酶解马铃薯渣对大鼠体重和肠道菌群的影响

曲 娜，顾正彪，2，*，程 力，洪 雁

（1.江南大学食品学院，江苏无锡 214122;2.江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡 214122)

酶解马铃薯渣对大鼠体重和肠道菌群的影响

曲 娜1，顾正彪1，2，*，程 力1，洪 雁1

（1.江南大学食品学院，江苏无锡 214122;2.江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏无锡 214122)

对难于处理、易造成污染的废弃物马铃薯渣进行适度酶解，代替麸皮添加到饲料中，通过动物实验考察其对大鼠体重和肠道菌群的影响。研究结果表明：添加酶解马铃薯渣饲料喂养的大鼠（酶解组)增重效果1～7d显著高于对照组和添加马铃薯渣原浆喂养的大鼠（原浆组)。酶解组回肠、盲肠、结肠内容物及相应粘膜上乳酸杆菌数量显著高于对照组和原浆组。酶解组回肠、盲肠、结肠内容物及相应粘膜上大肠杆菌数量显著低于对照组和原浆组。

马铃薯渣，酶解，大鼠，增重，肠道菌群

马铃薯于8000年前被发现于安第斯山脉，由于其良好的性质以及对不同气候具有极强的适应力，广泛分布在世界各地[1]。我国具有丰富的马铃薯资源，据统计，我国马铃薯种植面积为508.1万hm2，年总产量7327万t左右，位居世界第一[2]。马铃薯渣是在马铃薯淀粉生产过程中产生的副产物，主要成分为水、细胞碎片和残余淀粉颗粒，其含有大量的纤维素、淀粉、果胶及少量蛋白质等可利用成分，具有很高的开发利用价值[3]。马铃薯渣中的淀粉经酶解处理可产生部分糊精、低聚糖和葡萄糖。低聚糖具有增进动物健康，促进动物增长的生理功能[4]，在消化道后段被肠道菌群选择性发酵利用[5]，水解产生的小分子糖使得体系适口性有所提高。酶解后马铃薯渣中的可溶性膳食纤维等组分暴露出来，发挥改善肠道功能的作用，为肠内创造良好的环境[6]，有较好地应用为动物饲料的潜力。本文通过酶解处理马铃薯渣，采用动物实验的方法考察其作为饲料添加组分对大鼠生长性能和肠道菌群的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

湿马铃薯渣 黑龙江北大荒马铃薯产业有限公司;耐高温型α-淀粉酶 无锡杰能科生物工程有限公司;玉米粉、豆粕、麸皮、面粉、食盐 从本市市场购进;麦康凯琼脂培养基（大肠杆菌) 蛋白胨20g，乳糖10g，牛胆酸盐1.5g，氯化钠5g，中性红0.03g，结晶紫0.001g，琼脂13g;酸化MRS培养基（乳酸杆菌) 蛋白胨10g、肉浸膏10g、酵母膏5g、葡萄糖20g、吐温80 1mL、醋酸钠5g、K2HPO42g、柠檬酸铵2g、MgSO4·7H2O 0.2g、MnSO4·4H2O 0.05g，琼脂15g;雄性断乳Wistar大鼠 上海斯莱克实验动物有限公司，33只，体重（48.21± 3.56)g;麸皮 基础饲料中的纤维素主要成分，马铃薯渣的纤维素含量与其接近，成本低廉，饲料中添加小麦麸皮太多时，还会降低饲料的利用率[7]，所以考虑使用马铃薯渣代替基础饲料中的一部分麸皮，维持饲料的营养水平均衡，a.对照组：普通基础块料，自制;b.原浆组：用湿马铃薯厡渣取代基础饲料中5%（以干基计)的麸皮;c.酶解组：采用耐高温α-淀粉酶对马铃薯渣进行降解的产品（实验室自制)，取代基础饲料中5%（以干基计)的麸皮，三种饲料能量及成分对比见表1。

表1 各组饲料营养水平Table 1 Nutrient levels of basic diet fed to rats

PL602-L型电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海)有限公司;无菌操作台 苏州净化设备有限公司;隔水式电热恒温培养箱 上海跃进医疗器械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 饲养管理 实验大鼠于空调动物实验室内，自由进食、进水饲养3d，随机分成3组，即对照组、原浆组、酶解组。各组增重差异不显著。实验期大鼠自由采食、饮水，实验时间为28d。环境参数为：温度（24±1)℃，相对湿度45%±5%，12h昼夜交替。

1.2.2 生长性能指标 大鼠在分组时称个体体重，以后在7、14、21、28d再称重，记录体重和耗料量，计算各组每只日均增重，日采食量和料重比（耗料/增重)。

1.2.3 肠道菌群检测 在无菌操作台上解剖大鼠，取回肠、盲肠、结肠内容物及相应粘膜，置于无菌离心管内，加入无菌稀释液10倍稀释，在磁力振荡器振荡3～5min，此液为10-1倍稀释液，依次制成10-2～10-6倍系列肠道内容物稀释液，取适当稀释度的样品0.3mL接种于不同的选择性培养基上，每个稀释度做三个平行板。培养后进行计数，取平均值。菌落计数：每克样本中的菌数（cfu/g)=（菌落数/涂布量)×稀释倍数×稀释液体积/重量，菌群数量经对数换算，以lgcfu/g（湿重)表示。

具体使用培养基和方法如下：a.大肠杆菌：麦康凯琼脂培养基（本实验室自制)，37℃，需氧培养48h;b.乳酸杆菌：酸化MRS培养基（本实验室自制)，37℃，厌氧培养48h。

2 结果与分析

2.1 大鼠生长性能测定

在整个实验期间，大鼠均生长正常。如表2所示，各组大鼠初重基本相同，组间无显著差异。给予不同的饲料喂养后，三组大鼠均成增长趋势，但增长速度不同，酶解组大鼠增长速度最快。饲喂7d后，酶解组大鼠体重达到92.5g，明显高于对照组和原浆组，差异显著（p＜0.05)。8～28d喂养过程中，三组大鼠体重增量差异不显著（p＞0.05)，但酶解组大鼠日增量高于其他两组。饲喂28d后，酶解组大鼠体重最高，分别高于对照组、原浆组9.05、10.02g。三组大鼠的日采食量和料重比差异不显著（p＞0.05)，酶解组料重比最低。

表2 不同处理薯渣对大鼠生长性能的影响Table 2 Effect of different treatments of potato pulp on body weight of rats

注：同行数据标注不同的小写字母表示差异显著（p＜0.05);不同大写字母表示差异极显著（p＜0.01);无字母或标有相同字母表示差异不显著（p＞0.05)，表3～表7同。

2.2 马铃薯渣对大鼠粪便含水率的影响

如表3所示，1～7d酶解组大鼠粪便含水率最高，与对照组、原浆组比较差异显著;8～14d对照组粪便含水率最低，差异显著;15～21d三组粪便含水率差异极显著;随后，三组大鼠粪便含水率趋于一致，差异不显著，但酶解组最高。

表3 不同处理薯渣对大鼠粪便含水率的影响（%)Table 3 Effect of different treatemnt of potato pulp on moisture content of rat feces（%)

2.3 马铃薯渣对大鼠肠道菌群的影响

2.3.1 马铃薯渣对大鼠回肠、盲肠、结肠中乳酸杆菌的影响 如表4所示，饲喂14d后，回肠内酶解组乳酸杆菌数量高于原浆组和对照组，与对照组相比差异显著，盲肠内三组乳酸杆菌数量差异极显著，酶解组最多，结肠内对照组乳酸杆菌数量最低，差异极显著;28d后，回肠内酶解组乳酸杆菌数量最多，三组乳酸杆菌数量差异显著，盲肠内酶解组乳酸杆菌最多，差异极显著，结肠内原浆组乳酸杆菌数量最少，酶解组最高，与对照组、原浆组比较差异极显著。

2.3.2 马铃薯渣对大鼠回肠粘膜、盲肠粘膜、结肠粘膜上乳酸杆菌的影响 如表5所示，饲喂14d后，回肠粘膜上酶解组乳酸杆菌数量明显高于其他两组，差异极显著，盲肠粘膜、结肠粘膜上乳酸杆菌差异不显著，但酶解组乳酸杆菌有增多的趋势;28d后，酶解组大鼠盲肠粘膜，结肠粘膜上乳酸杆菌最多，差异显著。

2.3.3 马铃薯渣对大鼠回肠、盲肠、结肠中大肠杆菌的影响 如表6所示，饲喂14d后，回肠、盲肠内酶解组大肠杆菌数量低于对照组和原浆组，差异极显著，结肠内各组大肠杆菌数量差异不显著，但酶解组大肠杆菌有减少的趋势;28d后，回肠内酶解组大肠杆菌数量最少，三组大肠杆菌数量差异显著，盲肠、结肠内酶解组大肠杆菌数量最少，与对照组，原浆组比较，差异显著。

2.3.4 马铃薯渣对大鼠回肠粘膜，盲肠粘膜，结肠粘膜上大肠杆菌的影响 如表7所示，饲喂14d后，酶解组大鼠回肠粘膜、盲肠粘膜上大肠杆菌数量最少，与对照组、原浆组比较，差异极显著，结肠粘膜上酶解组大肠杆菌数量最少，各组差异极显著;28d后，结肠粘膜上酶解组大肠杆菌低于其他两组，差异显著。

3 讨论与结论

3.1 讨论

单纯用马铃薯渣来喂饲大鼠，不仅对马铃薯渣本身的营养消化吸收率极低，而且大鼠生长较缓慢。酶解后的马铃薯渣产生一部分低聚糖，它可以选择性促进有益菌的增殖，减少有毒发酵物的产生，抑制病原菌和腹泻，降低血清胆固醇，增强免疫力[5]。刚断奶的大鼠消化道发育不够完善，体内的淀粉酶活性不高，酶解后的马铃薯渣可以缩短大鼠自身消化吸收糖类的过程，提高供能效率。添加了酶解后的马铃薯渣饲料降低了料重比，提高了饲料的转化效率，可显著提高刚断奶后大鼠的日增重量。

添加马铃薯渣的饲料对大鼠粪便含水率有显著的影响，润肠效果较好。马铃薯渣中干基含量最多的是纤维素和淀粉，纤维对肠道的物理效应意义重大，另外对大肠功能和排便也有显著影响[7]，马铃薯纤维中一部分为可溶性膳食纤维，膳食纤维是一些微生物的主要能量来源，因此影响着微生物的多样性和毒性[8]，它也通过肠道粘膜直接或间接的反应影响着先天免疫系统。Tine Ebersbach[9]发现纤维素通过促进肠道有益微生物的生长能增强宿主对肠道传染病的抵抗。吴正杰[10]在研究苹果渣对猪粪便的影响时，发现其中的膳食纤维能够有效地解决便秘问题，且粪便畅通，粪量增加，粪色深黑，本实验酶解组中的粪便与其研究结果一致，但原浆组粪便颜色不深，可能是由于马铃薯渣经过耐高温α-淀粉酶进行高温酶解，起到一定的灭菌效果，酶解后纤维素暴露出来直接在体内起作用，而原浆组的纤维素与淀粉紧密结合在一起，纤维素的作用效果受到一定程度的影响。

表4 不同处理薯渣对大鼠回肠、盲肠、结肠内乳酸杆菌数量的影响（x±s，lgcfu/g)Table 4 Population of lactoacillus in ileum，cecum and colon of rats with different treatemnt of potato pulp（x±s，lgcfu/g)

表5 不同处理薯渣对大鼠回肠粘膜，盲肠粘膜，结肠粘膜内乳酸杆菌数量的影响（x±s，lgcfu/g)Table 5 Population of lactoacillus in ileum，cecum，colon mucosa of rats with different treatemnt of potato pulp（x±s，lgcfu/g)

表6 不同处理薯渣对大鼠回肠，盲肠，结肠内大肠杆菌数量的影响（x±s，lgcfu/g)Table 6 Population of E.coli in ileum，cecum and colon of rats with different treatemnt of potato pulp（x±s，lgcfu/g)

表7 不同处理薯渣对大鼠回肠粘膜，盲肠粘膜，结肠粘膜内大肠杆菌数量的影响（x±s，lgcfu/g)Table 7 Population of E.coli in ileum，cecum，colon mucosa of rats with different treatemnt of potato pulp（x±s，lgcfu/g)

肠道不仅是消化、吸收和营养物质交换的场所，也是机体最大的免疫器官[11]。纤维素在胃肠道中形成凝胶结构，这有助于肠道微生物的发酵，从而增加了与酶接触的表面积[12]。微生物发酵能降低肠道pH，产生酸性环境，更适合乳酸杆菌的生长。酶解后马铃薯渣的饲料可以显著提高回肠、盲肠、结肠内容物的乳酸杆菌数量，并能显著降低大肠杆菌的数量。维持肠道健康非常重要且复杂，这主要要依赖于粘膜（包括消化上皮、ALT和上粘液层)，胃肠道壁的内部结构（尤其是粘液层)对维持有效的肠道防御屏障功能非常重要。足够的采食量和适当的不可溶纤维含量，对维持粘液合成水平有重要作用，从而有益于维持肠道健康[13]。马铃薯渣中含有一部分不可溶纤维素，通过酶解处理暴露出来，可以在粘膜上更好的发挥作用。酶解组的回肠粘膜、盲肠粘膜、结肠粘膜上乳酸杆菌数量最多，大肠杆菌数量最少，且差异显著。由于大肠杆菌对肠壁的黏附是其发挥作用的主要条件，所以推断乳酸杆菌在黏膜上的占位在一定程度上减少了大肠杆菌的数量，从而减轻了大肠杆菌对肠道的不良影响[14]。

3.2 结论

酶解后的马铃薯渣替代部分麸皮对刚断奶的大鼠生长具有显著的促进作用，有利于饲料的消化吸收，提高饲料转化效率，增加粪便含水率。

随着饲喂时间的增加，酶解处理的马铃薯渣对大鼠肠道菌群有一定的调节作用。可以显著提高回肠、盲肠、结肠及相应粘膜的乳酸杆菌数量，并显著降低回肠、盲肠、结肠及相应粘膜的大肠杆菌数量。

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Effect of hydrolysis of potato pulp on body weight and intestinal microbial populations of rats

QU Na1，GU Zheng-biao1，2，*，CHENG Li1，HONG Yan1
（1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China;2.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

Potato pulps which were hard to be dealt with and might cause serious pollution，that were added into feed instead of wheat bran after treatment by enzyme，and the effect of fed with hydrolyzed potato pulps on body weight and intestinal flora of rats were investigated.The results showed that rats fed with feed which contained hydrolyzed potato pulps（hydrolysis group)gained higher increased in weight than control and those fed with feed containing untreated potato pulps（untreated group)and significant difference could be found during the first 7d.The number of lactoacillus in enzymatic group ileum，cecum，colon contents and on the corresponding mucous membranes was significantly higher than control and untreated group.The number of E. coli in enzymatic group ileum，cecum，colon contents and on the corresponding mucous membranes was significantly smaller than control and untreated group.

potato pulps;enzyme treatment;rats;weight gain;intestinal flora

TS201.4

A

1002-0306（2012)14-0363-04

2011－12－21 *通讯联系人

曲娜（1986-)，女，硕士，研究方向：谷物与淀粉工程。