不同聚合度结冷胶寡糖的制备及其对肠道微生物的影响研究.pdf

摘要

摘要

结冷胶是鞘氨单胞菌（Sphingomonaspaucimobilis）产生的一种胞外多糖，它是由

葡萄糖-葡萄糖醛酸-葡萄糖-鼠李糖为重复结构组成的线性阴离子多糖。结冷胶因具有

良好的物理特性，在食品、生物医药、化工等行业得到了广泛的应用。功能性寡糖由

于具有调节肠道健康、提高免疫力及抗肿瘤等生理功能，近年来开始引起广泛重视并

快速发展。但关于结冷胶寡糖功能活性的研究却鲜有报道，因此降解结冷胶制备不同

聚合度结冷胶寡糖并探究其功能活性差异具有重要研究意义。本研究首先通过酸解与

酶解等方式制备出不同聚合度的结冷胶寡糖；进一步对两种降解方式制备出的结冷胶

寡糖进行产物结构分析鉴定；最后，对不同聚合度结冷胶寡糖进行了体外模拟消化实

验，探究其对肠道菌群结构和代谢产物的影响。主要研究结果如下：

（1）分别使用盐酸和结冷胶裂解酶对结冷胶进行降解。以获得聚合度大范围分布

的结冷胶寡糖为目标，对结冷胶酸水解条件进行了优化。结果表明，底物浓度5g·L-1、

-1

盐酸浓度0.5mol·L、水解时间3h条件下，水解产物为聚合度2~8的结冷胶寡糖。为

提高酶法降解效率，提出了一种在裂解酶发酵过程中添加结冷胶的策略，实现了结冷

胶寡糖的一步法制备，并对裂解酶发酵和多糖实时降解过程进行了优化。结果表明，

发酵初始结冷胶添加量2g·L-1、发酵96h、甲醇添加量1%条件下结冷胶降解效率最高。

（2）将两种降解方式得到的结冷胶寡糖纯化后分别进行红外光谱分析、单糖组成

分析和基质辅助激光解析电离飞行时间质谱分析。红外光谱分析结果表明，酸水解得

到的结冷胶寡糖的主链结构没有改变，而酶解得到的结冷胶寡糖出现了新的C=C结构；

单糖组成分析结果表明，酸解结冷胶寡糖的单糖组成与结冷胶一致，而酶解结冷胶寡

糖的单糖组成为葡萄糖和鼠李糖；质谱分析结果表明，通过凝胶过滤层析技术分离后，

酸解结冷胶寡糖被分离成聚合度为3和4的组分（GOS1）与6和8的组分（GOS2），

而酶解后得到的结冷胶寡糖只包含聚合度为4的组分（GOS3）。

（3）对不同聚合度结冷胶寡糖进行体外模拟消化实验并探究其益生功能。通过薄

层色谱、离子色谱、还原糖含量测定分析结冷胶寡糖在消化过程中降解情况。结果表

明，在模拟上消化道的消化过程中，无游离单糖出现，结冷胶寡糖聚合度保持不变，

并且还原糖含量无明显增多。对结冷胶寡糖进行体外粪菌发酵，并进行菌群16srDNA

测序，结果表明GOS1对副拟杆菌属、粪杆菌属和另支杆菌属的富集能力更强，GOS2

对拟杆菌属和罗氏菌属的富集能力更强，而GOS3对巨单胞菌属、毛螺菌属及颤螺菌属

的富集能力更强。对体外粪菌发酵后肠道细菌产生的短链脂肪酸进行测定，结果表明，

GOS1、GOS2与GOS3发酵后的乙酸、丙酸与丁酸产量均高于阴性对照组，GOS1与

GOS3的短链脂肪酸产量比GOS2更高，聚合度与发酵速率成负相关关系。

关键词：酸水解；酶降解；聚合度；结冷胶寡糖；肠道菌群

I

Abstract

Abstract

GellangumisakindofextracellularpolysaccharideproducedbySphingomonas

paucimobilis.Itisalinearanionicpolysaccharidecomposedofarepetitivestructureofglucose,

glucuronicacid,glucoseandrhamnose.Becauseofitsgoodphysicalproperties,gellangumhas

beenwidelyusedinfood,biomedicineandchemicalindustries.Functionaloligosacchar