酶法改性对阿拉伯木聚糖及全麦制品益生活性的影响

摘要

阿拉伯木聚糖(AX)是影响全麦制品品质的重要组分，也是其肠道益生活性的关键因子。以AX为靶点的酶法改性——戊聚糖酶(Pn)和葡萄糖氧化酶(GOX)，可有效改善全麦制品品质。但全麦制品中AX酶法改性对其益生活性的作用尚不清楚。本研究从小麦品种来源、酶法改性、乙醇分级分离方面入手，开展水溶性AX(WEAX)结构组成与益生活性研究，揭示WEAX结构组成与益生活性之间的构效关系，探讨酶法改性对WEAX益生活性的影响及作用机制。具体包括:AX单糖组成、分子量和阿魏酸含量等结构组成的测定和AX对双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌和短链脂肪酸(SCFA)产量的增殖效果的益生潜能的评价。在此基础上将酶法改性应用于全麦制品中，通过AX结构组成与益生活性的关联性分析，明确酶法改性对其益生活性的影响，以期得到高品质和高益生活性的全麦制品。主要研究结果如下: (1)选择津强、美国硬红春、澳洲白麦3种小麦品种，对比3种小麦来源WEAX结构组成和体外益生活性。结果表明，不同小麦品种来源的WEAX具有不同的结构组成和益生潜能。在3种WEAX中，具有低分支度(0.49)和高阿魏酸含量(2370μg/g)结构特征的WEAX发酵液中双歧杆菌、乳酸杆菌和SCFA含量较高。 (2)采用单一酶(GOX)和复合酶(Pn+GOX)对WEAX进行酶法改性，阐明酶法改性对WEAX益生活性的影响及作用机制。结果表明，酶法改性WEAX能显著提高发酵液中双歧杆菌含量(12％-37％)，且复合酶改性效果要优于单一酶改性。复合酶改性WEAX经过Pn酶降解木糖主链和GOX适度交联，体外益生活性显著提高。 (3)在酶作用下，交联的形成与强弱对WEAX益生活性有显著影响。交联的形成能显著提高WEAX发酵液中双歧杆菌含量。在相同酶作用下，能够形成弱交联的WEAX发酵液中双歧杆菌含量明显高于其强交联。 (4)采用不同浓度乙醇（0-45％、45％-50％、50％-65％和65％-100％）对酶法改性WEAX进行分级分离。结果表明，在WEAX组分中，适中分子量(7.27×103Da)WEAX发酵液中双歧杆菌、乳酸杆菌和SCFA含量较高。 (5)采用低纤维饮食诱导便秘小鼠，研究酶法改性WEAX对便秘小鼠肠道微生物影响。结果表明，除了WEAX低剂量组和GOX添加量为50μg/g改性的WEAX(GOX50)高剂量组外，AX组都能增加有益菌丰度，降低有害菌丰度。Pn添加量为200μg/g复合酶改性的WEAX高剂量组小鼠肠道益生活性较好。 (6)采用Pn、GOX和Pn+GOX对AX复合体系和全麦馒头体系进行酶法改性，探讨酶法改性对全麦制品益生活性的影响。结果表明，复合酶改性能显著增加全麦馒头发酵液中双歧杆菌含量，原因可能为Pn降解导致AX生物利用度增加和GOX交联导致阿魏酸生物利用量增加。