牛蒡菊糖的制备、对双歧杆菌的增殖及应用研究

论文摘要

牛蒡（Arctium lappa L.）是一种药食同源的两年生草本植物。目前,牛蒡的经济价值主要体现在牛蒡根作为一种出口的新、特蔬菜,但国际市场对出口牛蒡规格要求较高,造成等外根（次品）牛蒡资源的浪费。牛蒡的肉质根含有丰富的菊糖。菊糖（inulin）由果糖分子通过β-（2→1）键连接,聚合程度从2-70,一般平均为10。菊糖具有多种优良的功能作用,可作为质构改良剂、稳定剂、抗冻剂和抗老化剂应用于食品中。本论文利用等外牛蒡根为原料,研究牛蒡菊糖的提取分离技术,并对牛蒡菊糖的分子结构进行确定;研究牛蒡菊糖对双歧杆菌体的增殖作用;另外,对菊糖在低脂乳体系中的应用进行了探讨。主要研究内容如下:牛蒡菊糖的提取和纯化工艺的研究。以等外牛蒡根为原料,通过响应面分析优化了牛蒡菊糖的提取工艺,确定了菊糖提取的最佳工艺条件,即:提取温度80℃,提取时间114min,固液比1:15,连续提取两次。在此条件下,菊糖得率可达93.86%。对牛蒡菊糖脱蛋白、脱色方法进行比较,结果表明采用离子交换树脂效果较好。牛蒡菊糖粗品经Sephadex G-50葡聚糖凝胶柱层析分离纯化后得到纯品,纯度为99.47%。牛蒡菊糖的结构分析。通过气相色谱、红外光谱、1H及13C NMR波谱分析表明,牛蒡菊糖主要是由12个呋喃型的果糖以β-（2→1）糖苷键相连,末端1个吡喃型的葡萄糖以α-（1→2）糖苷键连接到果糖上的线性直链结构。经高效凝胶色谱分析表明,菊糖的相对分子量为2168,聚合度约为13。牛蒡菊糖对双歧杆菌体外生长的促进作用研究。结果表明,牛蒡菊糖对双歧杆菌有明显增殖作用。牛蒡菊糖作为双歧杆菌培养基的碳源要有适宜的浓度,以添加1.0%的浓度增殖效果最好。对双歧杆菌生长曲线的研究表明,以牛蒡菊糖为碳源培养的双歧杆菌的生长速率比以乳糖为碳源培养的双歧杆菌生长速率快。双歧杆菌发酵牛蒡菊糖同时,使培养液的pH值降低。不同聚合度的果聚糖对双歧杆菌生长影响的研究表明,双歧杆菌能够利用短链的菊糖（牛蒡菊糖和菊苣菊糖）和低聚果糖,但是不能够利用高聚合度的菊糖（长链菊糖）。牛蒡菊糖对肠道菌群影响的研究。小鼠体内实验表明,牛蒡菊糖对肠道益生菌-双歧杆菌和乳酸杆菌生长有增殖作用。研究表明,双歧杆菌能够利用短链的菊糖和低聚果糖,但是不能够利用长链菊糖。聚合度是决定双歧杆菌能否利用果聚糖的主要因素。在益生元（短链的菊糖和低聚果糖）增殖肠道益生菌的同时,对肠球菌和肠杆菌并没有显著的影响。牛蒡菊糖在低脂乳混合体系中应用的研究。将不同聚合度的果聚糖（牛蒡菊糖、长链菊糖和低聚果糖）添加到脱脂乳体系中,结果表明,含有8%和10%（w/w）长链菊糖的样品中,可以看到轻微的沉淀,这是由于长链菊糖在溶液中形成的菊糖结晶聚集所产生的。对卡拉胶-牛奶-菊糖混合体系的流变研究表明,加入卡拉胶的体系,均为弱凝胶体系,即储能模量（G′）＞损耗模量（G″）。加入果聚糖后,对体系的流变特征也产生一定的影响。对玉米淀粉-牛奶-菊糖混合体系的研究表明,当淀粉浓度由3%增加到4%时,由于分散相中淀粉颗粒体积的增加,表观黏度显著增加。玉米淀粉-牛奶-菊糖混合体系的流变研究表明,低淀粉浓度,体系液体特征更明显;高淀粉浓度时,体系弱凝胶的特征更明显。但是长链菊糖在不同浓度淀粉体系中,对体系的影响与牛蒡菊糖有所不同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 缩略符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 牛蒡
• 1.1.1 牛蒡的简介
• 1.1.2 牛蒡的植物学性状
• 1.1.3 牛蒡的主要成分
• 1.1.4 牛蒡的药用保健价值
• 1.1.5 牛蒡的开发利用
• 1.2 果聚糖
• 1.3 果寡糖
• 1.4 菊糖
• 1.4.1 菊糖的来源
• 1.4.2 菊糖的化学结构
• 1.4.3 菊糖的理化特性
• 1.4.4 菊糖的提取和纯化
• 1.4.5 菊糖的相对分子量
• 1.4.6 菊糖的功能性质及其作用机理
• 1.4.7 菊糖的安全性评价
• 1.4.8 菊糖在食品中的应用及其前景
• 1.5 本课题的立题背景和意义
• 1.6 本论文研究的主要内容
• 参考文献
• 第二章 牛蒡菊糖的提取及分离纯化
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 实验原料及试剂
• 2.2.2 主要仪器与设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 原料预处理
• 2.3.2 成分测定
• 2.3.3 牛蒡菊糖的提取
• 2.3.4 牛蒡菊糖的分离纯化
• 2.3.5 牛蒡菊糖的纯度鉴定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 原料预处理
• 2.4.2 牛蒡菊糖的提取
• 2.4.3 粗菊糖成分分析
• 2.4.4 牛蒡菊糖的脱蛋白处理
• 2.4.5 牛蒡菊糖的脱色处理
• 2.4.6 乙醇浓度对粗菊糖液醇析效果的影响
• 2.4.7 牛蒡菊糖的纯化
• 2.4.8 牛蒡菊糖的纯度鉴定
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 牛蒡菊糖的结构分析
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 实验原料及试剂
• 3.2.2 主要仪器与设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 牛蒡菊糖理化性质分析
• 3.3.2 牛蒡菊糖中还原性单糖组成的测定
• 3.3.3 牛蒡菊糖分子量的测定
• 3.3.4 牛蒡菊糖的结构分析
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 牛蒡菊糖的理化性质
• 3.4.2 牛蒡菊糖还原性单糖的鉴别
• 3.4.3 牛蒡菊糖相对分子量的测定
• 3.4.4 牛蒡菊糖的红外光谱分析
• 3.4.5 牛蒡菊糖的NMR分析
• 3.4.6 牛蒡菊糖结构
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 牛蒡菊糖对双歧杆菌体外生长的促进作用
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 试验材料与菌种
• 4.2.2 主要仪器与设备
• 4.2.3 培养基
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 双歧杆菌菌种活化
• 4.3.2 牛蒡菊糖对双歧杆菌生长的影响
• 4.3.3 双歧杆菌在基础培养基和改良培养基上生长曲线的测定
• 4.3.4 不同果聚糖对双歧杆菌生长的影响
• 4.3.5 统计分析
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 牛蒡菊糖对双歧杆菌生长的影响
• 4.4.2 双歧杆菌在基础培养基和改良培养基上生长曲线的测定
• 4.4.3 不同聚合度的果聚糖对双歧杆菌生长的影响
• 4.5 讨论
• 4.6 本章小结
• 参考文献
• 第五章 牛蒡菊糖对小鼠肠道菌群的影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料
• 5.2.1 实验动物
• 5.2.2 实验材料
• 5.2.3 主要仪器与设备
• 5.2.4 培养基及培养条件
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 饲料及小鼠饲喂
• 5.3.2 盲肠样品的制备
• 5.3.3 盲肠内容物的微生物分析
• 5.3.4 统计分析
• 5.4 结果与分析
• 5.4.1 不同聚合度的果聚糖对小鼠体重的影响
• 5.4.2 不同聚合度的果聚糖对小鼠肠道益生菌群的影响
• 5.4.3 不同聚合度的果聚糖对小鼠肠道无害菌群的影响
• 5.5 讨论
• 5.6 本章小结
• 参考文献
• 第六章 牛蒡菊糖在低脂乳混合体系中的应用
• 6.1 引言
• 6.2 实验材料
• 6.2.1 试验材料
• 6.2.2 主要仪器与设备
• 6.3 实验方法
• 6.3.1 牛奶-果聚糖混合体系的制备
• 6.3.2 样品的黏度分析
• 6.3.3 样品的流变分析
• 6.3.4 统计分析
• 6.4 结果与分析
• 6.4.1 牛奶-菊糖混合体系的研究
• 6.4.2 卡拉胶-牛奶-菊糖混合体系的研究
• 6.4.3 玉米淀粉-牛奶-菊糖混合体系的研究
• 6.5 讨论
• 6.6 本章小结
• 参考文献
• 主要结论
• 论文创新点
• 致谢
• 附录
• 攻读博士学位期间发表的学术论文