细菌纤维素降脂作用研究及在膳食纤维酸乳饮料中的应用

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细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)具有良好的持水性、复水性及良好的乳化稳定性,同时也具有降血糖、降血脂、吸附有毒物质等功能,目前在国内外均受到了广泛关注,在食品工业中具有巨大的应用前景。本论文利用菌株Acetobacter xylinum发酵制备膳食纤维BC,对其性能及体外吸附能力进行了研究。同时研究了BC对高脂血症小鼠脂代谢的改善作用,对其减脂机理进行了初步探索。同时以BC为原料制备了 BC酸乳饮料,并对其稳定性能进行了研究。主要研究内容及结果如下:(1)利用菌株Acetobacter xylinum发酵制备BC,对BC进行傅里叶红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometer,FT-IR)、X 射线衍射(Diffraction of X-Rays,XRD)、热重(Thermal Gravimetric Analyzer,TGA)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)及持水力(Water Holding Capacity,WHC)研究;通过体外模拟胃肠环境研究了 BC对胆固醇、胆酸钠、不饱和油脂、重金属离子的吸附量。结果表明:BC具有致密层状结构以及清晰的纤维束三维网状结构,也表现出较好的耐热性及结晶度,BC的持水力为68± 1.80 g/g,酸性条件下,BC对胆固醇的吸附量为9.879 mg/g,中性条件下,BC对胆固醇的吸附量为11.910mg/g;2 g/L胆酸钠条件下,BC对胆酸钠的吸附量为11.791 mg/g,3 g/L胆酸钠条件下,BC对胆固醇的吸附量为16.149 mg/g;中性条件下,BC对不饱和油脂的吸附量为238.337 mg/g;酸性条件下,BC对Cr6+的吸附量为1.809 mg/g,中性条件下,BC对Cr6+的吸附量为0.304 mg/g;酸性条件下,BC对Pb2+的吸附量为1.525 mg/g,中性条件下,BC对Pb2+的吸附量为0.661 mg/g。说明BC在体外模拟胃肠环境下对胆固醇、胆酸钠、不饱和油脂、重金属离子均有一定的吸附量。(2)研究了 BC对高脂血症小鼠血脂代谢的改善作用。结果表明:BC可以有效降低血清总胆固醇(Total cholesterol,TC)、甘油三酯(Triglyceride,TG)、低密度脂蛋白胆固醇(Low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)水平,升高高密度脂蛋白胆固醇(High density lipoprotein cholesterol,HDL-C)水平,对于高脂血症异常血脂水平的调节起到了良好的作用;BC还可以起到调节小鼠体内谷丙转氨酶(Alanine aminotransferase,ALT)、天门冬氨酸转氨酶(Aspartate aminotransferase,AST)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)的水平,具有调节肝脏功能的作用;肝脏组织病理学观察结果表明BC对于高脂血症小鼠肝损伤有一定的改善作用;(3)肠道菌群多样性分析结果表明BC干预组在门水平上明显改善了肠道微生物菌群的活动,使得Bacteroidetes丰度有所上升、Firmicutes丰度及Proteobacteria丰度都有所下降;BC干预组均有效地改善了宿主肠道微生物菌群在属水平的变化,与PG组相比,HDG组的Lactobacillus丰度大幅度提升且Lachnospiraceae与Prevotellaceae总体丰度也大幅下降,总的来说BC对于肠道微生物菌群活动影响是有益的。(4)以新鲜生牛乳为原料,添加BC发酵制备BC酸乳饮料。利用SEM对产物进行微观形貌观察,同时研究了环境应力对其稳定性能的影响。结果表明BC酸乳饮料最优制备工艺为:发酵乳含量为35%、BC的添加量为3%、复配稳定剂CMC/黄原胶=1:1,复配稳定剂总量为0.5%。此工艺条件下所制备的BC酸乳饮料具有较好的稳定性,对于酸乳饮料品质有良好的改善作用。通过本论文的研究,明确了 BC膳食纤维特性及体外降脂能力;初步探明了 BC改善高脂血症小鼠脂代谢的作用及机理;得到了 BC酸乳饮料的最优制备工艺,同时明确了环境应力对BC酸乳饮料稳定性能的影响。论文的完成为BC基功能食品的开发提供了理论及技术依据,扩大BC在食品领域的应用,同时为居民健康饮食及疾病预防提供新的膳食,具有良好的社会效益。
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