低聚異麥芽糖對(duì)乳酸桿菌增殖及產(chǎn)酸效果的研究

谷雪玲，呂宏偉，宋澤和，賀 喜，范志勇*

(1.湖南省畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心,湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南 長沙 410128)

低聚異麥芽糖 (Isomaltooligosacharide，簡稱 IMO)是葡萄糖基以α-1，6糖苷鍵結(jié)合而成單糖數(shù)在2～6不等一類低聚糖，主要成份為異麥芽糖(Isomaltose)、潘糖(Panose)、異麥芽三糖(Isomaltotriose)及異麥芽四糖等。低聚異麥芽塘甜度低、味圓潤柔和、保濕性強(qiáng)、耐酸耐熱穩(wěn)定性好，在食品和飼料加工上得到廣泛應(yīng)用[1-3]。研究證實(shí)，IMO甜度僅為蔗糖的40%～50%，水分活度(Aw=0.571)比蔗糖(Aw=0.851)和麥芽糖(Aw=0.77)都低，一般細(xì)菌、霉菌和酵母都難以利用，具有較佳的防腐效果[4-5]。由于IMO具有這些理化性質(zhì)，不僅宿主消化道難以降解，而且體內(nèi)大部分微生物難以利用，但卻是乳酸菌和雙岐桿菌的高效誘導(dǎo)發(fā)酵底物，具有典型的靶向誘導(dǎo)有益菌群的特定益生物質(zhì)屬性。研究表明，IMO對(duì)上述微生物作用的研究目前有共性總結(jié)，但在其對(duì)豬腸道來源的乳酸菌增殖及其代謝產(chǎn)酸的作用影響如何，相關(guān)資料仍較為缺乏。本試驗(yàn)以乳酸桿菌為研究對(duì)象，旨在考察低聚異麥芽糖對(duì)其增殖及代謝產(chǎn)物pH的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

乳酸桿菌由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院提供的乳酸桿菌(ATCC14365)。異麥芽低聚糖粉(異麥芽低聚糖含量≥90%)由源葉生物科技有限公司生產(chǎn)。乳酸桿菌 MRS肉湯培養(yǎng)基：胰蛋白胨 10.0 g，牛肉浸膏 5.0 g，酵母浸粉4.0 g，磷酸氫二鉀 2.0 g，檸檬酸三銨 2.0 g，七水硫酸鎂 0.2 g，四水硫酸錳 0.05 g，乙酸鈉 5.0 g，吐溫-80 1.0 mL，蒸餾水 1 000 mL，pH為6.2±0.2，121 ℃高壓蒸汽滅菌20 min。

1.2 試驗(yàn)儀器

超凈臺(tái)(蘇州江東精密儀器有限公司 SW-CJ-2FD型號(hào))、恒溫生化培養(yǎng)箱(ADX-SHP型號(hào))、高壓蒸汽滅菌鍋(立式壓力蒸汽滅菌鍋 LDZX-50KBS)、烘箱(JINGHONG公司 XMTD-8222型號(hào))、PH計(jì)(德國德圖 testo 205)、酶標(biāo)儀(Thermo公司 MULTISKAN GO型號(hào))等。

1.3 菌種活化

在無菌超凈臺(tái)上將菌種接種在MSR肉湯培養(yǎng)基中，放入37 ℃，140 r/min的搖床中培養(yǎng)12～24 h，觀察培養(yǎng)基渾濁狀態(tài)，用分光光度計(jì)檢測菌種數(shù)量，待菌落長出較多時(shí)，用10倍梯度法稀釋，接種在普通瓊脂培養(yǎng)基中用以鑒定菌種純度。純度達(dá)標(biāo)后，用甘油保存法將乳桿菌菌種保存待用。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以MRS培養(yǎng)基為基礎(chǔ)培養(yǎng)基(未加葡萄糖)，對(duì)照組為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，試驗(yàn)組分別在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入1.0%IMO和2.0%IMO，每組設(shè)3個(gè)平行樣(如表1)。每個(gè)樣裝100 mL，共計(jì)分裝9個(gè)250 mL錐形瓶中，封口，然后121 ℃滅菌20 min。在超凈臺(tái)中加入相應(yīng)的糖源后，每個(gè)培養(yǎng)基用移液槍接種1 mL菌液，放入37 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) Table 1 Experimental design

1.5 測定指標(biāo)及方法

1.5.1 乳酸桿菌光密度測定 光密度測定：用酶標(biāo)儀測定接種后0 h、8 h、16 h、24 h、36 h和 40 h培養(yǎng)液的OD620，并記錄數(shù)據(jù)。細(xì)菌懸浮液的濃度在一定范圍內(nèi)與透光度成反比，與光密度成正比，所以，可用光電比色計(jì)或酶標(biāo)儀測定菌液，用光密度(OD值)表示樣品菌液濃度[6]。

1.5.2 pH的測定 于接種后0 h、8 h、16 h、24 h、36 h和 40 h用pH計(jì)測定發(fā)酵液的pH，并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用EXCEL統(tǒng)計(jì)后，SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)單因素方差分析，Duncan法進(jìn)行多重比較，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 低聚異麥芽糖對(duì)乳酸桿菌生長的影響

由表2可知，IMO對(duì)乳酸桿菌增殖具有一定作用，呈現(xiàn)出一定量效關(guān)系，其效果與IMO添加劑量和試驗(yàn)進(jìn)程有關(guān)。除0 h和8 h外，1.0 %和2.0 %IMO添加量的發(fā)酵液的OD值均顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。其中，2.0 %IMO培養(yǎng)液的OD值不但顯著優(yōu)于對(duì)照組(P<0.05)，而且明顯好于1.0 %IMO組(P<0.05)。與對(duì)照組相比，IMO組乳酸桿菌的增殖發(fā)酵速度表現(xiàn)明顯優(yōu)于對(duì)照組(P<0.05)，但與OD值表現(xiàn)不同的是，1.0%的IMO處理組乳酸桿菌的增殖發(fā)酵速度在16～24 h之間要快于2.0%IMO組，前者在24 h的發(fā)酵液OD值即接近最大值，而后者達(dá)到最大值需要時(shí)間是36 h。

表2 IMO對(duì)發(fā)酵液OD值的影響Table 2 Effect of IMO on the fermentation liquid of OD

2.2 低聚異麥芽糖對(duì)乳酸桿菌產(chǎn)酸效果的影響

由表3知，除0 h和8 h外，與對(duì)照組相比，1.0%和2.0%IMO組發(fā)酵液的pH均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)；在36 h后，2.0%IMO組發(fā)酵液的pH不僅顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，且顯著低于1.0%IMO組(P<0.05)。1.0 %IMO的發(fā)酵液的pH在8～24 h之間呈下降趨勢，2.0 %IMO在8～36 h時(shí)發(fā)酵液的pH呈下降趨勢。

3 討 論

動(dòng)物胃腸道的微生態(tài)系統(tǒng)是動(dòng)物機(jī)體與腸道微生物共生的復(fù)雜體系，有益菌包括雙歧桿菌、乳酸菌等，可合成和分泌對(duì)動(dòng)物機(jī)體有益的生長因子、消化酶等物質(zhì)，維護(hù)胃腸道的正常功能，維持腸道內(nèi)正常的微生態(tài)平衡[7-8]。體內(nèi)外研究證實(shí)，IMO在動(dòng)物胃腸道內(nèi)雖無法被機(jī)體消化酶和有害菌如產(chǎn)氣莢膜桿菌分解利用，但卻是乳酸菌、雙歧桿菌等有益微生物定植和生長的良好的培養(yǎng)基[5]，這說明IMO可有效促進(jìn)消化道有益菌的生長和擴(kuò)增，抑制病原菌的入侵和定植，減少胃腸道內(nèi)有毒發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)機(jī)體健康的負(fù)面影響[9-10]。IMO對(duì)有益菌的這種定向誘導(dǎo)效果與研究中的試驗(yàn)條件如菌株、培養(yǎng)方式、培養(yǎng)基內(nèi)容物、微生物初始濃度和試驗(yàn)觀測時(shí)間等均密切相關(guān)。房曉等[6]研究表明，IMO能促進(jìn)L-bulgaricus SICT0l、LGG和 Z:casei SICT02三種有益菌株的生長，并表現(xiàn)出明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系。本試驗(yàn)中，IMO所呈現(xiàn)出的對(duì)乳酸桿菌增殖及產(chǎn)酸的良好誘導(dǎo)效果，不僅肯定了IMO的作用與劑量水平和試驗(yàn)時(shí)間的顯著相關(guān)性，這進(jìn)一步肯定和支持了上述結(jié)論。因此，盡管體外模擬與真實(shí)腸道菌群環(huán)境存在較大差異，但由此獲得的劑量、作用規(guī)律和菌株特異性等試驗(yàn)信息對(duì)指導(dǎo)動(dòng)物模型或人體試驗(yàn)條件下的體外應(yīng)用與評(píng)估研究就顯得十分必要。

表3 IMO對(duì)發(fā)酵液pH的影響Table 3 Effects of IMO on fermentation broth pH

4 結(jié) 論

IMO對(duì)乳酸桿菌增殖有一定促進(jìn)作用，并可顯著降低發(fā)酵液的pH，2%的添加量的效果優(yōu)于1%。