乳酸菌对羊乳酸奶体外降血糖和抗氧化功能的影响.pdf
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1、张会,孙晓琛,夏依旦买买提,等.乳酸菌对羊乳酸奶体外降血糖和抗氧化功能的影响 J.食品工业科技,2023,44(18):156163.doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022100176ZHANG Hui,SUN Xiaochen,XIAYIDAN Maimaiti,et al.Effects of Lactic Acid Bacteria Fermentation on Hypoglycemic andAntioxidant Activities of Goat Yoghurt in VitroJ.Science and Technology of Food Ind
2、ustry,2023,44(18):156163.(in Chinese withEnglish abstract).doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022100176 生物工程 乳酸菌对羊乳酸奶体外降血糖和抗氧化乳酸菌对羊乳酸奶体外降血糖和抗氧化功能的影响功能的影响张会1,2,孙晓琛1,2,夏依旦买买提2,刘小莉1,2,范琳琳2,夏秀东1,2,王英1,2,*(1.江苏大学食品与生物工程学院,江苏镇江 212013;2.江苏省农业科学院农产品加工研究所,江苏南京 210014)摘要:目的:以羊奶为发酵原料,探究不同乳酸菌对发酵羊奶体外降血糖和抗氧化功能活性影响。方法
3、:以 3 株实验室保存的具有降血糖、抗氧化功能的乳酸菌和酸奶商业发酵剂 Lactobacillus bulgaricus(LB)和 Streptococcusthermophiles(ST)为发酵菌株,采用功能菌株单菌发酵和联合商业发酵剂混合发酵两种方式发酵羊奶,分析不同乳酸菌发酵羊酸奶体外抗氧化和降血糖功能。结果:单菌发酵和混合发酵羊奶,其体外降血糖活性和抗氧化活性均有不同程度提高;其中乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)GC215 单菌发酵羊酸奶的 DPPH 自由基清除率和还原活性最高,分别为 87.35%和 359.17 mol/L L-半胱氨酸还原当量;PTI
4、O 自由基清除率为 11.25%;马里甘草乳杆菌(Liquorilactobacillus mali)L31 发酵羊酸奶对-葡萄糖苷酶抑制率比未发酵羊奶提高了 44.08%,短乳杆菌(Lactobacillus brevis)PC-2 与保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合发酵羊酸奶对-淀粉酶活性抑制最高,为82.30%。结论:功能性乳酸菌发酵羊奶可提高羊酸奶的体外抗氧化和降血糖功能活性,不同菌株提升能力不同;研究结果可为功能性发酵羊奶提供可靠的菌株资源,同时为羊奶功能性产品开发提供新方向。关键词:乳酸片球菌 GC215,马里甘草乳杆菌 L31,短乳杆菌 PC-2,羊酸奶,抗氧化活性,降血糖活性,体
5、外本文网刊:中图分类号:TS252.54 文献标识码:A 文章编号:10020306(2023)18015608DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022100176EffectsofLacticAcidBacteriaFermentationonHypoglycemicandAntioxidantActivitiesofGoatYoghurtinVitroZHANGHui1,2,SUNXiaochen1,2,XIAYIDANMaimaiti2,LIUXiaoli1,2,FANLinlin2,XIAXiudong1,2,WANGYing1,2,*(1.School of
6、 Food and Biological Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China;2.Institute of Agricultural Product Processing,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China)Abstract:Objective:The effects of lactic acid bacteria on the hypoglycemic and antioxidant activities of fermented g
7、oatmilk were studied.Methods:Three lactic acid bacteria with hypoglycemic and antioxidant functions preserved in thelaboratory and commercial yoghurt starters Lactobacillus bulgaricus(LB)and Streptococcus thermophiles(ST)were usedas strain starters.The goat milk was fermented by single strain fermen
8、tation and mixed fermentation with commercialstarters.The antioxidant and hypoglycemic functions of goat yoghurt fermented by different lactic acid bacteria wereanalyzed in vitro.Results:The results showed that in vitro antioxidant and hypoglycemic activities of goat milk fermentedby single and mixe
9、d fermentation were improved.The goat yoghurt fermented by Pediococcus acidilactici GC215 had thehighest DPPH clearance rate and reducing activity,which were 87.35%and 359.17 mmoL/L L-cysteine reductionequivalent respectively.And its PTIO free radical clearance rate was 11.25%.Compared with unfermen
10、ted goat milk,the 收稿日期:20221019 基金项目:院探索性颠覆性创新计划项目(ZX(21)1225);江苏省科技支撑项目(BE2019307)。作者简介:张会(1997),女,硕士研究生,研究方向:食品生物技术与食品微生物,E-mail:。*通信作者:王英(1978),女,博士,副研究员,研究方向:食品生物技术与食品微生物,E-mail:。第 44 卷 第 18 期食品工业科技Vol.44 No.182023 年 9 月Science and Technology of Food IndustrySep.2023 inhibition rate of-glucosida
11、se activity of goat milk fermented by Liquorilactobacillus mali L31 increased by 44.08%.Thegoat yoghurt fermented by Lactobacillus brevis PC-2 mixed with LB and ST had the highest inhibition on-amylaseactivity,which the activity inhibition rate was 82.30%.Conclusion:Functional lactic acid bacteria f
12、ermentation of goat milkcould improve the antioxidant and hypoglycemic activities of goat yogurt in vitro.The research results would providereliable strain resources for functional fermentation of goat milk and a new direction for the development of functionalproducts of goat milk at the same time.K
13、ey words:Pediococcus acidilactici GC215;Liquorilactobacillus mali L31;Lactobacillus brevis PC-2;goat yogurt;antioxidant activity;hypoglycemic activity;in vitro 活性氧自由基过多会引起氧化应激,氧化应激能引起体内一系列疾病如心血管疾病,动脉粥样硬化、糖尿病等1。而由糖尿病引起的健康问题已经成为全世界关注的问题,2 型糖尿病(T2DM)是一种最常见的胰岛素抵抗类型,即由于体内胰岛素分泌异常而引起的疾病2。糖尿病会引起一系列健康问题,对人体造
14、成严重危害,如增加动脉粥样硬化患病率,肾功能逐渐减退及视网膜血管损伤等问题。研究表明乳酸菌具有多种益生功能,其自身及其代谢产物能促进机体消化、缓解氧化应激反应、增强机体免疫力、调节肠道微生物菌群、增加胰岛素敏感性来改善糖尿病症状34。前人的研究表明利用乳酸菌发酵食品对人类健康有着积极影响5。羊奶及其制品在人类的饮食中占有重要地位,因其具有丰富的营养成分和易于消化的动物源蛋白而广受欢迎6。与牛奶相比,羊奶含有较低的过敏源酪蛋白,且其脂肪颗粒较小,因此更容易被人体胃肠道消化吸收78。研究表明,羊奶具有抗氧化、免疫调节、调节肠道菌群等多种功能活性910。由于羊奶具有合理的营养比例、良好的功能特性及可
15、发展的商业价值,正成为乳制品行业的新市场。近年来,有研究人员将羊奶作为发酵基质,采用乳酸菌发酵,降低羊奶自身膻味,并提高其风味口感1112。陈慧13研究益生菌发酵对羊奶食用品质和脂肪酸的影响,表明益生菌能够协同嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌降解羊奶脂肪酸,提升发酵羊奶品质。Chen 等14研究发现植物乳杆菌发酵后的羊酸奶能够保持高血管紧张素转化酶抑制活性,Slaanac 等15 的研究结果也显示了羊酸奶能够减少胃肠道不适。Guo 等16利用动物双歧杆菌-M8 发酵羊奶,提升了发酵羊奶的感官、理化和功能特性。因此,利用不同的益生菌发酵羊奶能够对羊奶的不同功能特性产生不同的影响。本研究以羊奶为原料,用
16、课题组前期筛选的3 株具有体外降血糖功能和抗氧化功能的乳酸菌单菌发酵羊奶,研究乳酸菌对羊酸奶体外抗氧化和降血糖活性的影响。通过测定发酵羊奶的 DPPH 自由基清除率、PTIO 自由基清除率及还原活性评估体外抗氧化功能活性,测定羊酸奶的-葡萄糖苷酶活性抑制率和-淀粉酶活性抑制率评价其体外降血糖功能活性。前期的预实验结果显示,单菌发酵羊奶的凝乳时间超过 14 h,商业发酵菌株保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌是酸奶发酵生产中的常用发酵剂,联合商业发酵剂发酵羊奶可以缩短发酵时间,因此研究中采用单菌发酵和联合商业发酵剂复合发酵两种方式发酵羊奶。研究结果将为后续开发功能性羊酸奶提供可靠菌株资源,同时为新型功能性
17、发酵羊奶产品提供理论依据和技术支持。1材料与方法 1.1材料与仪器羊奶粉南京浩明乳业有限公司提供;白砂糖购于南京苏果超市;发酵剂保加利亚乳杆菌(Lacto-bacillus bulgaricus,LB)、嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus,ST)购于微康益生菌(苏州)股份有限公司;商业菌株 Lactobacillus rhamnosus ATCC53103(对照菌株)购于美国菌种保藏中心 ATCC,被证实具有抗氧化、降血糖、提高免疫力等多种功能作用;Pediococcus acidilactici GC215、Lactobacillus brevisPC-2、Liq
18、uorilactobacillus mali L31均来源于江苏省农业科学院农产品加工研究所食品生物工程研究室,具有抑制-葡萄糖苷酶活性和-淀粉酶活性的能力,同时也具有清除 DPPH 自由基和 PTIO 自由基的能力;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)北京克瑞斯生物技术有限公司;2-苯基-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-3-氧代-1-氧(PTIO)北京华威锐科化工有限公司;-葡萄糖苷酶(10 units/mg)青岛百奥百斯特化学试剂有限公司;-淀粉酶(50 U/mg)西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司;对硝基苯基-D-吡喃葡萄糖苷(PNPG)北京华越洋生物科技有限公司。3K15 型冷冻高
19、速离心机美国 Sigma 公司;LRH-150 型生化培养箱上海一恒科学仪器有限公司;Epoch 酶标仪济南好来宝医疗器材有限公司;DSX-18L-1 型手提式高压蒸气灭菌器上海申安医疗机械厂;SW-CJ-1C 型双人单面净化工作台苏州净化设备有限公司;HH-4 型数字恒温水浴锅国华电器有限公司;WH-3 型漩涡混合仪上海跃进医疗器械有限公司。1.2实验方法 1.2.1 发酵剂准备将乳酸菌分别以 3%接种量接种到 MRS 肉汤中,在 37 条件下培养 18 h,继续培养两次后于 4,6000 r/min 条件下离心 10 min,去除液体培养基,用 0.85%无菌生理盐水清洗菌体第 44 卷
20、第 18 期张会,等:乳酸菌对羊乳酸奶体外降血糖和抗氧化功能的影响 157 两次,再用无菌生理盐水重悬,将其菌密度调整为1108 CFU/mL 用作发酵羊奶的发酵剂。参照杨敏17发酵羊奶的保加利亚乳杆菌乳杆菌和嗜热链球菌间的比例,选择添加益生菌的发酵时间和纯商业发酵的凝乳时间无显著差异,同时考虑益生菌添加比例对混合发酵产品的生物活性有显著影响,综合比较,混合接种比例按照表 1 混合。表 1 混合发酵组菌株的混合比例Table 1 Mixing ratio of starter in mixed fermentation group菌株接种比例接种量(%)ATCC53103:LB:ST1:1:1
21、.55GC215:LB:ST1:1:1.55PC-2:LB:ST1:1:1.55L31:LB:ST1:1:1.55LB:ST1:1.55 1.2.2 羊酸奶的发酵工艺参考陈慧13的方法并稍加修改,具体如下:将羊奶粉溶解于温水中使其乳固形物浓度为 14%(w/v),加入 6.5%(w/v)的白砂糖,并充分搅拌。在21 MPa、60 下进行均质处理5 min。然后 105、15 min 条件下灭菌处理,待冷却到常温条件时,将发酵剂以 5%的接种量接种到羊奶中,在37 条件下发酵 15 h,并在 4 条件冷藏 12 h,每种发酵处理做 3 个重复。1.2.3 羊酸奶活菌数的测定根据 GB 4789.
22、2-2016食品安全国家标准 食品微生物学检验菌落总数测定中的方法检测羊酸奶中活菌数18。1.2.4 羊酸奶上清液的制备参考 Abdel-hamid 等19的方法制备羊酸奶上清液。将样品在 10000 r/min、4 条件下离心 30 min。用 0.45 m 滤膜过滤样品得到羊酸奶上清液用于后面的实验。1.2.5 羊酸奶抗氧化活性的测定 1.2.5.1 DPPH 自由基清除能力的测定按照 Singh等20描述的方法测定羊酸奶上清液 DPPH 自由基清除能力,稍作修改。将羊酸奶上清液与 0.2 mmol/L的无水乙醇配制的 DPPH 溶液 1:1 涡旋混匀,常温下避光反应 30 min,在 5
23、17 nm 处测定吸光度 A0,用无水乙醇替换上清液溶液,测定其吸光度记为 A1,根据公式(1)计算 DPPH 自由基清除能力:DPPH自由基清除率(%)=A1A0A1100式(1)1.2.5.2 PTIO 自由基清除能力的测定按照 Li等21描述的方法测定羊酸奶上清液对 PTIO 自由基清除能力,稍作修改,具体操作是将羊酸奶上清液与0.1 mg/mL PTIO 溶液 1:7 充分混匀,在 37 条件下水浴 2 h,在 557 nm 处测定吸光度 A0,用蒸馏水替换上清液,测定其吸光度记为 A1,根据公式(2)计算 PTIO 自由基清除能力:PTIO自由基清除率(%)=A1A0A0100式(2
24、)1.2.5.3 还原活性测定按照 Lin 等22的方法测定酸奶上清液还原活性,稍作修改。取 0.5 mL 羊酸奶上清液,加入等体积 0.2 mol/L 且 pH 为 6.6 的 PBS缓冲溶液以及 0.5 mL 的 1%(w/v)铁氰化钾溶液,摇匀后在50 水浴锅中反应20 min,置于冰水中冷却。再加入0.5 mL 的10%(w/v)TCA,4000 r/min 离心5 min,取1 mL 离心后的上清液,加入1 mL 生理盐水,1 mL 的0.1%(w/v)三氯化铁溶液,混匀,反应 10 min 后,测定 700 nm 处其吸光值,结果采用 L-半胱氨酸当量(mol/L)作为标准表示还原
25、活性,L-半胱氨酸标准曲线方程为 y=0.0034x0.0228,R2=0.9927。1.2.6 羊酸奶降血糖活性的测定 1.2.6.1 -葡萄糖苷酶抑制活性参考 Zhang 等23的方法并进行修改。将 50 L 的 0.1 mol/L PBS 缓冲液(pH 6.8)与 1.5 mmol/L 的 PNPG 溶液等体积混合,再加入25 L 羊酸奶上清液,在37 条件下反应10 min后加入 30 L 的 0.2 U/mL 的-葡萄糖苷酶溶液继续在37 条件下反应30 min,最后用50 L 的0.2 mol/L的 Na2CO3溶液终止反应。在酶标仪 405 nm 处测定吸光值为 A,样品空白组用
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