粗壮脉纹孢菌发酵豆渣多糖的结构解析及其对结肠炎小鼠肠道菌群的影响和产品研发

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豆渣在我国的利用率很低,因其易腐坏、有刺激性味道和比较粗糙,大部分都被直接丢弃,造成了极大地浪费。经过发酵后的豆渣,不仅口感变得细腻,而且提高了豆渣中营养成分的含量。本文用粗壮脉纹孢菌对豆渣进行发酵,首先对粗壮脉纹孢菌发酵前后豆渣理化性质进行研究,并利用水提醇沉提取可溶性多糖,经过脱蛋白处理,研究发酵前后多糖的结构差异;其次,通过DEAE-52对发酵豆渣多糖进行分离纯化,对发酵豆渣多糖的结构进行解析;此外,通过建立DSS诱导小鼠结肠炎模型进行喂饲发酵豆渣多糖动物实验,研究发现发酵豆渣多糖可减轻DSS诱导的小鼠肠道屏障损伤和肠道菌群紊乱;最后,以发酵豆渣粉和中筋面粉为原料,开发出一款口感酥脆、硬度适中的发酵豆渣膳食纤维饼干。主要研究内容和结果如下:1.采用粗壮脉纹孢菌发酵豆渣,使用水提醇沉、Sevag法脱蛋白制备可溶性多糖。比较发酵前后可溶性多糖的理化性质和结构特征。结果表明,发酵后豆渣的可溶性糖含量、蛋白质、总黄酮及总酚含量都有升高;扫描电镜观察表明,发酵后的豆渣可溶性多糖更加蓬松、比表面积更大;X-射线衍射检测到发酵破坏了多糖的晶体结构;对单糖组成进行分析表明,豆渣可溶性多糖的单糖组成在发酵前后出现了重新分布;傅立叶红外光谱扫描显示发酵对豆渣可溶性多糖的结构和官能团没有显著影响;热重分析表明,建议食品加工温度应低于200℃,以避免改变样品的性能。2.利用DEAE-52纤维柱层析法对发酵豆渣多糖进行分离纯化。采用GC-MS、紫外吸收光谱、核磁共振、傅立叶红外光谱对多糖结构进行解析。发酵豆渣多糖经柱层析分离得到三种多糖组分即FSRP-N、FSRP-1、FSRP-2,紫外吸收光谱分析发现三种多糖组分均不含有蛋白质、核酸等杂质;GC-MS发现,发酵豆渣多糖不同组分中各单糖摩尔比不同;傅里叶红外光谱中三种糖均含有β-吡喃环结构,核磁共振分析对多糖残基的种类进行表征发现三种多糖组分均含有β-吡喃糖环。3.建立DSS诱导小鼠结肠炎模型进行喂饲发酵豆渣多糖动物实验,采用高通量测序技术检测分析小鼠肠道菌群的变化,研究发酵豆渣多糖(FSRP)对小鼠肠道菌群组成及多样性的影响。结果表明,FSRP可以降低小鼠DAI评分,增加结肠长度,降低促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α的水平,同时上调抗炎因子IL-22的水平。FSRP可以明显改善E-cadherin、Claudin-1蛋白的表达,使结肠炎症得到改善。此外,与对照组相比,FSRP改变了群落的相对丰度和增加了肠道菌群的多样性。FSRP可缓解结肠炎小鼠的症状,其作用可能与改善肠道屏障、降低炎症因子水平和维持肠道菌群的稳态有关。4.研发了一款发酵豆渣高膳食纤维的功能性饼干,通过单因素实验获得了发酵豆渣粉、黄油、砂糖和蛋液的最适添加量,通过正交实验确定其最佳配方。结果表明:发酵豆渣膳食纤维饼干的各组分最佳添加量为:发酵豆渣粉10%,黄油50%,砂糖22%,蛋液15%,小苏打1%,食盐0.5%,上下烘烤温度170/180℃,烘烤15 min。根据该配方制作出来的饼干口感酥脆,膳食纤维含量丰富。
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