阿拉伯木聚糖(AX)是影響全麥制品品質(zhì)的重要組分,也是其腸道益生活性的關(guān)鍵因子。以AX為靶點(diǎn)的酶法改性——戊聚糖酶(Pn)和葡萄糖氧化酶(GOX),可有效改善全麥制品品質(zhì)。但全麥制品中AX酶法改性對(duì)其益生活性的作用尚不清楚。本研究從小麥品種來(lái)源、酶法改性、乙醇分級(jí)分離方面入手,開(kāi)展水溶性AX(WEAX)結(jié)構(gòu)組成與益生活性研究,揭示W(wǎng)EAX結(jié)構(gòu)組成與益生活性之間的構(gòu)效關(guān)系,探討酶法改性對(duì)WEAX益生活性的影響及作用機(jī)制。具體包括:AX單糖組成、分子量和阿魏酸含量等結(jié)構(gòu)組成的測(cè)定和AX對(duì)雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌和短鏈脂肪酸(SCFA)產(chǎn)量的增殖效果的益生潛能的評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上將酶法改性應(yīng)用于全麥制品中,通過(guò)AX結(jié)構(gòu)組成與益生活性的關(guān)聯(lián)性分析,明確酶法改性對(duì)其益生活性的影響,以期得到高品質(zhì)和高益生活性的全麥制品。主要研究結(jié)果如下:(1)選擇津強(qiáng)、美國(guó)硬紅春、澳洲白麥3種小麥品種,對(duì)比3種小麥來(lái)源WEAX結(jié)構(gòu)組成和體外益生活性。結(jié)果表明,不同小麥品種來(lái)源的WEAX具有不同的結(jié)構(gòu)組成和益生潛能。在3種WEAX中,具有低分支度(0.49)和高阿魏酸含量(2370μg/g)結(jié)構(gòu)特征的WEAX發(fā)酵液中雙歧桿菌、乳酸桿菌和SCFA含量較高。(2)采用單一酶(GOX)和復(fù)合酶(Pn+GOX)對(duì)WEAX進(jìn)行酶法改性,闡明酶法改性對(duì)WEAX益生活性的影響及作用機(jī)制。結(jié)果表明,酶法改性WEAX能顯著提高發(fā)酵液中雙歧桿菌含量(12%-37%),且復(fù)合酶改性效果要優(yōu)于單一酶改性。復(fù)合酶改性WEAX經(jīng)過(guò)Pn酶降解木糖主鏈和GOX適度交聯(lián),體外益生活性顯著提高。(3)在酶作用下,交聯(lián)的形成與強(qiáng)弱對(duì)WEAX益生活性有顯著影響。交聯(lián)的形成能顯著提高WEAX發(fā)酵液中雙歧桿菌含量。在相同酶作用下,能夠形成弱交聯(lián)的WEAX發(fā)酵液中雙歧桿菌含量明顯高于其強(qiáng)交聯(lián)。(4)采用不同濃度乙醇(0-45%、45%-50%、50%-65%和65%-100%)對(duì)酶法改性WEAX進(jìn)行分級(jí)分離。結(jié)果表明,在WEAX組分中,適中分子量(7.27×10~3 Da)WEAX發(fā)酵液中雙歧桿菌、乳酸桿菌和SCFA含量較高。(5)采用低纖維飲食誘導(dǎo)便秘小鼠,研究酶法改性WEAX對(duì)便秘小鼠腸道微生物影響。結(jié)果表明,除了WEAX低劑量組和GOX添加量為50μg/g改性的WEAX(GOX50)高劑量組外,AX組都能增加有益菌豐度,降低有害菌豐度。Pn添加量為200μg/g復(fù)合酶改性的WEAX高劑量組小鼠腸道益生活性較好。(6)采用Pn、GOX和Pn+GOX對(duì)AX復(fù)合體系和全麥饅頭體系進(jìn)行酶法改性,探討酶法改性對(duì)全麥制品益生活性的影響。結(jié)果表明,復(fù)合酶改性能顯著增加全麥饅頭發(fā)酵液中雙歧桿菌含量,原因可能為Pn降解導(dǎo)致AX生物利用度增加和GOX交聯(lián)導(dǎo)致阿魏酸生物利用量增加。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TS213
【部分圖文】：

認(rèn)為 Pn 和 GOX 復(fù)合使用的作用機(jī)理為：在混合階段，GOX 能夠支持蛋白質(zhì)和戊聚糖形成交聯(lián)，使 Pn 緩慢的作用于與蛋白交聯(lián)的戊聚糖形成較小的聚合物，因此能夠更好的提高面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的持氣能力。Primo-Martin 等人 (2010) 研究發(fā)現(xiàn)，GOX 不僅能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)二硫鍵的形成，還能導(dǎo)致戊聚糖間形成交聯(lián)。后者對(duì)全麥饅頭品質(zhì)起負(fù)面影響。Pn 的加入可以通過(guò)裂解戊聚糖來(lái)糾正后者效應(yīng)，產(chǎn)生小的戊聚糖酶片段干擾高分子量戊聚糖交聯(lián) (Primo-Martín et al., 2005)。1.2 全麥粉中的核心多糖—阿拉伯木聚糖（AX）1.2.1 AX 的結(jié)構(gòu)組成全麥粉中膳食纖維的主要組成成分是阿拉伯木聚糖（Arabinoxylan, AX）。AX 是由木聚糖主鏈和阿拉伯糖側(cè)鏈組成，某些阿拉伯糖 C5 位上存在以酯鍵連接的阿魏酸，其結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示 (Izydorczyket al., 1991)。AX 結(jié)構(gòu)決定了其理化特性。研究表明，AX 分子量及分支度能顯著影響其溶解度。當(dāng)分子量相同時(shí)，AX 分子中側(cè)鏈越多，AX 溶解度越大；當(dāng)分子量不同時(shí)，分子量越小，AX 溶解度越大 (Bengtsson et al., 1990)。AX 溶液黏度和氧化凝膠特性與木糖主鏈長(zhǎng)度、取代度及其分布、阿魏酸含量及其交聯(lián)情況等有關(guān) (Dervilly et al., 2000)。研究顯示阿魏酰基團(tuán)含量高、分子量高、分支度低的 AX 形成氧化凝膠能力強(qiáng) (Izydorczyk et al., 1995; Rattan et al.,1994)。

圖 1.2 AX 相關(guān)酶制劑作用示意圖Fig. 1.2 AX enzymes酶不同的木聚糖酶水解成不同鏈長(zhǎng)和不同取代度的 AX 水解產(chǎn)物。目種木聚糖酶，可分為 6 種，分別為 GH5、GH7、GH8、GH10、GH11 GH11 大約占 95% (Dornez et al., 2009; Tony et al., 2010)。GH10 和 AX 的方式存在顯著差異 (Bonnin et al., 2010)。GH10 降解得到的 和較小的分子量，而 GH11 木聚糖酶優(yōu)先降解有 3 個(gè)連續(xù)未取代的elix et al., 1993; Pollet et al., 2010)。也有研究表明，GH10 木聚糖，GH11 能夠更好的滲入細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)中，因此能夠有效的降解 WUAX (11 木聚糖酶的一種，可以降解 AX，隨著 Pn 量增加，AX 分子量降量為 800 μg/g 時(shí)，小麥粉 WEAX 分子量從 1.85×105Da 降至 1.97×Pn 處理全麥粉 WEAX 后，分子量從 1.87×106Da 降至 1.18×105Da。且優(yōu)先作用于 WUAX 取代度低的位置。單糖組成結(jié)果顯示，WUAX WEAX 分支度較小，而剩余的 WUAX 分支度增加 (楊煒, 2017)。

圖 1.3 人體結(jié)腸攝入 AX 時(shí)關(guān)鍵微生物和代謝事件模型del for the key microbiological and metabolic events in the human colon upon ingestion 效的增殖雙歧桿菌、乳酸桿菌、真細(xì)菌等益生菌 (Hughes et al., 2007)害菌生長(zhǎng) (Maria et al., 2007; Zahra et al., 2012)。Damen 等人 (20X、AXOS 的益生活性，結(jié)果表明，WEAX 和 AXOS 都能顯著增加小WUAX 能夠顯著增加盲腸氏菌屬含量。喂食 WEAX 和 WEAX+AX含量明顯高于喂食 WUAX 和 WUAX+WEAX+AXOS 小鼠。Varda明，木聚糖酶改性 WUAX 能夠顯著降低結(jié)腸中梭狀芽胞桿菌數(shù)量。在能夠改善因高脂飲食導(dǎo)致的有益菌數(shù)量的減少 (Neyrinck et al., 2011發(fā)表文章指出 AX 對(duì)腸道益生菌解纖維芽孢桿菌（B. cellulosilyticus W。降低 AX 使用量和使用時(shí)間，解纖維芽孢桿菌的豐度增加效應(yīng)仍該益生菌的豐度顯著下降 (Meng et al., 2017)。鏈脂肪酸（SCFA）產(chǎn)生的影響道細(xì)菌發(fā)酵的底物，能夠被腸道微生物利用產(chǎn)生 SCFA，降低結(jié)腸 pH

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本文編號(hào)：2826179