Study on prebiotic effectiveness of neutral garlic fructan in vitro

Garlic is traditionally believed to have many health benefits including prevention of gastrointestinal diseases.One of the major components,garlic fructan(GF),was evaluated for its prebiotic effectiveness on human intestinal microflora.Garlic fructans A(DP 16)and B(DP 21)were prepared by ethanol fractionation precipitation.Then,they were added to an in vitro fermentation system as the sole carbon source inoculated with human fecal suspension.The total anaerobic bacteria,Bacteroides and Bifidobacteria,were enumerated by plate counting on selective media.Terminal restriction fragment length polymerization(tRFLP)was used to analyze DNA extracted from the in vitro cultures.The results indicated that the log CFUs of both Bacteroides(GF A 6.96,GF B 7.15)and Bifidobacteria(GF A 7.74,GF B 7.74)grown in the GF cultures at 24 h were significantly higher than those at 0 h(Bacteroides 4.93,Bifidobacteria 4.78)(P<0.05).Terminal restriction fragments(TRFs)256–258 bp(ascribed to Bifidobacterium)in the profiles were also observed higher in the TRFLP profiles from the garlic fructans’cultures.In this study,GFs were found to selectively stimulate the growth of beneficial Bifidobacteria from human fecal microflora.The prebiotic effectiveness of GFs supports the use of garlic as a way to prevent some gastrointestinal diseases.©2013 Beijing Academy of Food Sciences.Production and hosting by Elsevier B.V.All rights reserved.

中性大蒜果聚糖体外发酵产短链脂肪酸

大蒜果聚糖是大蒜深加工后废弃蒜渣中的主要成分,不能被人体消化利用,可选择性增殖肠道益生菌,具有开发成新型益生元的潜力。体外发酵产短链脂肪酸的分析对进一步评价大蒜果聚糖对肠道微生态的影响有重要意义。方法:本研究通过体外模拟人体肠道系统的pH、温度和营养条件,接种人体新鲜粪便悬浮液进行间歇式静态厌氧培养,采用高效液相色谱法(HPLC)分析不同聚合度(平均DP为11、16、21)的中性大蒜果聚糖为唯一碳源,培养0、4、8、12、24 h产短链脂肪酸的情况。结果:发酵12 h时短链脂肪酸浓度达到最高,之后便开始下降。其中样a(平均DP为11)的发酵液中总SCFA浓度最高,达86.38μmol/mL。总短链脂肪酸产量为样a(DP 11)>样b(DP16)>样c(DP 21)。24 h时,各发酵液的短链脂肪酸中丁酸和乳酸的比例较乙酸和丙酸高。结论:大蒜果聚糖能被人体肠道微生物发酵利用在体外产短链脂肪酸。其中丁酸和乳酸的摩尔浓度较乙酸和丙酸高。聚合度低的大蒜果聚糖产酸高于聚合度高的果聚糖。

大蒜果聚糖对乳杆菌的体外增殖作用研究

通过体外实验,研究了三种不同聚合度的大蒜果聚糖Garlic Fructans(GF1、GF2、GF3)对九株乳杆菌的增殖作用。以大蒜果聚糖为唯一碳源进行乳杆菌的体外发酵实验,并与2种商业益生元-低聚果糖Fructo-oligosaccharides(FOS)和菊糖(Inulin)做对比,以48h发酵液的pH和益生指标PrebioticIndex(PI)值作为评价指标,对大蒜果聚糖的益生元效应做出评估。结果显示,GF1对九株乳杆菌的PI值均达到0.6以上,且发酵液的pH有明显下降,优于FOS和Inulin,而GF2和GF3发酵液PI值以及pH的下降与FOS和Inulin基本相当,说明三种大蒜果聚糖均具有一定的益生元作用,且聚合度越低,益生元功能越强。结果还显示,副干酪乳杆菌对五种果聚糖(GF、FOS、Inulin)的PI值均达到0.6以上,且同型发酵产生大量乳酸,显示其利用果聚糖增殖和产酸能力突出。

大蒜中果聚糖的测定

大蒜是WHO推荐的保健食品,为了正确评价其功能,非常需要测定其多糖的含量。文中根据Seli-wanoff反应提出一个方法,即在酸性条件下,以硫酸铁铵为催化剂,果糖和间苯二酚反应生成橘红色络合物,在473nm下有最大吸光度。结果表明果糖含量在0～182μg范围内标准曲线呈线性,方法的准确度2.6%,精制大蒜测定的精密度为0.52%,一般样品测定的精密度为0.51%～1.62%,回收率为(98.98±0.51)%,并测得山东杂交大蒜、山东白皮大蒜、广西独头大蒜的果聚糖含量分别为13.25%、20.28%、20.96%。此方法操作简单,准确度高,重复性好。

732离子交换树脂和DEAE-23树脂纯化大蒜多糖比较

大蒜多糖是具有多种生物活性的杂果聚糖,为探讨其工业化制备的方法,对比了强酸性阳离子交换树脂(732)和DEAE-23树脂制备该多糖的流速、交换容量等操作参数,分析了其产品的蛋白质含量、大蒜多糖产量、红外光谱等质量指标。结果表明:732离子交换树脂和DEAE-23树脂制备的大蒜多糖红外光谱基本一致,产率分别为12.3%和10.37%,732DEAE-23树脂离子交换树脂的交换容量较大,制备过程简单、速度较快,成本较低,是较适宜工业化生产大蒜多糖的方法。

硫酸化大蒜多糖的制备及其鉴定

为开发大蒜资源、增加功能性多糖种类,以大蒜为原料,用水提取、过滤、去蛋白、DEAE纤维素层析、冷冻干燥获得大蒜多糖,SephadexG100检测其纯度;三氧化硫-吡啶法对其进行硫酸酯化,产物以硫酸钡比浊法测定含硫量,红外光谱和核磁共振碳谱分析其硫酸根的取代情况。得到了纯大蒜多糖,其硫酸酯化产物含硫量为18.19%,硫的取代度为2.19,红外光谱和核磁共振碳谱分析结果表明,硫酸基取代主要发生在果糖残基的C-3和C-5位上。这些结果表明:三氧化硫-吡啶法硫酸酯化大蒜多糖是成功的。

大蒜果聚糖∶果聚糖1-果糖基转移酶的酶学特性

大蒜中主要干物质为多糖,其中主要糖类为果聚糖,具有多种保健作用。本文研究了大蒜中果聚糖∶果聚糖1-果糖基转移酶(Fructan∶fructan 1-fructosyltransferase,1-FFT)的酶学特性,为阐明大蒜在采后贮藏、保鲜及深加工过程中果聚糖含量的变化提供依据。结果表明:当以1-蔗果三糖为底物时,1-FFT仅催化生成蔗果四糖,且无其它结构的四糖生成;大蒜1-FFT主要存在于40%~50%硫酸铵部分;其最适p H为6.0,在p H 5.5~6.5条件下1 h内保持稳定;最适温度为25℃,在15~25℃条件下1 h内可保持稳定;低浓度Mn^(2+)、Mg^(2+)、Fe^(3+)促进1-FFT活力,Cu^(2+)、Zn^(2+)、Ag^+抑制1-FFT活力;1-FFT活力随底物浓度升高而增大,其米氏常数Km=0.6977 mol/L,最大反应速率Vmax=116.23μg/h。大蒜1-FFT活力受p H、温度、不同金属离子及底物浓度影响,调节以上因素有助于调控大蒜果聚糖代谢、保持大蒜品质及延长大蒜贮藏期。

大蒜果聚糖的研究进展

大蒜果聚糖是大蒜中含量最高、性质稳定、分子质量较低的杂多糖,主要由果糖与葡萄糖组成,属于1-蔗果三糖型果聚糖,其既具有优良的理化性质和多种生物活性,又具有优良的加工性能和保健功能,可应用于调味品、肉制品、乳制品、粮食加工品、保健食品等领域。为进一步了解大蒜果聚糖的潜在利用价值,本文综述大蒜果聚糖的提取方法与步骤、结构特性、常用测定方法、理化性质、生物活性等相关研究进展,分析其研究中存在的问题,为其进一步研究和开发利用提供参考。

大蒜果聚糖的水解方法及其定量分析

为了建立大蒜果聚糖含量的快速高效检测方法,本试验以乐都紫皮大蒜为试材,首先通过热水、超声、超声-热水法提取大蒜总糖,分别利用不同的水解试剂类型、pH值、浓度、水解时间将其中的果聚糖彻底水解,通过响应面分析筛选了果聚糖降解的最优条件;随后利用分光光度计和高效液相法测定水解前后果聚糖降解产物(蔗糖、葡萄糖、果糖)的含量并计算差值,得到大蒜组织中所有果聚糖的总含量;最后利用方法学验证对确立的方法进行了优化和评价。结果表明,热水法更有利于提取大蒜可溶性总糖;大蒜果聚糖最佳水解工艺条件为水解温度90℃、HCl浓度3 mol·L^(-1)、水解时间1 h,经此条件水解后大蒜果聚糖含量预测值为627.903 mg·g^(-1)FW,与实际测定值(620.470 mg·g^(-1)FW)差异不显著,所得回归模型拟合良好。方法学验证结果显示,该果聚糖定量方法精密度、重复性及稳定性良好,三者的相对标准偏差(RSD)均小于1.5%;平均回收率为98.45%~101.04%,其RSD为0.59%~1.75%。利用此方法鉴定大蒜资源果聚糖性质发现,不同品种大蒜鳞茎中果聚糖含量差异显著。本研究筛选确立的检测方法准确性较高,结果可靠,适用于大蒜果聚糖含量的测定分析。本研究结果为大蒜资源果聚糖性状的深入评价和开发利用提供了理论依据。

低温胁迫对乐都紫皮大蒜生长及果聚糖代谢关键酶基因的影响

果聚糖的代谢过程不仅影响大蒜的产量和品质,也能有效地提高大蒜植株的抗逆性。为探讨低温胁迫对大蒜生长和果聚糖代谢酶基因表达的影响,本试验以乐都紫皮大蒜为试验材料,在正常培养(25℃)和低温胁迫(4℃)下探究大蒜幼苗处理0、3、6、9和12 d时的生长指标变化特征及蔗糖∶蔗糖1-果糖基转移酶基因(1-SST)与果聚糖外切水解酶基因(1-FEH)的表达特性。结果表明:(1)低温胁迫对乐都紫皮大蒜幼苗生长产生了抑制作用,胁迫3 d时,乐都紫皮大蒜幼苗的株高、最大叶长、最大叶宽和茎高分别比对照降低了43. 45%、42. 22%、17. 63%和58. 10%,随后降低幅度变缓。(2)随着胁迫时间的延长,低温处理使1-SST基因和1-FEH基因表达量显著升高,且在胁迫第6天时达到最高值。1-SST基因和1-FEH基因的表达量分别是对照的45倍和7. 56倍;1-FEH基因表达量显著低于1-SST基因的表达量,故低温胁迫下果聚糖代谢酶关键基因的表达过程是一个"以合成为主,以水解为辐"的过程。低温胁迫抑制了乐都紫皮大蒜幼苗的生长,胁迫第6天是幼苗响应低温的关键时期,并推测乐都紫皮大蒜主要通过增强果聚糖的合成来响应低温胁迫。

干旱胁迫下大蒜果聚糖代谢关键酶基因的表达分析

果聚糖作为大蒜中干物质含量最高的贮存物质,其代谢过程对大蒜的产量形成及抗逆保护发挥着重要作用。为了探讨干旱胁迫对大蒜果聚糖代谢关键酶基因表达的影响,本研究以‘乐都紫皮大蒜’为试材,利用实时荧光定量PCR技术,对干旱胁迫下大蒜蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶基因(1-SST)和果聚糖外水解酶基因(1-FEH)的表达特性进行了分析。结果表明,随着胁迫时间的延长,1-SST和1-FEH的表达均呈现"先升高后降低"的变化趋势,但在干旱胁迫不同时期两者表达量存在显著差异;在干旱胁迫第14天时,1-SST的表达量最高,比胁迫0 d显著提高了913倍。而1-FEH的最高表达水平出现在干旱胁迫第28天,比胁迫0 d显著提高了140.4倍。这说明1-SST比1-FEH基因表达高峰出现的时间早,且表达水平高。推测果聚糖代谢基因1-SST表达量的显著增加可能是大蒜早期响应干旱胁迫的关键因素。

大蒜农艺性状与鳞茎果聚糖含量相关性分析

以28份国内大蒜品种资源为材料,研究大蒜3个生育阶段的17个农艺性状与鳞茎中果聚糖含量的相关性,以筛选出影响大蒜鳞茎中果聚糖含量的主要农艺性状,从而为大蒜品质性状的早期评价提供依据。结果表明,抽薹期假茎粗及收获期横茎与大蒜中果聚糖含量呈极显著正相关,相关系数分别为0.675和0.729,且直接通径系数分别达0.387和1.181。此外,以果聚糖含量为因变量,建立了根据农艺性状估测其含量的回归方程。经过验证,所得的结果与相关分析及通径分析一致。在本研究中,抽薹期假茎粗及收获期横茎是影响大蒜鳞茎中果聚糖含量的主要农艺性状,利用上述农艺性状可以有目的地选择与果聚糖含量相关的农艺学性状。这将为大蒜种质资源碳水化合物的鉴定、良种选育提供参考指标,对大蒜果聚糖的全面开发与利用具有重要现实意义。

乐都紫皮大蒜叶片生长发育与果聚糖代谢的关系

为了探讨高原大蒜生长特性及其果聚糖代谢规律,分析叶片生长发育与果聚糖代谢的关系,本研究以"乐都紫皮大蒜"为材料,对不同发育期的大蒜叶片生长情况、生理指标及其果聚糖代谢关键基因的表达特征进行了解析。结果表明:随着生育期的延续,大蒜植株的最大叶长、最大叶宽和单株叶片数均稳步增加。叶片生理指标呈现先升高后降低的趋势,总叶绿素含量在花芽分化之前快速上升,在抽薹期达到最大值2.32 mg/g FW;组织含水量在鳞茎膨大初期达到最大值89.06%,随后急剧降低。在整个发育过程中,大蒜叶片蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶基因(1-SST)和果聚糖外切水解酶基因(1-FEH)表达量存在显著差异,从幼苗期至鳞茎膨大初期,1-SST基因表达量显著高于1-FEH。1-SST的表达在全生育期表现为"升高-降低"的趋势,在抽薹期,1-SST的表达量达到峰值,比幼苗期提高了17.51倍;1-FEH在全生育期的表达量均较低,呈现起伏波动的趋势,在收获期表达量最高,是苗期的2.41倍。综合分析说明,大蒜叶片叶绿素和果聚糖的合成高峰主要在抽薹期,抽薹期是大蒜叶片生长发育和果聚糖代谢的关键时期,大蒜可通过叶绿素的合成以及1-SST和1-FEH的差异表达进一步影响鳞茎果聚糖的累积。

大蒜果聚糖合成相关基因As6G-FFT的克隆及表达分析

果聚糖是大蒜的主要贮藏物质,其代谢与产量形成和逆境适应性密切相关。从‘乐都紫皮大蒜’中克隆得到果聚糖︰果聚糖6G–果糖基转移酶基因As6G-FFT的序列,其CDS全长为1 839 bp,编码612个氨基酸,分子量为68.64 kD,等电点(pI)为5.43,属于亲水性蛋白;结构域分析表明,该基因推导的氨基酸序列含有植物糖基水解酶32家族的NDPSG、RDP和EC保守结构域;在进化关系上,As6G-FFT氨基酸序列与洋葱最为接近。亚细胞定位发现,As6G-FFT蛋白集中分布于内质网中。荧光定量PCR分析表明,As6G-FFT在大蒜各组织中均有表达,其表达量表现为叶片>根>母瓣>假茎;另外,在低温(4℃)或干旱胁迫(基质相对含水量45%~55%)不同阶段各组织中As6G-FFT的表达特性差异显著,干旱胁迫能够较早地诱导根中As6G-FFT的表达,而低温胁迫下母瓣As6G-FFT的响应更加敏感,说明不同胁迫下大蒜各组织As6G-FFT对逆境的响应机理有所差异。