CN113925158B - 后生元提取物的制法以及该方法得到的产物及其抑制生物膜形成与促进肠道健康的用途 - Google Patents
后生元提取物的制法以及该方法得到的产物及其抑制生物膜形成与促进肠道健康的用途 Download PDFInfo
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Abstract
一种后生元提取物的制法以及该方法得到的产物及其抑制生物膜形成与促进肠道健康的用途,所述后生元提取物的制法,包括:提供一具有范围落在pH 1至pH 6内的第一等电点的第一物质,以及一具有范围落在pH 4至pH 8内的第二等电点的第二物质,其中该第二等电点是高于该第一等电点,且它们具有一落在0.5至3间的pH差值;令该第一物质与一益生菌混合于一具有一pH值高于该第二等电点的水中,而得到一混合物;将该第二物质添加至该混合物中,继而调整该混合物的pH值,而使得该混合物的pH值落在该第一等电点与该第二等电点间,而使得沉淀物被形成;以及将该沉淀物拿来进行细胞壁分离提取处理。
Description
技术领域
本发明是有关于一种用于制备一后生元提取物(postbiotics extract)的方法以及由该方法所得到的产物。本发明也有关于使用该后生元提取物来抑制生物膜形成(biofilm formation)以及促进肠道健康(gut health)。
背景技术
益生菌(probiotics)是一群可通过选择性地刺激肠道中的原生细菌(nativebacteria)的生长来改善肠道菌相(gut flora)并且通过促进肠道细胞分泌转变生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)而来改善肠道免疫(intestinal immunity)的微生物。益生菌已被广泛地应用于食品与保健品中,目前常用的益生菌包括:乳杆菌属(Lactobacillus)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、乳球菌属(Lactococcus)、肠球菌属(Enterococcus)、酵母菌属(Saccharomyces)、链球菌属(Streptococcus)等。
尽管益生菌对人体或动物的健康具有上述益处,但是益生菌在口服后会容易遭受到胃酸的破坏,而导致其无法在肠道发挥预期的功效。另外,益生菌是一种活的微生物食品成分(live microbial food ingredient),因此由益生菌所制成的食品与保健品也存在有不易保存的问题。
近年来的研究发现,灭活的益生菌(non-viable probiotics)以及益生菌的溶胞产物(lysate)、提取产物或分离部分[被称为后生元(postbiotics)]具有相近于益生菌的功效,并且相较于益生菌具有更高的胃酸耐受性且更易于保存。后生元的功效被认为是来自于益生菌的细胞壁成分,其主要含有肽聚糖(peptidoglycan)、磷壁酸(teichoic acid)、脂磷壁酸(lipoteichoic acid)、多糖类(polysaccharide)以及蛋白质(protein)等成分。目前已有许多方法可供用于从益生菌的细胞壁中提取出后生元,但是这些方法普遍存在有提取效率不佳的问题。因此,本领域中仍然存在有一需要去发展能有效地提取出后生元的方法以满足产业界所需。
经研究,申请人意外地发现:本发明的方法能够有效地提升后生元的提取效率,并且依据本发明方法所制得的后生元提取物具有抑制生物膜形成(biofilm formation)及促进肠道健康(gut health)的效用。
发明内容
于是,在第一个方面,本发明提供一种用于制备一后生元提取物(postbioticsextract)的方法,其包含有下列步骤:
提供一第一物质以及一第二物质,其中该第一物质具有一范围落在pH 1至pH 6内的第一等电点(first isoelectric point),该第二物质具有一范围落在pH 4至pH 8内且高于该第一等电点的第二等电点(second isoelectric point),该第二等电点与该第一等电点具有一落在0.5至3间的pH差值;
令该第一物质以及一益生菌混合于具有一高于该第二等电点的pH值的水中,而得到一混合物;
将该第二物质添加至该混合物中,继而调整该混合物的pH值,而使得该混合物的pH值落在该第一等电点与该第二等电点间,而使得沉淀物被形成;以及
将该沉淀物拿来进行一细胞壁分离提取处理(cell wall isolation andextraction treatment),借此而得到该后生元提取物。
较佳地,该第一物质是选自于由下列所构成的群组:脱脂乳粉、酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、豌豆蛋白、鸡蛋蛋白、米蛋白、水解蛋白、玉米蛋白、小麦蛋白、大麦蛋白、支链氨基酸、明胶、胶原蛋白、氨基酸、壳聚糖、壳寡糖以及它们的组合。
较佳地,该第二物质是选自于由下列所构成的群组:海藻酸钠、洋菜胶、鹿角菜胶、果胶、阿拉伯胶、三仙胶、刺槐豆胶、淀粉、海藻糖、糊精、糖浆、关华豆胶、魔芋精粉、植物纤维、合成纤维、半合成纤维以及它们的组合。
较佳地,该益生菌是选自于由下列所构成的群组:芽孢杆菌属物种、链球菌属物种、乳球菌属物种、营养缺陷菌属物种、气球菌属物种、肉食杆菌属物种、肠球菌属物种、乳杆菌属物种、肠膜明串珠菌属物种、酒球菌属物种、小球菌属物种、四联球菌属物种、徘徊球菌属物种、魏斯氏菌属物种、双歧杆菌属物种、酵母菌属物种、克鲁维酵母菌属物种、葡萄球菌属物种、片球菌属物种、丙酸杆菌属物种以及它们的组合。
在第二个方面,本发明提供一种后生元提取物,它是通过使用一如上所述的方法而被制得。
在第三个方面,本发明提供一种食品产品,其包含有一如上所述的后生元提取物。
在第四个方面,本发明提供一种如上所述的后生元提取物供应用于制备一用来抑制生物膜形成的组合物的用途。
在第五个方面,本发明提供一种如上所述的后生元提取物供应用于制备一用来促进肠道健康的组合物的用途。
较佳地,该肠道健康的促进包括下列至少一者:提升益生菌的生长、提升肠道免疫以及恢复健康的肠道菌相。
本发明的有益效果在于:本发明的方法能够有效地从益生菌细胞壁中提取出后生元,且所制得的后生元提取物包含有较多含蛋白质的细胞组分,并且在抑制生物膜形成、促进益生菌生长以及促进Caco-2细胞分泌TGF-β上具有优异的效用,因而被预期能够通过恢复健康的肠道菌相以及改善肠道免疫力来促进肠道健康。另外,本发明的后生元提取物可与益生菌组合使用而不会对肠道产生不良的影响,且该后生元提取物具有绝佳的胃酸耐受性以及储存安定性。因此,依据本发明的方法所得到的后生元提取物具有发展成为肠道保健产品的高潜力。
附图说明
下面结合附图及实施例来对本发明进行详细说明,所以本发明在上述以及其他目的与特征,可借由参照下文的描述、随文检附的权利要求书和伴随的图式而变得更为明显,附图中:
图1是一电泳胶片图,它显示本发明的后生元提取物与现有的后生元提取物的蛋白质电泳分析结果。
具体实施方式
为了这本说明书的目的,将被清楚地了解的是:文字“包含有(comprising)”意指“包含但不限于”,以及文字“包括(comprises)”具有一对应的意义。
除非另外有所定义,在本文中所使用的所有技术性与科学术语具有本领域技术人员所共同了解的意义。一本领域技术人员会认知到许多与那些被描述于本文中相似或等效的方法和材料,它们可被用于实施本发明。当然,本发明决不受到所描述的方法和材料的限制。
在本发明中,申请人通过实验而发现:本发明的方法能够有效地从益生菌细胞壁中提取出后生元(postbiotics),且所制得的后生元提取物包含有较多含蛋白质的细胞组分。此外,该后生元提取物具有促进益生菌生长以及人类肠道细胞分泌TGF-β的效用,因而被预期能够通过恢复健康的肠道菌相(gut flora)及改善肠道免疫(intestinalimmunity)来促进肠道健康(gut health)。
于是,本发明提供一种用于制备一后生元提取物的方法,其包含有下列步骤:
提供一第一物质以及一第二物质,其中该第一物质具有一范围落在pH 1至pH 6内的第一等电点,该第二物质具有一范围落在pH 4至pH 8内且高于该第一等电点的第二等电点,该第二等电点与该第一等电点具有一落在0.5至3间的pH差值;
令该第一物质以及一益生菌混合于具有一高于该第二等电点的pH值的水中,而得到一混合物;
将该第二物质添加至该混合物中,继而调整该混合物的pH值,而使得该混合物的pH值落在该第一等电点与该第二等电点间,而使得沉淀物被形成;以及
将该沉淀物拿来进行一细胞壁分离提取处理,借此而得到该后生元提取物。
依据本发明,该益生菌是选自于由下列所构成的群组:芽孢杆菌属物种(Bacillusspp.)、链球菌属物种(Streptococcus spp.)、乳球菌属物种(Lactococcus spp.)、营养缺陷菌属物种(Abiotrophia spp.)、气球菌属物种(Aerococcus spp.)、肉食杆菌属物种(Carnobacterium spp.)、肠球菌属物种(Enterococcus spp.)、乳杆菌属物种(Lactobacillus spp.)、肠膜明串珠菌属物种(Leuconostoc spp.)、酒球菌属物种(Oenococcus spp.)、小球菌属物种(Pediococcus spp.)、四联球菌属物种(Tetragenococcus spp.)、徘徊球菌属物种(Vagococcus spp.)、魏斯氏菌属物种(Weissella spp.)、双歧杆菌属物种(Bifidobacterium spp.)、酵母菌属物种(Saccharomyces spp.)、克鲁维酵母菌属物种(Kluyveromyces spp.)、葡萄球菌属物种(Staphylococcus spp.)、片球菌属物种(Pediococcus spp.)、丙酸杆菌属物种(Propionibacterium spp.)以及它们的组合。
较佳地,该益生菌是选自于由下列所构成的群组中的乳杆菌属物种:植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)以及它们的组合。
较佳地,该益生菌是选自于由下列所构成的群组中的双歧杆菌属物种:两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)、乳双歧杆菌(Bifidobacterium lactis)、长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)、短双歧杆菌(Bifidobacterium breve)、动物双歧杆菌(Bifidobacterium animalis)以及它们的组合。
较佳地,该益生菌是选自于由下列所构成的群组中的芽孢杆菌属物种:凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii)以及它们的组合。
依据本发明,该益生菌可以是活菌或死菌、经浓缩的(concentrated)或未经浓缩的(non-concentrated)、液态(liquid)、糊状(paste)、半固态(semi-solid),或固态(solid)[例如,丸(pellet)、细颗粒(granule)或粉末(powder)],并且可以是经热灭活的(heat-inactivated)、经冷冻的(frozen)、经干燥的(dried),或经冷冻-干燥的(freeze-dried)[例如,可呈冷冻干燥形式或喷雾/流化床干燥(spray/fluid bed dried)形式]。在本发明的一个较佳具体例中,该益生菌是经热灭活并呈经喷雾干燥的粉末形式。
依据本发明,该益生菌的热灭活可以通过在60-140℃下加热历时1秒钟至30分钟来进行。在本发明的一个较佳具体例中,该益生菌的热灭活是在73±2℃下加热历时15秒来进行。
依据本发明,该第一物质是选自于由下列所构成的群组:脱脂乳粉(nonfat drymilk)、酪蛋白(casein)、乳清蛋白(whey protein)、大豆蛋白(soybean protein)、豌豆蛋白(pea protein)、鸡蛋蛋白(egg protein)、米蛋白(rice protein)、水解蛋白(hydrolyzed protein)、玉米蛋白(corn protein)、小麦蛋白(wheat protein)、大麦蛋白(barley protein)、支链氨基酸(branched chain amino acid)、明胶(gelatin)、胶原蛋白(collagen)、氨基酸(amino acid)、几丁聚糖(chitosan)、几丁质(chitin)以及它们的组合。在本发明的一个较佳具体例中,该第一物质是乳清蛋白。
依据本发明,该第二物质是选自于由下列所构成的群组:海藻酸钠(sodiumalginate)、琼胶(agar)、鹿角菜胶(carrageenan)、果胶(pectin)、阿拉伯胶(arabic gum)、三仙胶(xanthan gum)、刺槐豆胶(locust bean gum)、淀粉(starch)[例如修饰淀粉(modified starch)]、海藻糖(trehalose)、糊精(dextrin)[例如抗性糊精(resistantmaltodextrin)]、糖浆(syrup)、关华豆胶(guar gum)、魔芋精粉(konjac powder)、植物纤维(vegetable fiber)、合成纤维(synthetic fiber)、半合成纤维(semi-syntheticfiber)以及它们的组合。在本发明的一个较佳具体例中,该第二物质是糊精。
在本发明的一个较佳具体例中,该第二等电点与该第一等电点具有一为0.8的pH差值。
依据本发明,该沉淀物可通过一选自于由下列所构成的群组中的固液分离(solid-liquid separation)处理来进行收取:离心、过滤、重力沉降(gravity settling)以及它们的组合。在本发明的一个较佳具体例中,该固液分离处理是过滤。
如本文中所使用的,术语“细胞壁分离提取(cell wall isolation andextraction)”与“细胞壁萃取(cell wall extraction)”可被交换地使用,并且意指从细胞壁的组成部分中分离出(separated)原本存在于其上的一细胞壁组分(cell wallcomponent)或一微生物代谢物(microbial metabolite)。
依据本发明,细胞壁分离提取的操作过程与条件可以采用本领域技术人员所详知且惯用的技术来进行,例如,酸醇法(acid alcohol method)。在此方面,可以参考,例如,Pei-Jun Tian et al.(2015),Int.J.Mol.Sci.,16(8):20033-20049。
本发明也提供一种后生元提取物,其是通过如上所述的方法而被制得。该后生元提取物可被拿来与益生菌、益生元(prebiotics)或合生元(synbiotics)组合使用。
本发明也提供一种食品产品,其包含有一如上所述的后生元提取物。
依据本发明,该后生元提取物可使用一具有本领域普通技术人员所熟知的标准技术而被添加至一可食性材料(edible material)中,例如,它可直接地被添加至可食性材料内,或者它可被用于制备一中间组合物(intermediate composition)[诸如,食品添加剂(food additive)或预混料(premix)],该中间组合物随后被添加至可食性材料内。
依据本发明,该食品产品的种类包括,但不限于:发酵食品(fermented food)、加工食品(processed food)、健康食品(health foods)以及膳食补充品(dietarysupplements)。
依据本发明,该食品产品可进一步包含有至少一种益生性微生物(probioticmicrobes)。如本文中所使用的,术语“益生性微生物”与“益生菌(probiotics)”可被交换地使用,并且意指活性微生物(live microorganisms)的制剂(preparations),当被一人类或动物摄食(ingested)后,所述微生物可以维持(remain)并存活在胃肠道中,而且能够发挥所欲的效用(例如,肠道菌相调整的效用、预防或治疗的效用等)。
适用于本发明的益生性微生物包括,但不限于:乳杆菌属物种、肠球菌属物种、链球菌属物种、小球菌属物种、芽孢杆菌属物种、双歧杆菌属物种、酵母菌(yeasts)以及它们的组合。
此外,依据本发明的食品产品可进一步包含其他额外的食品添加物,这包括,但不限于:淀粉(starch)、糊精(dextrin)、乳糖(lactose)、玉米粉(maize flour)、米面粉(riceflour)、磷酸三钙(tricalcium phosphate)、二氧化硅(silicon dioxide)、硬脂酸镁(magnesium stearate)、碳酸钙(calcium carbonate)、葡萄糖、蔗糖(sucrose)、果糖(fructose)、糖醇(sugar alcohol)、寡糖(oligosaccharide)、代糖(sugar substitute)、果汁粉(fruit juice powder)、酵母粉(yeast powder)、脱脂乳粉(nonfat dry milk)、酪蛋白(casein)、乳清蛋白(whey protein)、氨基酸(amino acid)、柠檬酸(citric acid)、柠檬酸盐(citrate)、乳酸(lactic acid)、乳酸盐(lactate)以及核苷酸(nucleotide)。
此外,依据本发明的后生元提取物也可被制备成一药学组合物的形式。
依据本发明,该药学组合物可利用本领域技术人员所详知的技术而被制造成一适合于非经肠道给药(parenteral administration)、口服给药(oral administration)或局部给药(topical administration)的剂型(dosage form),这包括,但不限于:无菌的粉末(aseptic powder)、锭剂(tablet)、片剂(troche)、口含锭(lozenge)、丸剂(pellet)、胶囊(capsule)、分散性粉末(dispersible powder)或细颗粒(granule)、溶液、悬浮液(suspension)、乳剂(emulsion)、糖浆(syrup)、酏剂(elixir)、浓浆(slurry)、凝胶(jelly)以及类似物。
依据本发明,该药学组合物可进一步包含有一被广泛地使用于药物制造技术的药学上可接受的载剂(pharmaceutically acceptable carrier)。例如,该药学上可接受的载剂可包含一或多种选自于下列的试剂:溶剂(solvent)、缓冲液(buffer)、乳化剂(emulsifier)、悬浮剂(suspending agent)、分解剂(decomposer)、崩解剂(disintegrating agent)、分散剂(dispersing agent)、黏结剂(binding agent)、赋形剂(excipient)、稳定剂(stabilizing agent)、螯合剂(chelating agent)、稀释剂(diluent)、胶凝剂(gelling agent)、防腐剂(preservative)、充填剂(filler)、润湿剂(wetting agent)、润滑剂(lubricant)、吸收延迟剂(absorption delaying agent)、脂质体(liposome)以及类似物。有关这些试剂的选用与数量是落在本领域技术人员的专业素养与例行技术范畴内。
本发明也提供一种如上所述的后生元提取物供应用于制备一用来抑制生物膜形成(biofilm formation)的组合物的用途。此外,本发明也提供一种用来抑制生物膜形成的方法,其包括对一有此需要的个体或对象(object)施用如上所述的后生元提取物。
如本文中所使用的,术语“生物膜形成(biofilm formation)”意指微生物附着于一表面上并随后发展成多层细胞。
如本文中所使用的,术语“抑制(inhibition)”或“抑制(inhibiting)”意指减少生物膜相关的微生物形成和/或生长。该微生物可包括革兰氏阳性(gram-positive)或革兰氏阴性(gram-negative)的细菌、酵母菌以及真菌。
依据本发明,该对象可以是医疗装置与仪器、敷料(dressing)、绷带(bandage)、食品生产、加工与包装的台面、消费品、水处理系统、输水系统,或通风系统。
在某些具体例中,该对象可以是一选自于由下列所构成的群组:牙科用仪器、假牙、口护套(mouth guard)、可黏性绷带、乳制品生产线、水管、油管、气管、HVAC系统的组件、水处理设备的组件、真空吸尘器的组件、集尘袋与滤网、空气过滤器、冷却塔的组件、玩具、窗户、门、窗框、门框、浴室与厨房的瓷砖、医院的桌椅与床、动物用水盘、洗衣机、洗碗机、毛巾、碟、盘、碗、器皿、杯子、刀、叉、匙、玻璃、砧板、餐具干燥架、食物与饮料的储存容器、食品工业加工仪器、化妆品容器、浴室装置、涡流按摩浴缸(whirlpool bathtub)、水槽、马桶、游泳池、鱼池、水盆、栽植机(planter)、园艺胶管、乳制品生产线中的过滤器、用于食品与饮料制造的管线、游泳池的衬垫(liner)、撇渣器(skimmer)与过滤器、水龙头与出水管、加湿器(humidifier)及其滤网、热水盆管线及其过滤器、户外池塘、洗衣机与洗碗机的衬垫、垃圾袋,以及台面。
依据本发明,该生物膜形成可以是由一选自于由下列所构成的群组的微生物所造成的:曲状杆菌属物种(Campylobacter spp.)、产气荚膜芽胞梭菌(Clostridiumperfringens)、大肠杆菌(Escherichia coli)、单核球增多性李氏菌(Listeriamonocytogenes)、霍乱弧菌(Vibrio cholerae)、沙门杆菌属物种(Salmonella spp.)、葡萄球菌属物种(Staphylococcus spp.)以及它们的组合。
较佳地,该微生物是选自于由下列所构成的群组中的葡萄球菌属物种:金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、无乳葡萄球菌(Staphylococcus agalactiae)、腐生性葡萄球菌(Staphylococcussaprophyticus)、溶血葡萄球菌(Staphylococcus haemolyticus)、沃氏葡萄球菌(Staphylococcus warneri)、人葡萄球菌(Staphylococcus hominis)、模仿葡萄球菌(Staphylococcus simulans)、路邓葡萄球菌(Staphylococcus lugdunensis)、施氏葡萄球菌(Staphylococcus schleiferi)、头状葡萄球菌(Staphylococcus capitis)、山羊葡萄球菌(Staphylococcus caprae)、巴氏葡萄球菌(Staphylococcus pasteuri)、科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii)、木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)、解糖葡萄球菌(Staphylococcus saccharolyticus)以及它们的组合。
本发明也提供一种如上所述的后生元提取物供应用于制备一用来促进肠道健康的组合物的用途。此外,本发明也提供一种用来促进肠道健康的方法,其包括对一有此需要的个体投予如上所述的后生元提取物。
如本文中所使用的,术语“促进肠道健康(improving gut health)”意指使用该后生元提取物治疗后的个体表现出健康的肠道菌相,其有益于人类或动物的健康,并且适用于维持和/或改善该个体的消化(digestion)。这种健康的肠道菌相最终会有关于适当的营养吸收(nutrient absorption)、适当的生长、减少绞痛(less colic)、减少感染(lessinfection)、减少腹泻(less diarrhea),以及最佳的肠道健康。
依据本发明,该肠道健康的促进包括下列至少一者:提升益生菌的生长、提升肠道免疫以及恢复健康的肠道菌相。较佳地,该益生菌是选自于由下列所构成的群组:乳杆菌属物种(诸如植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌以及副干酪乳杆菌)、双歧杆菌属物种(诸如两歧双歧杆菌、乳双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌以及动物双歧杆菌)、芽孢杆菌属物种(诸如凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌以及克劳氏芽孢杆菌)、链球菌属物种、乳球菌属物种以及它们的组合。
本发明将就下面的实施例来做进一步说明,但应了解的是,所述实施例只是供例示说明用,而不应被解释为本发明的实施上的限制。
<实施例>
一般实验材料:
1.在下面的实施例中所使用的益生菌菌株是得自于台湾中兴大学食品暨应用生物科技学系的微生物研究室,并且已被整合于下面的表1中。
表1.各个益生菌菌株
2.人类结肠腺癌细胞系(human colon adenocarcinoma cell line)
Caco-2的来源与培养:
在下面实施例中所使用的人类结肠腺癌细胞系Caco-2是得自于中国台湾的财团法人食品工业发展研究所(Food Industry Research and Development Institute,FIRDI)的生物资源保存及研究中心(Bioresource Collection and Research Center,BCRC)。
Caco-2细胞被培养于含有杜贝可氏改良的依格氏培养基(Dulbecco’s ModifiedEagle’s Medium,DMEM)(Thermo Fisher Scientific)[添加有10%胎牛血清(fetalbovine serum,FBS)]的10cm培养皿(petri dish)中,并在培养条件被设定为37℃、5% CO2的培养箱中进行培养。之后,大约每隔2-3天更换新鲜的培养基。当细胞密度达到约80-90%汇聚(confluence)时,进行继代培养(subculture)步骤如下:移除培养基并以磷酸盐缓冲生理盐水(phosphate buffered saline,PBS)(pH 7.4)来清洗细胞,接着加入胰蛋白酶-EDTA(trypsin-EDTA)以使细胞自培养皿的底部脱离。之后,加入新鲜的培养基来中和胰蛋白酶的活性并以定量吸管(pipette)反复地吸冲培养基以充分打散细胞,然后将所形成的细胞悬浮液分配到新的培养皿中,并在培养条件被设定为37℃、5% CO2的培养箱中进行培养。
一般实验方法:
1.转变生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)的含量测定:
在下面的实施例中,TGF-β含量是依据制造商的操作指南来使用ELISA试剂盒(厂牌为BD Biosciences,货号为559119)进行酵素结合免疫吸附分析法(enzyme-linkedimmunosorbent assay,ELISA)而被测定。
实施例1.制备本发明的后生元提取物(postbiotics extract)
实验方法:
首先,将上面“一般实验材料”中的植物乳杆菌CB102、嗜酸乳杆菌JCM1132、干酪乳杆菌JCM1134、两歧双歧杆菌JCM1255、乳双歧杆菌JCM10602以及长双歧杆菌CB108分别接种至MRS培养基(商品名为BD Difco Lactobacilli MRS Broth,货号为DF0881-17-5)中,并于37℃环境下培养历时16小时。接着,使用高温短时间杀菌法(high temperature shorttime,HTST)(73±2℃,15秒)来对各个培养物进行热灭活。
接着,经热灭活的各个培养物在25℃下以10,000rpm进行离心历时15分钟,继而倒除上清液,所得到的沉淀物(pellets)被拿来进行喷雾干燥,借此而得到各个菌株的干燥菌粉。
各个干燥菌粉是分别依照下面所示的步骤来进行一前处理:首先,将适量的等电点(isoelectric point)为pH 4.4的乳清蛋白(whey protein)(厂牌为NZMP,货号为WPC80)溶解于水中,以配制成浓度为10%(w/v,g/L)的乳清蛋白溶液,继而以食品级碳酸钠来将该溶液的pH值调整至7.5。在持续搅拌下,将适量的干燥菌粉散浮于该溶液中至最终浓度为5%(w/v,g/L),接着,缓慢地加入适量的等电点为pH5.2的糊精(dextrin)(厂牌为ZHUCHENG DONGXIAO,货号为Maltodextrin DE8-10)至浓度为6%(w/v,g/L),同时缓慢地加入乳酸来将该溶液的pH值调整至约为4.8,当pH为4.8时,乳清蛋白以及糊精会达到电荷中和(charge neutralization)而析出。之后,持续搅拌直到沉淀物不再增加为止。之后,使用一孔径为25μm的滤纸来进行过滤以分离并收取沉淀物,继而将所得到的沉淀物拿来进行喷雾干燥,借此而得到经前处理的菌粉。
各个菌株的经前处理的菌粉分别被拿来进行细胞壁分离提取(cell wallisolation and extraction),其大体上是参考Pei-Jun Tian et al.(2015),Int.J.Mol.Sci.,16(8):20033-20049当中所述的方法来进行,并略作修改。简单地说,秤取50mg的经前处理的菌粉,继而加入1mL的10%乳酸(lactic acid)并于80℃的水浴槽中加热历时60分钟。之后,于10,000g下进行离心历时15分钟,然后移除上清液并加入1mL的混合溶剂[含有4:10(v/v)的0.5M柠檬酸盐溶液(citrate solution)以及乙醇,pH值为4.6],继而静置隔夜。之后,于10,000g下进行离心历时20分钟,然后移除上清液并使用95%乙醇来清洗所形成的沉淀物数次,接着置于80℃的干浴槽中加热历时约40分钟以将乙醇完全移除,借此而得到本发明的后生元提取物。
另外,各个菌株的未经前处理的菌粉也被拿来进行相同的细胞壁分离提取处理以获得后生元提取物(下称现有的后生元提取物)。
实施例2.本发明的后生元提取物的成份分析
依据上面实施例1所得到的现有的后生元提取物以及本发明的后生元提取物被拿来进行下面的提取率的测定(determination of extraction rate)、蛋白质含量的测定(determination of protein content)以及蛋白质电泳分析(protein electrophoresisanalysis)。
实验方法:
A.提取率的测定:
提取率是通过将上面实施例1中所得到的后生元提取物的重量代入下列公式(I)中而被计算出:
公式(I):A=B/50×100%
其中,A=提取率(%)
B=后生元提取物的重量(mg)
B.蛋白质含量的测定:
蛋白质含量的测定是通过将上面实施例1中所得到的后生元提取物溶解于磷酸缓冲溶液(含有8g/L的NaCl、0.2g/L的KCl、1.44g/L的Na2HPO4以及0.24g/L的KH2PO4,pH值为6.2)中并且依据制造商的操作指南使用PierceTMBCA蛋白质分析试剂盒(PierceTMBCAProtein Assay Kit)(厂牌为Thermo Scientific,货号为23225)来进行。
C.蛋白质电泳分析:
对上面实施例1中所得到的后生元提取物各取1g并分别溶解于20mL的水中,接着使用Bio-Rad电泳系统并采用本领域技术人员所详知且惯用的技术来进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)分析。
结果:
A.提取率的测定:
下面表2显示依据本发明的含前处理的方法的提取率以及不含前处理的现有方法所具者。
表2.依据本发明的方法与现有方法的提取率
从表2可见,相较于现有方法,依据本发明的方法,将经前处理的菌粉拿来进行细胞壁分离提取可以获得较高的后生元提取物的提取率。
B.蛋白质含量的测定:
下面表3显示依据本发明的方法与现有方法所得到的后生元提取物的蛋白质含量。
表3.依据本发明的方法与现有方法所得到的后生元提取物的蛋白质含量
从表3可见,本发明的后生元提取物中的蛋白质含量是明显高于现有的后生元提取物所具者。
C.蛋白质电泳分析:
图1是一电泳胶片图,它显示本发明的后生元提取物与现有的后生元提取物的蛋白质电泳分析结果。从图1可见,本发明的后生元提取物的蛋白质带(protein band)是明显多于现有的后生元提取物所具者。申请人据此而认为,依据本发明的方法所得到的后生元提取物含有较多的细胞壁成分,例如肽聚糖(peptidoglycan)、脂磷壁酸(lipoteichoicacid)、磷壁酸(teichoic acid)、糖蛋白(glycoprotein)以及蛋白聚糖(proteoglycan)等。
综合以上的实验结果可发现,本发明的方法能够有效地从益生菌的细胞壁中提取出后生元提取物,并且由此所得到的后生元提取物含有较多的细胞壁蛋白质(cell wallprotein)。
实施例3.本发明的后生元提取物在抑制金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)的生物膜形成(biofilm formation)上的效用评估
实验方法:
首先,将金黄色葡萄球菌接种至TSB培养基(商品名为BD Bacto Tryptic SoyBroth,货号为DF0370-17-3)中并在37℃的条件下进行培养历时16小时。接着,将所增殖的金黄色葡萄球菌分成1个对照组、8个比较实验组(也就是比较实验组L-1至L-4以及比较实验组B-1至B-4)以及8个实验组(也就是实验组L-1至L-4以及实验组B-1至B-4),各组以1×1010CFU/L的菌数分别接种于96-孔培养板的各孔中。接着依据下面表4所示者,将依据上面实施例1所得到的本发明的植物乳杆菌以及长双歧杆菌的后生元提取物与现有的植物乳杆菌以及长双歧杆菌的后生元提取物分别添加至各组中。
表4.各组培养物所具有的后生元提取物的最终浓度
各组培养物在37℃的条件下培养历时24小时后,将各孔中的培养基去除,继而使用PBS来稍微清洗各孔数次,以将未形成生物膜的悬浮的金黄色葡萄球菌去除。接着,添加100μL的95%乙醇至各孔中历时10分钟以固定生物膜,继而添加100μL的0.1%结晶紫来进行染色历时15分钟。之后,将各孔中的溶液去除,继而使用PBS来清洗各孔数次。添加200μL的10%冰醋酸至各孔中历时10分钟以溶解结晶紫,继而以分光亮度计测量590nm的吸光值(OD590),抑制率是通过将各组所测得的吸光值(OD590)代入下列公式(II)中而被计算出:
公式(II):C=(1-D/E)×100%
其中:C=抑制率(%)
D=各组所测得的OD590吸光值
E=对照组所测得的OD590吸光值
结果:
下面表5显示各组后生元提取物对于金黄色葡萄球菌的生物膜形成的抑制率。
表5.各组后生元提取物对于金黄色葡萄球菌的生物膜形成的抑制率
从表5可见,本发明的植物乳杆菌的后生元提取物对于金黄色葡萄球菌的生物膜形成的抑制率是明显高于现有的植物乳杆菌的后生元提取物所具者。此外,本发明的长双歧杆菌的后生元提取物也展现类似的优异效用。这个实验结果显示:依据本发明的方法所得到的后生元提取物能有效地抑制生物膜形成。
实施例4.本发明的后生元提取物在恢复健康的肠道菌相(restoring healthygut flora)上的效用评估
实验方法:
首先,将上面“一般实验材料”中的植物乳杆菌CB102、嗜酸乳杆菌JCM1132、干酪乳杆菌JCM1134、两歧双歧杆菌JCM1255、乳双歧杆菌JCM10602、长双歧杆菌CB108以及凝结芽孢杆菌CB106各自分别与金黄色葡萄球菌一起接种至TSB培养基中,继而置于培养箱(37℃,5% CO2)中进行共培养(co-culture)历时8小时,接着将所得到的共培养物(coculture)各自分成1个对照组、1个比较实验组以及2个实验组(也就是实验组1以及2)。比较实验组的培养物有被加入适量的菊糖(inulin)(购自于Cosucra)至最终浓度为5g/L;实验组1的培养物被加入适量的依据上面实施例1所得到的本发明的植物乳杆菌的后生元提取物至最终浓度为100mg/L;实验组2的培养物被加入适量的依据上面实施例1所得到的本发明的长双歧杆菌的后生元提取物至最终浓度为200mg/L;至于对照组的培养物则不作任何处理。
之后,各组共培养物被接种至TSB培养基中并在37℃的条件下来进行培养历时8小时。接着,通过平板菌落计数法(flat colony counting method)并使用MRS培养基来计算出各组共培养物中的益生菌菌数。
结果:
下面表6显示各组共培养物中的益生菌增长菌数。
表6.各组共培养物中的益生菌增长菌数
从表6可见,实验组1与2的益生菌增长菌数皆是明显高于比较实验组与对照组所具者,这表示依据本发明的方法所得到的后生元提取物能减缓金黄色葡萄球菌对于益生菌生长的抑制作用,进而提升益生菌的菌数。因此,本发明的后生元提取物被预期具有恢复健康的肠道菌相的效用。
实施例5.本发明的后生元提取物在调节肠道免疫(modulating gut immunity)上的效用评估
实验方法:
A.后生元提取物对于Caco-2细胞的TGF-β分泌量的影响:
首先,将依据上面“一般实验材料”的第2项来进行继代培养的Caco-2细胞分成25组,其中包括1个对照组、12个比较实验组(也就是比较实验组L-1至L-6以及比较实验组B-1至B-6)以及12个实验组(也就是实验组L-1至L-6以及实验组B-1至B-6)。将各组的Caco-2细胞以一为1×104细胞/孔的数量分别培养于含有200μL的DMEM培养基的96-孔培养板的各孔中,并在培养箱(37℃、5% CO2)中进行培养历时24小时。接着,将各组的细胞培养物分别更换以新鲜的培养基,并依据下面表7所示者,将依据上面实施例1所得到的本发明的植物乳杆菌以及长双歧杆菌的后生元提取物与现有的植物乳杆菌以及长双歧杆菌的后生元提取物分别添加至各组中。
表7.各组培养物所具有的后生元提取物的最终浓度
各组培养物在37℃的条件下培养历时24小时后,依照上面“一般实验方法”的第1项「TGF-β的含量测定」当中所述的方法来测定TGF-β的含量。
B.在胃酸的存在下后生元提取物对于Caco-2细胞的TGF-β分泌量的影响:
首先,将人工胃酸(artificial gastric acid)(含有0.137M的氯化钠、0.0027M的氯化钾、0.01M的磷酸氢二钠以及0.0018M的磷酸二氢钠,pH值为2)与依据上面实施例1所得到的本发明的植物乳杆菌以及长双歧杆菌的后生元提取物以及在上面实施例1中所使用的6种益生菌分别进行混合,并在37℃的条件下作用历时3小时,借此而得到2种经胃酸处理的后生元提取物以及6种经胃酸处理的益生菌。
接着,将依据上面“一般实验材料”的第2项来进行继代培养的Caco-2细胞分成16组,其中包括8个实验组(也就是实验组1至8)以及8个比较实验组(也就是比较实验组1至8)。将各组的Caco-2细胞以一为1×104细胞/孔的数量分别培养于含有200μL的DMEM培养基的96-孔培养板的各孔中,并在培养箱(37℃、5% CO2)中进行培养历时24小时。接着,将各组的细胞培养物分别更换以新鲜的培养基,并依据下面表8所示者,将经胃酸处理的后生元提取物与益生菌、依据上面实施例1所得到的本发明的植物乳杆菌以及长双歧杆菌的后生元提取物以及在上面实施例1中所使用的6种益生菌分别添加至各组中。
表8.各组培养物所具有的后生元提取物或益生菌菌株的最终浓度
各组培养物在37℃的条件下培养历时24小时后,依照上面“一般实验方法”的第1项「TGF-β的含量测定」当中所述的方法来测定TGF-β的含量。
C.后生元提取物与益生菌的组合使用对于Caco-2细胞的TGF-β分泌量的影响:
首先,将依据上面“一般实验材料”的第2项来进行继代培养的Caco-2细胞分成21组,其中包括7个比较实验组(也就是比较实验组1至7)以及14个实验组(也就是实验组1-L至7-L以及实验组1-B至7-B)。将各组的Caco-2细胞以一为1×104细胞/孔的数量分别培养于含有200μL的DMEM培养基的96-孔培养板的各孔中,并在培养箱(37℃、5% CO2)中进行培养历时24小时。接着,将各组的细胞培养物分别更换以新鲜的培养基,并依据下面表9所示者,将上面“一般实验材料”中的7种益生菌以及依据上面实施例1所得到的本发明的植物乳杆菌以及长双歧杆菌的后生元提取物分别添加至各组中。
表9.各组培养物所具有的后生元提取物或益生菌菌株
各组培养物在37℃的条件下培养历时24小时后,依照上面“一般实验方法”的第1项「TGF-β的含量测定」当中所述的方法来测定TGF-β的含量。
结果:
A.后生元提取物对于Caco-2细胞的TGF-β分泌量的影响:
下面表10显示各组培养物所测得的TGF-β含量。
表10.各组培养物的TGF-β含量
从表10可见,本发明的植物乳杆菌的后生元提取物对于Caco-2细胞的TGF-β分泌量的促进效用是明显优于现有的植物乳杆菌的后生元提取物所具者。此外,本发明的长双歧杆菌的后生元提取物也展现类似的优异效用。这个实验结果显示:依据本发明的方法所得到的后生元提取物能有效地促进Caco-2细胞分泌TGF-β。
另外,申请人进一步将本发明的植物乳杆菌以及长双歧杆菌的后生元提取物置在40℃下存放历时6个月后来进行相同的实验,也有观察到类似的效用(数据未显示),这表示依据本发明的方法所得到的后生元提取物具有优异的储存安定性。
B.在胃酸的存在下后生元提取物对于Caco-2细胞的TGF-β分泌量的影响:
下面表11显示各组培养物所测得的TGF-β含量。
表11.各组培养物的TGF-β含量
从表11可见,各个实验组的TGF-β含量是明显低于对应的比较实验组所具者,这表示胃酸会抑制后生元提取物以及益生菌在促进Caco-2细胞分泌TGF-β上的能力。然而,实验组7与8的TGF-β含量降低情形是显著低于实验组1至6所具者,这表示:相较于益生菌,依据本发明的方法所得到的后生元提取物在促进Caco-2细胞分泌TGF-β的能力上较不容易受到胃酸的影响,而具有良好的胃酸耐受性。C.后生元提取物与益生菌的组合使用对于Caco-2细胞的TGF-β分
泌量的影响:
下面表12显示各组培养物所测得的TGF-β含量。
表12.各组培养物的TGF-β含量
从表12可见,各个实验组的TGF-β含量是明显高于对应的比较实验组所具者,这表示依据本发明的方法所得到的后生元提取物可以有效地提升益生菌在促进Caco-2细胞分泌TGF-β上的能力。
综合以上各项实验结果可知,本发明的方法能够有效地从益生菌细胞壁中提取出后生元,且所制得的后生元提取物包含有较多含蛋白质的细胞组分,并且在抑制生物膜形成、促进益生菌生长以及促进Caco-2细胞分泌TGF-β上具有优异的效用,因而被预期能够通过恢复健康的肠道菌相以及改善肠道免疫力来促进肠道健康。另外,本发明的后生元提取物可与益生菌组合使用而不会对肠道产生不良的影响,且该后生元提取物具有绝佳的胃酸耐受性以及储存安定性。因此,申请人认为:依据本发明的方法所得到的后生元提取物具有发展成为肠道保健产品的高潜力。
于本说明书中被引述的所有专利和文献以其整体被并入本案作为参考数据。若有所冲突时,本案详细说明(包含界定在内)将占上风。
虽然本发明已参考上述特定的具体例被描述,明显地在不背离本发明的范围和精神下可作出很多的修改和变化。因此意欲的是,本发明仅受如随文检附的权利要求所示者的限制。
Claims (7)
1.一种用于制备一后生元提取物的方法,其特征在于:该方法包含有下列步骤:
提供一第一物质以及一第二物质,其中该第一物质具有一范围落在pH 1至pH 6内的第一等电点,该第二物质具有一范围落在pH4至pH 8内且高于该第一等电点的第二等电点,该第二等电点与该第一等电点具有一落在0.5至3间的pH差值;该第一物质是选自于由下列所构成的群组:脱脂乳粉、酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、豌豆蛋白、鸡蛋蛋白、米蛋白、水解蛋白、玉米蛋白、小麦蛋白、大麦蛋白、明胶、胶原蛋白、氨基酸、壳聚糖、壳寡糖以及它们的组合;该第二物质是选自于由下列所构成的群组:海藻酸钠、洋菜胶、鹿角菜胶、果胶、阿拉伯胶、三仙胶、刺槐豆胶、淀粉、海藻糖、糊精、糖浆、关华豆胶、魔芋精粉、植物纤维、合成纤维、半合成纤维以及它们的组合;
令该第一物质以及一益生菌混合于具有一高于该第二等电点的pH值的水中,而得到一混合物,该益生菌是选自于由下列所构成的群组:乳杆菌属物种以及双歧杆菌属物种;
将该第二物质添加至该混合物中,继而调整该混合物的pH值,而使得该混合物的pH值落在该第一等电点与该第二等电点间,而使得沉淀物被形成;以及
将该沉淀物拿来进行一细胞壁分离提取处理,借此而得到该后生元提取物。
2.根据权利要求1所述的用于制备一后生元提取物的方法,其特征在于:该氨基酸为支链氨基酸。
3.一种后生元提取物,其特征在于:该后生元提取物是通过一如权利要求1至2中任一项的方法而被制得。
4.一种食品产品,其特征在于:该食品产品包含有一如权利要求3所述的后生元提取物。
5.一种如权利要求3所述的后生元提取物供应用于制备一用来抑制生物膜形成的组合物的用途。
6.一种如权利要求3所述的后生元提取物供应用于制备一用来促进肠道健康的组合物的用途。
7.根据权利要求6所述的后生元提取物供应用于制备一用来促进肠道健康的组合物的用途,其特征在于:该肠道健康的促进包括下列至少一者:提升益生菌的生长、提升肠道免疫以及恢复健康的肠道菌相。
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