備的夏桑菊低聚糖促益生菌生長(zhǎng)活性的測(cè)定夏桑菊低聚糖制備：往夏桑菊醇沉渣中分別添加8種生物酶（果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶、淀粉酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、糖化酶），使其酶活力達(dá)到1000 U/mL，50 ℃酶解3 h，得到生物酶解制備的夏桑菊低聚糖，滅酶（沸水浴10 min）后121 ℃高壓滅菌20 min，冷卻后于4 ℃儲(chǔ)存待用。

夏桑菊低聚糖促益生菌生長(zhǎng)活性的測(cè)定：分別將夏桑菊低聚糖和商品化益生元（IMO、GOS）添加到MRS液體培養(yǎng)基，使其質(zhì)量終濃度達(dá)到10 mg/mL。向培養(yǎng)基中接種1%過夜培養(yǎng)的益生菌菌液，37℃、180 r/min震蕩培養(yǎng)過夜，按下公式計(jì)算增殖率。

益生菌增殖率=低聚糖與益生菌菌共培養(yǎng)后菌落數(shù)/空白對(duì)照組菌落數(shù)×100%

結(jié)果顯示，不同生物酶對(duì)多糖的降解效果不同。圖1-A中，利用半纖維素酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)植物乳桿菌的促增殖效果最好，增殖率為（156±9.8）%，其次為果膠酶，增殖率為（141±12.3）%，兩組與陰性對(duì)照組相比，差異顯著（P＜0.05）。圖1-B中，利用木聚糖酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)腸膜明串珠菌的促增殖效果最好，增殖率為（168±13.8）%，其次為葡聚糖酶，增殖率為（153±14.3）%，兩組與陰性對(duì)照組相比，差異顯著（P＜0.05）。圖1-C中，利用葡聚糖酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)干酪乳桿菌的促增殖效果最好，增殖率為（213±17.3）%，其次為果膠酶，增殖率為（189±15.7）%，兩組與陰性對(duì)照組相比，差異顯著（P＜0.05）。圖1-D中，利用葡聚糖酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌的促增殖效果最好，增殖率為（265±14.5）%，其次為半纖維素酶，增殖率為（226±27.3）%，兩組與陰性對(duì)照組相比，差異顯著（P＜0.05）；優(yōu)于未酶解的夏桑菊多糖（151±4.2）%和商品化益生元低聚異麥芽糖（173±8.3）%、低聚半乳糖（182±9.2）%。圖1-E中，利用葡聚糖酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)青春雙歧桿菌的促增殖效果最好，增殖率為（176±15.3）%；其次為果膠酶，增殖率為（169±14.3）%，兩組與陰性對(duì)照組相比，差異顯著（P＜0.05）。

綜上，8種不同酶酶解制備的夏桑菊低聚糖對(duì)5種益生菌都具有較好的促增殖作用，其中利用葡聚糖酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌的增殖效果最好，后續(xù)將以此菌為增殖效果為指標(biāo)，優(yōu)化葡聚糖酶生物酶解夏桑菊低聚糖工藝參數(shù)。

2.3夏桑菊低聚糖濃度對(duì)其促鼠李糖乳桿菌生長(zhǎng)活性的影響將夏桑菊低聚糖添加到MRS液體培養(yǎng)基中，使其質(zhì)量終濃度分別達(dá)到40 mg/mL、20 mg/mL、10 mg/mL、5 mg/mL、2.5 mg/mL。向培養(yǎng)基中接種1%過夜培養(yǎng)的鼠李糖乳桿菌菌液，37 ℃、180 r/min震蕩培養(yǎng)過夜，計(jì)算增殖率。結(jié)果顯示，低聚糖質(zhì)量終濃度在2.5～40 mg/mL范圍內(nèi)，鼠李糖乳桿菌的增殖率隨濃度的增大呈先上升后平緩下降的趨勢(shì)，當(dāng)質(zhì)量終濃度為10 mg/mL時(shí)增殖率達(dá)到最大值（273±16.4）%，如圖2。

2.4夏桑菊低聚糖生物酶解制備工藝的單因素優(yōu)化以鼠李糖乳桿菌增殖率為指標(biāo)，添加低聚糖質(zhì)量終濃度為10 mg/mL，選擇不同酶添加量、酶解溫度、酶解時(shí)間，研究其對(duì)夏桑菊低聚糖酶解工藝的影響。實(shí)驗(yàn)參數(shù)見表2。

2.4.1不同酶添加量制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌增殖率的影響如圖3所示，葡聚糖酶添加量在500～2500 U/mL時(shí)制備的夏桑菊低聚糖，鼠李糖乳桿菌的增殖率呈先增后減的趨勢(shì)。酶添加量為1500 U/mL時(shí)，鼠李糖乳桿菌的增殖率達(dá)到了（320±17.2）%，而酶添加量大于1500 U/mL時(shí)，增殖率開始逐漸降低。

2.4.2不同酶解溫度制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌增殖率的影響葡聚糖酶添加量1500 U/mL，夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌增殖隨著溫度變化先增后降，酶解溫度50 ℃時(shí)增殖率最高，為（329±15.6）%。

2.4.3不同酶解時(shí)間制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌增殖率的影響酶解時(shí)間為2～6 h，增殖率先直線上升后慢速下降，并在4 h時(shí)達(dá)到最高值（364±16.4）%。綜上，從益生活性考慮，選取葡聚糖酶添加量1500 U/mL、酶解溫度50 ℃和酶解時(shí)間4 h為較優(yōu)酶解方案。

3討論

生物酶解法在中藥提取中有廣泛應(yīng)用［7-10］。其原理為：通過選用一些恰當(dāng)?shù)拿割惻c藥用植物細(xì)胞使細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)中的纖維素、半纖維素、果膠等物質(zhì)降解破壞細(xì)胞壁的致密結(jié)構(gòu)，引起細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生局部疏松、膨脹、崩潰等變化，減小細(xì)胞壁、細(xì)胞間質(zhì)等傳質(zhì)屏障對(duì)有效成分從胞內(nèi)向提取介質(zhì)擴(kuò)散的傳質(zhì)阻力，從傳質(zhì)角度促使有效成分提取率提高［11］。

在考察夏桑菊低聚糖濃度對(duì)其促鼠李糖乳桿菌生長(zhǎng)活性的影響試驗(yàn)中，當(dāng)?shù)途厶琴|(zhì)量終濃度在2.5～40 mg/mL范圍內(nèi)時(shí)，鼠李糖乳桿菌的增殖率隨濃度的增大呈先上升后平緩下降的趨勢(shì)，當(dāng)質(zhì)量終濃度為10 mg/mL時(shí)增殖率達(dá)到最大值，質(zhì)量終濃度繼續(xù)增大時(shí)，增殖率隨濃度增大而降低，可能是因?yàn)闈舛冗^高，從而導(dǎo)致滲透壓過高，細(xì)胞破裂，增殖率降低。

在考察不同酶添加量制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌增殖率的影響試驗(yàn)中，葡聚糖酶添加量在500～2500 U/mL時(shí)制備的夏桑菊低聚糖，鼠李糖乳桿菌的增殖率呈先增后減的趨勢(shì)。酶添加量為1500 U/mL時(shí)，鼠李糖乳桿菌的增殖率達(dá)到最大值，而酶添加量大于1500 U /mL時(shí)，增殖率開始逐漸降低。這可能是因?yàn)榈途厶堑慕Y(jié)構(gòu)影響其活性作用的發(fā)揮，具有一定分子量的低聚糖才具有促生長(zhǎng)活性，過度酶解的低聚糖小片段，其促增殖活性不佳［12］。

在考察不同酶解溫度制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌增殖率的影響的試驗(yàn)中，酶解溫度在30～70 ℃時(shí)制備的夏桑菊低聚糖，鼠李糖乳桿菌增殖率呈先增后減趨勢(shì)，溫度50℃時(shí)增殖率最大。因?yàn)槊傅幕钚耘c反應(yīng)溫度有關(guān)，且存在最適溫度。制備的低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌的促生長(zhǎng)作用并不是隨著酶解溫度的升高而呈直線上升趨勢(shì)，而是在適宜溫度值時(shí)鼠李糖乳桿菌的生長(zhǎng)活性存在較優(yōu)值。

在考察不同酶解時(shí)間制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌增殖率的影響試驗(yàn)中，酶解時(shí)間為2～6 h，增殖率先直線上升后慢速下降，并在4 h時(shí)達(dá)到最高值（364±16.4）%，這種情況可能是，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，葡聚糖酶與糖鏈作用的機(jī)會(huì)更完全，產(chǎn)生更多的活性低聚糖，促進(jìn)鼠李糖乳桿菌的生長(zhǎng)繁殖；隨著酶解時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，酶解產(chǎn)物的組成發(fā)生改變，不利于鼠李糖乳桿菌的增殖。

實(shí)驗(yàn)中，8種不同生物酶酶解制備的夏桑菊低聚糖對(duì)5種益生菌都具有較好的促增殖作用，其中利用葡聚糖酶制備的夏桑菊低聚糖對(duì)鼠李糖乳桿菌的增殖效果最好；從益生活性考慮，選取葡聚糖酶添加量1500 U/mL、酶解溫度50 ℃和酶解時(shí)間4 h為較優(yōu)酶解方案。綜上，研究提供的技術(shù)方案可為未來(lái)夏桑菊藥渣的開發(fā)利用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。參考文獻(xiàn)

［1］楊緒勤，袁博，蔣繼宏.中藥渣資源綜合再利用研究進(jìn)展［J］.江蘇師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，33（3）：40-44.

［2］袁琪，李偉東，鄭艷萍，等.中藥渣的深加工及其資源化利用［J］.生物加工過程，2019，17（2）：171-176.

［3］王小國(guó).中藥渣資源化利用現(xiàn)狀［J］.中國(guó)資源綜合利用，2019，37（1）：81-84.

［4］王巧瓊，楊冬梅，陳臨江，等.中藥夏枯草化學(xué)成分及藥理作用研究概述［J］.廣東化工，2021，48（24）：6-7.

［5］王婷婷，馬天宇，李琪，等.桑葉化學(xué)成分及生物活性研究進(jìn)展［J］.食品與藥品，2018，20（5）：390-393.

［6］劉磊磊，肖卓炳.野菊花的化學(xué)成分研究［J］.中草藥，2018，49（22）：5254-5258.

［7］傅宇翔，范亞葦，陶林，等.發(fā)酵豆渣中低聚糖對(duì)益生菌增殖的研究［J］.食品工業(yè)科技，2017，38（14）：137-140.

［8］張年，匡創(chuàng)富，段彥，等.茯苓藥渣酶解工藝及其產(chǎn)物初步分析［J］.時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2022，33（10）：2501-2507.

［9］繆月秋，吳婷，張衛(wèi)明，等.胡蘆巴多糖酸解和酶解產(chǎn)物對(duì)腸道菌群體外生長(zhǎng)影響的實(shí)驗(yàn)研究［J］.食品工業(yè)科技，2007（7）：62-64.

［10］陳鑫，李芳蓉，張建軍，等.紅芪藥渣固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料工藝條件優(yōu)化［J］.中國(guó)釀造，2019，38（6）：176-180.

［11］陳棟，周永傳.酶法在中藥提取中的應(yīng)用和進(jìn)展［J］.中國(guó)中藥雜志，2007（2）：99-101.

［12］CHEN J L， CHEN L，? LIN S L， et al. preparation and structural characterization of a partially depolymerized beta-glucan obtained from Poria cocossclerotium by ultrasonic treatment［J］. Food Hydrocolloid， 2015（46）： 1-9.

（收稿日期：2023-02-10編輯：劉斌）