低聚糖对植物乳杆菌XC―10的影响研究

　　摘要 研究了几种常见功能性低聚糖对发酵乳生产适用植物乳杆菌XC-10的影响。结果表明：和相同浓度葡萄糖对照比较，1.2%～1.6%低聚果糖对发酵过程中XC-10的活菌数影响最大，发酵16 h后活菌数达到3.4×109 CFU/g，为对照组的1.9倍；14 d的贮藏期内，低聚糖对XC-10的生长具有保护作用，活菌数比对照组多10%以上；在人工胃液中添加1.2%～1.6%低聚果糖或低聚半乳糖，XC-10生存率是对照组的1.2倍以上，表明低聚糖在极酸摄食环境下对XC-10菌株有显著保护作用。 　　关键词 低聚糖；发酵乳；人工胃液；贮藏期 　　中图分类号 Q935 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）04-0287-02 　　Study on the Influence of Oligose with Lactobacillus plantarum XC-10 Filling for Fermented Milk Production 　　YANG Yu 1 LI Jing-ya 1 LIU Xiao-tao 2 JIN Zhi-hua 1 JIN Qing-chao 1 　　（1 School of Biotechnology and Chemical Engineering，Ningbo Institute of Technology，Zhejiang University，Ningbo Zhejiang 315100； 2 Ningbo Dairy Group） 　　Abstract This paper studied the effects of oligose with Lactobacillus plantarum XC-10 filling for fermented milk production. The results showed that the viable count of XC-10 reached 3.4×109 CFU/g，1.9 times for the same concentration of glucose with 1.2%～1.6% oligosaccharide；Oligose had a protective effect on the growth of XC-10 in 14 d storage period，and the viable count of XC-10 was more than 10% of the control group；Finally，the survival rate in simulated gastric fluid was more than 1.2 times for the control group with 1.2%～1.6% oligose，which showed that oligose had important protective effect of XC-10 in the polar acid feeding environment. 　　Key words oligose；fermented milk；simulated gastric fluid；storage period 　　低聚糖（oligosaccharide）又称寡糖，是由2～10个单糖分子脱水缩合而成的碳水化合物，因糖的组成和结构不同而有不同的理化性质和生理功能[1]，具活化肠道内益生菌，促进其生长繁殖，同时抑制肠道致病菌生长[2-4]等作用。2007年1月1日起，由国家发改委国家公众营养与发展中心推出的“食物中加Oligo”项目正式启动，充分表明了国家对低聚糖在食品中发挥功能性的重视。 　　植物乳杆菌属于乳杆菌科中的乳杆菌属，属于同型发酵乳酸菌[5]，常见于奶油、肉类及许多蔬菜发酵制品中，能通过胃并定植于肠道发挥有益作用，可抑制病原菌生长、调节肠道微生态、降低血清胆固醇等，近几年的研究热点集中于炎症性胃肠病、过敏、外科感染、抗生素相关腹泻、妇科感染、粘膜免疫、癌症以及肥胖等相关症状[6]。 　　近年有研究发现低聚糖可促进乳杆菌的增殖[7]，如能将低聚糖与乳酸菌进行有机结合，并应用于发酵乳生产，就可达到既保留发酵乳的营养价值和风味，也能强化低聚糖的益生功能。该文旨在通过研究低聚糖对适合发酵乳生产的植物乳杆菌的作用，主要是活菌数的影响，以期能提高发酵乳生产中乳酸菌的活菌数，为乳酸菌更好地发挥保健作用提供实验室基础。 　　1 材料与方法 　　1.1 试验材料 　　1.1.1 菌种。植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）XC-10，可用作发酵乳制作，由本实验室于宁波雪菜中分离筛选得到。 　　1.1.2 培养基及主要试剂。①培养基：GYP培养基[8]；10%脱脂牛奶，115 ℃、10 min灭菌。②低聚糖：低聚果糖（FOS），菊粉（Inulin），低聚半乳糖（GOS），低聚异麦芽糖（IMO），低聚木糖（XOS），木苏糖（Stachyose），均为食品级，纯度为90%左右，购自上海驰为实业有限公司。③人工胃液：胃蛋白酶（Sigma）0.35 g，NaCl 0.2 g，溶于适量蒸馏水，HCl调节pH值至2.0，定容至100 mL，0.22 μm微孔滤膜（Millex-GV）过滤除菌。④其他试剂均为化学纯。 　　1.2 试验方法 　　1.2.1 发酵乳制作。在10%脱脂牛奶中分别加入0.4%、0.8%、1.2%和1.6%上述6种低聚糖，以相应浓度葡萄糖（Glu）为对照组。灭菌后分装待用。将XC-10菌株5%接种至上述复原乳中，42 ℃恒温培养。 　　1.2.2 样品菌数测定。发酵乳样品在42 ℃培养48 h，依据《食品卫生微生物学检验乳酸菌检验标准（GB/T 4789.35-2010）》，分别测定0、4、8、12、16、24、36、48 h样品中所含活菌总数。 　　1.2.3 贮藏期样品中菌数测定。将XC-10菌株5%接种在10%脱脂牛奶中，42 ℃培养8 h，样品出现凝乳，在上述发酵乳中添加发酵中对活菌数影响较明显的低聚糖，使其终浓度分别为0.4%、0.8%、1.2%、1.6%，以相应浓度葡萄糖为对照组，4 ℃贮藏，分别于0、3、7、14、21 d测定发酵乳中所含活菌数。 　　1.2.4 人工胃液中耐酸性测定。将菌株于GYP培养基中37 ℃、培养16 h后，无菌状态下取10 mL菌液，5 000 r/min离心10 min，沉淀于无菌生理盐水洗涤离心2次，加入5 mL人工胃液，并添加发酵中对活菌数影响较明显的低聚糖，使其终浓度分别为0.4%、0.8%、1.2%、1.6%，以相应浓度葡萄糖为对照组，振荡均匀后置于37 ℃恒温水浴，2 h后取样测定剩余活菌数，与无菌生理盐水中对照活菌数相比，得出生存率。 　　2 结果与分析 　　2.1 发酵过程中低聚糖对XC-10活菌数的影响 　　将0.4%、0.8%、1.2%和1.6%的6种低聚糖和葡萄糖分别添加到脱脂牛奶中，42 ℃培养48 h，分别测定0、4、8、12、16、24、36和48 h时样品中所含活菌总数，如图1所示。结果显示，活菌数在8 h前变化不明显，8 h后有显著增加，培养16 h左右，活菌数达到最大；随着糖浓度的增加，活菌数也相应增加，但浓度1.2%和1.6%时活菌数相差不显著，说明低聚糖浓度在此区间对活菌数的增加影响较大。低聚半乳糖和低聚果糖对发酵过程中XC-10的活菌数影响明显，特别是低聚果糖，在浓度为1.2%，培养16 h后时，活菌数达到3.4×109 CFU/g，为对照组活菌数（1.8×109 CFU/g）的1.9倍，低聚麦芽糖和低聚木苏糖对发酵乳也有一定影响，低聚木糖和菊糖对发酵乳无明显影响。 　　2.2 贮藏期添加低聚糖对XC-10活菌数的影响 　　由2.1试验结果可知，低聚半乳糖和低聚果糖对发酵过程中XC-10的活菌数影响明显，因此在发酵乳样品中添加上述2种低聚糖，4 ℃贮藏，分别于0、3、7、14和21 d测定发酵乳中所含活菌数，结果如图2所示。可以看出，0～3 d贮藏期中，活菌数出现了较明显的下降，3 d后基本为0 d的1/3左右，3～14 d，活菌数的变化不明显，21 d后样品中活菌数到达较低水平，普遍在0.5×107 CFU/g以下；在3～14 d的贮藏期间内，糖浓度越高，相对活菌数越高，同时，贮藏7 d，浓度1.2%的测定结果表示，低聚果糖组的活菌数为原始的38.17%，低聚半乳糖为34.70%，比对照组的（26.71%）高，由此可知，在一定贮藏期内，低聚糖对XC-10的生长具有保护作用，减缓菌体的死亡，并且低聚糖浓度越高保护作用相对越强。 　　2.3 添加低聚糖对人工胃液中XC-10活菌数的影响 　　人体胃液的pH值在2.0～4.0之间，对一般乳酸菌而言是相当苛刻的环境，大部分乳酸菌在通过人体胃部时死亡，该试验为观察在极酸环境下低聚糖对乳酸菌XC-10的保护作用，进行了人工胃液中添加低聚半乳糖和低聚果糖后，XC-10的耐酸性测定，结果如图3所示。结果表明，在人工胃液中含有葡萄糖和低聚糖时，随着糖浓度的增加，XC-10的生存率相应增加，但糖浓度在1.2%～1.6%区间内，生存率 　　变化不明显；加入低聚糖后XC-10的生存率比加入同样浓度的葡萄糖时有显著提高，1.2%～1.6%区间内，添加低聚果糖和低聚半乳糖试验组的活菌生存率分别达到9.2%和8.8%左右，比添加葡萄糖时（7.5%）1.2倍以上。由此可见，和葡萄糖相比，低聚糖在极酸摄食环境下对XC-10菌株有显著保护作用。 　　3 结论与讨论 　　不同种类及浓度的低聚糖对XC-10发酵脱脂牛奶过程中和贮藏期内乳菌落活菌数有不同影响，其中低聚果糖和低聚半乳糖影响最显著，发酵期中能够促进XC-10的生长，在添加1.2%～1.6%低聚果糖的样品中，16 h时XC-10的活菌数可达到3.4×109 CFU/g；在4 ℃贮藏条件下发酵乳中低聚果糖和低聚半乳糖能保护XC-10的存活，减缓其衰亡。在食用时添加低聚糖可保护乳酸菌较顺利通过胃部强酸环境，使到达肠道的活菌数增加。 　　4 参考文献 　　[1] 杨闯，王俊玲，周诗伽.功能性低聚糖的制备研究进展及其应用[J].农业与技术，2015，35（20）：1-4. 　　[2] KOHMOTO T，FUKUI F，TAKAKU H，et al.Dose-respones teset of maltooligosa ccharides for nereasing fecal bifi-dobacteria[J].Agricultural and Biological Chemistry，1991，55：2157-2159. 　　[3] PALFRAMAN R J，GIBSON G R，RASTALL R A.Effect of pH and dose on the growth of gut bacteria on prebiotic carbohydrates in vitro[J].Anaerobe，2002，8（5）：287-292. 　　[4] 郑建仙.功能性低聚糖[M].北京：化学工业出版社，2004. 　　[5] 廖启成.乳酸菌之分类及应用[J].食品工业（台湾），1998，30：1. 　　[6] 王水泉，包艳，董喜梅，等.植物乳杆菌的生理功能及应用[J].中国农业科技导报，2010，12（4）：49-55. 　　[7] 周景欣，袁杰利，迟俐，等.双歧杆菌低聚果糖制剂对便秘人群肠道菌群的调整作用[J].中国微生态学杂志，2008，18（5）：399-400. 　　[8] CAI Y M，KUMAI S，OGAWA M，et al.Characterization and identification of Pediococcus species isolated from forage crops and their application for silage preparation[J].Applied and environmental microbiology，1999，65（7）：2901-2906.