CN110801028B - 具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶及其制备方法 - Google Patents
具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110801028B CN110801028B CN201911240903.6A CN201911240903A CN110801028B CN 110801028 B CN110801028 B CN 110801028B CN 201911240903 A CN201911240903 A CN 201911240903A CN 110801028 B CN110801028 B CN 110801028B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pectin
- enzymolysis
- apple
- suction filtration
- modified
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 title claims abstract description 196
- 239000001814 pectin Substances 0.000 title claims abstract description 195
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 title claims abstract description 195
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 59
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000000112 colonic effect Effects 0.000 title claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 92
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 claims abstract description 23
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 claims abstract description 23
- 229940024171 alpha-amylase Drugs 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000287 crude extract Substances 0.000 claims abstract description 16
- 108020004410 pectinesterase Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 14
- 101001096557 Dickeya dadantii (strain 3937) Rhamnogalacturonate lyase Proteins 0.000 claims abstract description 11
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 108010072638 pectinacetylesterase Proteins 0.000 claims abstract description 10
- 102000004251 pectinacetylesterase Human genes 0.000 claims abstract description 9
- 241000220225 Malus Species 0.000 claims description 99
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 54
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims description 28
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 108010073178 Glucan 1,4-alpha-Glucosidase Proteins 0.000 claims description 22
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 claims description 22
- 239000004365 Protease Substances 0.000 claims description 22
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 claims description 22
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 14
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 14
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 14
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 claims description 11
- -1 xylogalacturonase Proteins 0.000 claims description 11
- 101710152845 Arabinogalactan endo-beta-1,4-galactanase Proteins 0.000 claims description 10
- 101710147028 Endo-beta-1,4-galactanase Proteins 0.000 claims description 10
- 108010084650 alpha-N-arabinofuranosidase Proteins 0.000 claims description 10
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 claims description 10
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 9
- 244000000626 Daucus carota Species 0.000 claims description 5
- 235000002767 Daucus carota Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000021016 apples Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000004537 pulping Methods 0.000 claims description 5
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 claims description 4
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 claims description 4
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 claims description 4
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims description 4
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 claims 1
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 abstract description 23
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 21
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 21
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 230000032050 esterification Effects 0.000 abstract description 14
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 abstract description 13
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 abstract description 13
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 abstract description 13
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 abstract description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 28
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 20
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- AEMOLEFTQBMNLQ-YMDCURPLSA-N D-galactopyranuronic acid Chemical compound OC1O[C@H](C(O)=O)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-YMDCURPLSA-N 0.000 description 13
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 13
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N Galacturonsaeure Natural products O=CC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 11
- SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N D-mannomethylose Natural products CC1OC(O)C(O)C(O)C1O SHZGCJCMOBCMKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 10
- 230000000529 probiotic effect Effects 0.000 description 10
- 150000004666 short chain fatty acids Chemical class 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PNNNRSAQSRJVSB-UHFFFAOYSA-N L-rhamnose Natural products CC(O)C(O)C(O)C(O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 8
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 8
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 7
- 210000004534 cecum Anatomy 0.000 description 7
- 238000012869 ethanol precipitation Methods 0.000 description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 5
- SHZGCJCMOBCMKK-DHVFOXMCSA-N L-fucopyranose Chemical compound C[C@@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O SHZGCJCMOBCMKK-DHVFOXMCSA-N 0.000 description 5
- SHZGCJCMOBCMKK-JFNONXLTSA-N L-rhamnopyranose Chemical compound C[C@@H]1OC(O)[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O SHZGCJCMOBCMKK-JFNONXLTSA-N 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 5
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 235000021391 short chain fatty acids Nutrition 0.000 description 5
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000227653 Lycopersicon Species 0.000 description 4
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 210000001815 ascending colon Anatomy 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 210000001731 descending colon Anatomy 0.000 description 4
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 4
- 210000001599 sigmoid colon Anatomy 0.000 description 4
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 4
- 210000003384 transverse colon Anatomy 0.000 description 4
- 241000606125 Bacteroides Species 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AEMOLEFTQBMNLQ-UHFFFAOYSA-N beta-D-galactopyranuronic acid Natural products OC1OC(C(O)=O)C(O)C(O)C1O AEMOLEFTQBMNLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000006041 probiotic Substances 0.000 description 3
- 235000018291 probiotics Nutrition 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- COGIQYSMNFFPLI-IWGUZYHVSA-N (2S,3R)-2,3-dihydroxy-2-[(1R)-1-hydroxyethyl]-4-oxobutanoic acid Chemical compound C(=O)(O)[C@]([C@H](C=O)O)(O)[C@H](O)C COGIQYSMNFFPLI-IWGUZYHVSA-N 0.000 description 2
- HNSDLXPSAYFUHK-UHFFFAOYSA-N 1,4-bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CC(S(O)(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC HNSDLXPSAYFUHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ALNDFFUAQIVVPG-SRQIZXRXSA-N 2-O-Methyl-D-xylose Chemical compound CO[C@@H](C=O)[C@@H](O)[C@H](O)CO ALNDFFUAQIVVPG-SRQIZXRXSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000186000 Bifidobacterium Species 0.000 description 2
- 241000252983 Caecum Species 0.000 description 2
- 241000193155 Clostridium botulinum Species 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 2
- PNNNRSAQSRJVSB-SLPGGIOYSA-N Fucose Natural products C[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)C=O PNNNRSAQSRJVSB-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100036617 Monoacylglycerol lipase ABHD2 Human genes 0.000 description 2
- ALNDFFUAQIVVPG-UHFFFAOYSA-N O2-methyl-D-xylose Natural products COC(C=O)C(O)C(O)CO ALNDFFUAQIVVPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002230 Pectic acid Polymers 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-SXUWKVJYSA-N alpha-L-galactose Chemical compound OC[C@@H]1O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-SXUWKVJYSA-N 0.000 description 2
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 2
- 238000005571 anion exchange chromatography Methods 0.000 description 2
- SCJNCDSAIRBRIA-DOFZRALJSA-N arachidonyl-2'-chloroethylamide Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCC(=O)NCCCl SCJNCDSAIRBRIA-DOFZRALJSA-N 0.000 description 2
- ASNHGEVAWNWCRQ-VPENINKCSA-N beta-D-apiose Chemical compound OC[C@@]1(O)CO[C@@H](O)[C@@H]1O ASNHGEVAWNWCRQ-VPENINKCSA-N 0.000 description 2
- 230000017858 demethylation Effects 0.000 description 2
- 238000010520 demethylation reaction Methods 0.000 description 2
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 2
- 229960003082 galactose Drugs 0.000 description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 2
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000010318 polygalacturonic acid Substances 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 2
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 2
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 2
- 108010013043 Acetylesterase Proteins 0.000 description 1
- 241001608472 Bifidobacterium longum Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000943303 Enterococcus faecalis ATCC 29212 Species 0.000 description 1
- 108090000371 Esterases Proteins 0.000 description 1
- 238000011993 High Performance Size Exclusion Chromatography Methods 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- KLHFSRCSWLQJRZ-UHFFFAOYSA-N S(O)(O)(=O)=O.C1(=CC=CC=C1)C1=CC=C(C=C1)O Chemical compound S(O)(O)(=O)=O.C1(=CC=CC=C1)C1=CC=C(C=C1)O KLHFSRCSWLQJRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 229940009291 bifidobacterium longum Drugs 0.000 description 1
- 238000003766 bioinformatics method Methods 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 235000021245 dietary protein Nutrition 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 238000001976 enzyme digestion Methods 0.000 description 1
- 238000002270 exclusion chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000007413 intestinal health Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000030159 metabolic disease Diseases 0.000 description 1
- 125000004492 methyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical group 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 235000013406 prebiotics Nutrition 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 239000009754 rhamnogalacturonan I Substances 0.000 description 1
- 239000008914 rhamnogalacturonan II Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 1
- 238000002137 ultrasound extraction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/20—Reducing nutritive value; Dietetic products with reduced nutritive value
- A23L33/21—Addition of substantially indigestible substances, e.g. dietary fibres
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mycology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
Abstract
本发明公开一种改性苹果果胶，其中所含果胶的纯度高于90％、甲酯化度低于6％、乙酰化度低于2％、分子线性度大于12，平均分子量为8.0‑15kDa、在肠道中12h后的降解率高于90％。本发明公开上述果胶的制备方法，包括：将苹果粉加水混匀，先依次经α‑淀粉酶等酶解后得苹果粉酶解液，再浓缩、抽滤处理，将滤渣经热酸水浸提得果胶粗提液；向果胶粗提液中先加入果胶甲酯酶和果胶乙酰酯酶酶解，再加入鼠李半乳糖醛酸酶等酶解得果胶酶解液；将果胶酶解液经高压动态微射流处理后浓缩，加入乙醇沉淀，沉淀物复溶进行超滤、透析，经浓缩、干燥后得改性苹果果胶。本发明提高了改性苹果果胶的肠道发酵速度，降解率高于商品苹果果胶。
Description
技术领域
本发明涉及果胶提取技术领域，具体是一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶及其制备方法。
背景技术
果胶是一类植物细胞壁中富含半乳糖醛酸的酸性杂多糖，是一类重要的水溶性膳食纤维，现代临床医学证据表明其具有明显的肠道益生功效。果胶基本结构是半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键聚合形成的聚半乳糖醛酸，并包含甲酯化度、乙酰化度、分子线性度、聚合度等多维结构特征。果胶同时是一种典型的杂多糖，除聚半乳糖醛酸(HG)结构外，还包含鼠李半乳糖醛酸聚糖I型(RG-I)、鼠李半乳糖醛酸聚糖II型(RG-II)、木糖半乳糖醛酸聚糖(XGA)等结构单元。作为自然界结构最为复杂的天然杂多糖之一，即便是肠道微生物对其的降解速度也非常缓慢，并且膳食纤维的肠道降解产物是其发挥益生作用的重要方式，因此难以降解，不利于果胶肠道益生功效的发挥。
现有的苹果果胶，分子量高达100kDa以上，分子上有大量中性糖支链(线性度较低、不高于5)，酯化度和乙酰化度高，这些都不利于其肠道发酵，或者说肠道发酵速度会很慢，对肠道中有益微生物增殖效果较差，不利于其益生功效发挥。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶，所述改性苹果果胶中所含果胶的纯度高于90％、甲酯化度低于6％、乙酰化度低于2％、分子线性度大于12，平均分子量为8.0-15kDa、在肠道中12h后的降解率高于90％。。
本发明还有一个目的是提供一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶的制备方法，提高了制得的改性苹果果胶的肠道发酵速度，提升其促进肠道不同部位益生菌增殖的效果。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将苹果粉加水混匀，依次经过α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解后得到苹果粉酶解液，将苹果粉酶解液浓缩后经抽滤处理，收集滤渣，将滤渣经热酸水浸提后得到果胶粗提液；
步骤二、向步骤一得到的果胶粗提液中先加入浓度均为0.2-2U/mL的果胶甲酯酶和果胶乙酰酯酶酶解1.5-2.5h，然后加入浓度均为5-15U/mL的鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶酶解4-6h，得到果胶酶解液；
步骤三、将步骤二得到的果胶酶解液经高压动态微射流处理后浓缩，加入乙醇进行沉淀，收集沉淀物复溶后进行超滤、透析，再经浓缩、干燥后得到改性苹果果胶。
优选的是，步骤一中的苹果粉是将苹果去皮去核后打浆或用苹果皮渣，经干燥、粉碎，过50-70目筛制得。优选的是，苹果粉加水混匀后先置于94-97℃保温1-5min，再进行后续的酶解操作，苹果粉酶解液在进行抽滤处理前先置于94-97℃保温1-5min。
优选的是，步骤一中经α-淀粉酶酶解时的pH为5.5-6.5、温度为55-70℃、酶解时间为1h，蛋白酶酶解时的pH为7-7.5、温度为50-65℃、酶解时间为1h，淀粉葡萄糖苷酶酶解时的pH为3.8-4.5、温度为55-65℃、酶解时间为1h，纤维素酶酶解时的pH为4.5-5.5、温度为45-55℃、酶解时间为2h，其中，α-淀粉酶的浓度为460-530U/mL，蛋白酶的浓度为56.7-64.5U/mL，淀粉葡萄糖苷酶的浓度为285-310U/mL，纤维素酶的浓度为18-25U/mL。
优选的是，步骤一中的纤维素酶为β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶。
优选的是，步骤一中将苹果粉酶解液浓缩后得到浓缩液，再对浓缩液进行抽滤处理，具体为：向浓缩液中加入3-8倍重量的体积分数为95％的乙醇，搅拌均匀后进行第一次抽滤，收集第一次抽滤的滤渣加入与第一次抽滤时同等重量的乙醇，进行第二次抽滤，收集第二次抽滤的滤渣溶解于25-30倍重量的丙酮中，静置4-8min后，进行第三次抽滤，收集第三次抽滤的滤渣进行热酸水浸提，其中，加酸调节pH至2-3，浸提的时间为2-10h，热水的温度为65-90℃。
优选的是，所述加酸调节pH所用得酸是盐酸、硫酸。
优选的是，步骤二中的果胶甲酯酶从胡萝卜或番茄中提取。
优选的是，步骤三中果胶酶解液在高压动态微射流处理之前还进行了灭酶处理，灭酶处理是将果胶酶解液在94-97℃加热1-5min，高压动态微射流处理的压力为300-450MPa、循环系数为1-5次，超滤时的截留分子量为15000Da以下，透析时所使用的透析袋的孔隙度为8000Da、透析时间为24h。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明通过精准酶切改性的方法调节甲酯化度、脱甲酯区域分布、乙酰化度、分子量、分子线性度等果胶精细结构特征，将果胶中的不易降解的中性糖侧链切除，同时区域化的切除了主链上的甲酯基和乙酰基，获得的改性苹果果胶具有结肠发酵速度快的优点，可显著改善肠道菌群结构的，促进有益菌增殖(如双歧杆菌、乳酸菌和拟杆菌等)，有害菌群丰度减少(如肉毒梭菌、假单胞菌等)，同时产生短链脂肪酸的细菌明显被富集，从而可避免或者改善代谢性疾病的发生发展，益生作用范围覆盖盲肠和结肠各个部位，提升了改性苹果果胶促进肠道不同部位益生菌增殖的效果。
本发明制得的改性苹果果胶，肠道微生物发酵速度快(表现为pH值下降速度快，肠道内短链脂肪酸产量高)，本发明制得的改性苹果果胶降解率高于商品苹果果胶，经动物试验验证该改性果胶是一种高效的肠道益生元。
经动物模型试验验证，本发明制备的改性苹果果胶，可同时有效降低盲肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠内容物的pH，同时不同程度地提高不同部位结肠内容物中短链脂肪酸的含量，改善盲肠和不同部位结肠的菌群结构，也就是说本发明制得的改性苹果果胶，其益生功效的靶点包含盲肠和整个结肠不同部位，益生效果更加突出。
本发明制备的改性苹果果胶中的果胶含量高于90％，其甲酯化度低于6％、果胶连续脱酯基区间大于98％、乙酰化度低于2％、分子线性度大于12、平均分子量为8.0-15kDa之间、果胶在肠道中12h后的降解率高于90％。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
<实施例1>
一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将苹果粉加水混匀，依次经过α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解后得到苹果粉酶解液，将苹果粉酶解液经抽滤处理后收集滤渣，将滤渣经热酸水浸提后得到果胶粗提液；
步骤二、向步骤一得到的果胶粗提液中先加入浓度均为0.2U/mL的果胶甲酯酶和果胶乙酰酯酶酶解1.5h，然后加入浓度均为5U/mL的鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶酶解4h，得到果胶酶解液；
步骤三、将步骤二得到的果胶酶解液经高压动态微射流处理后浓缩，加入乙醇进行沉淀，收集沉淀物复溶后进行超滤、透析，再经浓缩、干燥后得到改性苹果果胶。
其中，步骤一中添加的α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解时的酶解温度、酶解时间、pH以及各个酶的浓度，本领域技术人员可根据各个酶的常规使用条件进行添加设定。步骤三中乙醇沉淀时所用的乙醇的体积分数为65％-90％，沉淀物复溶时可以用乙醇或水作为溶剂。
<实施例2>
一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将苹果粉加水混匀，依次经过α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解后得到苹果粉酶解液，将苹果粉酶解液经抽滤处理后收集滤渣，将滤渣经热酸水浸提后得到果胶粗提液；
步骤二、向步骤一得到的果胶粗提液中先加入浓度均为1.5U/mL的果胶甲酯酶和果胶乙酰酯酶酶解2h，然后加入浓度均为10U/mL的鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶酶解5h，得到果胶酶解液；
步骤三、将步骤二得到的果胶酶解液经高压动态微射流处理后加入乙醇进行沉淀，收集沉淀物复溶后进行超滤、透析，再经浓缩、干燥后得到改性苹果果胶。
其中，步骤一中添加的α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解时的酶解温度、酶解时间、pH以及各个酶的浓度，本领域技术人员可根据各个酶的常规使用条件进行添加设定。步骤三中乙醇沉淀时所用的乙醇的体积分数为65％-90％，沉淀物复溶时可以用乙醇或水作为溶剂。
<实施例3>
一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将苹果粉加水混匀，依次经过α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解后得到苹果粉酶解液，将苹果粉酶解液经抽滤处理后收集滤渣，将滤渣经热酸水浸提后得到果胶粗提液；
步骤二、向步骤一得到的果胶粗提液中先加入浓度均为2U/mL的果胶甲酯酶和果胶乙酰酯酶酶解2.5h，然后加入浓度均为15U/mL的鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶酶解6h，得到果胶酶解液；
步骤三、将步骤二得到的果胶酶解液经高压动态微射流处理后加入乙醇进行沉淀，收集沉淀物复溶后进行超滤、透析，再经浓缩、干燥后得到改性苹果果胶。
其中，步骤一中添加的α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解时的酶解温度、酶解时间、pH以及各个酶的浓度，本领域技术人员可根据各个酶的常规使用条件进行添加设定。步骤三中乙醇沉淀时所用的乙醇的体积分数为65％-90％，沉淀物复溶时可以用乙醇或水作为溶剂。
<实施例4>
一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将苹果粉加水混匀，先置于94℃保温8min，再依次经过α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解后得到苹果粉酶解液，将苹果粉酶解液先置于94-97℃保温1min，再经浓缩后，收集浓缩液进行抽滤处理，收集滤渣，抽滤处理时先向浓缩液中加入3倍重量的体积分数为95％的乙醇，搅拌均匀后进行第一次抽滤，收集第一次抽滤的滤渣加入与第一次抽滤时同等重量的乙醇，进行第二次抽滤，收集第二次抽滤的滤渣溶解于25倍重量的丙酮中，静置4min后，进行第三次抽滤，收集第三次抽滤的滤渣进行热酸水浸提，其中，热酸水浸提时的加酸调节pH至2，浸提的时间为2h，浸提的温度为65℃得到果胶粗提液；其中，苹果粉是将苹果去皮去核后打浆或用苹果皮渣，经干燥、粉碎，过50目筛制得，苹果皮渣是苹果加工产业中的皮渣副产物；经α-淀粉酶酶解时的pH为5.5、温度为55℃、酶解时间为1h，蛋白酶酶解时的pH为7、温度为50℃、酶解时间为1h，淀粉葡萄糖苷酶酶解时的pH为3.8、温度为55℃、酶解时间为1h，纤维素酶酶解时的pH为4.5、温度为45℃、酶解时间为2h，其中，α-淀粉酶的浓度为460U/mL，蛋白酶的浓度为56.7U/mL，淀粉葡萄糖苷酶的浓度为285U/mL，纤维素酶的浓度为18U/mL，纤维素酶为β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶。
步骤二、向步骤一得到的果胶粗提液中先加入浓度均为0.2U/mL的果胶甲酯酶和果胶乙酰酯酶酶解1.5h，然后加入浓度均为5U/mL的鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶酶解4h，得到果胶酶解液；其中，果胶甲酯酶从胡萝卜根茎或番茄果实中按照酶的常规提取工艺提取。
步骤三、将步骤二得到的果胶酶解液经高压动态微射流处理后加入乙醇进行沉淀，收集沉淀物复溶后进行超滤、透析，再经浓缩、干燥后得到改性苹果果胶；果胶酶解液在高压动态微射流处理之前还进行了灭酶处理，灭酶处理是将果胶酶解液在94℃加热1min，高压动态微射流处理的压力为300MPa、循环系数为1次，超滤时的截留分子量为15000Da以下，透析时所使用的透析袋的孔隙度为8000Da、透析时间为24h。步骤三中乙醇沉淀时所用的乙醇的体积分数为65％-90％，沉淀物复溶时可以用乙醇或水作为溶剂。
<实施例5>
一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将苹果粉加水混匀，先置于96℃保温2.5min，再依次经过α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解后得到苹果粉酶解液，将苹果粉酶解液先置于96℃保温2.5min，再经浓缩后，收集浓缩液进行抽滤处理，收集滤渣，抽滤处理时先向浓缩液中加入5倍重量的体积分数为95％的乙醇，搅拌均匀后进行第一次抽滤，收集第一次抽滤的滤渣加入与第一次抽滤时同等重量的乙醇，进行第二次抽滤，收集第二次抽滤的滤渣溶解于30倍重量的丙酮中，静置5min后，进行第三次抽滤，收集第三次抽滤的滤渣进行热酸水浸提，其中，热酸水浸提时的加酸调节pH至3，浸提的时间为6h，浸提的温度为80℃，得到果胶粗提液；其中，苹果粉是将苹果去皮去核后打浆或用苹果皮渣，经干燥、粉碎，过60目筛制得，苹果皮渣是苹果加工产业中的皮渣副产物；经α-淀粉酶酶解时的pH为6.0、温度为65℃、酶解时间为1h，蛋白酶酶解时的pH为7.5、温度为60℃、酶解时间为1h，淀粉葡萄糖苷酶酶解时的pH为4.3、温度为60℃、酶解时间为1h，纤维素酶酶解时的pH为5.0、温度为50℃、酶解时间为2h，其中，α-淀粉酶的浓度为500U/mL，蛋白酶的浓度为61.5U/mL，淀粉葡萄糖苷酶的浓度为300U/mL，纤维素酶的浓度为20U/mL，纤维素酶为β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶。
步骤二、向步骤一得到的果胶粗提液中先加入浓度均为1.5U/mL的果胶甲酯酶和果胶乙酰酯酶酶解2h，然后加入浓度均为10U/mL的鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶酶解5h，得到果胶酶解液；其中，果胶甲酯酶从胡萝卜根茎或番茄果实中按照酶的常规提取工艺提取。
步骤三、将步骤二得到的果胶酶解液经高压动态微射流处理后加入乙醇进行沉淀，收集沉淀物复溶后进行超滤、透析，再经浓缩、干燥后得到改性苹果果胶；果胶酶解液在高压动态微射流处理之前还进行了灭酶处理，灭酶处理是将果胶酶解液在96℃加热10min，高压动态微射流处理的压力为380MPa、循环系数为5次，超滤时的截留分子量为15000Da以下，透析时所使用的透析袋的孔隙度为8000Da、透析时间为24h。步骤三中乙醇沉淀时所用的乙醇的体积分数为65％-90％，沉淀物复溶时可以用乙醇或水作为溶剂。
<实施例6>
一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将苹果粉加水混匀，先置于997℃保温5min，再依次经过α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解后得到苹果粉酶解液，将苹果粉酶解液先置于97℃保温5min，再经浓缩后，收集浓缩液进行抽滤处理，收集滤渣，抽滤处理时先向浓缩液中加入8倍重量的体积分数为95％的乙醇，搅拌均匀后进行第一次抽滤，收集第一次抽滤的滤渣加入与第一次抽滤时同等重量的乙醇，进行第二次抽滤，收集第二次抽滤的滤渣溶解于30倍重量的丙酮中，静置8min后，进行第三次抽滤，收集第三次抽滤的滤渣进行热酸水浸提，其中，热酸水浸提时的加酸调节pH至3，浸提的时间为10h，浸提的温度为90℃，得到果胶粗提液；其中，苹果粉是将苹果去皮去核后打浆或用苹果皮渣，经干燥、粉碎，过70目筛制得，苹果皮渣是苹果加工产业中的皮渣副产物；经α-淀粉酶酶解时的pH为56.5、温度为70℃、酶解时间为1h，蛋白酶酶解时的pH为7.5、温度为65℃、酶解时间为1h，淀粉葡萄糖苷酶酶解时的pH为4.5、温度为65℃、酶解时间为1h，纤维素酶酶解时的pH为5.5、温度为55℃、酶解时间为2h，其中，α-淀粉酶的浓度为530U/mL，蛋白酶的浓度为64.5U/mL，淀粉葡萄糖苷酶的浓度为310U/mL，纤维素酶的浓度为25U/mL，纤维素酶为β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶。
步骤二、向步骤一得到的果胶粗提液中先加入浓度均为2U/mL的果胶甲酯酶和果胶乙酰酯酶酶解2.5h，然后加入浓度均为15U/mL的鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶酶解6h，得到果胶酶解液；其中，果胶甲酯酶从胡萝卜根茎或番茄果实中按照酶的常规提取工艺提取。
步骤三、将步骤二得到的果胶酶解液经高压动态微射流处理后加入乙醇进行沉淀，收集沉淀物复溶后进行超滤、透析，再经浓缩、干燥后得到改性苹果果胶；果胶酶解液在高压动态微射流处理之前还进行了灭酶处理，灭酶处理是将果胶酶解液在97℃加热12min，高压动态微射流处理的压力为450MPa、循环系数为5次，超滤时的截留分子量为15000Da以下，透析时所使用的透析袋的孔隙度为8000Da、透析时间为24h。步骤三中乙醇沉淀时所用的乙醇的体积分数为65％-90％，沉淀物复溶时可以用乙醇或水作为溶剂。
对比试验：
对比例1：按照商业化酸提醇沉工艺制备的商品苹果粗果胶，未对其进行任何结构改性处理；
对比例2：制备工艺与实施例5相同，但省去了经α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶和纤维素酶水解步骤，省去步骤三中的无水乙醇沉淀、超滤、透析的操作；
对比例3：制备工艺与实施例5相同，但省去步骤二中果胶甲酯酶和乙酰酯酶水解操作，步骤三中超滤的截留分子量为30kDa；
对比例4：制备工艺与实施例5相同，但省去步骤二中鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶水解操作，步骤三中超滤的截留分子量为60kDa；
对比例5：制备工艺与实施例5相同，但省去步骤三中高压动态微射流处理无水乙醇沉淀、透析的操作，超滤的截留分子量为30kDa；
对比例6：为果胶低聚糖，即聚合度小于10的半乳糖醛酸聚糖。
通过以下分析方法将实施例4-6与对比例1-6进行分析对比，表1中给出了分析对比的各项数据。
分析方法如下：
(1)果胶含量测定：采用高效阴离子交换色谱(Dionex Bio-LC系统)与脉冲安培检测(HPAEC-PAD)结合测定中性糖组分和含量。果胶中性糖是指出现在果胶分子中的单糖残基。采用紫外分光光度法测定半乳糖醛酸含量，含量以每克果胶样品中含半乳糖醛酸毫克数表示。果胶含量表示为半乳糖醛酸和中性糖含量之和所占干物质的比例(％)，用以下公式计算：
其中，GalA为半乳糖醛酸，NS是中性糖重量之和，包括岩藻糖(Fuc)，鼠李糖(Rha)，半乳糖(Gla)，木糖(Xyl)，甘露糖(Man)、3-C-羟甲基-β-D-赤藓糖(Api)、2-O-甲基-果糖、2-O-甲基-木糖、3-C-羧基-5-脱氧-木糖(AceA)、2-酮-3-脱氧-D-甘露醇辛酮酸糖(KdoA)、3-脱氧-D-来苏-庚二酸(DhA)和α-L-吡喃半乳糖等糖残基。
(2)果胶甲酯化度(DM)测定：采用紫外分光光度法，以甲醇作为标准物质测定果胶甲酯化度，甲酯化度单位为％。
(3)果胶连续脱甲酯基区域比例(DB)测定：采用液相法测试酶解后去甲基化低聚半乳糖醛酸，按以下方法计算：
其中，mono-GalA、di-GalA和Tri-GalA分别为脱脂的半乳糖醛酸单体、二聚体和三聚体；Gal(PDP)为样品中半乳糖醛酸含量。果胶连续脱甲酯基区域比例表示为百分数(％)。
(4)乙酰化度(DAc)：通过酶试剂盒测定WSP中乙酸的浓度，果胶的乙酰化度(DAc)为乙酸摩尔量与半乳糖醛酸(Gal A)摩尔量的比率，并以百分比表示(％)。
(5)果胶分子线性度分析：采用高效阴离子交换色谱(Dionex Bio-LC系统)与脉冲安培检测(HPAEC-PAD)结合测定中性糖。通过糖比率可获得果胶多糖的相关结构信息，糖比率按如下公式计算：
果胶分子线性度＝GalA/(Fuc+Rha+Ara+Gal+Xyl+Man+R)
其中，GalA为半乳糖醛酸，Fuc为岩藻糖，Rha为鼠李糖，Gla为半乳糖，Xyl为木糖，Man为甘露糖，R为3-C-羟甲基-β-D-赤藓糖(Api)、2-O-甲基-果糖、2-O-甲基-木糖、3-C-羧基-5-脱氧-木糖(AceA)、2-酮-3-脱氧-D-甘露醇辛酮酸糖(KdoA)、3-脱氧-D-来苏-庚二酸(DhA)和α-L-吡喃半乳糖等其他杂多糖。果胶分子线性度越大，果胶分子上支链就越少。
(6)果胶平均分子量：采用高效液相排阻色谱法(HPSEC)结合多角度及光散射检测(MALLS)法分析果胶分子量。
(7)果胶降解率：果胶降解率分析基于果胶肠道微生物体外发酵体系开展试验。以果胶样品作为碳源，按照1％(w/w)的比例加入到灭菌后的肠道微生物发酵培养基中，无菌条件下分别采集健康10份健康人体粪便(5男5女)，并用磷酸缓冲溶液稀释，按照13％(w/w)的比例接种到培养基中，充分均质置于恒温培养箱中37℃厌氧培养12h。培养后，采用分光光度法测定发酵液中果胶及总糖含量。果胶降解率表示为以降解果胶量占添加果胶总量的百分比(％)。
(8)pH：将肠道微生物发酵液通过10000rpm离心10分钟，得到发酵上清液，利用自动pH测定仪测定发酵液pH值。
(9)短链脂肪酸含量：利用硫酸酸化、乙醚结合超声提取的方法，通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测发酵上清液中的短链脂肪酸的种类和含量。
(10)游离氨含量：利用对苯基苯酚硫酸法，以氯化铵溶液制作标准曲线，采用分光光度法在625nm下测定发酵液上清液中游离氨的含量变化。
(11)微生物的菌群结构及多样性：采用338F和806R引物对V3-V4可变区进行PCR扩增，根据IlluminaMiSeq平台构建PE 2×300的文库并进行16sRNA测序，在QIIME平台进行生物信息学分析，确定微生物的菌群结构，比较样品的α多样性，结果表示为Sobs指数和Shannon指数。其中，Sobs表示样本中观察到的物种数目；Shannon指数来源于信息熵，Shannon指数越大，表示不确定性大。不确定性越大，表示这个群落中未知的因素越多，也就是多样性高。
(12)特征菌种定量分析：选取Lactococcuslactis ATCC 11454，BifidobacteriumlongumNCIMB8809，Bacteroidesovatus ATCC 8483，EubacteriumrectaleATCC 33656和Enterococcus faecalis ATCC 29212，依据标准菌株活化要求活化菌株，提取菌株DNA，通过pEASY-BluntSimple Cloning Kit试剂盒制备克隆，进行q-PCR扩增，比较菌种的绝对含量。
(13)小鼠动物试验：采用小鼠动物模型，每组10只，分别喂食本发明工艺制备的改性果胶和各对比例所述果胶，采用上述方法分析发酵后小鼠盲肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠内容物中的pH、短链脂肪酸组成和含量、菌群结构和多样性、特征菌种含量。
通过以上分析方法，可知实施例1-3制备的改性苹果果胶中所含果胶的纯度高于90％、甲酯化度低于6％、连续脱酯基区间比例大于98％、乙酰化度低于2％、分子线性度大于12、在肠道中12h后的降解率高于90％。
表1
通过对比，由表1中可以看出，本发明实施例5制得的改性苹果果胶，纯度高达94.6％，果胶甲酯化度为3.5％，果胶连续脱酯基区间比例为99.2％，果胶乙酰化度为1.2％，果胶分子线性度高达14.8，果胶平均分子量为13.5kDa。肠道微生物发酵试验表明，本发明制备的改性果胶具有较快的发酵速度，发酵仅12h后肠道微生物发酵体系的pH下降至4.6，果胶降解率达到94％，表明果胶基本上被微生物完全降解利用；果胶的主要降解代谢产物(乙酸、丙酸、丁酸)水平相对较高，体系游离氨水平较低，这也表明了本发明制得的改性果胶发酵速度较快。此外，本发明制得的改性苹果果胶经肠道微生物发酵，体系的Sobs指数和Shannon指数分别从202和241(202和241是实施例1-6和对比例1-6分别制得的果胶样品发酵前的体系的Sobs指数和Shannon指数)升高到了253和301，表明改性苹果果胶可大幅提升肠道菌群的多样性，特别是有效提升了乳酸菌、双歧杆菌、拟杆菌等有益菌的丰度，同时降低了肉毒梭菌、假单胞菌等有害菌的丰度，这对改善人体肠道健康是极为有利的。
通过表1可知，实施例4-6制备的改性苹果果胶，所述改性苹果果胶中的果胶含量高于90％，其甲酯化度低于6％、果胶连续脱酯基区间比例大于98％、乙酰化度低于2％、分子线性度大于12、平均分子量为8.0-15kDa之间、在肠道中12h后的降解率高于90％。
对比例1，果胶纯度仅为74.0％，酯化度、乙酰化度均相对较高，果胶分子量线性度较低，表明其含有大量中性糖支链，分子量也较大。肠道微生物发酵试验表明，该商业苹果果胶降解率仅为61％，发酵后体系pH仍然较高，发酵产物短链脂肪酸含量偏低，这些都表明该果胶发酵速度较慢，发酵程度低；肠道微生物发酵后，体系中菌群多样性提升幅度较小，表明该果胶对有益菌的增殖和对有害菌的抑制效果不佳。
对比例2，由于未经过淀粉、蛋白质和纤维素等酶解步骤，该果胶纯度仅为76.9％，这种果胶中含有较多的非可溶性膳食纤维和蛋白质。肠道微生物发酵试验表明，该苹果果胶降解率仅为84％，发酵后体系pH下降幅度低于本发明，发酵产物短链脂肪酸含量也低于本发明，表明该果胶发酵速度慢，发酵不彻底，这些与该果胶分子量高和样品不纯有关；该果胶发酵后，体系中菌群多样性提升幅度小于本发明，对有益菌的增殖和对有害菌的抑制效果不如实施例5制备的改性苹果果胶，特别是由于样品含有较多的蛋白质等杂质，游离氨的生成量明显高于其他样品，这不利于宿主肠道健康。
对比例3制备的改性果胶的平均分子量虽然较对比例2显著降低，但该改性果胶因未经果胶甲酯酶和乙酰酯酶处理，其甲酯化度和乙酰化度相对较高，分别为66％和17.9％；由于较高的DM和DA影响了后续制备工艺中酶解的效率，该果胶分子量相对本发明仍然较大，为26.2kDa。肠道微生物发酵试验表明，该果胶降解率相对较低，pH值下降幅度相对较小，这与其发酵代谢产物含量相对较低对应，表明该果胶发酵速度相对实施例5的改性果胶发酵速率慢，发酵程度低。此外，该果胶发酵后，体系中菌群多样性提升幅度较小，对有益菌的增殖和对有害菌的抑制效果不如实施例5制备的改性苹果果胶。
对比例4制备的改性果胶因未经过鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶水解步骤处理，其中性糖支链降解较少，因此分子量相对较大，为56.5kDa。肠道微生物发酵试验表明，该果胶降解率相对较低，pH值下降幅度相对较小，这与其发酵代谢产物含量相对较低对应，表明该果胶发酵速度相对实施例5的改性果胶发酵速率慢，发酵程度低。此外，该果胶发酵后，体系中菌群多样性提升幅度较小，对有益菌的增殖和对有害菌的抑制效果不如实施例5制备的果胶。
对比例5制备的改性果胶因未经过高压动态微射流及后续的分子量筛选处理，果胶分子量相对较大，为27.3kDa。肠道微生物发酵试验表明，该果胶降解率相对较低，pH值下降幅度相对较小，这与其发酵代谢产物含量相对较低对应，表明该果胶发酵速度相对实施例5的改性果胶发酵速率慢，发酵程度低。此外，该果胶发酵后，体系中菌群多样性提升幅度较小，对有益菌的增殖和对有害菌的抑制效果不如本发明例制备的果胶。
对比例6，为聚合度10以内的果胶低聚糖，平均分子量仅为1.25kDa。肠道微生物发酵试验表明，虽然果胶低聚糖降解率高，pH值下降幅度也较为显著，但是该果胶低聚糖发酵后，体系中菌群多样性远低于本发明实施例5的改性苹果果胶，也低于其它实施例及对比例中的果胶样品。
进一步采用小鼠动物试验比对实施例5和对比例果胶样品的肠道发酵特性，结果表明，实施例5和对比例1-5均可有效降低盲肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠内容物的pH(降低至4.6-5.8)，同时不同程度地提高不同部位结肠内容物种短链脂肪酸的含量，以乙酸为例可达到42.5-58.8mM/mL，但对比例6果胶低聚糖的发酵速度很快，其在盲肠中的发酵率高达95％以上，对后续升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠中的菌群结构(Sobs指数和Shannon指数)及短链脂肪酸含量(乙酸、丙酸和丁酸)的影响不显著，说明其作用难以抵达结肠，总体上对肠道的益生效果有限。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (1)
1.一种具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将苹果粉加水混匀，依次经过α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶、纤维素酶酶解后得到苹果粉酶解液，将苹果粉酶解液浓缩后经抽滤处理，收集滤渣，将滤渣经热酸水浸提后得到果胶粗提液；
步骤二、向步骤一得到的果胶粗提液中先加入浓度均为0.2-2 U/mL的果胶甲酯酶和果胶乙酰酯酶酶解1.5-2.5 h，然后加入浓度均为5-15 U/mL的鼠李半乳糖醛酸酶、木糖半乳糖醛酸酶、半乳聚糖酶、阿拉伯糖苷酶酶解4-6h，得到果胶酶解液；
步骤三、将步骤二得到的果胶酶解液经高压动态微射流处理后浓缩，加入乙醇进行沉淀，收集沉淀物复溶后进行超滤、透析，再经浓缩、干燥后得到改性苹果果胶；
步骤一中的苹果粉是将苹果去皮去核后打浆或用苹果皮渣，经干燥、粉碎，过50-70目筛制得；
苹果粉加水混匀后先置于94-97℃保温1-5 min，再进行后续的酶解操作，苹果粉酶解液在进行抽滤处理前先置于94-97℃保温1-5 min；
步骤一中经α-淀粉酶酶解时的pH为5.5-6.5、温度为55-70℃、酶解时间为1 h，蛋白酶酶解时的pH为7-7.5、温度为50-65℃、酶解时间为1 h，淀粉葡萄糖苷酶酶解时的pH为3.8-温度为55-65℃、酶解时间为1 h，纤维素酶酶解时的pH为4.5-5.5、温度为45-55℃、酶解时间为2 h，其中，α-淀粉酶的浓度为460-530 U/mL，蛋白酶的浓度为56.7-64.5 U/mL，淀粉葡萄糖苷酶的浓度为285-310 U/ mL，纤维素酶的浓度为18-25 U/mL；
步骤一中的纤维素酶为β-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶；
步骤一中将苹果粉酶解液浓缩后得到浓缩液，再对浓缩液进行抽滤处理，具体为：向浓缩液中加入3-8倍重量的体积分数为95%的乙醇，搅拌均匀后进行第一次抽滤，收集第一次抽滤的滤渣加入与第一次抽滤时同等重量的乙醇，进行第二次抽滤，收集第二次抽滤的滤渣溶解于25-30倍重量的丙酮中，静置4-8 min后，进行第三次抽滤，收集第三次抽滤的滤渣进行热酸水浸提，其中，热酸水浸提时的加酸调节pH至2-3，浸提的时间为2-10 h，浸提的温度为65-90℃；
步骤二中的果胶甲酯酶从胡萝卜根茎或番茄果实中提取；
步骤三中果胶酶解液在高压动态微射流处理之前还进行了灭酶处理，灭酶处理是将果胶酶解液在94-97℃加热1-5min，高压动态微射流处理的压力为300-450 MPa、循环系数为1-5次，超滤时的截留分子量为15000Da以下，透析时所使用的透析袋的孔隙度为8000Da、透析时间为24 h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911240903.6A CN110801028B (zh) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911240903.6A CN110801028B (zh) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110801028A CN110801028A (zh) | 2020-02-18 |
| CN110801028B true CN110801028B (zh) | 2021-09-07 |
Family
ID=69492637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911240903.6A Active CN110801028B (zh) | 2019-12-06 | 2019-12-06 | 具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110801028B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202100027761A1 (it) * | 2021-10-29 | 2023-04-29 | Novamont Spa | Processo per il recupero di zuccheri di seconda generazione |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111920032A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-13 | 烟台安德利果胶股份有限公司 | 一种高乳化性低粘度的改性果胶的制备方法及高乳化性低粘度的改性果胶及其应用 |
| CN112210022B (zh) * | 2020-11-12 | 2021-05-18 | 山东农业大学 | 一种低甲氧基山楂果胶的制备方法 |
| CN113416759B (zh) * | 2021-05-24 | 2024-02-13 | 厦门大学 | 一种苹果果胶来源的中性低聚糖的制备方法 |
| CN115960276B (zh) * | 2023-03-10 | 2023-06-06 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种新型果胶寡糖及其制备方法和应用 |
| CN117625714A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-03-01 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 具有调控冰晶生长效应的果胶多糖的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101073384B (zh) * | 2006-05-17 | 2011-04-13 | 烟台安德利果胶有限公司 | 低甲氧基苹果果胶的生产工艺 |
| DE102008024778A1 (de) * | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Ab Enzymes Gmbh | Verwendung von pektinolytischen Enzymen zur Behandlung von Obst- und Gemüsemaische und Enzymsequenzen dazu |
| CN104059165B (zh) * | 2014-06-23 | 2016-06-01 | 中国农业大学 | 一种低酯果胶及其制备方法 |
-
2019
- 2019-12-06 CN CN201911240903.6A patent/CN110801028B/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202100027761A1 (it) * | 2021-10-29 | 2023-04-29 | Novamont Spa | Processo per il recupero di zuccheri di seconda generazione |
| WO2023073167A1 (en) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | Novamont S.P.A. | Process for the recovery of second-generation sugars |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110801028A (zh) | 2020-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110801028B (zh) | 具有优良结肠发酵特性的改性苹果果胶及其制备方法 | |
| CN110951804B (zh) | 提高肠道菌群多样性的苹果果胶杂多糖及其制备方法 | |
| Zhu et al. | Pectin oligosaccharides from fruit of Actinidia arguta: Structure-activity relationship of prebiotic and antiglycation potentials | |
| Cheng et al. | Structural characterization and hypoglycemic activity of an intracellular polysaccharide from Sanghuangporus sanghuang mycelia | |
| Song et al. | Structure characterization and antitumor activity of an α β-glucan polysaccharide from Auricularia polytricha | |
| CN111285939B (zh) | 一种具有抗氧化和调节肠道菌群功效的海蒿子多糖及其制备方法与应用 | |
| Gao et al. | Preparation, characterization and improvement in intestinal function of polysaccharide fractions from okra | |
| Huo et al. | Structural characterization and immuno-stimulating activities of a novel polysaccharide from Huangshui, a byproduct of Chinese Baijiu | |
| Ai et al. | Structural characterization and in vitro fermentation characteristics of enzymatically extracted black mulberry polysaccharides | |
| Huang et al. | Dynamic variation in biochemical properties and prebiotic activities of polysaccharides from longan pulp during fermentation process | |
| Hu et al. | Effects of in vitro simulated digestion and fecal fermentation of polysaccharides from straw mushroom (Volvariella volvacea) on its physicochemical properties and human gut microbiota | |
| Calvete-Torre et al. | Prebiotic potential of apple pomace and pectins from different apple varieties: Modulatory effects on key target commensal microbial populations | |
| Liu et al. | Structure and chain conformation of bioactive β-D-glucan purified from water extracts of Ganoderma lucidum unbroken spores | |
| Liu et al. | Polysaccharides from Cordyceps miltaris cultured at different pH: Sugar composition and antioxidant activity | |
| Smirnou et al. | Ultrasound-assisted production of highly-purified β-glucan schizophyllan and characterization of its immune properties | |
| da Silva et al. | Purification and structural characterisation of (1→ 3; 1→ 6)-β-D-glucans (botryosphaerans) from Botryosphaeria rhodina grown on sucrose and fructose as carbon sources: a comparative study | |
| Nie et al. | Structure of β-glucan from Tibetan hull-less barley and its in vitro fermentation by human gut microbiota | |
| Fan et al. | Chemical elucidation and rheological properties of a pectic polysaccharide extracted from Citrus medica L. fruit residues by gradient ethanol precipitation | |
| Wang et al. | Effects of thermal treatments on the extraction and in vitro fermentation patterns of pectins from pomelo (Citrus grandis) | |
| Tan et al. | Enzymatic synthesis of propionyl-fructooligosaccharides and their evaluation as a gut microbiota modulator | |
| He et al. | Comparison of polysaccharides in ginseng root cultures and cultivated ginseng and establishment of high-content uronic acid plant synthesis system | |
| WO2002030219A1 (en) | Dietary fibers and oligosaccharides from ginseng and process for preparation thereof | |
| Chen et al. | Structural characteristics and in vitro fermentation patterns of polysaccharides from Boletus mushrooms | |
| Yang et al. | Novel polysaccharide from Panax notoginseng with immunoregulation and prebiotic effects | |
| Szwengiel et al. | Influence of acid depolymerization parameters on levan molar mass distribution and its utilization by bacteria |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |