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乳酸菌发酵枸杞及其预防急性酒精性肝损伤的机制认领

作者：

段文慧

学位授予单位：

江南大学

摘要：

宁夏枸杞(Lycium barbarum L.,Goji)原浆含有多种营养成分以及植物化学物质,使其具有抗氧化、抗炎、免疫调节和保护肝脏的生物功能。乳酸菌(LAB)发酵被认为是一种保持或改善基质营养和感官特性,增强其生物活性的重要策略。目前的研究主要集中在乳酸菌发酵枸杞后风味的变化,同时乳酸菌不同分类水平的功能及代谢差异显著,然而不同菌株发酵后代谢谱以及体内外功能活性变化及机制尚不明确。因此,本研究首先筛选出适宜发酵枸杞原浆的乳酸菌,并进行发酵条件优化;其次解析了特定乳酸菌发酵枸杞原浆风味、成分代谢谱及体外活性的变化;随后分析了乳酸菌发酵枸杞原浆对急性酒精肝损伤模型小鼠的预防作用及机制;最后,解析了特定乳酸菌本身对急性酒精肝损伤的预防作用,并进行了比较基因组研究。本研究的主要结论如下: (1)根据乳酸菌发酵后的活细胞数、p H和总酸,从26株不同来源LAB中筛选出适宜发酵枸杞原浆的5株菌,分别为副干酪乳酪杆菌E10(E10)、副干酪乳酪杆菌JN-1(JN-1)、副干酪乳酪杆菌JN-8(JN-8)、植物乳植杆菌M(M)和鼠李糖乳酪杆菌LGG(LGG)。通过响应面法得出最佳发酵条件为发酵时间43 h,接种量2.0%,发酵温度37℃。在此发酵条件下,乳酸菌发酵枸杞原浆中菌落计数达到8.5 log CFU/m L以上,总多酚含量为1.83±0.01mg GAE/m L,总黄酮含量为3.242±0.09 mg RE/m L。 (2)LAB发酵显著增加了枸杞原浆中有机酸含量,并降低总糖的含量。LAB发酵显著改善了枸杞原浆的感官品质,利用GC-MS分析可能与LAB发酵枸杞原浆中乙酸(发酵香)、苯乙酸乙酯(花香)和芳樟醇(果香)的增加有关。枸杞原浆经LAB发酵后,显著提高了其酶抑制活性和体外抗氧化活性。基于LC-MS的非靶向代谢组学筛选出23种枸杞原浆经LAB发酵后关键功能代谢物,其中异槲皮素和间香豆酸含量在不同菌株之间存在差异性,说明在黄酮和黄酮醇生物合成以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成方面的存在菌株特异性。 (3)与枸杞原浆相比,乳酸菌发酵枸杞原浆预处理可降低急性酒精性肝损伤小鼠血清谷丙转氨酶(ALT)水平,改善肝脏GSH抗氧化系统。乳酸菌发酵枸杞原浆预处理降低白介素(IL)-6、Il-1β,肿瘤坏死因子(TNF)-α和转化生长因子(TGF)-β的表达减轻肝脏和肠道炎症。乳酸菌发酵枸杞原浆通过增加肠道紧密连接蛋白(Claudin-1,Zo-1,Occludin)的表达来提高了肠道完整性,通过改善肠道微生物的结构,如增加乳酸杆菌(Lactobacillus)的相对丰度,来重组肠道微生物区系。乳酸菌发酵枸杞原浆预处理改变了肠道微生物代谢产物,主要是增加色氨酸代谢物(吲哚-3-乳酸,N-甲基血清素,吲哚-3-丙酸)的含量,尤其是E10F和MF预处理。不同LAB发酵枸杞原浆预处理对小鼠肠道微生物区系,代谢谱及代谢功能有显著差异。以上结果表明乳酸菌发酵枸杞原浆预处理可有效预防急性酒精肝损伤,其可能转化为饮食干预措施,以预防急性酒精性肝损伤。 (4)LAB预处理显著降低急性酒精性肝损伤小鼠血清ALT和天冬氨酸转氨酶(AST)水平以及肝脏总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)含量。LAB预处理还增强了肝脏的抗氧化能力并降低Il-6和Tnf-α,增加Il-10的水平减轻肝脏和结肠炎症。LAB预处理改善肠道损伤,增加肠道黏蛋白和紧密连接蛋白的表达对肠屏障功能起到保护作用。LAB预处理改善了肠道微生物紊乱,增加了有益菌属如Lactobacillus的相对丰度。LAB预处理通过法尼酯X受体(FXR)信号通路调节胆汁酸(BA)代谢异常。比较基因组的结果发现5株乳酸菌属于不同的胆盐水解酶(BSH)分型,其预测BSH蛋白序列存在差异。体外胆汁酸解偶联试验结果证实不同的LAB菌株对结合型BA的解耦联能力有差异性。这可能是不同的LAB对急性酒精性肝损伤的预防效果有差异性的原因。

摘要译文

关键词：

枸杞原浆; 乳酸菌; 急性酒精性肝损伤; 肠肝轴; 肠道微生物

学位年度：

2024

学位类型：

博士

学科专业：

发酵工程

导师：

许正宏

中图分类号：

TS205.5[酸渍与发酵];TS201.4[食品营养学]

学科分类号：

0822[轻工技术与工程];083201[食品科学];120306[农商管理];083205[食品营养]

D O I：

10.27169/d.cnki.gwqgu.2024.000071