酵母膳食纤维理化性质及抑菌效果研究

姚 夏,吴丽华*,葛少彬

(太原师范学院 生物科学与技术学院,山西 晋中 030019)

0 引言

膳食纤维是一类不能被胃和小肠所消化,但对人体有重要生理功能的非淀粉类多糖.研究表明,膳食纤维可显著降低人体患高血压、糖尿病、肥胖症和肠胃疾病的概率,可能是因为膳食纤维能缩短致癌物在胃肠道中停留的时长,并对肠道菌群进行正向改善.

酵母膳食纤维(Yeast dietary fibre,YDF)是一类具有活性成分的多糖,主要成分为葡聚糖和甘露寡糖,YDF营养丰富,可提高机体免疫力,且具有较强的抗氧化活性,是优质的抗氧化剂和食品添加剂。本实验对YDF理化性质及体外抗氧化活性进行检测,并探究YDF对不同微生物生长的影响,旨在揭示酵母膳食纤维的益生功能,为YDF的合理使用提供实验数据.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酵母膳食纤维(Yeast dietary fibre,YDF),购于安琪酵母股份有限公司;供试菌株枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均保存于太原师范学院微生物实验室.

1.2 实验方法

1.2.1 酵母细胞培养

接种环挑取少量酵母菌菌落置于YPD液体培养基中,28℃恒温摇床培养至对数期.

1.2.2 理化性质指标测定

称取适量YDF,参考zhang等[1]的方法,检测YDF的溶胀性、持油力、溶解度和溶解性.

1.2.3 多糖含量的检测

参考马丽媛[2]的方法,取不同质量浓度的葡萄糖样品0.05 mL置于试管中,加入0.5 mL 6%苯酚和3mL浓硫酸,放置 10 min 使溶液冷却后充分摇晃试管,然后静置20 min,测定溶液的OD490.空白对照用蒸馏水.根据所测数据绘制标准曲线.样品测定时,取0.1g YDF,溶于100 mL蒸馏水中得到样品溶液(1 mg/mL),取0.05 mL样品代替葡萄糖溶液重复上述步骤.根据标准曲线得到多糖质量,并计算YDF样品的多糖含量.

1.2.4 抗氧化性分析

准确称取梯度质量的YDF,待完全溶解之后,参照石秀梅等[3]的方法,测定DPPH自由基清除率、羟自由基清除率和还原力,参照付旭恒等[4]研究方法,测定亚铁离子螯合率.

1.2.5 抑菌活性测定

参考赵文婧等[5]的方法,配制含有不同质量浓度的YDF的牛肉膏蛋白胨液体培养基后,分别接种大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,180 rpm,37℃,恒温震荡培养一定时间后,测定菌液在600 nm处的吸光值.

1.2.6 数据分析

采用 SPSS 21.0 软件对试验数据进行统计、处理与分析,数据以“平均值±标准差”表示.

2 结果与分析

2.1 YDF理化性质分析

众所周知,多糖可以提高机体免疫力,膳食纤维的溶胀性和持油力决定着其促进肠道蠕动和吸附清除脂肪的能力,而其溶解性与被肠道微生物降解水平有关,溶解性越高,越容易被降解吸收.由表1可知,YDF的溶胀性为5.33 mL/g,持油力为1.49 g/g,溶解度为4.6 g/100 mL,溶解性达到89.33%,多糖浓度为21.8%.结果说明,YDF能在促进肠道蠕动、吸附油脂和有毒物质,以及提高免疫力等方面发挥重要作用.

表1 YDF理化性质的测定

2.2 YDF体外抗氧化性分析

YDF的体外抗氧化能力如图1所示.从图中可以看出,当YDF浓度为10 mg/mL时,其DPPH自由基清除率约为90%,亚铁离子螯合率约为37%,羟自由基清除率为23.75%;当YDF浓度为25 mg/mL时,羟自由基清除率可达75.9%;当YDF浓度为50 mg/mL时,亚铁离子螯合率达到92.64%.结果说明,YDF具有较强的抗氧化能力,且在一定浓度范围内,体外抗氧化能力与YDF浓度线性正相关.

图1 YDF的体外抗氧化性

2.3 YDF对微生物生长的影响

YDF对微生物生长的影响如图2所示.从图中可以看出,0～10 mg/mL的YDF对枯草芽孢杆菌的生长无显著影响(图2a),但可以显著抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长(图2b).在实验浓度范围内,随着YDF浓度的升高,大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的培养液OD600逐渐下降.培养12 h后,在2 mg/mL处理组中,金黄色葡萄球菌培养液的OD600已显著低于对照组,抑制率约为9.6%;而对大肠杆菌的最低抑制浓度为8 mg/mL.结果表明,一定浓度的YDF可抑制肠道有害微生物大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长,且金黄色葡萄球菌对YDF更为敏感.因此选择大肠杆菌和金黄色葡萄球菌研究YDF的抑菌时间效应.

图2 YDF对微生物生长的影响

2.4 YDF对微生物生长影响的时间效应

根据前期实验结果,选择10 mg/mL YDF研究YDF对微生物生长影响的时间效应.

由图3可知,随着处理时间的延长,YDF对微生物生长的抑制作用逐渐增强.经10 mg/mL YDF处理2 h和4 h后,大肠杆菌培养液的OD600虽低于对照组,但两者间无显著差异;处理6～12 h后,大肠杆菌培养液的OD600均显著低于对照组(图3a).金黄色葡萄球菌经YDF处理2～12 h后,培养液OD600均显著低于对照组(图3b);处理4 h后,抑制率达到最高,培养液OD600约为对照组的48.55%.

图3 YDF对微生物生长影响的时间效应

3 讨论

膳食纤维属于多糖的一种,被称为第七营养素[6],是国内外公认的一种非常重要的功能性食品原料[7],在提高机体免疫力、调节胃肠道功能、抑制病原菌、吸附霉菌毒素等方面均有重要作用[8].此外,膳食纤维还可以大大增强饱腹感,促进肠道蠕动,且一定程度上缓解便秘[9].因此,膳食纤维的合理利用对于人类健康显得尤为重要.

本研究采用的YDF溶胀性和持油力分别为5.33 mL/g和1.49 g/g,比Zhang等[1]提取的番木瓜膳食纤维分别高约8.1%和6.43%,溶解度为4.6 g/100 mL,约为谷糠膳食纤维的3.22倍[10],推测YDF在促进肠道蠕动方面具有更好的效果[11-15].抗氧化活性检测显示,YDF还原能力、DPPH自由基清除率、羟自由基清除率都具有较强的作用.抑菌能力实验中,YDF浓度对肠道有害菌金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长均具有显著的抑制作用[16].由此可见,酵母膳食纤维不仅对消化系统有益[17],抑制肠道有害菌生长[18],并且具有较强的抗氧化性,是一种对人体非常有益的功能性食品[19-20].