趙燕燕，房世杰，張 政，祁華梅，薄學(xué)敏，魏 佳,，吳 斌,

（1.新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830049；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，新疆農(nóng)產(chǎn)品加工與保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊 830091）

沙棗（Elaeagnus angustifolia）屬胡頹子科，主要分布在我國(guó)的西北地區(qū)，如寧夏，甘肅和新疆等地。沙棗花外觀呈淡黃色的鐘形，長(zhǎng)約5～7 mm，香味與江南桂花相似，享有“飄香沙漠的桂花”的美稱(chēng)[1]。沙棗花含有黃酮、多酚和三萜皂苷等多種活性成分[2-4]，不僅具有抗氧化活性、抗炎和抑菌作用，還能治療氣促、哮喘和關(guān)節(jié)炎等疾病[5-8]。目前，關(guān)于沙棗花的研究聚焦于精油提取，但較低的精油提取率限制了相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)[9-10]。此外，沙棗花中活性物質(zhì)種類(lèi)及其功效研究仍處于起步階段。因此，進(jìn)一步挖掘沙棗花可能存在的功能活性對(duì)于打造生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益兼具的“三效”沙棗產(chǎn)業(yè)，加快新疆沙棗產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略具有重要意義。

作為天然來(lái)源的重要生物大分子，多糖具有免疫、抗腫瘤、保肝、降血脂、抗氧化活性和益生元等作用[11-12]。近年來(lái)，隨著健康中國(guó)建設(shè)持續(xù)推進(jìn)，天然多糖的益生元作用引起了消費(fèi)者廣泛關(guān)注。在維持人體腸道菌群動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程中，益生菌是一類(lèi)必不可少的有益微生物，它們通過(guò)抑制病原體生長(zhǎng)、增強(qiáng)免疫力、防止腹瀉、增加鈣吸收和降低結(jié)腸癌風(fēng)險(xiǎn)，為人體健康提供“生物屏障”[13]。尤其是兩個(gè)重要的益生菌菌屬——雙歧桿菌和乳桿菌，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于乳制品、飲料和食品中。一些植物多糖已被證明在促進(jìn)益生菌增殖方面發(fā)揮著重要作用，比如紅棗多糖對(duì)于植物乳桿菌和鼠李糖乳桿菌的增殖有促進(jìn)作用[14]；油菜籽多糖在刺激益生菌增殖和產(chǎn)酸方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的活性[15]；從籽瓜中分離的多糖能夠促進(jìn)雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌的生長(zhǎng)[16]。然而，目前關(guān)于沙棗花多糖的提取工藝及對(duì)其功能性作用的研究相對(duì)較少，且沙棗花多糖是否也能夠?qū)σ嫔鲋钞a(chǎn)生積極作用，成為一種潛在的益生元仍需進(jìn)一步探究。

目前，提取植物多糖的方法主要有熱水浸提法[17]、酸堿提取法[18]、酶解輔助提取法[19]和超聲波輔助提取法[20]等。超聲波輔助提取法作為近年來(lái)被廣泛應(yīng)用的一種提取技術(shù)，具有提取時(shí)間短、操作溫度低、能耗低、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。此外，響應(yīng)面方法（RSM）已被廣泛用于評(píng)估單個(gè)因素及其交互作用對(duì)多糖得率的影響。為了提高多糖得率，根據(jù)響應(yīng)面法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，已有研究系統(tǒng)分析了提取參數(shù)對(duì)植物多糖得率的影響，如銀杏葉多糖[21]、山藥多糖[22]、蛇足石杉多糖[23]等。因此，響應(yīng)面法是優(yōu)化多糖提取技術(shù)的有效方法。

本研究以沙棗花作為實(shí)驗(yàn)材料，采用熱水浸提-超聲波輔助法提取多糖，并結(jié)合響應(yīng)面法（Response Surface Methodoloy，RSM）優(yōu)化提取工藝。以低聚果糖（FOS）作為對(duì)照，明確沙棗花多糖對(duì)青春雙歧桿菌（Bifidobacterium adolescentis）、兩歧雙歧桿菌（Bifidobacterium bifidum）和嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）的增殖及生長(zhǎng)的影響，為沙棗花資源的高效利用提供新的思路和方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

沙棗花 2022 年5 月采集自中國(guó)新疆昌吉回族自治州阜康市，50 ℃烘干12 h 后用高速粉碎機(jī)研磨成粉末，通過(guò)60 目網(wǎng)篩后，置于自封袋中，室溫（20±5 ℃）下干燥儲(chǔ)存，用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)；兩歧雙歧桿菌（Bifidobacterium bifidum）CICC 6071、青春雙歧桿菌（Bifidobacterium adolescentis）CICC 6070 和嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）CICC 6074 中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心；低聚果糖（Fructooligosaccharides，F(xiàn)OS）、圓底立式厭氧培養(yǎng)袋 青島海博生物技術(shù)有限公司；硫酸鎂、吐溫80、乙酸鈉、氯化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、葡萄糖 天津福晨化學(xué)試劑有限公司；酵母浸粉、蛋白胨、牛肉浸粉、胰蛋白胨 北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；本實(shí)驗(yàn)使用的化學(xué)品均為分析純。

SK-7200H 超聲波清洗器 上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司；BTP-8ZLE0X 真空冷凍干燥機(jī) 美國(guó)Spectronics 公司；RE100-Pro 數(shù)控旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 美國(guó)SCILOGEX 公司；MIKRO 220R 臺(tái)式高速離心機(jī) 德國(guó)Hettich 科學(xué)儀器公司；UV-2600 紫外分光光度計(jì) 日本島津公司；HH-2 恒溫水浴鍋 常州金壇精達(dá)儀器制造有限公司；DHG-9145A 電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；GI54TW 高壓滅菌器 美國(guó)致微儀器；SW-CJ-1D 超凈工作臺(tái) 蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；ZWY-1102C 恒溫?fù)u床 上海智城分析儀器制造有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 沙棗花多糖提取工藝 參考劉宇等[24]的方法并稍作修改。通過(guò)超聲輔助-熱水浸提的方法提取沙棗花多糖。首先稱(chēng)取一定重量干燥的沙棗花粉末加入5 倍無(wú)水乙醇浸泡12 h，過(guò)濾后加入同等體積的石油醚浸泡12 h 來(lái)脫脂脫色，然后將殘留物干燥。接著稱(chēng)取5 g 殘留物粉末置于250 mL 三角燒瓶中，按照一定的料液比加入超純水，經(jīng)超聲（350 W）處理，設(shè)定提取溫度和提取時(shí)間，并將以上步驟重復(fù)2 次。萃取液經(jīng)過(guò)離心（5000 r/min，10 min）后，將上清液合并然后濃縮，添加3 倍無(wú)水乙醇后置于4 ℃12 h，將沉淀重新溶解于5 倍蒸餾水中并濃縮去除乙醇，最后冷凍干燥48 h，獲得沙棗花多糖，根據(jù)以下公式計(jì)算得率：

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn) 按照1.2.1 中的方法，固定超聲時(shí)間為20 min、提取溫度為70 ℃和提取時(shí)間60 min，選擇不同的料液比（1:10，1:15，1:20，1:25和1:30 g/mL），考察對(duì)多糖得率的影響；固定料液比為1:25 g/mL、提取溫度70 ℃和提取時(shí)間60 min，設(shè)置不同的超聲時(shí)間（10、20、30、40 和50 min），考察對(duì)多糖得率的影響；保持相同的料液比1:25 g/mL、超聲時(shí)間20 min 和提取時(shí)間60 min，設(shè)定不同的提取溫度（50、60、70、80 和90 ℃），考察對(duì)多糖得率的影響；保持相同的料液比1:25 g/mL、超聲時(shí)間20 min和提取溫度70 ℃，設(shè)定不同的提取時(shí)間（40、50、60、70 和80 min），考察對(duì)多糖得率的影響。

1.2.3 響應(yīng)面試驗(yàn) 由單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為基礎(chǔ)，采用三水平三因素Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化研究。響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Response surface experimental factors level

1.2.4 沙棗花多糖對(duì)益生菌生長(zhǎng)的影響

1.2.4.1 培養(yǎng)基的配制 雙歧桿菌培養(yǎng)基（液體）：胰蛋白胨10.0 g，牛肉浸粉5.0 g，酵母浸粉10.0 g，葡萄糖5.0 g，L-半胱氨酸鹽酸鹽0.5 g，CaCl20.2 g，MgSO4·7H2O 0.48 g，K2HPO41.0 g，KH2PO41.0 g，NaHCO310.0 g，NaCl 2.0 g，溶解于1000 mL 水中，pH7.2。

雙歧桿菌培養(yǎng)基（固體）：將15.0 g 瓊脂加入到1000 mL 液體培養(yǎng)基中。

MRS 培養(yǎng)基（液體）：蛋白胨10.0 g，牛肉浸粉10.0 g，酵母浸粉5.0 g，葡萄糖5.0 g，乙酸鈉5.0 g，檸檬酸二銨2.0 g，吐溫80 1.0 mL，K2HPO42.0 g，MgSO4·7H2O 0.2 g，溶解于1000 mL 水中，pH6.7。

MRS 培養(yǎng)基（固體）：將15.0 g 瓊脂加入到1000 mL 液體培養(yǎng)基中。

1.2.4.2 菌種的活化 用0.4 mL 無(wú)菌水將三個(gè)益生菌菌種的凍干粉進(jìn)行溶解并吹打均勻，接種在5 mL經(jīng)121 ℃滅菌20 min 的液體培養(yǎng)基中，隨后快速放進(jìn)厭氧培養(yǎng)袋中，在37 ℃下恒溫培養(yǎng)48 h。隨后，取5%的培養(yǎng)液接種在經(jīng)121 ℃滅菌20 min 的固體培養(yǎng)基上，用涂布棒涂抹均勻，37 ℃下于厭氧環(huán)境培養(yǎng)48 h，接著挑取培養(yǎng)后的單菌接種在液體培養(yǎng)基中，再以相同的培養(yǎng)條件培養(yǎng)48 h，最終得到活化的菌種。

1.2.4.3 沙棗花多糖對(duì)益生菌增殖及產(chǎn)酸的影響參考包曉瑋等[25]的方法，稍作修改。在試管中分別加入10 mL 的液體培養(yǎng)基（成分與1.2.4.1 中一致，僅不加葡萄糖，下同），接著分別加入0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和3.0%的多糖溶液，在3500 r/min 離心10 min 后，取上清液配制成由沙棗花多糖作為唯一碳源的增殖培養(yǎng)基，并置于121 ℃下滅菌20 min。按照5 %的比例接種已活化的三個(gè)菌種，在厭氧條件下恒溫培養(yǎng)48 h。用紫外分光光度計(jì)測(cè)定每個(gè)液體培養(yǎng)基在600 nm 處的吸光度和各培養(yǎng)基的pH值，用FOS 做陽(yáng)性對(duì)照。

1.2.4.4 沙棗花多糖對(duì)益生菌生長(zhǎng)速率的影響 參考Wang 等[15]的方法稍作修改。在試管中分別裝入10 mL 液體培養(yǎng)基，接著分別加入2.0%多糖溶液，3500 r/min 離心10 min 后，取上清液配制成液體培養(yǎng)基，滅菌后接種已活化的三個(gè)菌種，在37 ℃下厭氧培養(yǎng)48 h，培養(yǎng)過(guò)程中在0、4、8、16、24、32、40 和48 h 分別取部分培養(yǎng)液在600 nm 處測(cè)定吸光度及pH，用FOS 做陽(yáng)性對(duì)照。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以O(shè)D 值（600 nm）和pH 為縱坐標(biāo)，繪制不同菌種的生長(zhǎng)速率曲線。

1.3 數(shù)據(jù)處理

設(shè)置三組平行實(shí)驗(yàn)，所有數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示；運(yùn)用Origin 2019 軟件進(jìn)行圖形繪制；通過(guò)Design Expert 10 軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析；使用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)，P<0.05 為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 不同料液比對(duì)沙棗花多糖得率的影響 料液比的變化對(duì)沙棗花多糖得率的影響如圖1 所示。隨著料液比的增加，多糖的得率不斷增長(zhǎng)，且當(dāng)料液比為1:25 g/mL 時(shí)，多糖得率達(dá)到最大（12.10%±0.11%），與料液比為1:10～1:20 g/mL 時(shí)的多糖得率存在顯著差異（P<0.05），當(dāng)料液比繼續(xù)增加到1:30 g/mL時(shí)多糖的得率則出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但無(wú)明顯差異（P>0.05）。增加溶劑會(huì)有助于多糖的擴(kuò)散、溶出，但是當(dāng)固體和液體有效接觸面積達(dá)到一定值之后，多糖的擴(kuò)散就會(huì)趨于平衡，在處于平衡時(shí)增加溶劑并不會(huì)增加多糖的溶出，反而會(huì)造成部分多糖的損失[26]。因此，選擇料液比為1:25 g/mL。

圖1 料液比對(duì)多糖得率的影響Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on polysaccharide yield

2.1.2 不同超聲時(shí)間對(duì)沙棗花多糖得率的影響 利用超聲可以使多糖更充分地釋放出來(lái)，不同超聲時(shí)間對(duì)多糖得率的影響如圖2 所示。在10～20 min，多糖得率隨著超聲時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增大，且在20 min 時(shí)，多糖得率達(dá)到最大（12.14%±0.24%），顯著高于在10、40 和50 min 時(shí)的多糖得率（P<0.05）。隨后，多糖得率逐漸降低，這可能是因?yàn)槌晻r(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)使多糖大分子鏈出現(xiàn)斷裂，從而使小分子的糖在醇沉過(guò)程中損失，導(dǎo)致多糖的得率下降[27]。因此，選擇超聲時(shí)間為20 min 較為合適。

圖2 超聲時(shí)間對(duì)多糖得率的影響Fig.2 Effect of ultrasonic time on polysaccharide yield

2.1.3 不同提取溫度對(duì)沙棗花多糖得率的影響 在較高溫度下，多糖擴(kuò)散系數(shù)增加并且多糖在提取溶劑中的溶解度增強(qiáng)會(huì)使更多的多糖進(jìn)入溶液中。由圖3可以看出，隨著提取溫度從50 ℃提高到70 ℃，多糖得率顯著升高（P<0.05），從10.30%±0.15%增加到12.16%±0.21%。然而，當(dāng)提取溫度繼續(xù)增加時(shí)，多糖的得率呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。雖然溫度升高會(huì)加速分子的熱運(yùn)動(dòng)，利于多糖分子的溶出，但溫度過(guò)高則可能會(huì)使一些糖苷鍵斷裂，引起多糖的裂解[28]，從而導(dǎo)致多糖得率的降低。因此，選擇70 ℃為適宜的提取溫度。

圖3 提取溫度對(duì)多糖得率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on polysaccharide yield

2.1.4 不同提取時(shí)間對(duì)沙棗花多糖得率的影響 提取時(shí)間是影響多糖得率的主要因素之一，長(zhǎng)時(shí)間提取有利于提高多糖的產(chǎn)量。由圖4 所示，多糖的得率隨著提取時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)。提取時(shí)間在40～60 min 之間，多糖得率顯著提高（P<0.05），且在60 min 時(shí)，多糖得率達(dá)到最大（12.23%±0.11%）。當(dāng)提取時(shí)間超過(guò)60 min，多糖的得率不斷降低，這是由于多糖具有熱不穩(wěn)定性，長(zhǎng)時(shí)間的高溫提取會(huì)使多糖降解，降低其得率[29]。因此選擇提取時(shí)間為60 min。

圖4 提取時(shí)間對(duì)多糖得率的影響Fig.4 Effect of extraction time on polysaccharide yield

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化沙棗花多糖的提取工藝

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為基礎(chǔ)，將對(duì)多糖得率影響較大的三個(gè)因素，超聲時(shí)間（A）、提取溫度（B）和提取時(shí)間（C）作為自變量，以得率（Y）作為響應(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共得到17 組試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2 所示。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Response surface experimental design and results

2.2.2 模型的建立及統(tǒng)計(jì)分析 運(yùn)用Design-Expert 10 軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合，得到二次多項(xiàng)式方程為：Y=12.41+0.40×A+0.79×B+0.45×C-0.77×AB+0.17×AC+0.47×BC-0.95×A2-1.67×B2-1.22×C2。

回歸模型的方差分析結(jié)果如表3 所示，可以觀察到P<0.0001，表明該模型高度顯著，因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理可行；失擬項(xiàng)P=0.1214>0.05，不顯著，說(shuō)明該擬合模型可以繼續(xù)后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；模型的決定系數(shù)R2=0.9801，此值越接近1，表明理論回歸方程模型對(duì)實(shí)際條件擬合越好，因此該模型適合用來(lái)優(yōu)化沙棗花多糖的提取工藝。另外，從表中F值可以看出，本實(shí)驗(yàn)中3 個(gè)因素對(duì)多糖得率的影響程度次序?yàn)椋築（提取溫度）>C（提取時(shí)間）>A（超聲時(shí)間）。

表3 回歸模型的方差分析結(jié)果Table 3 Variance analysis results of regression model

2.2.3 響應(yīng)面分析 圖5 表示了受超聲時(shí)間、提取溫度和提取時(shí)間各因素交互作用的影響沙棗花多糖得率的響應(yīng)面圖與等高線圖，可以觀察到，3D 響應(yīng)面圖均為開(kāi)口向下，等高線圖均為橢圓形，表示在本次實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)存在最高點(diǎn)和中心點(diǎn)。結(jié)合3D 響應(yīng)面圖和等高線圖可以得出，本實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的因素水平范圍之內(nèi)可以得到沙棗花多糖提取的最優(yōu)條件。根據(jù)響應(yīng)曲面的陡峭程度，也可以判斷各因素對(duì)響應(yīng)值的影響程度，表面越陡，影響越大，反之亦然。因此，本實(shí)驗(yàn)中影響因素的大小順序?yàn)樘崛囟?提取時(shí)間>超聲時(shí)間。

通過(guò)軟件分析再結(jié)合實(shí)際操作驗(yàn)證，最終得出沙棗花多糖最佳提取工藝為：料液比1:25 g/mL、超聲時(shí)間21 min、提取溫度72 ℃和提取時(shí)間62 min，根據(jù)此條件，進(jìn)行了3 組平行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出多糖得率為12.45%±0.15%，與理論預(yù)測(cè)值12.587%相近。因此，該理論模型能夠準(zhǔn)確地反映各因素對(duì)沙棗花多糖得率的影響，證明了用響應(yīng)面法優(yōu)化沙棗花多糖得率的回歸模型是準(zhǔn)確可靠的。

2.3 沙棗花多糖對(duì)益生菌增殖的影響

OD 值測(cè)定由于具有簡(jiǎn)便和易操作的特點(diǎn)，通常用來(lái)檢測(cè)菌體的數(shù)量變化。OD 值越大，表示培養(yǎng)液中含有的菌體數(shù)量越多。沙棗花多糖對(duì)青春雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌的增殖情況如圖6所示。結(jié)果顯示，沙棗花多糖對(duì)三種益生菌的增殖均具有一定的促進(jìn)作用，均呈現(xiàn)先上升后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。多糖質(zhì)量濃度為0.5%～3.0%時(shí)，沙棗花多糖和FOS 對(duì)三種益生菌的增殖活性均具有顯著性差異（P<0.05），當(dāng)沙棗花多糖質(zhì)量濃度為2.0%時(shí)，測(cè)定含有嗜酸乳桿菌、兩歧雙歧桿菌和青春雙歧桿菌培養(yǎng)基的OD 值最大，分別為1.23±0.01、1.06±0.02 和1.22±0.02，表明此時(shí)培養(yǎng)基中所含菌體數(shù)量最多，益生菌的增殖活性最好。

圖6 不同質(zhì)量濃度多糖溶液對(duì)嗜酸乳桿菌（A）、兩歧雙歧桿菌（B）和青春雙歧桿菌（C）增殖的影響Fig.6 Effects of polysaccharide solutions with different mass concentrations on the proliferation of Lactobacillus acidophilus(A),Bifidobacterium bifidum (B) and Bifidobacterium adolescentis (C)

2.4 沙棗花多糖對(duì)益生菌產(chǎn)酸的影響

圖7 為添加沙棗花多糖和FOS 對(duì)三種益生菌培養(yǎng)基pH 的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)多糖質(zhì)量濃度在0～3.0%范圍內(nèi)時(shí)，三種培養(yǎng)基的pH 隨著多糖質(zhì)量濃度的增加而降低，且對(duì)三種益生菌pH 的變化與FOS 存在顯著性差異（P<0.05）。當(dāng)質(zhì)量濃度為2%時(shí)，嗜酸乳桿菌、兩歧雙歧桿菌和青春雙歧桿菌培養(yǎng)基的pH 最低，分別為5.17±0.04、5.95±0.04 和5.52±0.02。由此表明，三種益生菌能夠以沙棗花多糖作為碳源進(jìn)行增殖并產(chǎn)酸。

圖7 不同質(zhì)量濃度的多糖溶液對(duì)嗜酸乳桿菌（A）、兩歧雙歧桿菌（B）和青春雙歧桿菌（C）產(chǎn)酸的影響Fig.7 Effects of polysaccharide solutions with different mass concentrations on acid production of Lactobacillus acidophilus(A),Bifidobacterium bifidum (B) and Bifidobacterium adolescentis (C)

2.5 沙棗花多糖對(duì)益生菌生長(zhǎng)速率的影響

沙棗花多糖對(duì)三種益生菌生長(zhǎng)速率的影響如圖8所示。當(dāng)培養(yǎng)時(shí)間為0、4、8 和16 h 時(shí)，沙棗花多糖對(duì)兩歧雙歧桿菌和青春雙歧桿菌的促增殖效果和FOS 沒(méi)有顯著差異（P>0.05），并在16 h 之后，OD 值快速增加，于40 h 時(shí)達(dá)到最大，分別為1.05±0.01 和1.22±0.02（圖8B 和圖8C）。而添加沙棗花多糖后，嗜酸乳桿菌的OD 值在16 h 時(shí)顯著高于FOS（P<0.05），說(shuō)明此時(shí)對(duì)于嗜酸乳桿菌而言，沙棗花多糖要優(yōu)于FOS 對(duì)其的促進(jìn)作用，并在32 h 后趨于穩(wěn)定，在40 h 時(shí)達(dá)到最大值（1.23±0.02）（圖8A）。由以上分析表明，沙棗花多糖對(duì)青春雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌的促增殖活性相當(dāng)，優(yōu)于兩歧雙歧桿菌。

圖8 最適質(zhì)量濃度下多糖溶液對(duì)嗜酸乳桿菌（A）、兩歧雙歧桿菌（B）和青春雙歧桿菌（C）生長(zhǎng)速率的影響Fig.8 Effects of polysaccharide solution on growth rate of Lactobacillus acidophilus (A),Bifidobacterium bifidum (B) and Bifidobacterium adolescentis (C) at optimum mass concentration

在培養(yǎng)時(shí)間為0～8 h 之間，沙棗花多糖對(duì)兩歧雙歧桿菌和青春雙歧桿菌的pH 均呈快速下降趨勢(shì)，兩歧雙歧桿菌培養(yǎng)基在32 h 之后pH 趨于穩(wěn)定，而青春雙歧桿菌培養(yǎng)基在40 h 之后pH 趨于穩(wěn)定，兩者最低pH 均出現(xiàn)在48 h 時(shí)為5.96±0.02 和5.49±0.03（圖8B 和圖8C）；在培養(yǎng)時(shí)間為16 h 時(shí)，添加沙棗花多糖的嗜酸乳桿菌培養(yǎng)基pH 顯著低于FOS（P<0.05），說(shuō)明此時(shí)的沙棗花多糖對(duì)嗜酸乳桿菌的促產(chǎn)酸能力高于FOS，并且在48 h 時(shí)，pH 達(dá)到最低為5.16±0.03（圖8A）。由以上分析可以看出，沙棗花多糖對(duì)嗜酸乳桿菌的促產(chǎn)酸能力要優(yōu)于另兩種益生菌。

3 討論與結(jié)論

近年來(lái)，低聚糖和多糖等益生元作為功能性食品受到了廣泛關(guān)注，它們可以促進(jìn)腸道中有益菌的生長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)沙門(mén)氏菌、大腸桿菌等有害細(xì)菌具有拮抗作用，從而抑制其增殖以改善宿主健康。目前可獲得的益生元，如菊粉及其衍生物和低聚半乳糖、低聚果糖等，已被廣泛用作食品中的功能性成分[30]。再后來(lái)，人們對(duì)益生元來(lái)源的開(kāi)發(fā)日益拓展，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，一些植物多糖可以在促進(jìn)益生菌生長(zhǎng)和活性方面發(fā)揮重要作用。與低聚糖類(lèi)似，多糖進(jìn)入腸道后會(huì)轉(zhuǎn)化為碳源，通過(guò)調(diào)節(jié)腸道微生物群并且選擇性地刺激有益菌群的生長(zhǎng)，積累有機(jī)酸等代謝產(chǎn)物來(lái)抑制病原體，對(duì)人體提供健康益處[31-33]。本研究中的結(jié)果表示，沙棗花中提取的多糖對(duì)青春雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌的增殖均有一定的促進(jìn)作用，當(dāng)沙棗花多糖質(zhì)量濃度為2.0%時(shí)對(duì)所測(cè)益生菌的增殖最為顯著，質(zhì)量濃度為3.0%時(shí)，OD 值則開(kāi)始降低，這是由于多糖濃度升高會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基中滲透壓失去平衡，使菌體破裂，從而抑制了益生菌的生長(zhǎng)[34]。這與Wang 等[15]對(duì)菜籽多糖的研究相似。此外，在此質(zhì)量濃度下三種益生菌培養(yǎng)基的pH 分別都有一定的降低，促進(jìn)了益生菌產(chǎn)酸的活性，這是由于沙棗花多糖可以作為碳源被益生菌所代謝，產(chǎn)生一些有機(jī)酸，從而降低培養(yǎng)液的pH。這與常雪花等[16]對(duì)籽瓜多糖的研究的結(jié)果相似。從多糖對(duì)三種益生菌培養(yǎng)基的生長(zhǎng)速率曲線圖中可以看出，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，各培養(yǎng)基中的OD 值均升高，pH 均下降，且當(dāng)培養(yǎng)40 h 之后，生長(zhǎng)速率趨于穩(wěn)定，這是由于培養(yǎng)基中可以被益生菌利用的碳源被消耗殆盡，所以導(dǎo)致各菌種的生長(zhǎng)變得緩慢。根據(jù)以上結(jié)果可以得出，沙棗花多糖可以成為一種碳源被嗜酸乳桿菌、兩歧雙歧桿菌和青春雙歧桿菌所利用，從而促進(jìn)菌體的增殖與生長(zhǎng)。

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，得到沙棗花多糖最佳提取工藝參數(shù)：料液比1:25 g/mL，超聲時(shí)間21 min、提取溫度72 ℃、提取時(shí)間62 min。在此條件下沙棗花多糖得率為12.45%±0.15%。沙棗花多糖能夠刺激青春雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌的增殖與產(chǎn)酸，并且促進(jìn)菌種增殖的最佳多糖質(zhì)量濃度為2%。另外，本研究只是確定了沙棗花多糖的最優(yōu)提取條件和初步評(píng)價(jià)了沙棗花多糖對(duì)益生菌有一定的促增殖活性，但關(guān)于其活性與結(jié)構(gòu)之間可能存在的聯(lián)系仍有待后續(xù)研究。