不同分子質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

(大連工業大學 食品學院，遼寧 大連 116034)

0 引 言

乳酸桿菌屬(Lactobacillus)為兼性厭氧微生物，發酵產生乳酸等有機酸，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，為菊粉的選擇性應用奠定基礎。

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)，中國工業微生物菌種保藏中心提供。

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

1.1.2 培養基

基礎培養基(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。

改良培養基：MRS＋菊粉(Ino，Ins，Inh)。

益生培養基：以3種菊粉取代基礎培養基中的葡萄糖，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液體培養基內，37℃培養24h。吸取200μL菌懸液于100mL MRS液體培養基內，37℃培養24h。經兩次活化后，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的改良培養基，37℃下靜置培養48h，取樣測定培養基的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%接種量接種于基礎培養基和3種改良培養基，37℃下搖床培養48h，測定培養基的OD630和pH。

1.2.4 2種菌株對3種不同菊粉的利用情況

在3種益生培養基上進行2株乳酸桿菌的體外發酵實驗，研究48h內兩菌株生長情況，以培養基的OD630，繪制生長曲線。

測定培養基在發酵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0和48h的吸光度；APN0和APN48分別為益生菌在MRS無糖培養基(無碳源)培養0和48h的吸光度。

2 結果與討論

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。當添加質量濃度為10g／L時促生長效果最好。由圖2可知，培養基pH在菊粉添加量為10g／L時降低最多。

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

圖2 菊粉添加量對培養基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”測定不同改良培養基48h后發酵液的OD值和pH，結果見圖3、4。由圖3可以看出，與MRS－B相比，3種改良培養基的OD值明顯地升高，表明3種不同分子質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。分子質量最小的菊粉Ino對兩菌株的促生長作用最強?？赡苁蔷w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培養基下48h發酵液的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，并將其轉化為有機酸，使培養基pH降低。與MRS－B相比，3種改良培養基的pH明顯地降低，表明3種不同分子質量菊粉的添加促進了兩菌株產酸，可作為兩菌株的促生長因子。MRS－Ino培養基經培養兩菌株后呈現最小的pH，即在該培養基上兩菌株的生長情況最佳?？赡苁窃谄渌麠l件相同時，分子質量越小，糖苷酶越容易將其降解被菌體利用，產酸越多，pH降低越明顯。

圖4 兩菌株在不同MRS培養基下48h發酵液的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種不同分子質量的菊粉為唯一碳源的益生培養基上兩菌株均呈現不同生長狀況。利用菊粉Ino和Ins時，生長期速率較大，達到穩定期時間短；而利用菊粉Inh生長緩慢，達到穩定期的時間較長。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種菊粉發酵兩菌株益生指標PI的測定

兩菌株分別在3種益生培養基MNO、MNS、MNH培養基下發酵48h，發酵液的益生指標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。嗜酸乳桿菌發酵菊粉Inh的PI為0.4，效果最差。

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

3 結 論

通過研究不同分子質量菊粉對兩株乳酸桿菌生長的影響，MRS培養基中菊粉添加量為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研究，為菊粉作為益生元在食品中的安全應用提供了依據。

[1]趙艷平，李建喜，黃小紅，等.乳酸桿菌的研究進展及其在畜牧業上的應用[J].廣東畜牧獸醫科技，2008，33(3)：18－21.

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