謝 濤 張 儒

錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物的體外消化及益生元活性

謝 濤 張 儒

(湖南工程學院化學化工學院，湘潭 411104)

以菊糖與低聚果糖為對照，研究了錐栗直鏈淀粉與己酸、葵酸、硬脂酸復合物的抗消化作用及益生元效應。試驗結果表明:錐栗直鏈淀粉及其脂肪酸復合物對人工胃液與小腸液都具有不同程度的抗性，其中抗消化作用最強的是分別在60℃和90℃結晶溫度下制備的錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物(CASC60和CASC90);以兩歧雙歧桿菌與德氏乳桿菌兩株典型的益生菌為研究對象，CASC60和CASC90均表現了良好的益生元活性。因此，CASC60和CASC90具有作為新型益生元開發(fā)的潛力。

錐栗直鏈淀粉 直鏈淀粉－脂肪酸復合物 體外消化 益生元活性

直鏈淀粉－脂類復合物的形成對直鏈淀粉的消化性有所影響。例如高直鏈玉米淀粉，由于直鏈淀粉凝沉消化性很差，在熱條件(特別是熱壓處理)下加入三棕櫚酸甘油酯有利于復合物的形成，抑制直鏈淀粉的凝沉，加快其消化速率［1］。淀粉－脂類復合物對淀粉酶穩(wěn)定性的影響有兩方面:一方面減小了淀粉顆粒的膨脹能力，使酶進入顆粒內部的機會降低;另一方面，淀粉－脂類復合物比直鏈淀粉對消化酶的抗性要高［2］。本試驗在前期研究［3－6］基礎上，主要研究錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物的體外消化及益生元活性，以期為錐栗淀粉高檔產品的開發(fā)提供新的科學依據。

1 材料與方法

1．1 原材料

錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物(CAFCs)的制備:以參考文獻［7］分離制得的錐栗直鏈淀粉為原料，根據DMSO水溶法［8］在2種不同結晶溫度(60、90℃)下制備己酸、葵酸和硬脂酸的直鏈淀粉－脂肪酸復合物。為方便計，樣品均使用縮寫，如:錐栗直鏈淀粉記作CA，在60℃下制備的錐栗直鏈淀粉－己酸、葵酸和硬脂酸的復合物分別記作CAHC60、CACC60和CASC60，在90℃下制備的錐栗直鏈淀粉－己酸、葵酸和硬脂酸的復合物分別記作CAHC90、CACC90和CASC90。

人工胃液的配制［9－10］:量取9．5%～10．5%濃鹽酸16．4 mL，加蒸餾水至1 000 mL，100℃ 蒸汽滅菌15 min，在無菌條件下，每100 mL液體中加入1 g胃蛋白酶(Sigma，MO，USA)，混勻后備用。

人工小腸液的配制［9－10］:準確稱取磷酸二氫鉀6．8 g，放入500 mL蒸餾水，攪拌均勻，用0．4%的氫氧化鈉調至pH 6．8，加蒸餾水定容至1 000 mL，100℃蒸汽滅菌15 min，冷卻至50℃以下，在無菌條件下，每100 mL液體中加入胰酶(Sigma，MO，USA)1 g，混勻后備用。

菊糖(Ⅰ)、低聚果糖(FOS)、MRS與RCM培養(yǎng)基:上海源聚生物科技有限公司。

試驗菌株:兩歧雙歧桿菌(Bifidobacterium bifidum)、德氏乳桿菌(Lactobacillus delbrueckii)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大腸桿菌(Escherichia coli)和枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)為湖南工程學院生物工程實驗室保藏。

1．2 測定方法

體外消化試驗［10－11］:稱取一定量等重的FOS(對照)、錐栗直鏈淀粉及6種錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物，分別放入盛有30 mL人工胃液、人工小腸液的燒杯中，將燒杯置于37℃恒溫培養(yǎng)箱體系中分別低速磁力攪拌消化6 h(人工胃液中)、7 h(人工小腸液中)或先4 h(人工胃液中)后5 h(人工小腸液中)，在培養(yǎng)過程中每隔一定時間取樣，懸浮液全部

益生元活性試驗［11－13］:以等量的FOS、錐栗直鏈淀粉及其脂肪酸復合物分別作為2株益生菌的培養(yǎng)基碳源。德氏乳桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的種子液都使用MRS培養(yǎng)基在37℃培養(yǎng)24 h，1 mL 1%的樣品溶液加入到3 mL MRS培養(yǎng)基中，然后在其中加入上述種子并在厭氧條件下37℃培養(yǎng)48 h，直至菌株濃度達到108個/mL。每個樣品分別在0、24和48 h取樣測定細胞生物量(全自動細胞計數器計數)及短鏈脂肪酸(SCFAs)含量。兩歧雙歧桿菌種子液采用RCM培養(yǎng)基在37℃培養(yǎng)24 h，1 mL 1%的樣品溶液加入到3 mL RCM培養(yǎng)基中(裝在一個內設橫隔斷的螺旋帽小瓶中)，小瓶充氮氣驅除氧氣后擰緊螺旋帽，再用注射器無菌注入1 mL種子液并在37℃培養(yǎng)72 h，每個樣品在0、24、48和72 h取樣測定細胞生物量及短鏈脂肪酸含量。

短鏈脂肪酸含量測定:采用HPLC法［14］。

所有試驗重復3次，結果取平均值。注入處理過的透析袋中，并在生理鹽水中滲析24 h。分別采用DNS法和酚－硫酸法測定透析袋外溶液中的還原糖與總糖含量，樣品的水解率按下式計算。

2 結果與分析

2．1 錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物的體外消化

2．1．1 人工胃液中的消化

錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物在人工胃液中的降解率如表1所示。由表1可看出，錐栗直鏈淀粉及其脂肪酸復合物對人工胃液均具有不同程度的抗降解能力，且脂肪酸鏈越長或形成復合物的溫度越高，這種抗降解能力越強(0．01＜P＜0．05)。這是由于直鏈淀粉的螺旋結構內部非極性區(qū)域與脂肪酸尾部的碳鏈之間形成單螺旋包接結構，且形成復合物的結晶溫度越高或脂肪酸尾部碳鏈越長(或疏水性越強)，這種疏水空間結構形成的機率(復合率)就越大，結合力越強，復合物越穩(wěn)固，因而胃液中的H+離子要滲入復合物的疏水空間內部并破壞其特殊結構也就越困難。各個樣品在人工胃液中處理2 h后，水解率變化趨于平緩，它們對人工胃液的抗性由強到弱的順序依次為FOS、CASC90、CASC60、CACC90、Ⅰ、CACC60、CAHC90、CAHC60和CA(表1)。

表1 錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物在人工胃液中的水解率

2．1．2 人工小腸液中的消化

錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物在人工小腸液中的降解與其在人工胃液中的降解十分類似(表2)。由表2可知，錐栗直鏈淀粉及其脂肪酸復合物對人工小腸液同樣都表現出不同程度的抗降解能力，這種抗性由強到弱依次為FOS、CASC90、CASC60、Ⅰ、CACC90、CACC60、CAHC90、CAHC60和CA，復合物的復合率越高，抗性也越強(0．01＜P＜0．05);但是，每個樣品的水解率卻比在人工胃液中都有明顯增加，這是因為人工胰液中加入的胰酶是胰蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶的混合物，其中胰淀粉酶能不同程度地使直鏈淀粉轉化為葡萄糖或低聚糖。

表2 錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物在人工小腸液中的水解率

2．1．3 人工胃液與小腸液中的聯合消化

由于食物攝入后必須依次經受胃液與小腸液的消化作用，錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物單獨經受人工胃液或小腸液的作用還不能充分說明它們在整個消化道內的穩(wěn)定性，因此研究設計并試驗了先人工胃液、后小腸液的聯合消化作用，結果見表3。錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物經人工胃液與小腸液的聯合作用后，水解率比單獨作用時顯著增加，它們對兩者的聯合抗性由強到弱依次為FOS、CASC90、CASC60、Ⅰ、CACC90、CACC60、CAHC90、CAHC60和CA(P＜0．01)。

表3 錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物經人工胃液與小腸液聯合作用的水解率

2．2 錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物的益生元活性

2．2．1 對益生菌的增殖作用

兩歧雙歧桿菌與德氏乳桿菌是2株典型的益生菌，錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物對它們的增殖作用見表4，短鏈脂肪酸的產生情況見表5和表6。由表4可看出，在48 h內錐栗直鏈淀粉及其脂肪酸復合物對兩歧雙歧桿菌與德氏乳桿菌均有一定的增殖作用，尤其是CASC90、CASC60的增菌作用最為突出、最為持久，72h后對兩歧雙歧桿菌仍有很強的增菌作用(P＜0．01);CASC90、CASC60對兩歧雙歧桿菌的增菌作用與菊糖基本相當而稍低于低聚果糖，CASC90對德氏乳桿菌的增殖作用略低于低聚果糖，CASC60對德氏乳桿菌的增殖作用則略低于菊糖。綜合分析對兩歧雙歧桿菌與德氏乳桿菌的增殖能力，它們對益生菌的增殖效果由強到弱分別是FOS、CASC90、Ⅰ和CASC60。再分析表5和表6可知，無論是兩歧雙歧桿菌還是德氏乳桿菌，以錐栗直鏈淀粉及其脂肪酸復合物作為唯一碳源時，在前24 h產生的短鏈脂肪酸主要乙酸，之后轉化為丙酸特別是乳酸或丁酸，但促進兩歧雙歧桿菌和德氏乳桿菌產生短鏈脂肪酸最為顯著的仍是CASC90和CASC60(P＜0．01)。

2．2．2 對腐敗菌的抑制作用

錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌等腸道腐敗菌的抑制作用如表7所示。由表7可看出，除CASC60對大腸桿菌的抑制作用相對較弱之外，各個樣品中仍以CASC60和CASC90對人體腸道腐敗菌的抑制作用較強(P＜0．01)，與菊糖和低聚果糖對這些腸道腐敗菌的抑制作用基本相當。

表4 錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物作為碳源時的益生菌計數

表5 錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物作為兩歧雙歧桿菌的碳源時短鏈脂肪酸的產生

表6 錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物作為德氏乳桿菌的碳源時短鏈脂肪酸的產生

表7 錐栗直鏈淀粉－脂肪酸復合物作為碳源時腐敗菌的計數

3 結論

錐栗直鏈淀粉及其脂肪酸復合物對人工胃液、小腸液的單獨或聯合作用均具有不同程度的抗性，其中抗消化作用最強的是CASC90和CASC60，且不弱于菊糖和低聚果糖。當分別以CASC90和CASC60為碳源時，它們對益生菌兩歧雙歧桿菌與德氏乳桿菌均表現出很強的增殖作用及短鏈脂肪酸產生能力，而對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌等腸道腐敗菌的抑制作用也較強。由此可判斷，CASC90和CASC60均表現出良好的益生元活性，且這種活性不亞于菊糖和低聚果糖。因此，CASC90和CASC60具有作為新型益生元開發(fā)的較大潛力，但鑒于國內外對直鏈淀粉－脂類復合物的益生元活性研究極少，對其益生元效應及其作用機理的研究與探討任重道遠。

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In Vitro Digestion and Prebiotic Activity of Castanea Henryi Amylose－Fatty Acid Complexes

Xie Tao Zhang Ru
(College of Chemical Engineering，Hunan Institute of Engineering，Xiangtan 411104)

With inulin(I)and fructooligosaccharide(FOS)as the controls，external digestion and prebiotic activities of castanea henryi amylose－h(huán)exylic acid complex(CAHC)，－capric acid complex(CACC)and－stearic acid complex(CASC)were studied．The results demonstrated that CA and its fatty acid complexes show to the extent the anti－digestion to artificial gastric or/and intestinal juice．Above all，CA－stearic acid complexations made at 60℃and 90℃(CASC60and CASC90)are provided with the strongest resistance to digestion．Not only CASC60but also CASC90displays good prebiotic activity with Bifidobacterium bifidum and Lactobacillus delbrueckii as the object of study，respectively．Therefore，if used as new prebiotics，both have development potential．

castanea henryi，amylose －fatty acid complex，in vitro digestion，prebiotic activity

TS235．2

A

1003－0174(2012)08－0020－05

湖南省自然科學基金(11JJ 6009)

2011－08－19

謝濤，男，1970年出生，博士，副教授，碩士生導師，再生資源與食品、生物化工