不同分子质量的菊粉对乳酸杆菌生长的影响

邹 东 旭，芦 明 春，郑 晓 丽，邵 文 培

(大连工业大学 食品学院，辽宁 大连 116034)

0 引 言

乳酸杆菌属(Lactobacillus)为兼性厌氧微生物，发酵产生乳酸等有机酸，可阻止病原菌对肠道的入侵和定植、维持肠道的微生态平衡、增强机体免疫力、促进消化等生理功能[1]，有研究显示乳酸杆菌的发酵液有很强的抑菌效果。

菊粉是一种果聚糖混合物，以β－(2，1)糖苷键连接，聚合度2～60，是良好的益生元。有研究表明，果聚糖选择性地刺激一些乳酸菌的生长，其有效剂量为4～15g[2]。分子质量是决定其益生功能和耐受量的重要因素，而在不同分子质量的菊粉对乳酸杆菌生长的影响方面鲜有研究，因此本实验探讨了3种不同分子质量的菊粉对两株乳酸杆菌生长的影响，对3种菊粉益生元效果的差异性作出初步评估，为菊粉的选择性应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 菌种与原料

菌种：嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus，简称La)，保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus，简称Lb)，中国工业微生物菌种保藏中心提供。

原料：菊粉Ins(Standard inulin，相对分子质量1962)，菊粉Ino(Oligofructose powder，相对分子质量666)，菊粉Inh(High performance，相对分子质量4069)，实验室自制。

1.1.2 培养基

基础培养基(MRS－B)：蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，葡萄糖5g，无水乙酸钠5g，柠檬酸三氨 2g，KH2PO42g，MgSO40.2g，MnSO4·H2O 0.05g，吐温 80 1g，定容至1 000mL。

改良培养基：MRS＋菊粉(Ino，Ins，Inh)。

益生培养基：以3种菊粉取代基础培养基中的葡萄糖，分别记为MNO、MNS、MNH。

1.2 方 法

1.2.1 菌种活化

保藏菌种的平板上挑取单菌落，接种于100mL MRS液体培养基内，37℃培养24h。吸取200μL菌悬液于100mL MRS液体培养基内，37℃培养24h。经两次活化后，制成菌悬液。

1.2.2 菊粉添加量的确定

将2种菌悬液以3%接种量接入菊粉添加量为10、20、30和40g／L的改良培养基，37℃下静置培养48h，取样测定培养基的OD630和pH。

1.2.3 3种菊粉对两菌株的促生长作用

将2种菌悬液以3%接种量接种于基础培养基和3种改良培养基，37℃下摇床培养48h，测定培养基的OD630和pH。

1.2.4 2种菌株对3种不同菊粉的利用情况

在3种益生培养基上进行2株乳酸杆菌的体外发酵实验，研究48h内两菌株生长情况，以培养基的OD630，绘制生长曲线。

测定培养基在发酵48h后波长630nm处的吸光度(A)。益生指标PI值按如下公式计算[3－4]：

式中：APP0和APP48分别为碳源为菊粉时益生菌培养0和48h的吸光度，APG0和APG48分别为碳源为葡萄糖时益生菌培养0和48h的吸光度；APN0和APN48分别为益生菌在MRS无糖培养基(无碳源)培养0和48h的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 菊粉添加量的影响

由图1可知，添加菊粉后菌体OD值均增加，说明菊粉的添加促进菌体生长。当添加质量浓度为10g／L时促生长效果最好。由图2可知，培养基pH在菊粉添加量为10g／L时降低最多。

图1 菊粉添加量对菌数的影响Fig.1 Effect of inulin amount on call number

图2 菊粉添加量对培养基pH的影响Fig.2 Effect of inulin amount on the pH of medium

2.2 3种菊粉对两菌株生长情况的影响

按照方法“1.2.3”测定不同改良培养基48h后发酵液的OD值和pH，结果见图3、4。由图3可以看出，与MRS－B相比，3种改良培养基的OD值明显地升高，表明3种不同分子质量菊粉的添加促进了两菌株的生长，可作为两菌株的促生长因子。分子质量最小的菊粉Ino对两菌株的促生长作用最强。可能是菌体需要用糖苷酶将菊粉降解后方可利用。在其他条件相同时，分子质量越小，糖苷酶越容易将其降解，越易于被菌体利用。

图3 两菌株在不同MRS培养基下48h发酵液的OD值Fig.3 OD of two strains after fermentation 48hin improved MRS medium

由图4可以看出，菌的生长情况越好，对菊粉利用程度越高，并将其转化为有机酸，使培养基pH降低。与MRS－B相比，3种改良培养基的pH明显地降低，表明3种不同分子质量菊粉的添加促进了两菌株产酸，可作为两菌株的促生长因子。MRS－Ino培养基经培养两菌株后呈现最小的pH，即在该培养基上两菌株的生长情况最佳。可能是在其他条件相同时，分子质量越小，糖苷酶越容易将其降解被菌体利用，产酸越多，pH降低越明显。

图4 两菌株在不同MRS培养基下48h发酵液的pHFig.4 pH of two strains after 48hfermentation in improved MRS medium

2.3 两菌株对3种菊粉的利用情况

2.3.1 两菌株利用3种菊粉的生长曲线

按照“1.2.4”方法，研究两菌株对3种不同分子质量菊粉的利用情况，生长曲线如图5所示。由图5可知，在以3种不同分子质量的菊粉为唯一碳源的益生培养基上两菌株均呈现不同生长状况。利用菊粉Ino和Ins时，生长期速率较大，达到稳定期时间短；而利用菊粉Inh生长缓慢，达到稳定期的时间较长。两菌株对菊粉Ino的利用情况相近，对菊粉Ins的利用效果Lb强于La；而对于菊粉Inh，La的利用效果更好(与其利用菊粉Ins时相近)。

图5 两菌株对3种菊粉利用情况Fig.5 Results of inulin fermented by two strains

2.3.2 3种菊粉发酵两菌株益生指标PI的测定

两菌株分别在3种益生培养基MNO、MNS、MNH培养基下发酵48h，发酵液的益生指标PI值如图6所示。由图6可看出，3种不同分子质量的菊粉对两菌株的益生效果均是菊粉Ino＞菊粉Ins＞菊粉Inh，表明分子质量是决定菊粉益生效果的重要因素。两菌株利用菊粉Ins和Ino的PI值达到0.6以上，益生作用良好。嗜酸乳杆菌发酵菊粉Inh的PI为0.4，效果最差。

图6 两菌株培养48h后发酵液的PI值Fig.6 PI of two strains after 48hfermentation

3 结 论

通过研究不同分子质量菊粉对两株乳酸杆菌生长的影响，MRS培养基中菊粉添加量为10g／L时促生长效果最好，3种菊粉对嗜酸乳杆菌促生长作用强于保加利亚乳杆菌。以菊粉为唯一碳源的MRS培养基上，嗜酸乳杆菌利用菊粉Ino和Ins的效果比保加利亚乳杆菌好；而对于菊粉Inh，保加利亚乳杆菌比嗜酸乳杆菌效果好。3种菊粉均具有一定的促生长作用，且分子质量越小，益生值越高，益生效果越强，为提高菊糖日安全摄入量并增强其益生效果进行了基础研究，为菊粉作为益生元在食品中的安全应用提供了依据。

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