基本信息
- 项目名称：
- 新型双歧多糖的结构与功能分析及多糖强化酸奶的开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品在分离纯化双歧杆菌胞外多糖（exopolysaccharide, EPS）的基础上，解析了该EPS的结构特征，验证了其抗氧化、抗肿瘤功效，并将该双歧杆菌EPS作为功能性基料添加到传统酸奶中，开发出了一种既能改善酸奶品质，又具有多糖活性功能的强化型酸奶。作品不仅为双歧杆菌EPS构效关系的研究奠定了基础，同时也为新型食品添加剂、益生元及保健产品的开发与应用提供了新的资源与途径。
- 详细介绍：
- 本作品以分离自我国广西巴马百岁长寿老人肠道的一株动物双歧杆菌为材料，对其代谢产生的胞外多糖（exopolysaccharide, EPS）进行了分离纯化；采用高效液相色谱、高效阴离子交换色谱、红外光谱及气-质连用仪测定了该 EPS的分子量、单糖组成、官能团及连接方式；通过体内、体外实验考察了该EPS的抗肿瘤、抗氧化活性。并在此基础上，将该双歧杆菌EPS作为功能性基料添加到传统酸奶中，开发出了一种新型的强化酸奶。该EPS的添加，提高了酸奶的黏度、稳定性和保水性，赋予了产品良好的口感、质地和风味，同时还起到了辅助的益生与保健作用。本作品不仅为双歧杆菌EPS构效关系的研究奠定了基础，同时也为新型食品添加剂、益生元及保健产品的开发与应用提供了新的资源与途径。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 开发具有多种益生功能的生物活性多糖，为新型食品添加剂、益生元的应用提供新的资源与途径。 从一株长寿老人源双歧杆菌的代谢产物中分离纯化与制备双歧多糖，分析测定该多糖的分子量、单糖组成、官能团及连接方式等初级结构，并通过体内、体外试验对其抗氧化、抗肿瘤活性进行评价。在此基础上，将双歧多糖作为功能性基料添加到传统酸奶中，最终开发一种既能改善酸奶品质，又具有多糖活性功能的强化型酸奶。
科学性、先进性及独特之处
- 在分离纯化双歧杆菌胞外多糖基础上，分析该双歧多糖的结构特征，验证其抗氧化、抗肿瘤功效的思路与设计具有很强的科学性。 通过色谱技术纯化双歧多糖，采用高效液相色谱、高效阴离子交换色谱、红外光谱及气-质连用仪测定该多糖的分子量、单糖组成等的手段具有明显的先进性。 作品独到之处在于获得的双歧多糖不仅是一种新型的具有多种功能的杂多糖，用其开发的双歧多糖强化酸奶还改善了产品的品质。
应用价值和现实意义
- 作品中的活性双歧多糖由来源于我国广西巴马百岁长寿老人肠道的一株双歧杆菌产生，研究潜力大，应用前景广。该多糖作为功能性食品基料添加到食品中可改善食品的黏度、稳定性和保水性，赋予产品良好的口感、质地和风味，同时还可起到辅助的益生与保健作用，具有开发生产高效低成本天然食品添加剂、益生元及保健产品的现实意义和实际应用价值。
学术论文摘要
- 本试验以分离自广西巴马长寿老人肠道的动物双歧杆菌RH为材料，对其产生的胞外多糖（exopolysaccharide, EPS）进行分离纯化和结构分析，考察该EPS抗肿瘤及体外抗氧化活性，并作为功能性因子和组织改善剂应用于酸奶中开发活性EPS强化酸奶。主要研究结果如下： 通过离心、醇沉、除蛋白、透析和DEAE-Sheparose FF阴离子层析纯化得到了EPSa。经HPLC、FT-IR、HPAEC、甲基化及GC-MS分析，EPSa是一个重复单位中含7种单糖连接方式的新型杂多糖，其分子量为2.31×104 Da。 抗肿瘤实验表明，EPSa不仅对Hela细胞具有较强体外杀伤作用，且在预防和同时给药时对荷瘤小鼠肿瘤的生长具有显著抑制作用。 采用ESR技术检测了EPSa体外清除自由基的能力，发现EPSa具有较强的羟自由基、超氧阴离子和DPPH清除能力，表明该EPS具有一定的抗氧化功能。 将该EPS作为功能性食品添加剂加入牛乳中，采用常规发酵剂菌株制备活性EPS强化酸奶。结果表明，与普通酸奶相比，EPS的添加可缩短发酵周期，提高粘度，并改善酸乳的流变学特性。
获奖情况
- 1．尚楠,旭日花. 双歧杆菌胞外多糖的结构分析及对肿瘤细胞生长的影响. 食品科学,2011,已录用 2．尚楠,刘丽莎,旭日花. 双歧杆菌RH 菌株不同处理物修复肠道菌群平衡失调的研究. 食品科学,2010,31(23):300-304 3. Qian Shen, Nan Shang, Pinglan Li. In vitro and in vivo antioxidant activity of Bifidobacterium animalis 01 from centenarians. Current Microbiology. 2011,62:1097-1103 4. Rihua Xu, Nan Shang, Pinglan Li. In vitro and in vivo antioxidant activity of exopolysaccharide fractions from Bifidobacterium animalis RH. Anaerobe,2011,revising 5．2009, 2010年分别获得中国农业大学食品学院本科生科技创新比赛“三等奖”和“一等奖”。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1．胞外多糖的分离纯化 Ruas-Madiedo P, Hugenholtz J, Zoon P. An overview of the functionality of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria. Internatinal Dairy Journal, 2002, 12: 163-171 2．胞外多糖的结构分析 Ai L, Zhang H, Guo B, et al. Preparation, partial characterization and bioactivity of exopolysaccharides from Lactobacillus casei LC2W. Carbohydrate Polymers, 2008, 74: 353-357 3．S180移植瘤模型 Peng Y, Zhang L, Zeng F, et al. Structure and antitumor activity of extracellular polysaccharides from mycelium. Carbohydrate Polymers,2003,54:297–303 4．ESR技术检测自由基 Shen Q, Zhang BW, Xu RH, et al. Antioxidant activity in vitro of the selenium-contained protein from the Se-enriched Bifidobacterium animalis 01. Anaerobe, 2010, 16(4):380-386.
同类课题研究水平概述
- 蛋白质、核酸和多糖是生命科学的三大领域。多糖因其多变的结构特征已成为一类最具魅力的信息载体，显示出了多种生理功能和物化特性，成为了近年来研究的热点。 多糖是由单糖连接而成的多聚物，是自然界中含量最丰富的生物聚合物，广泛存在于植物、动物和微生物中。与植物和动物相比，利用微生物制备活性多糖具有产量高、生产周期短、不受季节限制等优点，尤其自1943年从细菌中获得荚膜多糖并在医药上制成疫苗以来，微生物多糖的研究与开发已成为热门领域。 双歧杆菌是人体肠道内的正常菌群，具有公认的安全性，可发挥多种生理功能。它作为益生乳酸菌的一员，已在生物、食品、医药、生化等方面得到了深入研究和广泛应用，但很少有关于其产生的活性胞外多糖的相关研究报道。近年来，随着人们保健意识的增强，乳酸菌，尤其是双歧杆菌活性胞外多糖结构与功能研究引起了广泛的关注，其相关产品的研究、开发与应用也已显示出了很好的市场竞争力和广阔的应用前景。 国外关于乳酸菌胞外多糖的研究起步较早，涉及到了合成条件优化、理化性质与生理功能研究、初级结构解析等方面。近年来，随着分子生物学及一些边缘学科的发展，其研究内容还包括通过代谢和基因调控来提高多糖的产量及构建高产工程菌等方面。国内对乳酸菌胞外多糖的研究起步较晚，目前正处于发展阶段，主要涉及高产胞外多糖乳酸菌的筛选、合成条件的优化及生理功能研究等方面。但相对于乳杆菌、乳球菌和链球菌产生的胞外多糖而言，国内外关于双歧杆菌胞外多糖的研究很少，仅有Andaloussi（1999年）报道，长双歧杆菌胞外多糖含有葡萄糖、半乳糖和糖醛酸，摩尔比为4：4：1；Robert（1995年）报道，长双歧杆菌BB-79所产胞外多糖含有葡萄糖、半乳糖和一个未知成分，摩尔比为1：1.5：0.6。由此可见，关于双歧杆菌胞外多糖结构的报道很不全面，还没有明确的分子结构，也没有关于双歧杆菌胞外多糖抗氧化、抗肿瘤功能及作为功能性食品因子和组织改善剂添加到食品中改善食品产品品质等方面的相关研究报道。
