試驗設(shè)計 將10種植物乳桿菌（B72、Lb1、QH25-1、C88、Sc52、YNF-5、S62、S2、S56、ML12-2-2）分別取50 μl（1×106 細胞/ml）接種于5ml不同的試驗培養(yǎng)基中（含有0.5% XOS的SDM培養(yǎng)基、含有0.5% 葡萄糖的SDM培養(yǎng)基作為陽性對照和不含碳源的SDM培養(yǎng)基作為陰性對照），并進行37℃厭氧培養(yǎng)12 h，且每隔2 h測定OD600值來評估菌株生長情況；采用氣相色譜法檢測10種植物乳桿菌培養(yǎng)12h后產(chǎn)生短鏈脂肪酸的情況；將在含有0-6 g/l XOS的SDM培養(yǎng)液中的植物乳桿菌S2進行37℃厭氧培養(yǎng)12 h，然后進行離心得到上清液，取50 μl上清液倒入在LB瓊脂平板（培養(yǎng)基上接種大腸桿菌CMCC44825、鼠傷寒沙門氏菌CMCC50115、福氏志賀菌CMCC51061、金黃色葡萄球菌CMCC2607）上制成的8mm孔中進行37℃厭氧培養(yǎng)12 h，測量孔周圍抑制帶的直徑；采用5周齡昆明小鼠作為實驗對象，隨機分為5組，每組20只，灌胃喂養(yǎng)，第一組灌胃0.4mlPBS、第二組灌胃0.4ml含有5 g/l XOS的PBS、第三組灌胃0.4ml含有5 g/l XOS的PBS并混合0.4ml植物乳桿菌S2(1×109 CFU/ml)，14天后停止灌胃，繼續(xù)飼喂基礎(chǔ)飼糧7 d。在第0、7、14、16和21天，每組4只小鼠頸部脫位死亡，收集新鮮直腸糞便樣本，分別測定乳桿菌、雙歧桿菌、腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的活菌數(shù)；最后檢測XOS、植物乳桿菌及其組合對DPPH自由基的清除活性、ABTS自由基的清除活性和對亞鐵離子的螯合作用。
試驗結(jié)果 （1）益生元活性 如表1所示，在含有0.5% XOS的SDM培養(yǎng)基中，10種被測試的植物乳桿菌菌株都可以利用XOS，且在發(fā)酵12h后，所有植物乳桿菌菌株的OD600均超過0.6，其中XOS對植物乳桿菌S2的生長影響最大，同時對植物乳桿菌S56和植物乳桿菌Lb1也具有較大的生長影響。此外，研究表明不同的植物乳桿菌菌株具有不同的生長曲線，可能是由于水解XOS的木聚糖酶活性的差異。
如表2所示，以XOS作為碳源接種的植物乳桿菌菌株發(fā)酵12h后，在培養(yǎng)基中產(chǎn)生不同比例的短鏈脂肪酸，其中植物乳桿菌S2產(chǎn)生的總短鏈脂肪酸濃度最高為5.64 mg/ml，而植物乳桿菌B72產(chǎn)生的總短鏈脂肪酸濃度最低為4.42 mg/ml。此外，植物乳桿菌S2產(chǎn)生的乙酸（1.78 mg/ml）和乳酸（2.18 mg/ml）含量最多。在其他植物乳桿菌菌株的發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)現(xiàn)少量丙酸、異丁酸、戊酸、異戊酸。綜合考慮不同植物乳桿菌的發(fā)酵結(jié)果和短鏈脂肪酸產(chǎn)生量，因此選擇植物乳桿菌S2進一步研究。
如表3所示，在MRS培養(yǎng)基中生長的植物乳桿菌S2對4種病原菌有較強的抑制作用；在MRS培養(yǎng)基中添加XOS后，植物乳桿菌S2對4種病原菌的抑菌活性顯著提高；與金黃色葡萄球菌和鼠傷寒沙門氏菌相比，培養(yǎng)基中添加XOS的植物乳桿菌S2上清液對福氏志賀菌和大腸桿菌有較強的抗菌活性。
（4）腸道菌群的調(diào)節(jié) 如圖1所示，XOS聯(lián)合植物乳桿菌S2組喂養(yǎng)小鼠14天，增加了小鼠腸道乳桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量 (圖1A和1B)，而腸桿菌，腸球菌和梭狀芽胞桿菌數(shù)量顯著降低(圖1C、1D和1E)。在整個實驗過程中，XOS聯(lián)合植物乳桿菌S2增加了小鼠腸道中總益生菌的數(shù)量(p<0.05)。在喂養(yǎng)小鼠14天后，XOS聯(lián)合植物乳桿菌S2組中乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)量減少，腸桿菌、腸球菌和梭狀芽孢桿菌數(shù)量增加；在喂養(yǎng)21天的小鼠中，XOS組和XOS聯(lián)合植物乳桿菌S2組與對照組的腸桿菌和腸球菌數(shù)量均無差異。 （5）體外抗氧化活性 如圖2A所示，XOS與植物乳桿菌S2聯(lián)合使用比單獨使用XOS和植物乳桿菌 S2具有更好的DPPH自由基清除能力。XOS和植物乳桿菌S2均能清除DPPH自由基，其最大抑制值分別為65.29%和77.34%，且植物乳桿菌 S2在所有試驗濃度下都比XOS具有更強的清除能力。 如圖2B所示，XOS、植物乳桿菌S2及其組合對ABTS自由基的清除活性在各試驗濃度下均明顯，但均低于抗壞血酸。在0.5-4.0 mg/ml范圍內(nèi)，XOS與植物乳桿菌S2聯(lián)合清除ABTS自由基的能力強于單獨使用XOS或植物乳桿菌S2。 如圖2C所示，XOS、植物乳桿菌及其組合隨其濃度增加對亞鐵離子的螯合能力增加；XOS與植物乳桿菌S2聯(lián)合對亞鐵離子的螯合能力較強為86.19%，但低于抗壞血酸。
試驗結(jié)論 從玉米芯中提取的XOS具有益生元特性，包括抗菌作用、短鏈脂肪酸的產(chǎn)生、對腸道菌群的調(diào)控作用以及刺激植物乳桿菌生長的能力。此外，XOS與植物乳桿菌S2組合具有較強的體外抗氧化活性。因此，從玉米芯中提取的XOS是一種潛在的益生元來源，可作為功能食品和營養(yǎng)產(chǎn)品的成分。
參考資料： Yu Xiuhua,Yin Jianyuan,Li Lin,Luan Chang,Zhang Jian,Zhao Chunfang,Li Shengyu. Prebiotic Potential of Xylooligosaccharides Derived from Corn Cobs and Their In Vitro Antioxidant Activity When Combined with Lactobacillus[J]. Journal of microbiology and biotechnology,2015,25(7): 1084-1092. |
