【摘要】：Ⅱ型糖尿病(Type Ⅱ diabetes)給人們帶來了巨大的經(jīng)濟和生活負擔(dān)。目前,Ⅱ型糖尿病的治療主要采用藥物療法,然而這種方式會產(chǎn)生一定的耐藥性和副作用�？喙�(Momordica charantia)是一種大眾常見果蔬,也是“藥食同源”食物,廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)。研究顯示苦瓜及其多糖組分具有降血糖功能,但其降血糖的作用機制尚不清晰。此外,研究表明益生菌發(fā)酵作為一種新興的食物加工方式,可以轉(zhuǎn)化營養(yǎng)物質(zhì),提高產(chǎn)品的生物活性,改善產(chǎn)品的風(fēng)味,但有關(guān)益生菌發(fā)酵后苦瓜中組分變化的研究報道較少。因此,本論文以苦瓜為原料,采用儀器分析和分子生物學(xué)等方法,探究植物乳桿菌NCU116(本團隊前期篩選獲得的一株發(fā)酵性能良好的植物乳桿菌)發(fā)酵對苦瓜及其多糖組分理化性質(zhì)和降血糖功能的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)探討了植物乳桿菌NCU116發(fā)酵對苦瓜汁理化性質(zhì)的影響。采用氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)、氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)、紫外光譜及超高效液相色譜串聯(lián)四級桿飛行時間質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF/MS)等技術(shù),對發(fā)酵前后苦瓜汁中有機酸、揮發(fā)性物質(zhì)、總皂甙及酚類物質(zhì)進行分析。結(jié)果表明,植物乳桿菌NCU116發(fā)酵后,苦瓜汁中有機酸(乙酸、丁酸、戊酸、乳酸、蘋果酸)含量與未發(fā)酵苦瓜汁相比顯著提高(P0.05)。發(fā)酵后苦瓜汁的揮發(fā)性物質(zhì)的組成發(fā)生明顯變化;與未發(fā)酵苦瓜汁相比,醇類和酸類物質(zhì)的種類和占所有揮發(fā)性物質(zhì)的比例升高,醛類和萜類的比例降低。發(fā)酵后苦瓜汁皂甙含量顯著降低,總酚含量顯著增加(P0.05)。同時,發(fā)酵后酚類化合物的組成發(fā)生明顯變化,4-羥基苯甲酸、乙烯基酚、根皮酸、對香豆酸、兒茶酚、二羥基苯乙烯、香蘭素、反式肉桂酸、二氫咖啡酸、香草酸、原兒茶酚、焦糖酸和沒食子酸的含量與未發(fā)酵苦瓜汁相比有所提高,咖啡酸的含量有所降低。(2)研究了植物乳桿菌NCU116發(fā)酵對苦瓜多糖基本結(jié)構(gòu)特征的影響。采用離子色譜、高效尺寸排阻色譜(HPSEC)以及紅外光譜(FT-IR)等技術(shù),對發(fā)酵前后苦瓜多糖的單糖組成、分子質(zhì)量分布及官能團進行分析。結(jié)果表明,苦瓜多糖主要由半乳糖、葡萄糖及半乳糖醛酸構(gòu)成。植物乳桿菌NCU116發(fā)酵后,葡萄糖的比例與未發(fā)酵相比有所降低。發(fā)酵后苦瓜多糖中小分子質(zhì)量組分的峰型有明顯變化,而大分子質(zhì)量組分沒有明顯變化。發(fā)酵前后苦瓜多糖的官能團未發(fā)生明顯變化。(3)采用高脂飲食結(jié)合鏈脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)誘導(dǎo)建立Ⅱ型糖尿病大鼠模型,探究了植物乳桿菌NCU116發(fā)酵對苦瓜及其多糖組分降血糖功能的影響。實驗大鼠共分為10個組:正常組、模型組、糖尿病大鼠服用發(fā)酵苦瓜組、糖尿病大鼠服用未發(fā)酵苦瓜組、糖尿病大鼠服用發(fā)酵苦瓜多糖低、中、高劑量組、糖尿病大鼠服用未發(fā)酵苦瓜多糖組、正常大鼠服用發(fā)酵苦瓜多糖組、正常大鼠服用未發(fā)酵苦瓜多糖組,連續(xù)灌胃4周。結(jié)果表明,發(fā)酵苦瓜對Ⅱ型糖尿病大鼠的體重、飲水、血糖、血清胰島素、血脂、氧化應(yīng)激具有調(diào)節(jié)作用,并能夠降低血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶(Glutamic-pyruvic transaminase,ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶活力(Glutamic oxaloacetic transaminase,AST)、肌酐(Creatinine,CREA-J)、尿素氮(Urea nitrogen,UREA)含量及腎臟指數(shù),修復(fù)胰島、肝臟和腎臟病理損傷。與未發(fā)酵苦瓜組相比,發(fā)酵苦瓜組在血清胰島素、尿酸(Uric acid,UA)和UREA方面具有更顯著的改善作用(P0.05)。此外,發(fā)酵苦瓜多糖能夠改善Ⅱ型糖尿病大鼠的三多一少癥狀,降低Ⅱ型糖尿病大鼠的空腹血糖(Fasting blood glucose,FBG)、糖化血清蛋白(Glycated serum protein,GSP)、血清胰島素以及氧化應(yīng)激水平,調(diào)節(jié)Ⅱ型糖尿病大鼠的血脂狀況,降低ALT活力、腎臟指數(shù)、CREA-J、UREA含量,修復(fù)胰島、肝臟和腎臟病理損傷。與未發(fā)酵苦瓜多糖相比,發(fā)酵苦瓜多糖在體重、飲食、胰島素抵抗方面具有更顯著的改善作用(P0.05)。(4)基于UPLC-Q-TOF/MS技術(shù),研究了植物乳桿菌NCU116發(fā)酵前后苦瓜及其多糖組分對Ⅱ型糖尿病血清和尿液代謝物的影響。結(jié)果表明,植物乳桿菌NCU116發(fā)酵前后苦瓜顯著改善了Ⅱ型糖尿病大鼠的氨基酸代謝和脂質(zhì)代謝。與未發(fā)酵苦瓜相比,發(fā)酵苦瓜對Ⅱ型糖尿病大鼠進行干預(yù)后,大鼠的乙酯類、葡萄糖神經(jīng)酰胺、乙醇胺類、甘油二酯、甘油單酯、溶血單甲基磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰乙醇胺以及麥角甾醇代謝得到更顯著改善。發(fā)酵前后苦瓜多糖改善了Ⅱ型糖尿病大鼠的碳水化合物代謝、氨基酸代謝以及脂質(zhì)代謝。與未發(fā)酵苦瓜多糖相比,發(fā)酵后苦瓜多糖能更顯著地改善Ⅱ型糖尿病大鼠的氨�；�-tRNA生物合成、精氨酸和脯氨酸代謝、D-精氨酸和D-鳥氨酸代謝、煙酸和煙酰胺代謝、戊糖和葡萄糖醛酸相互轉(zhuǎn)化、淀粉和蔗糖代謝、類固醇激素生物合成相關(guān)代謝。此外,發(fā)酵前后苦瓜多糖還改善了正常大鼠的碳水化合物代謝、氨基酸代謝和脂質(zhì)代謝。(5)探討了植物乳桿菌NCU116發(fā)酵前后苦瓜及其多糖組分對Ⅱ型糖尿病大鼠腸道菌群的影響。結(jié)果顯示,發(fā)酵苦瓜與未發(fā)酵苦瓜相比明顯提高了Ⅱ型糖尿病大鼠結(jié)腸中Bacteroides caecigallinarum,Oscillibacter ruminantium,Bacteroides thetaiotaomicron,Prevotella loescheii,Prevotella oralis以及Prevotella melaninogenica的相對豐度,并增加了結(jié)腸內(nèi)容物中乙酸、丙酸、丁酸和總短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)的含量。發(fā)酵苦瓜多糖與未發(fā)酵苦瓜多糖相比更明顯地增加了糖尿病大鼠結(jié)腸中Lactococcus laudensis和Prevotella loescheii的相對豐度,并提高結(jié)腸內(nèi)容物中乙酸和總SCFAs的含量。綜上所述,本文較為系統(tǒng)地比較了植物乳桿菌NCU116發(fā)酵前后苦瓜及其多糖的理化特性,并采用Ⅱ型糖尿病動物模型對發(fā)酵前后苦瓜及其多糖組分的降血糖功能進行了對比。結(jié)果表明植物乳桿菌NCU116發(fā)酵在一定程度上改變了苦瓜及其多糖組分的理化特性,提高了苦瓜及其多糖組分的降血糖功能,并增強了苦瓜及其多糖組分對糖尿病大鼠腸道菌群和代謝的調(diào)節(jié)作用。
【圖文】：

間具有顯著性差異（P < 0.05）。2.3.2 有機酸新鮮苦瓜汁的有機酸為乙酸、乳酸、檸檬酸和蘋果酸（圖2.1）。經(jīng)滅菌處理后，苦瓜汁中乙酸和檸檬酸含量顯著提高（P < 0.05），而乳酸和蘋果酸含量顯著降低（P < 0.05），這可能是由于熱降解和化學(xué)反應(yīng)造成的。經(jīng)植物乳桿菌NCU116發(fā)酵后，苦瓜汁中有機酸含量與未發(fā)酵樣品相比均有所提高，并在乙酸、丁酸、戊酸、乳酸、蘋果酸方面有顯著差異（P < 0.05），其中乳酸（91.21 mmol/kg）的增加量最大，其值是未發(fā)酵苦瓜汁的67.89倍。乳酸是植物乳桿菌的主要代謝產(chǎn)

第 2 章 植物乳桿菌 NCU116 發(fā)酵前后苦瓜組分變化2.3.4 總皂甙由圖 2.2 可見，在三個樣品中，新鮮苦瓜汁的總皂甙含量最高，為 2.34 mgGRE/g。經(jīng)滅菌處理后，苦瓜汁中的總皂甙含量顯著降低（P < 0.05），，可能與滅菌過程中皂甙受熱分解有關(guān)。發(fā)酵苦瓜汁的總皂甙含量（0.95 mg GRE/g）顯著低于未發(fā)酵苦瓜汁（P < 0.05），相對減少了 55.19%。這可能是因為在發(fā)酵過程中，植物乳桿菌分泌的 β-葡萄糖苷酶促使苦瓜皂甙水解[125]。上述結(jié)果說明植物乳桿菌 NCU116 發(fā)酵對苦瓜汁中的總皂甙含量有降低作用，可以作為一種有效降低苦瓜苦味的方法。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TS201.4;TS255.3

【參考文獻】

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本文編號：2623811