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魔芋葡甘低聚糖的研究和开发一直是低聚糖领域研究的热点。由于半干法酶解制备魔芋葡甘低聚糖(konjac oligosaccharides,KOS)具有污染小、能耗低、易控制、得率高的特点,所以是一种很有潜力的制备魔芋葡甘低聚糖的方法。想要将此法制备的魔芋葡甘低聚糖用于以后的生产,则对该种魔芋葡甘低聚糖的毒理学性质和功能性质的研究是必需的。 本文全面分析了KOS的毒理学性质,并通过体内和体外两种方法研究了它对肠道微生物和肠道环境的影响,以期为该种方法的进一步推广应用和该种低聚糖的深度开发利用提供理论和应用参考依据。主要研究结果如下: 1.KOS毒理学评价主要包括急性毒理学、精子畸形实验、骨髓红细胞微核实验和30d喂养实验,实验结果如下: 1) KOS的急性毒性:在KOS急性毒性实验中,各个剂量组小鼠表现均正常,没有死亡现象。实验得出KOS的最大耐受量(MTD)>21.5g/kg,故可推算出LD50>21.5g/kg,属于无毒级物质。 2) KOS的精子致畸性:从KOS的精子畸形实验中可以看出,各剂量组小鼠精子涂片中断头、胖头、无钩、断尾、中部弯曲、头部弯曲等各种畸变精子数量均与空白对照组没有显著性差异,而与阳性对照组存在较明显差异,由此可以推断KOS无精子致畸性。 3) KOS的骨髓红细胞致突变性:从KOS的骨髓红细胞微核实验中可以发现,灌胃不同剂量KOS的各小鼠骨髓红细胞中微核出现率与空白对照组无显著差异,且显著低于阳性对照组,由此可以推断食用KOS不会导致骨髓红细胞突变。 4) KOS的30d喂养实验:30d喂养实验结果表明KOS对SD大鼠进食量、食物利用率和体质量没有显著影响;KOS对SD大鼠各种脏器净质量和脏器系数无显著影响;KOS对SD大鼠血液生化指标和血常规指标也没有显著影响。由此可以看出,KOS无亚急性毒性。 综上可以看出KOS属于无毒级物质,且无遗传毒性和亚急性毒性,具有较高的食用安全性。 2.体外发酵研究KOS的肠道益生性,采用葡萄糖作为阳性对照,并与魔芋葡甘聚糖和脱乙酰基魔芋葡甘聚糖进行对比,实验结果如下: 1)发酵过程中产气量比较:与阳性对照组相比,KOS组产气延滞时间较长,利用速度较慢,但与KGM相比则明显较快,且其最终产气量与阳性对照差别不大。 2)发酵液短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)含量:与葡萄糖相比,KOS组发酵液中乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和总SCFAs的含量明显较高,且存在显著性差异。 3)发酵液中细菌的数量:比较发酵液中双歧杆菌、乳酸菌、大肠杆菌、拟杆菌和梭状芽孢杆菌等细菌,发现KOS可以显著促进双歧杆菌和乳酸菌的生长;可明显抑制梭状芽孢杆菌的生长,且与KGM相比作用更明显。 4)发酵液挥发性成分比较:从发酵液挥发性中成分可以看出,与阳性对照组相比,KOS减少发酵液中醛类和含氮类等刺激性物质的产生,同样KGM也具有减少刺激物质产生的作用。 3.KOS对大鼠肠道环境影响的研究,采用将KOS掺入到SD大鼠的饲料中饲喂大鼠的方法。30d后测定大鼠盲肠内容物各项指标和盲肠、小肠的理化指标,测定结果如下: 1)粪便及盲肠内容物含水率和pH∶ KOS可以明显增加大鼠粪便,降低盲肠内容物pH,降低盲肠内容物含水率。 2)盲肠和小肠理化性质:KOS可明显增加盲肠壁表面积,增加小肠的拉伸性能。 3)盲肠内容物中细菌和SCFAs等指标:KOS可明显增加盲肠内容物中双歧杆菌和乳酸菌的数量,抑制大肠杆菌和梭状芽孢杆菌的生长,增加SCFAs的产生量,降低盲肠内容物中游离氨含量及挥发性含氮类物质。 从KOS肠道益生性体外和体内实验结果可以看出,KOS具有良好的肠道益生性,是一种很有潜力的益生元。