一種調(diào)節(jié)腸道菌群的低分子量魔芋低聚糖的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有調(diào)節(jié)腸道菌群的魔芋低聚糖的制備方法，具體來說，本發(fā)明涉及 一種具有調(diào)節(jié)腸道微生物群落結(jié)構(gòu)功能的低分子量的、分子量窄、工藝環(huán)保、成本低廉的魔 芋低聚糖。
【背景技術(shù)】
[0002] 人的胃腸道是一個及其復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，其寄居著數(shù)量龐大、種類繁多的微生 物。這些微生物參與著人體的代謝、免疫等一系列生命活動從而維持著機體健康。一旦這 個體系平衡被打破，就會導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，進而引發(fā)甚至加重多種疾病。近年來，隨著社 會經(jīng)濟的發(fā)展，我國居民尤其是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，這些地區(qū)在飲食 上傾向于高脂高熱飲食、精制化的肉類食物等。加之較大的生活壓力、缺乏鍛煉等原因，使 得腸道亞健康狀態(tài)人群日益增多。除此之外，食用添加劑在體內(nèi)的長期累積(如食用色素、 食用香精等)、抗生素濫用、環(huán)境污染等多方面的因素也影響著現(xiàn)代人體內(nèi)微生態(tài)環(huán)境，帶 來了一些諸如感染、便秘等健康問題。
[0003] 魔芋低聚糖是一種非消化性寡糖，近些年大量研究發(fā)現(xiàn)其具有眾多的生理活性作 用，在國內(nèi)外飼料、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其生理活性主要有以下幾個方 面：1 :調(diào)節(jié)宿主腸道微生態(tài)環(huán)境。一方面其進入腸道后減少沙門氏菌、大腸桿菌等病原體 在腸道中定植的風(fēng)險，從而抑制了有害菌在腸道內(nèi)的腐敗引起的腹瀉等疾病，減少毒性代 謝物(如吲哚、亞硝基氨等）；另一方面，其被腸道嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌等有益菌選擇性地 利用，產(chǎn)生一些能夠給人體帶來強大生命力的有機酸，為共生的腸道細胞提供直接能量源， 進而刺激結(jié)粘膜細胞的生長，從而促進了微生物菌群的平衡，其促益生菌的效果高達低聚 木糖的50~100倍；2 :改善脂質(zhì)、血糖代謝，降低血脂和膽固醇。低聚甘露糖進入人體后，使 有益菌大量增殖，嗜酸乳桿菌吸收膽固醇并抑制腸壁對膽固醇的吸收；雙歧桿菌通過影響 0 _羥基0 _甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶的活性，控制膽固醇的合成；3 :促進微量元素 及B維生素吸收。低聚甘露糖具有截留礦物質(zhì)元素Ca、Fe、Zn的能力，將礦物質(zhì)帶到盲腸、 結(jié)腸。盲腸、結(jié)腸正是礦物質(zhì)吸收的重要場所。雙歧桿菌大量繁殖，雙歧桿菌可產(chǎn)生內(nèi)源性 V B1、VB2、VB6、葉酸等。4:抗氧化。低聚甘露糖經(jīng)雙歧桿菌和乳酸桿菌48 h發(fā)酵產(chǎn)物通過增 加自由基清除和脂質(zhì)過氧物來發(fā)揮抗氧化功效。因此，其被公認為新一代的保健功能因子。
[0004] 目前，魔芋低聚糖采用酸水解法、酶解法獲得，前者特異性不高，且過程涉及酸堿， 容易造成環(huán)境污染。而針對酶解法獲得的低聚糖分子量分布較廣的缺點，很多報道采用超 濾、一步醇沉法對獲得的低聚糖進行分級分離，但是前者在實際工業(yè)生產(chǎn)中面臨著成本昂 貴(工業(yè)化超濾設(shè)備購置費至少需要十萬以上)，產(chǎn)率較低的弊端，后者一步醇沉法雖然制 備簡單、適用于大規(guī)模生產(chǎn)，但是單糖往往被富集在產(chǎn)品中，去除單糖又需要新的生產(chǎn)流 程，這些問題使得魔芋功能成分的研究與應(yīng)用受到了限制。因此本發(fā)明設(shè)計了一種新的方 法，即通過酶解后一級醇沉加二級丙酮處理的方法，一方面生產(chǎn)設(shè)備需求簡單，并不需要購 置特殊設(shè)備，另一方面該種方法過程中的有機溶劑可以回收重復(fù)利用，避免對環(huán)境產(chǎn)生污 染，具有綠色生產(chǎn)的優(yōu)勢。另外，通過此法可以獲得分子量較低、分布較窄、單糖含量低、純 度更高的魔芋低聚甘露糖混合物，采用這種更廉價地、更環(huán)保方法制備的低聚甘露糖，因此 本發(fā)明的方法更具商業(yè)競爭力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -種調(diào)節(jié)腸道菌群的魔芋低聚糖的制備方法，制備方法的步驟如下： (1)將魔芋甘露聚糖溶解于水中，按質(zhì)量體積比為〇. 5%_3%，用0甘露聚糖酶水解，得 到魔芋低聚甘露糖水解液，其中加酶量按酶活與底物質(zhì)量比為500_1500U/g計算。
[0006] (2)魔芋低聚甘露糖水解液滅酶后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至原來體積的1/5-1/10,然后 在水解液中加入純乙醇，使溶液中乙醇最終體積濃度在60%-85%之間，沉淀后，離心，取上 清，得到第一步分離液，得到含單糖較多的低聚甘露糖。
[0007] (3)將第一步分離液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原來體積的1/5-1/10,然后加入2-5倍體積 丙酮，沉淀后，離心，棄去上清，取沉淀物。得到主要含魔芋甘露二糖、三糖、四糖、五糖、六糖 的低聚糖混合物。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：本發(fā)明制備簡單，制得的魔芋低聚糖分子量小、分 布較窄、工藝環(huán)保、成本低廉，同時還具有調(diào)節(jié)腸道菌群的生理功能。
【具體實施方式】[0009] 實施例1 : 1.魔芋甘露聚糖生產(chǎn)特定分子量魔芋低聚糖的工藝方法，具體步驟如下： (1) 將魔芋甘露聚糖經(jīng)過0甘露聚糖酶水解，得到魔芋低聚甘露糖水解液，具體如下， 魔芋甘露聚糖的濃度為2%，調(diào)整pH值為7. 0,溫度35°C，酶與底物的濃度比為500 U/g，酶 解水化6 h。? (2) 魔芋低聚甘露糖水解液100 °C滅酶后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至原來體積的十分之一(約 100 mL)，在水解液中加入900 mL純乙醇，攪拌過夜，沉淀后，離心，取上清，得到第一步分離 液。
[0010] (3)將第一步分離液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原來體積的十分之一(約100 mL)，然后加入 200 mL倍體積丙酮，沉淀后，離心，棄去上清，取沉淀物，真空干燥后得到主要含魔芋甘露二 糖、三糖、四糖、五糖、六糖、七糖的低聚糖混合物，產(chǎn)品純度大于95%。
[0011] 實施例2本發(fā)明研究制備獲得的低聚甘露糖的調(diào)節(jié)腸道菌群的活性的小鼠實驗 本實驗考察了低聚甘露糖對正常小鼠腸道形態(tài)、腸道菌群的影響。具體方法為：取小 鼠50只，隨機分為四組實驗組和一組對照組，分別用不同劑量（lg/kg ? d，2g/kg ? d，4g/ kg ? d，8g/kg ? d)的低聚甘露糖溶液和等體積的生理鹽水灌胃，連續(xù)30 d后，觀察比較不 同添加量對小鼠腸道形態(tài)、盲腸內(nèi)容物短鏈脂肪酸（SCFA)及微生物菌群的影響。結(jié)果發(fā) 現(xiàn)，當劑量達到添加量增加至4g/kg ? d時，總酸含量增加至103. 35±10. 08 ymol/g，有了 顯著性增加（P〈〇.05);當添加量高達8g/kg，d時，總酸含量（133. 12±15. 4ymol/g)提高 極為顯著（P〈〇.01)。小鼠第30天糞便樣品菌落分析表明喂食魔芋低聚糖會引起腸道微生 物結(jié)構(gòu)組成的變化。小鼠腸道菌群數(shù)字化和聚類分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)對照組和實驗組形成了一定 程度的分界，樹狀圖明顯分成了兩大簇，其中最高劑量組LM0S8組全部聚在了一簇，相似性 大于60%，而其他樣品聚成另外一簇，表明喂食30d后高劑量組的腸道菌群結(jié)構(gòu)組成有了明 顯的變化。為了進一步了解低聚甘露糖對小鼠盲腸中微生物群落結(jié)構(gòu)進行分析，對群落結(jié) 構(gòu)中相關(guān)條帶進行了測序分析，測序結(jié)果表明喂食低聚甘露糖后產(chǎn)酸擬桿菌（Bacteroides acidifaciens strain)腸乳桿菌（Lactobacillus intestinalis strain)，動物乳桿菌 (Lactobacillus animal is strain)，羅伊氏乳桿菌（Lactobacillus reuteri strain)和 梭菌（Clostridium sp.)等有益菌均得到增加。
[0012] 實施例3 采用不同方法制備獲得的產(chǎn)品的區(qū)別：
[0013] 實施例4 建立了便秘型小鼠模型，喂食本發(fā)明方法獲得的魔芋低聚糖1 (2-7糖）與魔芋低聚糖 2 (>7糖）24 h后，發(fā)現(xiàn)與魔芋低聚糖2組相比，喂食魔芋低聚糖1的小鼠糞便首粒排便時 間更短，糞便濕度提高，排便粒數(shù)、排便重量、腸道碳末推進率增加，并且魔芋低聚糖1組小 鼠的脹氣情況明顯少于魔芋低聚糖2組。
【主權(quán)項】
1. 一種調(diào)節(jié)腸道菌群的魔芋低聚糖的制備方法，其特征在于：制備方法的步驟如下： 將魔芋甘露聚糖溶解于蒸餾水，質(zhì)量體積比為0. 5%-3%，經(jīng)過P甘露聚糖酶水解，得到 魔芋低聚甘露糖水解液，其中加酶量以酶活與底物質(zhì)量比為500-1500U/g計算；魔芋低聚 甘露糖水解液滅酶后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至原來體積的1/5-1/10,然后在水解液中加入純乙 醇，使溶液中乙醇最終體積濃度在60%-85%之間，沉淀后，離心，取上清，即含單糖較多的低 聚甘露糖；將上清液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原來體積的1/5-1/10,然后加入2-5倍體積丙酮，沉淀 后，離心，取沉淀；將沉淀真空干燥，得到魔芋低聚糖。2. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的P甘露聚糖酶是中性P甘露聚 糖酶、酸性P甘露聚糖酶、堿性P甘露聚糖酶中的一種或幾種的混合物。3. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的魔芋低聚糖是甘露二糖、三糖、 四糖、五糖、六糖、七糖的混合物。
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有調(diào)節(jié)腸道菌群的魔芋低聚糖。更具體的說，本發(fā)明涉及了一種新的方法，即通過酶解后一級醇沉加二級丙酮處理的方法，獲得了一種分子量較低、分布較窄、單糖含量低、純度更高的魔芋低聚甘露糖混合物，其步驟為：β甘露聚糖酶水解魔芋甘露聚糖，得到的魔芋低聚甘露糖水解液濃縮后加入一定體積乙醇沉淀，取上清濃縮后加入一定體積丙酮，沉淀后，離心，棄去上清，取沉淀物。得到主要含魔芋甘露二糖、三糖、四糖、五糖、六糖、七糖的低聚糖混合物。本發(fā)明所制備的魔芋低聚糖在調(diào)節(jié)腸道菌群具有一定效果。
【IPC分類】C12P19/12, C12P19/14, C12P19/04
【公開號】CN105063128
【申請?zhí)枴緾N201510417997
【發(fā)明人】蔣敏, 史勁松, 許正宏, 馬延和, 李恒, 羅春勤
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月16日