試驗設計

將10種植物乳桿菌（B72、Lb1、QH25-1、C88、Sc52、YNF-5、S62、S2、S56、ML12-2-2）分別取50 μl（1×10⁶ 細胞/ml）接種于5ml不同的試驗培養基中（含有0.5% XOS的SDM培養基、含有0.5% 葡萄糖的SDM培養基作為陽(yáng)性對照和不含碳源的SDM培養基作為陰性對照），并進(jìn)行37℃厭氧培養12 h，且每隔2 h測定OD₆₀₀值來(lái)評估菌株生長(cháng)情況；采用氣相色譜法檢測10種植物乳桿菌培養12h后產(chǎn)生短鏈脂肪酸的情況；將在含有0-6 g/l XOS的SDM培養液中的植物乳桿菌S2進(jìn)行37℃厭氧培養12 h，然后進(jìn)行離心得到上清液，取50 μl上清液倒入在LB瓊脂平板（培養基上接種大腸桿菌CMCC44825、鼠傷寒沙門(mén)氏菌CMCC50115、福氏志賀菌CMCC51061、金黃色葡萄球菌CMCC2607）上制成的8mm孔中進(jìn)行37℃厭氧培養12 h，測量孔周?chē)种茙У闹睆?；采?周齡昆明小鼠作為實(shí)驗對象，隨機分為5組，每組20只，灌胃喂養，第一組灌胃0.4mlPBS、第二組灌胃0.4ml含有5 g/l XOS的PBS、第三組灌胃0.4ml含有5 g/l XOS的PBS并混合0.4ml植物乳桿菌S2(1×10⁹ CFU/ml)，14天后停止灌胃，繼續飼喂基礎飼糧7 d。在第0、7、14、16和21天，每組4只小鼠頸部脫位死亡，收集新鮮直腸糞便樣本，分別測定乳桿菌、雙歧桿菌、腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的活菌數；最后檢測XOS、植物乳桿菌及其組合對DPPH自由基的清除活性、ABTS自由基的清除活性和對亞鐵離子的螯合作用。

試驗結果

（1）益生元活性

如表1所示，在含有0.5% XOS的SDM培養基中，10種被測試的植物乳桿菌菌株都可以利用XOS，且在發(fā)酵12h后，所有植物乳桿菌菌株的OD₆₀₀均超過(guò)0.6，其中XOS對植物乳桿菌S2的生長(cháng)影響最大，同時(shí)對植物乳桿菌S56和植物乳桿菌Lb1也具有較大的生長(cháng)影響。此外，研究表明不同的植物乳桿菌菌株具有不同的生長(cháng)曲線(xiàn)，可能是由于水解XOS的木聚糖酶活性的差異。

 （2）短鏈脂肪酸

如表2所示，以XOS作為碳源接種的植物乳桿菌菌株發(fā)酵12h后，在培養基中產(chǎn)生不同比例的短鏈脂肪酸，其中植物乳桿菌S2產(chǎn)生的總短鏈脂肪酸濃度最高為5.64 mg/ml，而植物乳桿菌B72產(chǎn)生的總短鏈脂肪酸濃度最低為4.42 mg/ml。此外，植物乳桿菌S2產(chǎn)生的乙酸（1.78 mg/ml）和乳酸（2.18 mg/ml）含量最多。在其他植物乳桿菌菌株的發(fā)酵培養基中發(fā)現少量丙酸、異丁酸、戊酸、異戊酸。綜合考慮不同植物乳桿菌的發(fā)酵結果和短鏈脂肪酸產(chǎn)生量，因此選擇植物乳桿菌S2進(jìn)一步研究。

 （3）XOS的抗菌作用

如表3所示，在MRS培養基中生長(cháng)的植物乳桿菌S2對4種病原菌有較強的抑制作用；在MRS培養基中添加X(jué)OS后，植物乳桿菌S2對4種病原菌的抑菌活性顯著(zhù)提高；與金黃色葡萄球菌和鼠傷寒沙門(mén)氏菌相比，培養基中添加X(jué)OS的植物乳桿菌S2上清液對福氏志賀菌和大腸桿菌有較強的抗菌活性。

（4）腸道菌群的調節

如圖1所示，XOS聯(lián)合植物乳桿菌S2組喂養小鼠14天，增加了小鼠腸道乳桿菌和雙歧桿菌的數量 (圖1A和1B)，而腸桿菌，腸球菌和梭狀芽胞桿菌數量顯著(zhù)降低(圖1C、1D和1E)。在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中，XOS聯(lián)合植物乳桿菌S2增加了小鼠腸道中總益生菌的數量(p<0.05)。在喂養小鼠14天后，XOS聯(lián)合植物乳桿菌S2組中乳桿菌和雙歧桿菌數量減少，腸桿菌、腸球菌和梭狀芽孢桿菌數量增加；在喂養21天的小鼠中，XOS組和XOS聯(lián)合植物乳桿菌S2組與對照組的腸桿菌和腸球菌數量均無(wú)差異。

（5）體外抗氧化活性

如圖2A所示，XOS與植物乳桿菌S2聯(lián)合使用比單獨使用XOS和植物乳桿菌 S2具有更好的DPPH自由基清除能力。XOS和植物乳桿菌S2均能清除DPPH自由基，其最大抑制值分別為65.29%和77.34%，且植物乳桿菌 S2在所有試驗濃度下都比XOS具有更強的清除能力。

如圖2B所示，XOS、植物乳桿菌S2及其組合對ABTS自由基的清除活性在各試驗濃度下均明顯，但均低于抗壞血酸。在0.5-4.0 mg/ml范圍內，XOS與植物乳桿菌S2聯(lián)合清除ABTS自由基的能力強于單獨使用XOS或植物乳桿菌S2。

如圖2C所示，XOS、植物乳桿菌及其組合隨其濃度增加對亞鐵離子的螯合能力增加；XOS與植物乳桿菌S2聯(lián)合對亞鐵離子的螯合能力較強為86.19%，但低于抗壞血酸。

試驗結論

從玉米芯中提取的XOS具有益生元特性，包括抗菌作用、短鏈脂肪酸的產(chǎn)生、對腸道菌群的調控作用以及刺激植物乳桿菌生長(cháng)的能力。此外，XOS與植物乳桿菌S2組合具有較強的體外抗氧化活性。因此，從玉米芯中提取的XOS是一種潛在的益生元來(lái)源，可作為功能食品和營(yíng)養產(chǎn)品的成分。 

參考資料：

Yu Xiuhua,Yin Jianyuan,Li Lin,Luan Chang,Zhang Jian,Zhao Chunfang,Li Shengyu. Prebiotic Potential of Xylooligosaccharides Derived from Corn Cobs and Their In Vitro Antioxidant Activity When Combined with Lactobacillus[J]. Journal of microbiology and biotechnology,2015,25(7): 1084-1092.