藕渣可溶性膳食纤维的提取分离、结构表征及其对肠道微生物的影响

发布时间：2020-07-30 17:24

【摘要】：莲藕(Nelumbo nucifera)为睡莲科植物莲的根茎,可餐食,也可药用,广泛分布于我国各地,年产量巨大。藕渣是藕汁加工后的残渣,一直未被开发利用,已知藕渣中仍富含膳食纤维、酚类物质、维生素和矿物质等营养成分,尤其被称作第七大营养要素的膳食纤维占藕渣干重的30%以上。已知膳食纤维具有维持消化系统健康、增强免疫、降低胆固醇和血压、降血糖和抗癌等多种生物活性,与人体健康密不可分。目前,膳食纤维萃取已有诸多研究,但利用亚临界水萃取(sub-critical water extraction,SWE)藕渣可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)的研究鲜见报道。基于此,本文旨在利用SWE藕渣中SDF,并对其结构初步表征,在此基础上,初步研究藕渣SDF对小鼠肠道微生物的调节作用。主要研究内容和结果如下:(1)藕渣SDF的亚临界水萃取及抗氧化活性研究利用单因素和正交试验,优化藕渣SDF的SWE工艺,并通过还原能力、DPPH·和ABTS~(·+)清除率的测定,初步评价藕渣中SDF的抗氧化活性,得出藕渣中SDF的SWE最优工艺参数为:盐酸浓度10%、萃取温度140℃、萃取时间16min、料液比1:20(g:mL),此条件下,藕渣中SDF的得率为40.80%,较常规热水萃取法的得率提高了16.80个百分点。浓度在1~5 mg/mL范围内,随着SDF浓度的增加,其还原能力、DPPH·和ABTS~(·+)清除率逐渐增强,当浓度达到5 mg/mL时,其清除率分别为38.23%和27.93%。SWE法在萃取时间、萃取得率方面均占有较大优势。(2)藕渣SDF的分离纯化及结构初步表征采用DEAE-52和Sephadex G-50柱层析对藕渣SDF进行逐步分离和纯化,得到均一的SDF-A2,其多糖含量为93.82%。经高效液相凝胶色谱、红外光谱、原子力显微镜以及化学分析方法等相结合表征SDF-A2。结果显示SDF-A2重均分子量(Mw)为3730 Da;由葡糖糖和半乳糖组成,其摩尔比为49:1;主链部分由葡萄糖组成,支链部分由葡萄糖和半乳糖组成;高碘酸氧化及Smith降解分析得出,1→3键型连接主链中的葡萄糖,1→、1→6、1→2、1→2,6、1→4或1→4,6键型连接着支链中的葡萄糖和半乳糖;SDF-A2是一种α构型的吡喃聚糖,不含有三螺旋结构,以分子间聚集体形式存在。(3)藕渣SDF对小鼠肠道微生物的调节作用研究藕渣SDF对模拟胃液和对α-淀粉酶的抗消化性结果显示,藕渣SDF的最大水解度分别为2.56%和4.79%,不超过5%,不被胃酸和α-淀粉酶水解,稳定性较好,耐受消化道的消化;体内动物实验表明,藕渣SDF能促进小鼠肠道内双歧杆菌、乳杆菌有益菌的增殖,并且抑制肠杆菌、产气荚膜梭菌有害菌的增殖;可调节小鼠肠道内的短链脂肪酸(乙酸、丁酸)和乳酸含量的增加;在高剂量组时,可提高小鼠血清中抗氧化酶的活性。综上,藕渣SDF对肠道微生物有积极的调节作用,能促进有益微生物的生长,抑制有害微生物的繁殖。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS209
【图文】：

盐酸浓度,萃取温度

图 2.1 盐酸浓度对藕渣 SDF 得率的影响Fig 21 Effects of HCl concentration on SDF yields图 2.2 萃取温度对藕渣 SDF 得率的影响Fig 2.2 Effects of temperature on SDF yields

萃取温度,料水比,水比,萃取时间

图 2.2 萃取温度对藕渣 SDF 得率的影响Fig 2.2 Effects of temperature on SDF yields取时间对藕渣 SDF 得率的影响 2.3 可知，在 4~16 min 内，增加萃取时间，藕渣中 SDF 萃取在 16 min 以后，再增加萃取时间，藕渣中 SDF 萃取得率随之萃取时间 16 min 左右为宜。水比对藕渣 SDF 得率的影响 2.4 所示，料水比为 1:15（g:mL）时 SDF 的萃取得率最高，水比，SDF 萃取得率基本保持不变，表明在萃取料水比为 1:1 SDF 已经溶出，再增加料水比，后续实验操作的工作量也将水比为 1:15（g:mL）左右为宜

萃取时间,料水比

图 2.3 萃取时间对藕渣 SDF 得率的影响Fig. 2.3 Effects of extracting time on SDF yields图 2.4 料水比对藕渣 SDF 得率的影响Fig. 2.4 Effects of ratio of liquid to solid on SDF yields

【参考文献】