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高抗氧化活性乳酸菌的筛选

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2013年第4期 12月出版 食品工程 F0OD ENGINEERING 43 高抗氧化活性乳酸菌的筛选冰 Screening of lactic acid bacteria with high antioxidative activity 任大勇”孟思宇 翁璐超 宁长春REN Da-yong 杨嫦娥130118) 李 豪 (吉林农业大学食品科学与工程学院,吉林长春Meng Si—yu WENG Lu-chao NING Chang-chun YANG Chang-e LI Hao (CoUege offood science and engineering。Jihn agriculturaluniversity,JihnChangchun 130118,China) 摘要 比较了15株乳酸茵的抗氧化能力,旨在筛选出高抗氧化活性的乳酸茵,为天然抗氧化剂的开发及 乳酸茵在功能性食品中的应用提供理论依据。通过羟自由基清除试验、超氧阴离子自由基清除试验以及还原 能力评价试验,系统评价了15株受试乳酸茵的菌体及其胞外分泌物的抗氧化能力。结果表明,抗氧化活性 具有显著的茵株特异性。茵株L14(植物乳杆茵)在上述3种评价体系中均表现出最强的抗氧化能力,其次 是茵株LI5(唾液乳杆茵),表明这两株乳酸茵在减轻机体氧化损伤方面具有一定的应用价值。 关键词乳酸茵;益生茵;自由基;抗氧化活性 Abstract Tllis study compared the antioxidant capacity of 15 strains of lactic acid bacteria(LAB)in order to screen LAB with hish antioxidative activity and provide a theoretical basis for the development of natural antioxidants and functional food fermented with LAB.Hydroxyl radical scavenging experiments.superoxide anion radical scavenging as- say and reduoing capacity evaluation experiments were used to systematically evaluate ntaioxidant capacity of LAB and their extraeellular secretions.The results showed that the ntaioxidant activity has significant strain-speciic.Stfrain L14 (LactobacillUS plntaarum)in the three evaluation system showed the strongest ntaioxidant capacity,followed by strin aL15(Lactobacillus salivarius),suggesting hatt he ttwo strians have certian application value in alleviating oxidative damage. Keywords lactic acid bacteria;protioctics;free radical;antioxidative activity 中图分类号:Ts252.54 文献标识码:A 文章编号:1673—6004(2013)04—0043—03 DOh 10.3969/j.issn.1673—6044.2013.4.0013 自由基是人体细胞氧化的中间产物,对正常细 剂对于清除机体自由基、保护细胞免受损伤具有   ‘胞具有很强的破坏作用,如损伤生物膜、蛋白质、 重要的意义。乳酸菌(Lactic acid bacteria,LaB)作为益生 DNA以及线粒体等。研究表明自由基的产生与衰 老、心脑血管疾病及肿瘤的发生密切相关。抗氧 菌的重要来源,是公认安全的食品级微生物,广泛 化剂可以显著降低自由基产生速率,从而延长机 应用于发酵食品中,具有多项保健功能,如调节肠 体的存活时间。因此,开发安全、高效的抗氧化 道菌群结构、增强机体免疫功能等。目前研究表 明,一些乳酸菌还具有较强的抗氧化活性,但这些 料任大勇。男,1979年出生,2013年毕业于吉林大学食品安全 有抗氧化作用的菌株具有特异性。本研究通过羟自 由基清除试验,超氧阴离子自由基清除试验以及还 专业,博士,讲师。 原能力评价试验,系统评价了15株受试乳酸菌的 收稿日期:2013—06—24 +基金项目:吉林农业大学大学生科技创新基金(DXS2012)。 修回日期:2013-08—14 菌体及其胞外分泌物的抗氧化能力,旨在筛选出具 食品工程 2013年第4期 l2月出版 培养24h后,将培养好的发酵液置于10mL离 有高抗氧化活性的乳酸菌,为天然抗氧化剂的开发 及乳酸菌在功能性食品中的应用提供理论依据。 心管中,5 000 r/arin离心15 min,将离心管中上清 液倒人试管中,再用8 mL蒸馏水将离心管中菌体 洗涤3次于试管中,从该试管中取1 mL菌液,用 1材料与方法 蒸馏水调节乳酸菌为1 010 efu/mL。同时取1 mL上 1.1材料与试剂 清液作为胞外分泌物样品。 1.1.1菌株 试验中使用的菌种为嗜酸乳杆菌(L01~Lo3)、 保加利亚乳杆菌(L04~Lo6)、嗜热链球菌(L07一 L08)、干酪乳杆菌(L09)_、鼠李糖乳杆菌(L10一 L12)、发酵乳杆菌(L13)、植物乳杆菌(L14)和 唾液乳杆菌(L15),所有菌种由吉林农业大学食品 学院毒理学实验室保存。 1.1.2试剂与培养基 邻二氮菲、铁氰化钾、邻苯三酚、过氧化氢、 Tris—Base、三氯乙酸、三氯化铁、PBS磷酸盐缓冲 剂等试剂均为国产分析纯。 MRS培养基:10.0 g蛋白胨、1O.0 g牛肉浸粉、 5.0 g酵母浸粉、20.0 g葡萄糖、2.0 g磷酸氢二钾、 2.0 g柠檬酸氢二铵、5.0 gL酸钠、O.58 g硫酸镁、 095 g硫酸锰、1.0 g吐温一80、pH值62—6.4(25 cC)。 1.2仪器与设备 DHP一781电热恒温培养箱,湖北省黄石市医疗 机械厂;GL一206一IJ高速冷冻离心机,上海安亭科 学仪器厂制造;立式陈列冷藏柜;722E型可见分 光光度计,上海光谱仪器有限公司;ZDX一35BI型 座式自动型电热压力蒸汽灭菌锅,上海申安医疗器 械厂;DELTA320一pH计,梅特勒托利多仪器(上 海)有限公司。 1.3方法 1.3.1乳酸菌的培养 用接种环将乳酸菌菌株接种于MRS液体培养 基中,并在37℃条件下活化培养24 h,再以10% 接种量接种于含7 mL MRS液体培养基的试管中, 37℃条件下静止培养24 h。 1.3.2菌体及其胞外分泌物制备 1.3.2.1菌体的制备 培养24h后,将培养好的发酵液置于10mL离 心管中,5 000 r/arin离心15 min,弃去离心管中液 体,并用蒸馏水洗涤离心管中菌体3次,置于试管 中,用蒸馏水将乳酸菌的菌数调整到1 010 efu/mL, 即为待测样品。 1.3.2.2胞外分泌物的制备 1.3.3乳酸菌抗氧化活性的检测 1.3.3.1清除羟自由基试验 参照参考文献[4]的方法,并略作修改。乳酸菌 接种量为1%,MRS培养基中培养18h,6000dmin 离心10 min,弃上清液,收集菌体。菌体用PBS (pH7.2)溶液洗涤2次,再用PBS溶液重悬至乳 酸菌数为109 efu/mL。取0.5 mL的邻二氮杂菲 (6 reotol/L)和0.5 mL的FeSO4溶液(6 reotol/L) 与1.0mL的PBS溶液(pH7.2)混匀。再向此体系 中加入0.5 mL乳酸菌细胞悬浮液(109 efidmL)和 0.5 mL过氧化氢(质量浓度0.1%),最后用双蒸水 将总体积定容至4.0 mL。此混合液在37 cC下孵育 1 h,于536 nm下读取吸光度。羟自由基的清除率 按下式计算: 羟自由基清除率/%=害 ×100, 式中:D( )广—样品的吸光度; D(k)——含邻二氮杂菲、FeSO 和过氧化氢 的对照组的吸光度: D( ) 一含邻二氮杂菲和FeSO 的对照组 的吸光度。 1.3.3.2清除超氧阴离子自由基试验 参照参考文献[5]的方法,并略作修改。将过夜培 养的乳酸菌用无菌PBS溶液洗涤2次,再重悬于 PBS溶液中使乳酸菌数达到109 efu/mL。取50/zL乳 酸菌悬浮液、910/zL无菌双蒸水与2 mL Tfis—HE1 缓冲液(50 mmol/L,pH8.2)充分混合。另用双蒸 水代替乳酸菌悬浮液作为空白对照。向上述体系中 加人焦桔酸溶液(40/zL,10 reotol/L),于325 nm 下测定吸光度。每10 min检测一次吸光度值,最终 记录最大的吸光度值。乳酸菌对超氧阴离子清除率 是通过对焦桔酸自动氧化抑制率来反映的,可通过 公式计算: 超氧阴离子自由基清除率,%= AD( )掣×1一 00,’  0 式中:AD( ) 为不同时间下的空白组OD值; 2013年第4期 l2月出版 任大勇等:高抗氧化活性乳酸茵的筛选 ,45 △D(入)——不同时间下样品组OD值。 1.3.3.3还原能力的检测方法 本试验对15株菌种的胞外分泌物的超氧阴离 子清除能力进行了研究,结果见表2。 -3) 参照参考文献[6]的方法,并略作修改。将在 表2乳酸茵胞外分泌物的超氧阴离子自由基清除率(n-MRS培养基中培养18 h的乳酸菌5 000 r/min离心 菌株 清除率 菌株 清除率 菌株 清除率 % % % 15 min,保留上清液研究其还原能力。取0.5 mL上 清液加入0.5 mL磷酸缓冲溶液(0.01 mol/L,pH 6.6)及0.5 mL铁氰化钾(质量浓度1%),50℃加 热20min。冷却后加人0.5mL三氯乙酸(质量浓度 10%),3 000 r/arin离心5 rain,取上清液1.0 mL, 加入1.0 mL双蒸水及1.0 mL三氯化铁(质量浓度 0.1%),均匀,10 arin后测700 lfln处的吸光度值, 吸光度值与还原能力成正比。 2结果与讨论 2.1 乳酸菌对羟自由基清除能力的比较 本试验采用的邻二氮菲一Fe 作为氧化还原指 示剂,可以通过吸光度的变化来反映体系氧化程 度。吸光度与氧化程度成反比,吸光度越小说明乳 酸菌的抗氧化能力越强。 本试验对15株菌株的菌体的羟自由基清除能 力进行了研究,结果见表1。 表1乳酸菌菌体羟自由基清除率(n=3) 菌株 清除率 菌株 清除率 菌株 清除率 % % % LD1 48.33±0.41 L06 40.76±O.60 L11 49.82±0.57 L02 30.90±0.52 LO7 31.15±O.44 L12 43.77±O.61 L03 44.12±0。54 L08 51.2l±0.75 Ll3 39.88±O.39 LI 62.12±O.68 L09 l1.03±0.30 Ll4 92.74±0.89 L05 40.41±0.55 L1O 31.67±0.32 Ll5 77.31±0.84 由表1可知,不同乳酸菌对羟自由基的清除能 力差异很大。其中,菌株L14的菌体具有最高的清 除羟自由基能力,清除率为92.74%;菌株L15次 之,清除率为77.31%;菌株L09的羟自由基清除 率最低,仅为11.03%;其他菌株菌体的羟自由基清 除能力一般,羟自由基清除率在30.90%~62.12%之 间。分析其原因可能是不同乳酸菌清除羟自由基的 活性物质不同或活性物质含量不同。 2.2乳酸菌对超氧阴离子自由基清除能力的比较 本试验采用的邻苯三酚试剂在碱性条件下氧化 产生超氧阴离子及有色中间产物,加入抗氧化成分 后会减少有色中间产物的生成,所以可以通过反应 体系颜色变化的程度来评价待测物质的抗氧化能力。 L01 54-33±0.88 UD6 48.32±0.63 L11 57.83±O-37 LO2 56.72±0.67 LO7 62.90±0.89 L12 60.O3±0.49 LD3 55.17士0.74 LD8 54.29_±0.84 L13 57.14±0.50 IJ04 40.16±O.66 L09 56.12±0.69 L14 80.41±0.6l L05 71.49±0.58 L10 59.65±0.77 L15 62.86±O.72 由表2可知,乳酸菌株L04和L06胞外分泌物 对超氧阴离子的清除率小于5O%;菌株L14的胞外 分泌物对超氧阴离子自由基的清除率最高,达到 80.41%;菌株L05次之,清除率为71.49%;其余 菌株胞外分泌物的超氧阴离子自由基清除率在 54.29%~62.86%。 2.3乳酸茵原能力的比较 本试验采用的铁氰化钾试剂在弱酸性环境下可 还原生成黄血盐,进而与三氯化铁作用生成普鲁士 蓝,其在700 itm波长下具有最大吸光值。因而用 普鲁士蓝的生成量来反映体系还原能力。D(删越 大,表明待测物质的还原能力越强。 15株受试乳酸菌胞外分泌物的还原能力检测结 果见表3。 表3乳酸菌菌株胞外分泌物的还原能力(n=3) 菌株 D 700) 菌株 皿删 菌株 日删 IJ01 0.1O4±0.04 L06 0.402±0.05 Ll1 0.234±0.O3 L02 O.2O6±0.O6 IJD7 0.338±0.O2 L12 O-3O6±O.O3 LO3 0.208±0.40 L08 0.410±0.O2 L13 0.277±0.O3 UD4 0.390±0.06 LO9 0.370±0.40 L14 0.618±0.07 L05 0.372±0.05 LlO 0.225±0.O2 L15 0.557±O.O7 结果表明所有受试乳酸菌均表现出一定的还原 能力,但结果具有菌株特异性。其中,菌株L14的 胞外分泌物还原能力最强, 删为0.618;菌株L15 的还原能力次之, 删为0.557;菌株L01的还原 能力最低, ㈣仅为0.104;其余菌株测定的 删 的范围在0.206—0.402。 3结论 近年来,乳酸菌(包括活菌体、无细胞抽提物 及胞外分泌物)的抗氧化逐渐成为研究热点。有研 究表明,评价某物质的抗氧化活('Ft ̄tg 56页) L= jb  I!l ] ] ] ] ] ] 56 食品工程 2013年第4期 12月出版 参考文献 剂,2004(1):54—6O. 【10 J KOYAMA E,KITAZAWA K,OHORIY。et a1.In vitro metabolism of the glycosidic sweeteners,stevia mixture and 丁宁,郝再彬,陈秀山,等.甜叶菊及其糖苷的研究与发 展[J].上海农业科技,2005(4):11—13. 倪军明,李军平.甜菊糖工业发展现状与前景[J].广州食 品工业科技,2004(3):156—158. enzymatically modiifed stevia in human intestinal microflora[J].Food and Chemicla Toxicology,2003(41): 359-374. 胡献丽,董文宾,郑丹,等.甜菊及甜菊糖研究进展[J].食 品研究与开发。2005(1):36—38. 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[3]U S,ZHAOY,ZHANGL,eta1.Antioxidantactivity oflacto— bacillus plantamm strains isolated from tradiitonal chinese 试验结果表明,乳酸菌抗氧化能力具有显著的 菌株特异性,甚至同一菌株发挥其抗氧化功能的主 要成分也不相同。其原因可能是由于起抗氧化作用 的活性物质本质或浓度不同;同时,由于不同的菌 株其还原能力及清除羟自由基、超氧阴离子自由基 的能力不同,导致其抗氧化机制有所差异。除乳酸 菌活菌体具有抗氧化功效外,某些菌株的胞外分泌 fermented foods[J].Food Chem,2012,135(3):1914—1919. [4]金鸣,蔡亚欣,李金荣.邻二氮菲一F 氧化法检测 H20:/Fe~ 产生的羟自由基[J].生物化学与生物物理 进展,1996,23(6):553—555. 物也具有类似作用,说明其中含有抗氧化成分。总 体而言,在受试的15株乳酸菌中,菌株L14(植物 乳杆菌)对羟自由基清除率最高,为92.74%,其胞 外分泌物对超氧阴离子自由基清除率也最高为 80.41%,并且还原能力也最强( ㈣为0.618)。菌 株L15(唾液乳杆菌)对羟自由基清除能力及胞外 [5]李婕姝,贾冬英,姚开,等.荸荠皮多糖体外清除自由基 活性的研究[J].氨基酸和生物资源,2008,3O(4):7-9. 16]ZOU C,DU Y,LI Y,et a1.Preparation of lacquer polysac- charide sulfates and their antioxidant activity in vitro[J]. Carbohyd Polym,2008。73(2):322—331. [7]刘薇,王宏君,赵建,等.邻二氮菲一Fe一“法测定保健食 分泌物的还原能力次之,羟自由基清除率和日㈣分 别为77.31%和0,557。因此这两株乳酸菌可用于抗 氧化剂和功能性食品的进一步开发与应用。两株乳 酸菌的抗氧化条件、抗氧化成分和抗氧化机制有待 进一步研究。 参考文献 品的抗氧化能力[J].食品科学,2010,31(18):333—337. 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