植物乳杆菌KX041胞外多糖性质及其菌株益生特性应用研究

植物乳杆菌KX041胞外多糖性质及其菌株益生特性应用研究乳酸菌胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)是乳酸菌在生长代
谢过程中合成并分泌到培养基中的粘液多糖,或者黏附在菌体细胞表面而形成的荚膜多糖。

乳酸菌胞外多糖不仅具有增稠、乳化、稳定特性,能够作为天然食品添加剂用以提高产品质构,同时还具有抗氧化、抗肿瘤、免疫调节、抑菌、降血脂、降血压、促进菌体肠道定殖等生物活性。

Lactobacillus plantarum KX041筛选于重庆开县泡菜中,前期研究证明其不仅能够代谢产生具有抑菌能力的细菌素,同时可分泌具有较强抗氧化活性的胞外多糖。

本文对L.plantarum KX041所产胞外多糖脱色工艺进行了优化,进一步建立了胞外多糖分离纯化工艺条件,初步研究了胞外多糖纯化组分的分子结构及生物活性;与此同时,研究分析了L.plantarum KX041的益生特性,并将其应用于脱脂牛乳和大豆乳发酵中,评价其应用特性,具体研究结果如下:(1)优化大
孔树脂对L.plantarum KX041胞外多糖的脱色条件,探讨脱色处理对多糖含量、相对分子质量分布、单糖组成以及红外光谱等理化特性的影响并初步分析了胞外多糖的免疫调节、抗肿瘤、抗氧化活性以及絮凝、乳化、流变学等物理特性。

结果表明:大孔树脂D4020对胞外多糖的脱色效果最好,最优工艺参数为树脂用量3 g/20mL,多糖浓度5 mg/mL,脱色时间5 h,最终脱色率达81.2%,多糖保留率为69.77%;研究同时发现使用大孔树脂脱色可吸附清除残留蛋白,使多糖样品的蛋白含量从9.4%降到0.4%,多糖含量从46.17%增加至80.04%;大孔树脂对相对分子质量较小的多糖组分具有较好的吸附作用,脱色前后多糖
样品单糖构成种类没有变化,但比例有所改变;物理、生理活性分析表明脱色后胞外多糖呈现非牛顿假塑性流体特性,增加脱脂乳黏度,且
具有一定的絮凝、乳化能力,同时能够促进RAW264.7巨噬细胞增殖以及中性红吞噬能力,对ABTS和DPPH自由基有清除作用。

(2)研究建立了DEAE-Sepharose Fast Flow column(?2.6 cm×1 m)和Sephacryl S-300column(?2.6cm×1m)两步法层析纯化工艺,分离纯化得到三种
多糖组分EPS-1-1、EPS-2-1和EPS-3,相对分子质量分别为57201、70734和26387 Da。

EPS-1-1和EPS-2-1是分子量分布均一的多糖组分,具有α-构型的糖苷键,由阿拉伯糖,甘露糖,葡萄糖和半乳糖组成,摩尔比分别为1.09:88.53:3.99:6.39和0.58:94.11:3.55:1.76。

EPS-3-1为分子量分布非均一的多糖组分,由鼠李糖,岩藻糖,阿拉伯糖,木糖,甘露糖,葡萄糖和半乳糖醛酸组成,摩尔比为
2.01:2.65:10.95:4.62:4.07:27.81:44.16:
3.73,含有三螺旋结
构;SEM分析表明,EPS-1-1和EPS-2-1均呈现出片层状堆积成紧凑的块状结构,且表面粗糙;这三种纯化多糖组分均具有清除ABTS自由基和DPPH自由基能力,质粒DNA损伤保护作用且能够增强巨噬细胞RAW264.7的增殖和吞噬能力,但对HT29细胞增殖没有抑制作用。

(3)L.plantarum KX041益生特性分析表明,其具有高渗透压耐受性、酸耐受性及胆盐耐受性,可耐受8%NaCl,pH 2.0和0.25%胆盐处理,能够在人的胃肠道内存活;表面疏水特性分析表明,L.plantarum KX041具有较好的表面疏水能力,暗示其对肠上皮细胞具有良好的黏附能力;完整细胞菌悬液体外抗氧化活性分析表明其具有清除DPPH/ABTS自
由基,羟自由基能力以及还原能力。

研究将L.plantarum KX041应用
于脱脂乳及豆乳发酵中,结果表明:其在脱脂乳中单独发酵性能较差,
可以作为附属发酵剂与商业菌共同发酵酸奶,对发酵乳的质构、酸度、风味无任何不良影响,且后酸化能力弱,在21天的冷藏期间,能够保
持有效活菌浓度。

L.plantarum KX041在大豆乳中具有较好的发酵性能,因可作为单独发酵剂用于豆乳发酵,且其发酵而成的酸豆乳,质构、持水力等方面均优于商业菌剂发酵的酸豆乳,推测原因可能与其产酸
速率和胞外多糖分泌有关,且在冷藏期间,保持稳定的活菌浓度且后
酸化能力弱。