【摘 要】
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桑枝(Ramulus mori)是桑树的枝条,含有类黄酮、木质素和多糖等丰富的活性物质,其中多糖类物质已被证实是桑枝降血糖、降血压和抗氧化等生物活性的物质基础。目前,对桑枝多糖(Ramulus mori polysaccharides,RP)及其降解产物低聚糖的理化性质、化学结构和益生活性的系统性研究报道相对较少。由此,本文以植物乳杆菌、肠膜明串珠菌、干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌增殖活性为考察指标,优
【基金项目】
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国家自然科学基金(31801525); 现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-18-ZJ0503); 广东省自然科学基金(2018A030313874); 广东省现代农业产业技术体系创新团队(2016LM1087,2016LM2151); 广东省农业科学院院
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桑枝(Ramulus mori)是桑树的枝条,含有类黄酮、木质素和多糖等丰富的活性物质,其中多糖类物质已被证实是桑枝降血糖、降血压和抗氧化等生物活性的物质基础。目前,对桑枝多糖(Ramulus mori polysaccharides,RP)及其降解产物低聚糖的理化性质、化学结构和益生活性的系统性研究报道相对较少。由此,本文以植物乳杆菌、肠膜明串珠菌、干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌增殖活性为考察指标,优化了桑枝多糖制备低聚糖的工艺,而后对桑枝多糖和低聚糖的结构进行表征,在体外初步探究了桑枝低聚糖的益生活性,最后通过II型糖尿病小鼠模型探究了桑枝低聚糖对模型小鼠的降血糖作用,为桑枝新资源食品及桑枝低聚糖健康产品开发利用提供理论参考。全文研究结果如下:(1)桑枝低聚糖制备工艺优化及其流变特性分别采用物理超声降解、化学酸水解、生物酶解法制备桑枝低聚糖,测定其对植物乳杆菌、肠膜明串珠菌、干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆菌的促生长作用,发现酶法制备的桑枝低聚糖(Ramulus mori oligosaccharides prepared by biological enzymatic hydrolysis,EROS)能特异性增殖鼠李糖乳杆菌。采用响应面设计方法,以鼠李糖乳杆菌增殖率为指标,获得低聚糖生物酶解制备优化工艺:β-甘露聚糖酶添加量50mg·m L-1,酶解时间4h,酶解温度46℃,在此工艺下增殖率为396.30%±0.42%。热分析及流变性质测定结果表明EROS为具有黏弹性的非牛顿流体,具有较好的热稳定性、抗冻融性、抗降解性,并且在蔗糖和盐的食品环境下也具有较好的稳定性。(2)RP、EROS的结构表征将RP和EROS脱蛋白后、经DEAE-52纤维素柱和Sephadex G-100凝胶柱纯化处理,分别获得促鼠李糖乳杆菌增殖效果最佳的单一洗脱组分(RP1-1、EROS1-1)。两种组分的结构表征结果如下:RP1-1和EROS1-1的分子量为13856Da和782Da;二者均含有一定量的蛋白质、糖醛酸和硫酸根;它们主要由半乳糖、果糖、半乳糖醛酸组成,但含量上存在差异;β-消去反应表明二者均含有ο-型糖肽键;红外扫描结果表明,RP1-1为含有糖醛酸的酸性硫酸基糖蛋白,存在α-型糖苷,EROS1-1为含有糖醛酸的硫酸基糖蛋白,存在β-型糖苷;RP1-1不具有三股螺旋结构,EROS1-1具有三股螺旋结构。(3)EROS促鼠李糖乳杆菌增殖分子机制研究为明确EROS特异性促进鼠李糖乳杆菌增殖分子机制,以基础MRS培养基和低聚异麦芽糖IMO为对照,利用RNA-Seq技术研究鼠李糖乳杆菌在MRS培养基(YIN组)、添加IMO的MRS培养基(IMO组)、添加EROS的MRS培养基(EROS组)中转录组变化情况。在对数期,各组菌体基因差异较小;在稳定期,EROS组与IMO组相比差异基因达到397个;EROS组在对数和稳定期差异基因总数达870个。GO富集分析发现在稳定期EROS组与YIN组和IMO组相比,上调差异基因主要集中在细胞成分和分子功能上,而EROS组与IMO组相比,下调基因发生在生物过程,并且下调基因数目多于上调基因数目。KEGG功能富集分析发现,EROS组菌体通过上调脂肪酸生物合成(Fatty acid biosynthesis)以及下调生物膜形成-大肠杆菌(Biofilm formation-Escherichia)相关基因的表达,促进菌体进行生物代谢及细胞合成,与IMO对照相比,显著促进了鼠李糖乳杆菌增殖。(4)EROS降血糖作用研究建立了链脲佐菌素联合高脂饲料诱导的II型糖尿病小鼠模型,观察EROS对小鼠的血糖、血脂、肝肾功能、抗氧化、胰岛细胞等生化相关指标的影响,发现EROS低、中、高剂量组均能在一定程度上提高糖尿病小鼠的氧化应激能力、改善血脂紊乱及肝肾功能,恢复胰岛细胞功能。其中,低剂量组[EROS灌胃浓度为200mg·(kg·bw)-1]降血糖作用与阳性药物[阿卡波糖灌胃浓度150 mg·(kg·bw)-1]相当,能显著降低糖尿病小鼠MDA水平,通过降低小鼠血清中TC、TG和LDL-C水平,提高HDL-C水平,从而改善小鼠血脂紊乱的状况,修复胰岛细胞功能。
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