低聚异麦芽糖对乳酸杆菌增殖及产酸效果的研究

谷雪玲，吕宏伟，宋泽和，贺 喜，范志勇*

(1.湖南省畜禽安全生产协同创新中心,湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学 动物科学技术学院,湖南 长沙 410128)

低聚异麦芽糖 (Isomaltooligosacharide，简称 IMO)是葡萄糖基以α-1，6糖苷键结合而成单糖数在2～6不等一类低聚糖，主要成份为异麦芽糖(Isomaltose)、潘糖(Panose)、异麦芽三糖(Isomaltotriose)及异麦芽四糖等。低聚异麦芽塘甜度低、味圆润柔和、保湿性强、耐酸耐热稳定性好，在食品和饲料加工上得到广泛应用[1-3]。研究证实，IMO甜度仅为蔗糖的40%～50%，水分活度(Aw=0.571)比蔗糖(Aw=0.851)和麦芽糖(Aw=0.77)都低，一般细菌、霉菌和酵母都难以利用，具有较佳的防腐效果[4-5]。由于IMO具有这些理化性质，不仅宿主消化道难以降解，而且体内大部分微生物难以利用，但却是乳酸菌和双岐杆菌的高效诱导发酵底物，具有典型的靶向诱导有益菌群的特定益生物质属性。研究表明，IMO对上述微生物作用的研究目前有共性总结，但在其对猪肠道来源的乳酸菌增殖及其代谢产酸的作用影响如何，相关资料仍较为缺乏。本试验以乳酸杆菌为研究对象，旨在考察低聚异麦芽糖对其增殖及代谢产物pH的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

乳酸杆菌由湖南农业大学食品科技学院提供的乳酸杆菌(ATCC14365)。异麦芽低聚糖粉(异麦芽低聚糖含量≥90%)由源叶生物科技有限公司生产。乳酸杆菌 MRS肉汤培养基：胰蛋白胨 10.0 g，牛肉浸膏 5.0 g，酵母浸粉4.0 g，磷酸氢二钾 2.0 g，柠檬酸三铵 2.0 g，七水硫酸镁 0.2 g，四水硫酸锰 0.05 g，乙酸钠 5.0 g，吐温-80 1.0 mL，蒸馏水 1 000 mL，pH为6.2±0.2，121 ℃高压蒸汽灭菌20 min。

1.2 试验仪器

超净台(苏州江东精密仪器有限公司 SW-CJ-2FD型号)、恒温生化培养箱(ADX-SHP型号)、高压蒸汽灭菌锅(立式压力蒸汽灭菌锅 LDZX-50KBS)、烘箱(JINGHONG公司 XMTD-8222型号)、PH计(德国德图 testo 205)、酶标仪(Thermo公司 MULTISKAN GO型号)等。

1.3 菌种活化

在无菌超净台上将菌种接种在MSR肉汤培养基中，放入37 ℃，140 r/min的摇床中培养12～24 h，观察培养基浑浊状态，用分光光度计检测菌种数量，待菌落长出较多时，用10倍梯度法稀释，接种在普通琼脂培养基中用以鉴定菌种纯度。纯度达标后，用甘油保存法将乳杆菌菌种保存待用。

1.4 试验设计

以MRS培养基为基础培养基(未加葡萄糖)，对照组为基础培养基，试验组分别在基础培养基中加入1.0%IMO和2.0%IMO，每组设3个平行样(如表1)。每个样装100 mL，共计分装9个250 mL锥形瓶中，封口，然后121 ℃灭菌20 min。在超净台中加入相应的糖源后，每个培养基用移液枪接种1 mL菌液，放入37 ℃恒温培养箱培养。

表1 试验设计 Table 1 Experimental design

1.5 测定指标及方法

1.5.1 乳酸杆菌光密度测定 光密度测定：用酶标仪测定接种后0 h、8 h、16 h、24 h、36 h和 40 h培养液的OD620，并记录数据。细菌悬浮液的浓度在一定范围内与透光度成反比，与光密度成正比，所以，可用光电比色计或酶标仪测定菌液，用光密度(OD值)表示样品菌液浓度[6]。

1.5.2 pH的测定 于接种后0 h、8 h、16 h、24 h、36 h和 40 h用pH计测定发酵液的pH，并记录试验数据。

1.6 数据处理

数据用EXCEL统计后，SPSS20.0统计软件对数据进单因素方差分析，Duncan法进行多重比较，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著。数据用平均数±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 低聚异麦芽糖对乳酸杆菌生长的影响

由表2可知，IMO对乳酸杆菌增殖具有一定作用，呈现出一定量效关系，其效果与IMO添加剂量和试验进程有关。除0 h和8 h外，1.0 %和2.0 %IMO添加量的发酵液的OD值均显著高于对照组(P<0.05)。其中，2.0 %IMO培养液的OD值不但显著优于对照组(P<0.05)，而且明显好于1.0 %IMO组(P<0.05)。与对照组相比，IMO组乳酸杆菌的增殖发酵速度表现明显优于对照组(P<0.05)，但与OD值表现不同的是，1.0%的IMO处理组乳酸杆菌的增殖发酵速度在16～24 h之间要快于2.0%IMO组，前者在24 h的发酵液OD值即接近最大值，而后者达到最大值需要时间是36 h。

表2 IMO对发酵液OD值的影响Table 2 Effect of IMO on the fermentation liquid of OD

2.2 低聚异麦芽糖对乳酸杆菌产酸效果的影响

由表3知，除0 h和8 h外，与对照组相比，1.0%和2.0%IMO组发酵液的pH均显著低于对照组(P<0.05)；在36 h后，2.0%IMO组发酵液的pH不仅显著低于对照组(P<0.05)，且显著低于1.0%IMO组(P<0.05)。1.0 %IMO的发酵液的pH在8～24 h之间呈下降趋势，2.0 %IMO在8～36 h时发酵液的pH呈下降趋势。

3 讨 论

动物胃肠道的微生态系统是动物机体与肠道微生物共生的复杂体系，有益菌包括双歧杆菌、乳酸菌等，可合成和分泌对动物机体有益的生长因子、消化酶等物质，维护胃肠道的正常功能，维持肠道内正常的微生态平衡[7-8]。体内外研究证实，IMO在动物胃肠道内虽无法被机体消化酶和有害菌如产气荚膜杆菌分解利用，但却是乳酸菌、双歧杆菌等有益微生物定植和生长的良好的培养基[5]，这说明IMO可有效促进消化道有益菌的生长和扩增，抑制病原菌的入侵和定植，减少胃肠道内有毒发酵产物对机体健康的负面影响[9-10]。IMO对有益菌的这种定向诱导效果与研究中的试验条件如菌株、培养方式、培养基内容物、微生物初始浓度和试验观测时间等均密切相关。房晓等[6]研究表明，IMO能促进L-bulgaricus SICT0l、LGG和 Z:casei SICT02三种有益菌株的生长，并表现出明显的剂量效应关系。本试验中，IMO所呈现出的对乳酸杆菌增殖及产酸的良好诱导效果，不仅肯定了IMO的作用与剂量水平和试验时间的显著相关性，这进一步肯定和支持了上述结论。因此，尽管体外模拟与真实肠道菌群环境存在较大差异，但由此获得的剂量、作用规律和菌株特异性等试验信息对指导动物模型或人体试验条件下的体外应用与评估研究就显得十分必要。

表3 IMO对发酵液pH的影响Table 3 Effects of IMO on fermentation broth pH

4 结 论

IMO对乳酸杆菌增殖有一定促进作用，并可显著降低发酵液的pH，2%的添加量的效果优于1%。