酵母膳食纖維理化性質及抑菌效果研究

姚 夏,吳麗華*,葛少彬

(太原師范學院 生物科學與技術學院,山西 晉中 030019)

0 引言

膳食纖維是一類不能被胃和小腸所消化,但對人體有重要生理功能的非淀粉類多糖.研究表明,膳食纖維可顯著降低人體患高血壓、糖尿病、肥胖癥和腸胃疾病的概率,可能是因為膳食纖維能縮短致癌物在胃腸道中停留的時長,并對腸道菌群進行正向改善.

酵母膳食纖維(Yeast dietary fibre,YDF)是一類具有活性成分的多糖,主要成分為葡聚糖和甘露寡糖,YDF營養豐富,可提高機體免疫力,且具有較強的抗氧化活性,是優質的抗氧化劑和食品添加劑。本實驗對YDF理化性質及體外抗氧化活性進行檢測,并探究YDF對不同微生物生長的影響,旨在揭示酵母膳食纖維的益生功能,為YDF的合理使用提供實驗數據.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

酵母膳食纖維(Yeast dietary fibre,YDF),購于安琪酵母股份有限公司;供試菌株枯草芽孢桿菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均保存于太原師范學院微生物實驗室.

1.2 實驗方法

1.2.1 酵母細胞培養

接種環挑取少量酵母菌菌落置于YPD液體培養基中,28℃恒溫搖床培養至對數期.

1.2.2 理化性質指標測定

稱取適量YDF,參考zhang等[1]的方法,檢測YDF的溶脹性、持油力、溶解度和溶解性.

1.2.3 多糖含量的檢測

參考馬麗媛[2]的方法,取不同質量濃度的葡萄糖樣品0.05 mL置于試管中,加入0.5 mL 6%苯酚和3mL濃硫酸,放置 10 min 使溶液冷卻后充分搖晃試管,然后靜置20 min,測定溶液的OD490.空白對照用蒸餾水.根據所測數據繪制標準曲線.樣品測定時,取0.1g YDF,溶于100 mL蒸餾水中得到樣品溶液(1 mg/mL),取0.05 mL樣品代替葡萄糖溶液重復上述步驟.根據標準曲線得到多糖質量,并計算YDF樣品的多糖含量.

1.2.4 抗氧化性分析

準確稱取梯度質量的YDF,待完全溶解之后,參照石秀梅等[3]的方法,測定DPPH自由基清除率、羥自由基清除率和還原力,參照付旭恒等[4]研究方法,測定亞鐵離子螯合率.

1.2.5 抑菌活性測定

參考趙文婧等[5]的方法,配制含有不同質量濃度的YDF的牛肉膏蛋白胨液體培養基后,分別接種大腸桿菌和金黃色葡萄球菌,180 rpm,37℃,恒溫震蕩培養一定時間后,測定菌液在600 nm處的吸光值.

1.2.6 數據分析

采用 SPSS 21.0 軟件對試驗數據進行統計、處理與分析,數據以“平均值±標準差”表示.

2 結果與分析

2.1 YDF理化性質分析

眾所周知,多糖可以提高機體免疫力,膳食纖維的溶脹性和持油力決定著其促進腸道蠕動和吸附清除脂肪的能力,而其溶解性與被腸道微生物降解水平有關,溶解性越高,越容易被降解吸收.由表1可知,YDF的溶脹性為5.33 mL/g,持油力為1.49 g/g,溶解度為4.6 g/100 mL,溶解性達到89.33%,多糖濃度為21.8%.結果說明,YDF能在促進腸道蠕動、吸附油脂和有毒物質,以及提高免疫力等方面發揮重要作用.

表1 YDF理化性質的測定

2.2 YDF體外抗氧化性分析

YDF的體外抗氧化能力如圖1所示.從圖中可以看出,當YDF濃度為10 mg/mL時,其DPPH自由基清除率約為90%,亞鐵離子螯合率約為37%,羥自由基清除率為23.75%;當YDF濃度為25 mg/mL時,羥自由基清除率可達75.9%;當YDF濃度為50 mg/mL時,亞鐵離子螯合率達到92.64%.結果說明,YDF具有較強的抗氧化能力,且在一定濃度范圍內,體外抗氧化能力與YDF濃度線性正相關.

圖1 YDF的體外抗氧化性

2.3 YDF對微生物生長的影響

YDF對微生物生長的影響如圖2所示.從圖中可以看出,0～10 mg/mL的YDF對枯草芽孢桿菌的生長無顯著影響(圖2a),但可以顯著抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長(圖2b).在實驗濃度范圍內,隨著YDF濃度的升高,大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的培養液OD600逐漸下降.培養12 h后,在2 mg/mL處理組中,金黃色葡萄球菌培養液的OD600已顯著低于對照組,抑制率約為9.6%;而對大腸桿菌的最低抑制濃度為8 mg/mL.結果表明,一定濃度的YDF可抑制腸道有害微生物大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長,且金黃色葡萄球菌對YDF更為敏感.因此選擇大腸桿菌和金黃色葡萄球菌研究YDF的抑菌時間效應.

圖2 YDF對微生物生長的影響

2.4 YDF對微生物生長影響的時間效應

根據前期實驗結果,選擇10 mg/mL YDF研究YDF對微生物生長影響的時間效應.

由圖3可知,隨著處理時間的延長,YDF對微生物生長的抑制作用逐漸增強.經10 mg/mL YDF處理2 h和4 h后,大腸桿菌培養液的OD600雖低于對照組,但兩者間無顯著差異;處理6～12 h后,大腸桿菌培養液的OD600均顯著低于對照組(圖3a).金黃色葡萄球菌經YDF處理2～12 h后,培養液OD600均顯著低于對照組(圖3b);處理4 h后,抑制率達到最高,培養液OD600約為對照組的48.55%.

圖3 YDF對微生物生長影響的時間效應

3 討論

膳食纖維屬于多糖的一種,被稱為第七營養素[6],是國內外公認的一種非常重要的功能性食品原料[7],在提高機體免疫力、調節胃腸道功能、抑制病原菌、吸附霉菌毒素等方面均有重要作用[8].此外,膳食纖維還可以大大增強飽腹感,促進腸道蠕動,且一定程度上緩解便秘[9].因此,膳食纖維的合理利用對于人類健康顯得尤為重要.

本研究采用的YDF溶脹性和持油力分別為5.33 mL/g和1.49 g/g,比Zhang等[1]提取的番木瓜膳食纖維分別高約8.1%和6.43%,溶解度為4.6 g/100 mL,約為谷糠膳食纖維的3.22倍[10],推測YDF在促進腸道蠕動方面具有更好的效果[11-15].抗氧化活性檢測顯示,YDF還原能力、DPPH自由基清除率、羥自由基清除率都具有較強的作用.抑菌能力實驗中,YDF濃度對腸道有害菌金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的生長均具有顯著的抑制作用[16].由此可見,酵母膳食纖維不僅對消化系統有益[17],抑制腸道有害菌生長[18],并且具有較強的抗氧化性,是一種對人體非常有益的功能性食品[19-20].