罗汉果苷提取物调节肠道菌群多样性及潜在益生菌分离

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罗汉果是具有岭南地区特色并被国家首批批准列入药食两用材料的食源性药材,葫芦烷三萜苷类化合物即罗汉果苷,是罗汉果提取物的主要及有效生理活性成分,但直接摄入的多配基皂苷结构却难以被人体消化系统直接代谢吸收,因此,编码有数千种糖苷水解酶的肠道菌群,在协助宿主代谢从而影响多糖结构物质的益生活性、口服生物利用度等方面起着极其重要的作用。肠道微生物水解去除皂苷的部分或全部糖配基可得到更容易被人体利用的小分子物质,同时,食源性药材也可通过增加有益菌群的相对丰度和减少潜在致病菌的数量来正向调节肠道菌群的多样性及短链脂肪酸等益生代谢物的生成,从而在这种共同作用下调节宿主健康。本论文采用LC-MS/MS、NMR技术结合高通量测序及传统分离培养方法,研究了罗汉果苷提取物与肠道菌群的相互作用,并根据罗汉果对肠道菌群结构组成的影响结果从中分离筛选被富集的潜在益生菌。以益生乳酸菌鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103)为对照标准株,综合分离菌株的体外健康功能总体水平确定3株功能评价都较好的候选益生菌进行准确的鉴定分析及生理特性评价,为菌株的开发应用提供理论依据与指导。主要结果如下:(1)利用LC-MS/MS、NMR技术及高通量测序方法分析罗汉果苷与人体肠道菌群的相互作用,结果表明,罗汉果提取物经肠道菌群培养后,复杂结构的大分子罗汉果皂苷代谢转化为低极性的罗汉果糖苷,并显著提高了肠道菌群体系中SCFAs的产量(p<0.05);同时,罗汉果苷通过富集Bifidobacterium、Bacteroides、Megasphaera、Lactobacillus等有益菌群及抑制Clostridium Xl Va,Dorea等条件致病菌的生长正向调节肠道微生物的群落结构。(2)利用传统分离培养方法从罗汉果苷肠菌培养液中分离被富集的潜在益生菌,成功获得6株双歧杆菌、21株乳杆菌和6株其他乳酸菌共33株菌株。分离的双歧杆菌在48 h内可完全将提取物中的主要成分——罗汉果苷V代谢降解为各种不同的糖苷,证实了肠道细菌对罗汉果的降解及罗汉果富集有益菌群的益生元功能。此外,将这33株分离菌株一同进行抑菌能力的测定,并根据分离菌株的抑菌效果确定了共10株乳杆菌进行以DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基清除能力和还原活性为性能指标表征的抗氧化能力以及降胆固醇能力的探究,筛选出了3株功能评价都较好的目标菌株,通过API 50CHL生理生化鉴定及系统发育分析,将其鉴定为罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)L2,植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)Z1和发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)F10。(3)进一步评价3株候选益生菌的体外相关生理特性,在p H值为2.5的模拟胃液下37℃厌氧培养3 h,Z1和F10存活率(96.48%和92.14%)均显著高于LGG(81.53%,p<0.01);在肠液中作用3 h,L2、Z1、F10和LGG的存活率分别为178.51%、98.20%、153.66%和102.07%;0.3%的高浓度胆盐作用3 h,L2与LGG均表现优良的耐受性(均>85%),以上表明3株候选菌株均可较好地耐受人体肠道胃液、肠液及高浓度胆盐的极端环境。此外,它们还表现出良好的自聚集特性(>55%)和对两种碳氢化合物的疏水特性(>65%),暗示着L2、Z1和F10均可较好地定植在人肠上皮细胞上发挥出相应的健康功能,同时3株候选菌株不会因抗生素耐药性或溶血性对人类造成健康风险,具有作为益生菌的潜力。
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