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茶叶膳食纤维作为益生元对肠道菌群的影响王津;茹鑫;邹妍;赵路漫;马慧;王硕【摘 要】茶叶膳食纤维是茶加工业的副产物,其中富含对人体有益的膳食纤维,但是 目前对茶叶膳食纤维的综合利用程度不高 .该研究通过考察茶叶膳食纤维的持水力 持油力、膨胀力等指标评价其理化性质，并借助扫描电镜、红外光谱、X射线衍射 等对其官能团结构和微观结构进行表征.体外发酵过程中,茶叶膳食纤维可显著增加 乳酸菌、双歧杆菌数量,而抑制肠杆菌、肠球菌和产气荚膜梭菌的数量.随着茶膳食 纤维浓度的增加，发酵液的pH值显著降低•利用气相色谱质谱联用技术测定发酵液 内短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)的种类和数量的变化，随着茶膳食纤 维浓度的增加,SCFAs各酸含量不断增加,乙酸、丙酸、丁酸和乳酸含量最高分别 为(20.65±0.93)、(2.88±0.14)、(10.89±1.01)mmol/L 和(19.91±1.38)mmol/L.结合肠道菌群和SCFAs结果,最优膳食纤维比例为2%茶膳食纤维可对肠道菌群有 益生调节作用.期刊名称】《食品研究与开发》年(卷),期】2019(040)011【总页数】7页(P76-82) 【关键词】 茶膳食纤维;益生元;肠道菌群;体外发酵;短链脂肪酸【作 者】 王津;茹鑫;邹妍;赵路漫;马慧;王硕【作者单位】 南开大学医学院 天津市食品科学与健康重点实验室,天津 300350;上 海康识食品科技有限公司,上海 201103;南开大学医学院天津市食品科学与健康重 点实验室,天津 300350;上海康识食品科技有限公司,上海 201103;南开大学 医学院 天津市食品科学与健康重点实验室,天津 300350;南开大学 医学院天津市食品科学 与健康重点实验室,天津 300350【正文语种】中 文茶叶是世界卫生组织(World Health Organization , WHO )公布的六大健康饮 料之首，受到各国人民的喜爱。

茶叶中含有700 多种已知化合物，包括茶多酚(25 %~35 %)、茶多糖(20 %~25 %)、蛋白质(25 %~30% )以及 26 种 氨基酸、50 余种矿质元素和维生素等多种功能性成分［1］然而人们很少注意茶叶 膳食纤维目前，膳食纤维在欧美等国受到普遍关注，被誉为人类第七大营养素 ［2］，并将其广泛应用于食品及保健品生产中，但是有关茶叶膳食纤维的研究开展 较少［3］传统的泡茶方式以及茶饮料加工剩余的废弃物，使剩余的茶膳食纤维未 得到充分利用，对茶膳食纤维的开发利用问题日益引起人们的关注如果能科学的 制取茶叶中的膳食纤维，将茶膳食纤维应用到食品加工领域，如饼干、面包、蛋糕 糖果、点心和其他饮品中，可以在不影响风味口感的同时，赋予食品更多保健的功 能，具有经济、社会和健康等多方面的效益［4］美国谷物化学学会将膳食纤维定义为“在人的小肠中不被消化吸收而在大肠中可以 全部或部分发酵的植物可食部分或碳水化合物类似物”［5］茶叶膳食纤维主要存 在于茶叶的细胞壁、细胞液和细胞间质中，主要由纤维素、半纤维素、树胶、木质 素和原果胶等碳水化合物类似物组成［6］茶叶可溶性膳食纤维主要包括树胶、果 胶、原果胶等物质，吸水膨胀后形成凝胶体，具有黏滞性，可增加茶汤的醇厚度， 使口感顺滑、回甘、韵味悠长。

与其他食品性辅料混配后能在小肠黏膜表面形成一 层“隔离层”，具有多重保健功效茶叶中的水不溶性膳食纤维主要包括纤维素、 半纤维素、木质素等，是茶鲜叶细胞壁的重要组成［7］茶叶中的水不溶性膳食纤 维是茶树细胞壁的组成组分，是支撑茶树正常生长发育的重要生理物质 近年来，人们越来越关注肠道微生物，因为它对宿主的健康起到重要作用已经报 道的肠道微生物与宿主生理、营养、代谢和免疫功能息息相关［8］茶叶中的膳食 纤维能起到改善人体肠道功能的作用它可被大肠中的有益菌发酵，从而产生大量 乳酸等化学成分，调节人体肠道内的酸碱度，有益于体内消化系统，并能在一定程 度上改善肠道菌群失调［9］人体肠道中，肠道微生物利用膳食纤维产生的最重要 的代谢产物是短链脂肪酸（short chain fatty acid , SCFAs ）［10］SCFAs的重 要作用表现为：影响肠上皮细胞转运，促进肠细胞的代谢、生长和分化，为肠粘膜 上皮细胞提供能量，影响肝脂质与碳水化合物调控等［11］本试验以茶膳食纤维作为原材料，研究了茶膳食纤维的持水力、持油力、膨胀力等 理化性质；同时使用傅里叶红外吸收光谱（fourier transform infrared spectroscopy，FTIR ）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope， SEM ）、X-射线衍射对茶膳食纤维的官能团组成、微观结构和结晶度进行研究。

通过这些表征手段分析茶膳食纤维微观结构从体外探讨茶膳食纤维对肠道菌群生 长的作用效果，为其在保健食品中的应用提供参考依据通过模拟肠道厌氧环境， 建立小鼠肠道菌群体外模型，探究不同含量茶膳食纤维对小鼠肠道菌群的影响选 择双歧杆菌和乳杆菌为肠道益生菌的代表，肠杆菌、肠球菌和产气荚膜梭菌为肠道 有害菌的代表进行检测本研究对于阐明茶膳食纤维与肠道菌群的关系以及开发茶 膳食纤维功能食品提供理论依据1 材料与方法1.1 材料与试剂茶叶膳食纤维粉由绿茶茶叶经烘干粉碎得到［12］ ； MRS培养基（乳酸菌）、BBL 培养基（双歧杆菌）、伊红美蓝培养基（肠杆菌）、叠氮钠-结晶紫-七叶苷培养基 （肠球菌）、TSC培养基（产气荚膜梭菌）和改良GAM培养基（拟杆菌）：北 京奥博星生物技术有限公司；乙酸、丙酸、丁酸和乳酸（分析纯）：天津渤化化学 试剂有限公司1.2 仪器JSM-IT300LV扫描电子显微镜：日本电子公司；TENSOR27傅里叶红外吸收光谱、 D8-ADVANCE X射线衍射：德国布鲁克公司；7890B-7200气相色谱质谱联用： 美国安捷伦公司1.3 试验方法1.3.1 茶叶膳食纤维基本成分检测 茶膳食纤维的水分、灰分、蛋白质、脂肪和总膳食纤维、可溶性膳食纤维和不可溶 性膳食纤维测定参考文献［13］；茶多酚：采用GB/T 31740.2-2015《茶叶中茶多 酚的测定》的方法测定。

纤维素、半纤维素、木质素和果胶的含量测定参考文献 ［14］1.3.2 茶叶膳食纤维的理化性质1.3.2.1 持水力测定准确称取恒重后茶膳食纤维样品0.5 g于15 mL离心管中，向其中加入10 mL蒸 馏水，充分搅拌使样品均匀分散于离心管中，密封后室温下静置过夜，4 000r/min条件下离心25 min，弃去上清液，并用滤纸吸干管壁残留水分，称量湿重 质量［15］持水力计算公式如下：公式中：m0为样品干重，g；m1为离心管质量，g；m2为吸水后样品和离心管 质量，g1.3.2.2 膨胀力测定准确称取干燥至恒重的茶膳食纤维样品0.25 g于10 mL试管中，测得干样体积， 并向其中加入蒸馏水5 mL，充分搅拌以除去溶液中的气泡，25工条件下静置过夜，准确读取膨胀后的体积数［16］膨胀力计算公式如下：公式中：V2为样品膨胀后的测定体积，mL;V1为样品干样的测定体积,mL;m 为样品干重，g1.3.2.3 持油力测定准确称取0.5 g 茶膳食纤维样品于50 mL 离心中，加入植物油10 mL ，振荡摇匀， 室温下放置1 h，5 000 g离心20 min，小心除去上清液，称重后计算持油力：公式中：m0为样品干重，g；m1为离心管质量，g；m2为吸油后样品和离心管 质量，g。

1.3.3 茶叶膳食纤维的结构表征1.3.3.1 扫描电镜分析 将茶膳食纤维粉、其中的不可溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维3个样品干燥至恒 重，取适量放入样品台，采用离子溅射方法将其表面镀金，在加速电压10 kV条 件下对已制备好的样品进行扫描电镜观察1.3.3.2 傅里叶红外光谱分析 采用傅里叶红外光谱仪对茶膳食纤维粉、其中的不可溶性膳食纤维和可溶性膳食纤 维3个样品的官能团和糖苷键进行检测红外光谱测定首先将待测的样品和溴化 钾(分析纯)置于烘箱内干燥(100°C,48 h),放入干燥器中保存准确称取样 品各2 mg于玛瑙研钵中，将研磨好的混合粉末置于电动粉末压片机中，制成直 径10 mm，厚度0.5 mm的透明薄片，立即进行红外光谱扫描，扫描范围为400 cm-1~4 000 cm-1,所得红外光谱利用OMNIC 8.0软件(美国尼高力公司)进 行处理1.333 X 射线衍射分析(X-ray diffraction , XRD )利用X射线衍射仪在电压为40 kV,电流为40 mA，射线源为Cu-Ka源，波长 为0.154 nm 的条件下扫描已制备好的茶膳食纤维粉、其中的不可溶性膳食纤维和 可溶性膳食纤维3个样品，扫描速率为2°/min,扫描范围4。

~70 °（20）,步 长 0.02 °利用 Jade 5.0 软件（美国材料数据公司）对所得数据进行分析处理1.3.4 茶叶膳食纤维体外模拟大肠发酵过程无菌发酵瓶中加入基础培养基，并在厌氧工作站中37工预还原过夜每升基础培 养基中含有：2 g 蛋白胨，2 g 酵母膏，0.1 g NaCl，0.04 g K2HPO4，0.04 g KH2PO4,0.01 g MgSO4・7H2O ,0.01 g CaCI2・6H2O, 2 g NaHCO3 , 0.5 g L-半胱氨酸盐酸盐，0.5 g胆盐，10 mL维生素K1 , 2 mL吐温80和1 mL氯高 铁血红素溶液，0.2 g葡萄糖，以上成分溶解后调节基础培养基pH值至7.0,加 入4 mL 0.025%刃天青溶液并灭菌采用逼迫法无菌收集小鼠粪便,取样当天换无菌垫料,减少外界微生物对样品的污 染将每只小鼠粪便分别放入灭菌EP管，立即用预还原的磷酸盐缓冲液（phosphate buffer saline , PBS , 0.1 moI/L , pH7.0 ）按照体积比 1:9 稀释 取10 mL 粪便稀释液（1%粪便接种量）加入预还原基础培养基中,样品分为对照 组、茶膳食纤维（低、中、高3个剂量水平分别为1 %、2 %和3 %茶粉样品）组 将样品加入混匀后在37°C厌氧工作站中发酵，并在发酵的第0、6、12、24小时 取样检测肠道菌群数量、pH值。

计数采用平板计数法，10倍梯度稀释法稀释， 稀释液为pH 7.0, 0.1 moI/L PBS，选取适当梯度稀释液100 pL均匀涂布于不同 选择培养基上（肠杆菌、肠球菌、乳酸菌、双歧杆菌、产气荚膜梭菌和拟杆菌） 短链脂肪酸的测定使用气相色谱质谱联用技术,方法如下,取2 mL 发酵液置于 10 mL离心管中，加0.5 moI/L H2SO4 50 pL,用2.0 mL的乙醚萃取30 s,然 后10 000 g离心5 min，上清液过0.45pm的膜，取1 mL上清液加入装有 0.25 g 含无水硫酸钠的离心管中除去残留水分,移取上清液用于气相测定SCFAs测定采用外标法，用乙酸、丙酸、丁酸作标准曲线采用Rtx-Wax毛细管 色谱柱(30 m x 0.25 mm x 0.25 pm),使用氦(〉99.999% )作为载气，以 1 mL/min的恒定流速通过柱分流比为10:1,进样量为1 pL,进样温度为 240工程序升温程序升温设置：初温100°C,以10^/min升温至140工，保持1 min ;然后60C/min程序升温至200C保持3 min，离子化温度为230C,质 量扫描为选扫描模式。

pH值的测定，将发酵液9 000 r/min下离心10 min，取其上清液装入离心管中， pH计测定发酵上清液的pH值2 结果与分析2.1 茶叶膳食纤维基本成分。