CN114304653A - 一种调节肠道微生态的组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物技术领域，特别涉及一种调节肠道微生态的组合物及其制备方法和应用。该发明提供一种调节肠道微生态的组合物，其包含菊粉100重量份和聚葡萄糖100‑200重量份。本发明组合物作为菊粉与聚葡萄糖的混合物，继承了菊粉的长处，抑制了聚葡萄糖的短处，具有益生元的特性，具有调节肠道微生态的作用。另外，由于聚葡萄糖的生产成本低于菊粉，本发明组合物的成本显著低于菊粉的成本。因此，针对现有国产菊粉存在的价格高、质量差问题，本发明提供了一个很好的解决方案，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，特别涉及一种调节肠道微生态的组合物及其制备方法和应用。
背景技术
菊粉(inulin)是植物中含有的一种特殊的天然果聚糖类碳水化合物，最早被认定为益生元的膳食纤维，其最大的特点就是能够选择性地促进肠道内的有益菌双歧杆菌的生成，带来多种健康益处，包括控制血脂、不引起血糖波动、促进矿物吸收以及缓解便秘。
菊粉是在一个葡萄糖残基上以β-2，1糖苷键连接果糖，呈直线结构，分子式表示为GFn和Fm，其中GFn的通式中，G为终端葡萄糖单位，F代表果糖分子。菊粉GFn与Fm的分子结构式如下：
菊粉的分子链平均长度约30～35个果糖单位，最长达60个果糖单位，分子量约为3000～5000个碳原子单位。链长通常用聚合度表示，菊粉的聚合度在2-60，范围较广，其链长短及分子量的大小与原料品种、原料的收获季节及作物的成熟度有关，也与加工技术有关。菊粉的品质与聚合度，尤其是高聚合度的成分在产品中的占比成正相关。
聚合度较低(2-8)的菊粉又称为低聚果糖(FOS)，还可以采用化学合成的方法生产，而高聚合度(>8)的菊粉主要是从相关植物中提取，而高聚合度的菊粉是区别于FOS，真正发挥菊粉独特的健康益处的主要成分。这个部分在产品中占比越高，价格越高。目前菊粉主要来源是从菊芋的块茎与菊苣的根中分离提纯，并且不同原料的加工技术也不同。菊芋，也称洋姜，我国有种植传统，而菊苣主要生长在欧洲。目前市场上的菊粉，高端产品以进口的居多。
随着国民健康意识的增加，大健康产业的发展，以菊粉为代表的益生元的需求日益增加，而国产菊粉在原料种植与加工都不占优势，存在价格高而质量不高的问题，尤其是高价位的菊粉产量上不去。
发明内容
本发明要解决的技术问题：现有国产菊粉主要以菊芋为原料，存在价格高、质量差的问题。
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种调节肠道微生态的组合物，采用菊粉与聚葡萄糖复配而成，具有高聚合度菊粉的益生元效果。本发明的目的之二是提供上述组合物的制备方法；本发明的目的之三是提供上述组合物在制备调节肠道微生态的食品或药品中的应用。
本发明的技术方案：
本发明提供一种调节肠道微生态的组合物，其包含菊粉100重量份和聚葡萄糖100-200重量份。
优选的是，上述组合物由菊粉100重量份和聚葡萄糖120-180重量份组成。
优选的是，上述组合物由菊粉100重量份和聚葡萄糖150-180重量份组成。
优选的是，所述菊粉的聚合度的分布为：聚合度为2-8的菊粉含量为40-50wt％，其余为其他聚合度的菊粉。
优选的是，所述聚葡萄糖的的重均分子量为1000-3000。
优选的是，所述聚葡萄糖的聚合度的分布为：聚合度小于5的聚葡萄含量为5-10wt％，聚合度为5-10的聚葡萄糖含量为10-30wt％，聚合度为11-20的聚葡萄糖含量为50-70wt％，其余为其他聚合度的聚葡萄糖。
优选的是，所述组合物的剂型选自于口服液、胶囊、粉剂或片剂中的一种。
本发明还提供上述组合物的制备方法，包括分别称取菊粉和聚葡萄糖，然后混合即得。
本发明还提供上述组合物或上述制备方法制得组合物在制备调节肠道微生态的食品或药品中的应用。
优选的是，所述食品为糖果、液体饮料或固体饮料中的一种。
本发明还提供一种调节肠道微生态的食品，其包含上述组合物或上述制备方法制得的组合物。
本发明的有益效果：
本发明组合物作为菊粉与聚葡萄糖的混合物，继承了菊粉的长处，抑制了聚葡萄糖的短处，具有益生元的特性，具有调节肠道微生态的作用。另外，由于聚葡萄糖的生产成本低于菊粉，本发明组合物的成本显著低于菊粉的成本。因此，针对现有国产菊粉存在的价格高、质量差问题，本发明提供了一个很好的解决方案，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为不同碳源接种粪便发酵后的产气量
图2为不同碳源接种粪便发酵后发酵液丁酸的产量
图3为不同碳源接种粪便发酵后碳水化合物的降解率
图4为不同碳源接种粪便发酵后双歧杆菌的数量
图5为不同碳源接种粪便发酵后乳酸杆菌的数量
图中标记说明如下：*表示显著性差异，p<0.05；**表示极显著性差异，p<0.01；***表示极极显著性差异，p<0.001
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供一种调节肠道微生态的组合物，其包含菊粉100重量份和聚葡萄糖100-200重量份。
在本发明的一个优选实施方式中，上述组合物由菊粉100重量份和聚葡萄糖120-180重量份组成。
在本发明的又一个优选实施方式中，上述组合物由菊粉100重量份和聚葡萄糖150-180重量份组成。
本发明所述菊粉来自菊芋或菊苣，聚合度的分布为：聚合度为2-8的菊粉重量百分比含量为40-50wt％，其余为其他聚合度的菊粉。
本发明中聚葡萄糖的重均分子量为1000-3000，聚合度的分布为：聚合度小于5的聚葡萄重量百分比含量为5-10wt％，聚合度为5-10的聚葡萄糖重量百分比含量为10-30wt％，聚合度为11-20的聚葡萄糖重量百分比含量为50-70wt％，其余为其他聚合度的聚葡萄糖。
在本发明的一个优选实施方式中，所述组合物的剂型选自于口服液、胶囊、粉剂或片剂中的一种。
本发明还提供上述组合物的制备方法，包括分别称取菊粉和聚葡萄糖，然后混匀即得。
本发明还提供上述组合物或上述制备方法制得组合物在制备调节肠道微生态的食品或药品中的应用，优选地，所述食品为糖果、液体饮料或固体饮料中的一种。
本发明还提供一种调节肠道微生态的食品，其包含上述组合物或上述制备方法制得的组合物。
下面将通过具体的实施例、实验例对本发明调节肠道微生态组合物及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例和对比例使用原料和设备来源见表1。
表1本发明实施例使用原料和设备来源
实施例1
分别称取100g菊粉和100g聚葡萄糖，然后将各原料组分粉碎、过80目筛(美国标准筛)，之后将物料混合，采用铝箔袋包装，每袋5g，即得实施例1组合物。
实施例2
分别称取100g菊粉和200g聚葡萄糖，然后将各原料组分粉碎、过80目筛(美国标准筛)，之后将物料混合，采用铝箔袋包装，每袋5g，即得实施例2组合物。
实施例3
分别称取100g菊粉和150g聚葡萄糖，然后将各原料组分粉碎、过80目筛(美国标准筛)，之后将物料混合，将混合后的物料进行压片，每片物料0.5g，采用瓶装，每瓶50粒，即得实施例3组合物。
实施例4
分别称取100g菊粉和120g聚葡萄糖，然后将各原料组分粉碎、过80目筛(美国标准筛)，之后将物料混合，将混合后的物料直接灌装胶囊，每粒胶囊物料为0.5g，胶囊采用瓶装，每瓶100粒，即得实施例4组合物。
实施例5
分别称取100g菊粉和180g聚葡萄糖，然后将各原料组分粉碎、过80目筛(美国标准筛)，之后将物料混合，将上述物料按照固液重量比1:10加入到无菌水中溶解混合、均质，制成口服液，将配制好的溶液进行灌装、15mL/瓶，使用蒸汽灭菌设备进行灭菌，温度105℃，时间15min，即得实施例5组合物。
实验例
下面通过实验来进一步说明本发明组合物具有调节肠道微生态平衡的功能。
1.材料
1.1碳源
实施例1制得组合物、实施例2制得组合物、菊粉、聚葡萄糖、低聚果糖、抗性糊精。
1.2发酵培养基
按下述浓度配制发酵培养基：2.5g/L酵母提取物；10克/升蛋白胨；0.8g/L的L-半胱氨酸盐酸盐；0.05g/L氯化血红素；0.9g/L的NaCl；0.09克/升MgSO4·7H2O；0.09克/升CaCl2·6H2O；0.45g/L KH2PO4，0.45g/L K2HPO4；微量维生素和0.1mg/L刃天青的混合物。
1.3生长培养基
向1.2中发酵培养基中分别加入1.1中的碳源，使得碳源的浓度为8.0g/L，得到实施例1组合物生长培养基、实施例2组合物生长培养基、菊粉生长培养基、聚葡萄糖生长培养基、低聚果糖生长培养基、抗性糊精生长培养基。
2.实验方法
2.1粪便分批培养发酵
将0.8g新鲜粪便样品用0.1M磷酸盐缓冲盐水(pH7.0)制备成10％(w/v)悬浊液，分别量取5mL1.3中制得的实施例1组合物生长培养基、实施例2组合物生长培养基、菊粉生长培养基、聚葡萄糖生长培养基、低聚果糖生长培养基、抗性糊精生长培养基，分别接种0.5mL10％粪便悬浊液，并在37℃下于发酵瓶中各自独立进行厌氧发酵。发酵24小时后，使用数字压力计测量发酵瓶的气压，以表征产气量的多少。随后，将培养液离心，上清液进行短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFA)的分析，沉淀物用于qPCR需要的DNA提取。
2.2短链脂肪酸的分析
每个培养液及其初始粪便中短链脂肪酸的浓度通过气相色谱(GC)(岛津，GC-2010Plus，日本)测定，其配备有DB-FFAP柱(0.32mm×30m×0.5μm)(安捷伦，美国)，使用氢火焰离子检测器。通过内标法用巴豆酸(反式-2-丁烯酸)作为内标，测量各发酵液丁酸的量。
2.3碳水化合物的降解率
2.3.1薄层色谱(TLC)法分析
取待测样品0.2μL，滴加到硅胶铝板(Merck，德国)上，吹干，再将硅胶铝板置于展开剂(甲酸：正丁醇：水以体积比为6:4:1配制混匀)中展开至距离铝板上缘1cm处，吹干，将铝板置于含有地衣酚的显色剂(地衣酚900mg，水25mL，乙醇375mL，浓硫酸50mL)中浸润，取出吹干，120℃加热1分钟进行显色，利用扫描仪采集图像。
2.3.2图像处理与分析
用Epson Perfrecttion V19扫描仪扫描显色后的薄层板，扫描条件为：专业模式，24位全彩，分辨率400dpi，图片以jpeg格式保存。使用Image J软件对扫描得到的图片进行图像分析，将图像转换为8位灰度图，选择400pixels消除背景影响，将图片转换为亮带模式。选择工具栏矩形框，圈出寡糖斑点后使用快捷键“ctrl+M”，弹出窗口内“TntDen”列表标题下即该区域的灰度值。
培养基样品中的糖的斑点的总灰度值为D0，该培养基发酵24h后的发酵液中糖的灰度值为D1。碳水化合物降解率(degradation rate，DeR)的计算公式如下，计算结果如图3所示。
DeR＝(D0-D1)/D0×100％
式中：
D0—培养基的糖的斑点的总灰度值
D1—培养基发酵24h后的发酵液中糖的灰度值
2.4双歧杆菌和乳酸杆菌计数
通过Real-time PCR测定样品中的双歧杆菌和乳酸杆菌的含量。使用CFX96TMqPCR检测系统(Bio-Rad，美国)，引物分别采用双歧杆菌特异性引物Bifi601F：5'-GGGTGGTAATGCCGGATG和Bifi601R：
5'-TAAGCCATGGACTTTCACACC-3'和乳酸杆菌特异性引物Lac-F：
5'-CACCGCTACACATGGAG-3'和Lac-R：5'-AGCAGTAGGGAATCTTCCA-3'。
DNA提取：采用QIAamp DNA Stool Mini Kit(凯杰，德国)试剂盒提取样品中细菌基因组DNA，使用Nanodrop ND-2000(NanoDrop Technologies，美国)检测DNA浓度。
qPCR条件：采用20μL体系反应体系，在PCR管中加入2×SYBR Green Real-timePCR Master Mix(东洋纺，日本)10μL、上下游引物(10μM)各0.5μL、DNA模板(20ng/μL)1μL,最后添加无菌去离子水至20μL。反应程序为：95℃预变性1min；95℃变性15s，59℃退火15s，72℃延伸15s，执行40个循环。溶解曲线的生成：程序结束后，95℃变性15s，60℃温浴15s，再以每秒0.5℃的速度从60℃缓慢升温到90℃，在此过程中荧光持续检测，最后温度降至4℃。降至4℃。
分别使用已知浓度的含双歧杆菌和乳酸杆菌目的片段的质粒DNA构建标准曲线进行细菌定量。双歧杆菌扩增子的拷贝数在0.2ng/μL时为5.81×107，乳酸杆菌扩增子的拷贝数在20ng/μL时为5.99×109。
3.实验结果分析
实施例1制得组合物、实施例2制得组合物，与菊粉、聚葡萄糖、低聚果糖、抗性糊精作为单一碳源分别配制成培养基，接种粪便样本进行体外发酵。发酵后的产气量(以气压差来表示)结果如图1所示，发酵后发酵液丁酸的含量如图2所示，发酵后各个碳水化合物的降解率如图3所示，发酵后双歧杆菌的数量如图4所示，发酵后乳酸杆菌的数量如图5所示。
由图1可知，实施例1组合物和实施例2组合物作为唯一碳源的发酵产气量显著低于聚葡萄糖(p<0.05)，与菊粉和低聚果糖相近，低于抗性糊精，减少了腹部痉挛和胃胀气等副作用的发生。
由图2可知，实施例1组合物和实施例2组合物作为碳源发酵后的丁酸产量比低聚果糖多，与菊粉接近，极显著小于聚葡萄糖的丁酸产量(p<0.01)。丁酸是结肠上皮细胞的主要能量来源，不仅是减少肠漏、维持肠道的屏障功能的主力军，还有调节免疫的功能，对维护肠道微生态平衡的具有重要作用。由此可知，在调节肠道微生态平衡方面，本发明组合物与菊粉接近。
由图3可知，实施例1组合物和实施例2组合物作为碳源发酵后碳水化合物降解率极极显著高于聚葡萄糖(p<0.001),显著高于菊粉(p<0.05)，表明本发明组合物更易被肠道微生物利用。
由图4可知，实施例1组合物和实施例2组合物作为碳源发酵后双歧杆菌的数量极极显著高于聚葡萄糖(p<0.001)，与菊粉和低聚果糖接近，远高于抗性糊精。表明本发明组合物具有促进双歧杆菌生长的作用。
由图5可知，实施例1组合物和实施例2组合物作为碳源发酵后乳菌的数量与菊粉、低聚果糖、聚葡萄糖和抗性糊精相近。表明本发明组合物具有促进乳酸杆菌生长的作用。
上述结果表明，本发明采用菊粉和聚葡萄糖复配得到的组合物，从对双歧杆菌、乳酸杆菌的促生长作用与产气量这三项指标看，组合物能达到菊粉的性能。菊粉与低聚果糖是公认的益生元，因此本发明组合物具有菊粉的双歧因子特性，对乳酸杆菌的促生长作用也与菊粉相当，具备了益生元的特性。另一方面，尽管丁酸产量没有聚葡萄糖高，本发明组合物也与菊粉相当；产气量又低于聚葡萄糖，大大减少了聚葡萄糖在应用方面的不利因素。
综上，本发明组合物作为菊粉与聚葡萄糖的混合物，继承了菊粉的长处，抑制了聚葡萄糖的短处，具有益生元的特性，具有调节肠道微生态的作用。另外，由于聚葡萄糖的生产成本低于菊粉，本发明组合物的成本显著低于菊粉的成本。因此，针对现有国产菊粉存在的价格高、质量差问题，本发明提供了一个很好的解决方案，具有广阔的市场前景。
以上所述，仅是本发明实施的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种调节肠道微生态的组合物，其特征在于，其由菊粉100重量份和聚葡萄糖100-200重量份组成。
2.根据权利要求1所述调节肠道微生态的组合物，其特征在于，其由菊粉100重量份和聚葡萄糖120-180重量份组成。
3.根据权利要求2所述调节肠道微生态的组合物，其特征在于，其由菊粉100重量份和聚葡萄糖150-180重量份组成。
4.根据权利要求1-3任一项所述调节肠道微生态的组合物，其特征在于，所述菊粉的聚合度分布为：聚合度为2-8的菊粉含量为40-50wt％，其余为其他聚合度的菊粉。
5.根据权利要求1-4任一项所述调节肠道微生态的组合物，其特征在于，所述聚葡萄糖的重均分子量为1000-3000，优选地，所述聚葡萄糖的聚合度分布为：聚合度小于5的聚葡萄含量为5-10wt％，聚合度为5-10的聚葡萄糖含量为10-30wt％，聚合度为11-20的聚葡萄糖含量为50-70wt％，其余为其他聚合度的聚葡萄糖。
6.根据权利要求1-5任一项所述调节肠道微生态的组合物，其特征在于，所述组合物的剂型选自于口服液、胶囊、粉剂或片剂中的一种。
7.权利要求1-6任一项所述组合物的制备方法，其特征在于，分别称取菊粉和聚葡萄糖，混合即得。
8.权利要求1-6任一项所述组合物或权利要求7所述制备方法制得组合物在制备调节肠道微生态的食品或药品中的应用。
9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，所述食品为糖果、液体饮料或固体饮料中的一种。
10.一种调节肠道微生态的食品，其特征在于，其包含权利要求1-6任一项所述组合物或权利要求7所述制备方法制得组合物。
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