蔬菜和水果是人体摄取膳食纤维和植物化学物的主要且丰富的食物源,大量的流行病学研究揭示,在摄食蔬菜和水果含量较高的人群中,多种癌症、中风和心血管疾病等慢性疾病的发病率明显偏低。然而,人们对蔬菜和水果的平均每日摄入量却低于世界卫生组织和粮农组织的建议量。作为一种能够适应不断变化的果蔬消费趋势的加工方式,乳酸发酵被认作是一种简单而有效的生物加工工艺,可以保持或提高蔬菜和水果的安全性、营养性、感官和货架期。乳酸发酵产物往往具有益生菌功能,这不仅是由于发酵过程中益生菌的添加,也是由于发酵底物的变化。芦笋(芦笋)作为使用蔬菜在全球范围内有着悠久的历史,以其丰富的活性物质而被誉为“果蔬之王”。在我国,芦笋也划归为药食两用目录,被用作治疗或辅助治疗炎症、真菌感染、咳嗽和癌症等。研究报道发现,芦笋多糖作为其主要活性物质,具有抗肿瘤的免疫调节能力,而食源性多糖也被广泛报道具有多种生物活性。本研究以具有本省特色即江西省农科院具有完全知识产权的“井冈701”绿芦笋为对象,采用本实验室前期筛选出的一株优势菌株植物乳杆菌NCU116,发酵芦笋浆,分析了发酵前后芦笋营养成分的变化,接着分别从芦笋原浆和芦笋发酵浆中分离得到芦笋多糖(AOP)和芦笋发酵多糖(FAOP),探讨了芦笋发酵前后多糖组分的理化性质差异和体内外功能活性的变化。本研究主要研究内容和结论归纳如下:1.植物乳杆菌NCU116发酵对“井冈701”绿芦笋营养成分的影响将芦笋经过沸水焯,并使用榨汁机破碎,得到芦笋浆。随后,采用植物乳杆菌NCU116发酵芦笋浆,并经过高压灭菌杀灭乳酸菌,低温烘干后,可得到芦笋发酵干粉。同时,我们也可获得芦笋原料干粉和芦笋水焯干粉。采用分光光度法和高速氨基酸分析仪等检测三种芦笋干粉各营养组分的含量。结果发现,芦笋原料干粉干重比为7.35±0.36%。在干物质中,总糖含量占20.78±0.76%,其中包括还原糖(11.03±0.35%),粗脂肪占1.46±0.12%,蛋白质占28.42±2.59%,以及多种矿物质元素,其中钾元素最高可达40.900±1.556 mg/g,抗氧化活性相关物质中黄酮类物质含量较高(6.75±0.41 mg/g)。和原料干粉相比,水焯干粉各营养成分含量变化较小。而芦笋发酵干粉中的干重比则增大许多,这可能是由于发酵对芦笋营养物质的分解利用,以及发酵工艺添加的营养素共同导致的,而这也导致了碳水化合物及还原糖含量的直接升高,从而间接导致了芦笋发酵干粉中蛋白质、粗脂肪、矿质元素、氨基酸、总酚、总黄酮和维生素C等含量的降低。2.芦笋经植物乳杆菌NCU116发酵前后多糖理化性质的差异研究采用水提醇沉法,分别从芦笋原料干粉和芦笋水焯干粉中分离得到AOP和FAOP。基于分光光度法、高效阴离子交换色谱法、高效体积排阻色谱法、扫描电镜等,表征两种芦笋多糖(AOP和FAOP)。结果发现,植物乳杆菌NCU116发酵改变了芦笋多糖的化学组成,降低了中性糖(主要为半乳糖、阿拉伯糖和木糖)的含量,增加了糖醛酸(以葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸为主)的含量。此外,植物乳杆菌NCU116发酵还降低了芦笋多糖的分子量和其溶液构象的粒径,并改变了流变学行为。在体外活性方面,植物乳杆菌NCU116发酵增强了抗氧化能力,主要表现在FAOP比AOP具有更强的清除DPPH、羟基和超氧阴离子这三种自由基的能力3.芦笋经植物乳杆菌NCU116发酵前后多糖组分免疫调节活性的对比研究采用环磷酰胺(CTX)诱导小鼠免疫损伤,以期建立免疫低下模型,基前期结果中多糖基本结构信息的改变,进一步探究芦笋经植物乳杆菌NCU116发酵前后多糖组分免疫调节活性的差异。动物分组为8个组:正常(NC)组、模型(CTX)组、AOP低剂量(AOP-L)组、AOP中剂量(AOP-M)组、AOP高剂量(AOP-H)组、FAOP低剂量(FAOP-L)组、FAOP中剂量(FAOP-M)组和FAOP高剂量(FAOP-H)组。结果发现,(1)AOP和FAOP的高剂量组增加了血清抗体水平,维持了Th2免疫反应。此外,相比AOP,FAOP可以更加显著地促进脾脏中T-bet(Th1细胞核转录因子)及IFN-γ(Th1特征性细胞因子)的分泌,并抑制RORγt(Th17细胞核转录因子)和IL-17(Th17特征性细胞因子)的分泌,实现从CTX诱导的以Th17为主导的急性炎症反应逐渐转变为以Th1为主导的防御免疫应答。4.芦笋经植物乳杆菌NCU116发酵前后多糖组分对小鼠药物性肝损伤的改善作用采用基因表达定量q PCR、Western blot蛋白表达和血清代谢组学等技术,评价芦笋发酵前后多糖组分对CTX引起的药物性肝损伤的保护作用。CTX导致的小鼠肝损伤以炎症反应,氧化损伤以及胆汁酸代谢紊乱(胆汁酸受体和合成酶表达失衡)多重肝脏功能障碍为特征。同时结果表明AOP和FAOP都可以减缓CTX诱导的肝损伤,保护肝脏,主要表现在:抑制了肝脏的生化标志性酶(ALT、AST、AKP和LDH)和促炎性的细胞因子(TNF-α和IL-1β),以及增强了抗氧化系统(T-AOC、SOD、CAT和MDA)。与AOP相比,FAOP能特异性的促进GSH相关合成酶(GCLM和GST)的表达,而GSH是环磷酰胺经肝脏代谢的产物的关键解毒物质。在胆汁酸代谢紊乱的调节上,FAOP对比AOP更能改善胆汁酸合成相关的细胞色素氧化酶的表达,同时显著提高粪便中SCFA的合成和肝脏SCFA受体的表达。因此,FAOP可能通过增加肠道丁酸盐的生成,而丁酸盐通过体循环进入肝脏发挥抗炎作用和改善胆汁酸代谢紊乱,保护肝脏损伤。5.芦笋经植物乳杆菌NCU116发酵前后多糖组分对化疗小鼠肠黏膜损伤的保护作用基于基因表达定量q PCR、Western blot蛋白表达和16S DNA测序技术等,进一步研究了芦笋发酵前后多糖组分对化疗小鼠肠黏膜损伤的保护作用。CTX化疗小鼠肠黏膜损伤主要表现为肠道紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin和Ecadherin))表达降低,Th17炎症反应(RORγt/Foxp3比值增加),和肠道微生态失衡(SCFA合成降低)的肠粘膜屏障功能障碍。FAOP-H和AOP-H均能在一定程度上保护CTX导致的黏膜损伤,表现为改善粘膜病理组织结构,上调了紧密连接蛋白的表达,恢复肠道T细胞的分化平衡和细胞因子稳态,以及调节肠道微生物群落结构,促进短链脂肪酸的合成。与AOP-H相比,FAOP-H通过促进膳食纤维降解的瘤胃菌科(Ruminococcaceae)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)丰度增加,促进丁酸的合成,而AOP主要促进了产丁酸的丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)的丰度增加,同时在抑制CTX引起的促炎性Th17/Treg平衡上,芦笋多糖组分对Porphyromonadaceae goldsteinii的富集起到了关键作用。综上所述,植物乳杆菌NCU116可成功应用于芦笋的发酵工艺,并分离得到了比鲜芦笋多糖组分(AOP)生物活性更好的发酵芦笋多糖组分(FAOP)。结果表明,植物乳杆菌NCU116发酵改变了芦笋多糖组分的基本理化性质(单糖组成和分子量),并增加了其体外抗氧化活性。接着在化疗损伤小鼠模型中进一步对比了其体内功能活性的差异。结果发现,在免疫调节活性上,FAOP可以更加显著地促进从CTX诱导的以Th17为主导的急性炎症反应逐渐转变为以Th1为主导的防御免疫应答;在改善小鼠药物性肝损伤上,FAOP更能改善GSH合成障碍和胆汁酸代谢紊乱,这与FAOP促进肝脏SCFA受体的表达密切相关;在保护化疗小鼠肠黏膜损伤上,FAOP-H通过促进膳食纤维降解的瘤胃菌科(Ruminococcaceae)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)丰度增加,促进丁酸的合成,而AOP主要促进了产丁酸的丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)的丰度增加,同时在抑制CTX引起的促炎性Th17/Treg反应和促进粘膜屏障功能上,芦笋多糖组分对Porphyromonadaceae goldsteinii的富集起到了关键作用。以上说明,FAOP能更好的保护化疗损伤小鼠。