文摘
已经有大量的注意力给益生元由于其重要的生理功能和健康的好处。益生元包含nondigestible化合物,允许特定的变化,在经济增长和细菌在宿主体内胃肠道的活动,提供福利在主机通过促进消化系统健康,预防疾病。本研究旨在调查生物活性化合物的潜在生命起源以前的活动从一种充分利用本土植物的种子中提取面包果整数(答:整数)。最佳微波萃取条件是微波功率为1500 W,萃取时间的180年代,solvent-to-sample比1000:1。总碳水化合物含量提取的最大数量答:整数是787 mg / L。水解程度的百分比答:整数提取在胃液pH值1、2、3和4分别为6.14%,7.12%,8.98%,和10.23%,分别。对酶的消化,水解的百分比是0.16%,pH值7。答:整数提取被发现支持等益生菌的生长l .嗜酸的和l .干酪乳杆菌。72小时的潜伏期后,l .嗜酸的达到了6.96那么,而l .干酪乳杆菌达到了8.33CFU。这项研究的发展做出了巨大的贡献的使用Sarawakian充分利用植物和识别新的生命起源以前的材料用于食品的来源。
1。介绍
在这个全球化的时代,人类社会已经变得更加城市和经济活动主要是针对基于制造业而不是农业。人类的生活方式,饮食,和体育活动深受这一现象。人类有更多的休闲时间,其中大部分是有特权的样本更多种类的食物,和他们的生活方式需要更少的体力活动。人类肠道微生物群的生物多样性是现代生活方式更可能受此影响,导致变化的微生物组成与增加相关倾向广泛的慢性非传染性疾病(非传染性疾病),如高血压、心血管疾病和2型糖尿病1]。益生元的引入可能是一个可能的方法来解决这种情况。许多研究益生元已经证实他们是临床上有效的增加人类肠道微生物群的数量来提高人类的健康状况。根据国际科学协会益生菌和益生元2],益生元是有选择地利用主机“基质微生物有益健康。“主机微生物是著名的益生菌,一个选择和可行的微生物,当引入足够的数量,有利的方面是影响人类生物体通过肠道的影响3]。
主要的益生元被认为是菊粉和低聚糖。益生元通常通过三种不同的技术:隔绝自然资源,微生物合成,酶促降解多糖(4]。食物成分是归类为生命起源以前的如果它满足三个标准。首先,它必须是一个nondigestible食物对胃的酸度,哺乳动物的酶消化和肠道吸收。第二,食物一定容易发酵的肠道微生物群。第三,它必须有选择性地刺激增长和/或活动的有益微生物群,居住在肠道的哺乳动物,包括人类[5]。
作为最大的国家在马来西亚,沙捞越有丰富的生物多样性和特有的动植物,不同于其他地区的国家。植物等terung asam,dabai,cempedak,engkala已经被各种种族和利用传统的土著居民生活在沙捞越。庄稼是高度被Sarawakians和可以看作一种烹饪专业6]。如今,这些植物或农作物在很大程度上仍未得到充分利用的食物。充分利用植物物种只有通过正式接收小投资研发,尽管他们可以更强的贡献营养,健康,收入,和环境的可持续性7]。然而,大多数报告充分利用植物的天然来源的生物活性成分,有可能进一步发展成为功能食品。本研究旨在调查发展的潜力没有得到充分利用植物源食品,有助于保持健康和预防疾病。的种子chempedak(面包果整数)被选为一个农业材料进行进一步的研究。
答:整数的学名是热带水果吗chempedak。这是一个大的和独特的复合属于热带水果桑科家庭。答:整数起源于赤道国家的森林在印度次大陆和东南亚国家,如马来西亚、泰国、印尼、缅甸、越南,它广泛生长在野外8]。它在当地被称为chempedak在马来西亚和培育作为商业商品。它提供的好处作为回报丰厚的多用途的作物生产木材和水果。在马来西亚,答:整数主要用于医药和烹饪的目的。在药用方面,答:整数在马来西亚已经被用作传统民间医药治疗疾病,如炎症、疟疾发烧和溃疡,脓肿,和腹泻9]。在烹饪方面的使用,答:整数是用于它的不成熟和成熟的形式。未成熟的水果是用来制作泡菜在准备咖喱而成熟的水果金黄颜色的灯泡可以直接使用。成熟果肉是吃新鲜的或制成不同的地方风味小吃,包括酸辣酱、果酱、果冻、粘贴,或保存作为糖果通过干燥或混合糖,蜂蜜,糖浆(10]。
的意义从原料中提取感兴趣的生物活性成分是公认的。提取是植物的主要过程分析,因为这是一个先决条件从植物中提取所需的生物活性化合物。提取的化合物,必须经过进一步的孤立和识别或描述的组件。参与本研究微波萃取提取方法(美)。美是一种创新的提取技术,已广泛应用隔离,分析和量化的生物活性成分。在梅、微波能量是用来加热溶剂接触固体样品或液体样品(或加热样品,如新鲜组织),促进分区sample-related化合物的溶剂。
2。材料和方法
2.1。材料
成熟的水果答:整数得到从中央市场,诗巫,沙捞越,马来西亚,和立即运送到实验室和储存在4°C到进一步使用。人类唾液α淀粉酶从Sigma-Aldrich购买。在这项研究中使用的所有化学品均为分析纯,除非另有指定。嗜酸乳杆菌DSM 20079,干酪乳杆菌DSM 20011,大肠杆菌DSM 1103人购自Leibniz-Institut DSMZ GmbH(德国布伦瑞克)。所有股票文化保持无菌甘油(30% )−20°C。
2.2。的制备答:integer的纤维粉(AIFP)
答:整数后的纤维粉(AIFP)准备Larrauri [11从种子]建议获得纤维粉。运行下的水果被清理过的自来水去除可见的灰尘。然后,种子是通过剥水果和去除纸浆。种子质量的决心。种子受到湿加工过程的比例1 g的种子1毫升的水。果汁和果渣的种子被棉布过滤分离。果渣的重量被记录。在那之后,果渣用水清洗5分钟。从种子油渣水的比例是1:2 ( )。洗后,果渣是由棉布过滤过滤和干燥在50°C 18个小时。干燥过程后,果渣是由搅拌器地面再次使它成粉末形式筛分目的。粉末渗通过250年米筛获得答:整数的纤维粉(AIFP)。粉末是存储在一个聚丙烯容器−20°C到进一步分析。
2.3。微波萃取
2.3.1。实验设计
在目前的研究中,微波萃取法应用于提取低聚糖答:整数的纤维粉(AIFP)。两级全因子设计(FFD)是第一个实验设计应用。三个工艺参数,即。微波功率( ,瓦特),提取时间( ,秒),solvent-sample比( ),追究他们的影响对总碳水化合物的量( ,mg / L)。
每个独立变量被分配等两个级别高(+ 1)和低(−1)水平对应的最小值和最大值的因素在评估(表1)。
表2实验运行显示共有二十八(28)与八(8)的不同组合重复实验和十二(12)中心点,一起的反应研究的结果。生成实验设计和分析,预测数据计算使用设计专家®软件(版本10,stat容易Inc .,明尼阿波利斯,MN,美国)。
两级FFD实验工作后,额外的FFD模型的实验运行进行重大的曲率。这个过程被称为增强中心合成设计(CCD),它的许多设计响应面方法(RSM)技术。增强CCD表所示3。这是一个延续的两级FFD实验者通过节约时间从头构建另一个RSM模型。
2.3.2。提取和纯化过程
使用微波炉进行微波萃取的频率2450 MHz, 34 L容量,和1500 W输入功率。在一系列的实验,答:整数的纤维粉(AIFP)是根据指定的solvent-sample与去离子水混合比例。提取然后各自设置的执行能力和持续时间(表2和3)。这后,混合物在4000 rpm离心机,5分钟4°C,上层清液的混合1毫升的三氯乙酸(50% )deproteinise上层清液。切除后沉淀,上清液对去离子水透析过夜(分子量截止(MWCO), 500 Da)删除不需要的低分了体重的化合物。Nondialysed液体(提取样本)收集并储存在4°C到进一步分析。
2.4。在体外消化系统研究
2.4.1。被胃液消化
模拟人体胃液被暂停准备以下1 L的去离子水中的化学物质:8 g氯化钠(氯化钠),0.2 g氯化钾(氯化钾),8.25 g磷酸二钠二水合物(Na2HPO4.2H2O)、磷酸氢钠14.35克(NaHPO4),0.1 g二水氯化钙(CaCl2.2H2O)和0.18 g六水合氯化镁(MgCl2.6H2O)。胃液的酸度水平调整pH值1,2,3,4通过使用5 M盐酸(HCl)。
一毫升的提取的样本与1毫升的模拟人体胃液混合各种pH值和孵化的水浴 5小时。孵化后,一毫升的混合物被撤回,进行最后的还原糖含量检测(部分2.6。2)。1%的 菊粉的解决方案是作为积极的控制。总碳水化合物(部分的内容2.6。1)和还原糖的提取样品消化过程之前也被确定。
水解提取的样本的百分比计算通过使用方程(1)如下:
2.4.2。酶消化
在体外酶进行提取的样本和菊粉(积极控制)通过人的唾液α淀粉酶进行(12]。5.2酶的活动μ摩尔/毫升/分钟准备在20毫米钠磷酸盐缓冲剂(pH值7)给最终浓度为0.45毫克/毫升。
混合1毫升一毫升的酶解提取样本。混合物在水浴中孵化 5小时。孵化后,一毫升的混合物被撤回,最后还原糖含量进行测试。1%的 菊粉的解决方案是作为积极的控制。的总碳水化合物含量和总还原糖含量提取的样本被消化之前也被确定。水解提取的样本的百分比计算通过使用方程(1)。
2.5。在体外发酵提取的样本
嗜酸乳杆菌DSM 20079,干酪乳杆菌DSM 20011,大肠杆菌DSM 1103人选择调查发酵提取的植物材料的能力。发酵过程进行了与DeMan Rogosa,夏普(夫人)的肉汤乳酸菌物种而胰蛋白酶的大豆(TS)汤大肠杆菌。发酵进行了各自文化的肉汤葡萄糖被提取的样本所取代。
与相应的细菌培养接种后,媒体被孵化长达72小时。所有的孵化,发酵和枚举乳酸菌物种进行厌氧系统。
细菌培养的活菌数是由板总数决定使用琼脂的夫人乳酸菌和TS琼脂大肠杆菌。结果被表示为CFU。
2.6。分析方法
2.6.1。测定总碳水化合物含量
phenol-sulphuric酸总碳水化合物含量测定的方法(13]。一毫升的提取的样本与1毫升5%苯酚溶液混合,和5毫升浓硫酸是随后添加到混合物。混合物涡,在30°C水浴孵化前30分钟测量吸光度在490海里。总碳水化合物的数量在每个样本获得使用葡萄糖标准曲线。
2.6.2。测定还原糖含量
还原糖含量是由二硝基水杨酸(DNSA)试验14]。一毫升的提取的样本混合1毫升DNSA试剂。混合物在沸水浴加热15分钟。这之后,0.2毫升的40% ( )酒石酸钾钠溶液添加到混合物和0.8毫升去离子水加入冷却混合物。然后,混合物是涡及其吸光度测量在575海里。葡萄糖作为标准的测定还原糖含量的提取的样本。
2.7。的统计分析在体外研究
每一个实验进行了一式三份。所有结果都表示为 偏差。使用IBM SPSS统计分析进行版本23(美国SPSS Inc .,芝加哥,IL)。实验结果受到单向方差分析(方差分析),意味着在95%置信区间之间的显著差异( )是由图基测试。
3所示。结果与讨论
3.1。两级全因子设计
在目前的研究中,首次采用两级FFD发展的三个反应模型,例如, :微波功率, :提取时间, :solvent-sample比,总碳水化合物提取的影响( )。
在设计专家®软件,曲率测试放在面前时方差分析中心的点包含在实验设计中。曲率测试涉及到多中心的随机点(复制)在其它实验条件得到一个适当的评估是否实际值测量此时匹配预测的线性模型。如果曲率测试是重要的,一个二阶或高阶模型需要模型的因素和响应之间的关系。
如表所示4FFD,曲率测试是重要的值小于0.05。因此,作为增加的响应面模型。面向中心中心合成设计(CCD)被选为响应面模型,由不同组合的六轴点,如表所示3。
3.2。配件中心合成设计(CCD)模型
表5显示了响应面方差分析的结果减少立方模型在95%的置信水平( )。每个模型的系数确定的意义使用测试和价值。越大值越小价值,更重要的是相应的模型。的值为112.49,值小于0.0001隐含模型是非常重要的。此外,自“缺乏适合”的价值为0.2170 ( ),“缺乏适合”并不重要。不显著”缺乏适合”表明该模型符合实际的试验响应数据。方差分析的结果证实该模型是精确的。
回归方差分析的结果表明,该模型中所开发的总体平均值和标准偏差 (表6)。的百分比变异系数(CV %)代表至少15.32%的数据模型的变化。系数测定0.9835表示一个足够高的实验值和预测值之间的相关性程度的总碳水化合物的含量。98.35%的变异,在响应(总碳水化合物含量)可以用模型来解释。之间的差异调整(0.9603)和预测(0.9747)小于0.2,这表明,调整与预测是合理的协议吗 。根据模型结果,建议是一个很好的提取的仿真实验。
方程的编码因素(方程(2)可以用来预测的总碳水化合物含量给每个因素的水平。编码的方程是有用的对于识别因素通过比较因素的相对影响系数。可以观察到的相对影响因素通过因子系数指的是编码的方程。因子系数(153.39)三个因素中是最高的。因此,因素最高对总碳水化合物含量的影响。积极因素系数指的是一个积极的影响,反之亦然。
最后方程的编码软件生成的因素表示如下:
方程的实际因素(方程(3)可以用来预测给定的总碳水化合物含量的每个因素水平。这个方程不应该用来确定每个因素的相对影响,因为系数是缩放以适应每个因素的单位和拦截并不是设计空间的中心。
最后方程的实际因素产生的软件表示如下:
3.3。响应面图的分析
如图1,总碳水化合物的提取答:整数增加微波功率增加时从150 W到1230 W,表明微波功率导致高碳水化合物的提取。
微波能量作为辐射,增强细胞壁的细胞溶解。电磁能量迅速转移到生物分子,导致更多的权力分散在溶剂,帮助生成植物材料的分子运动,并同时提高多糖的提取率(15]。然而,总碳水化合物提取的数量答:整数略微下降与微波功率进一步增加(超过1230 W)。更高的微波功率提供了不必要的能量溶剂和矩阵和极大地扰乱分子相互作用。这种无序的分子间相互作用结构以及更高的微波功率可能导致多糖的热降解,因此,减少总碳水化合物的提取答:整数(16]。因此,微波功率不应过高,否则这将是一个浪费的能量在提取。
总碳水化合物提取的数量答:整数增加时,萃取时间从30年代到150年代,表明提取时间长导致更高的碳水化合物的萃取率(图2)。然而,在提取时间进一步增加萃取率下降。过度暴露在微波领域可能会导致多糖降解[16]。也观察到类似的结果的提取三萜皂甙灵芝atrum(17和提取南瓜多糖的18]。
在图3,样品的溶剂比影响显著的总碳水化合物提取的内容答:整数。碳水化合物的萃取率迅速增加,当solvent-to-sample比例增加。在这项研究中,溶剂的体积(去离子水)被固定在100毫升;因此,solvent-sample比率的增加也增加的数量答:整数纤维粉。溶剂(去离子水)可以有效地吸收微波能量,提高生物活性化合物的肿胀,这是有利于提高生物活性化合物和溶剂之间的接触面积。因此,细胞壁破裂,导致简单的碳水化合物释放到周围介质(19]。
3.4。响应面模型的验证
验证响应面模型的可靠性,验证过程进行基于愿望价值生成的软件。实验验证了使用优化的参数如下:1500 W微波功率,180年代提取时间,和1000:1 solvent-sample比例(表7)。实验进行了一式三份。
预测最优条件下提取的碳水化合物为787.49 mg / L(表7)只有1.2%的差异相比,预测的值(797.08 mg / L)。验证测试的结果与预测值吻合良好。
3.4.1。聚合度的测定
聚合度是多糖中单糖单位的数量。聚合程度计算使用方程(4)。
在目前的研究中,低聚糖提取答:整数在DP 16.1。结果表明,答:整数提取有可能被认为是生命起源以前的候选人的DP价值生命起源以前的报道以来10到200的范围内20.]。菊粉等商业益生元有一个独特的范围的聚合度的不同从2至100人。长度、成分和多分散性的益生元取决于植物物种,收获时间,提取和postextraction流程(21]。
3.5。在体外消化系统研究
3.5.1。被胃液消化
表8显示水解的百分比答:整数提取和菊粉在胃液消化pH值1到4。水解的百分比含量答:整数pH值提取胃液消化后1、2、3和4分别为6.14%,7.12%,8.98%,和10.23%,分别指示还原糖含量的增加在高pH值条件。菊粉作为一个积极的控制在这项研究中,它被发现胃液消化率较低。
食物通常是保留在人类胃胃液pH值(2 - 4)在2小时内被释放。因此,当答:整数提取使用,90%的人预计到达肠道。也观察到类似的结果胃液消化的低聚糖火龙果(龙水果)肉,其中96%的火龙果低聚糖预计到达小肠后人类消费(22]。本研究的结果表明答:整数有可能被用作益生元由于其抵抗胃液消化的能力。
3.5.2。酶消化
本研究中使用的酶是人类的唾液α淀粉酶。人类唾液α淀粉酶是一种酶,这种酶催化的水解α淀粉多糖的糖苷键。当人类唾液α淀粉酶和淀粉反应,它切断了二糖麦芽糖。随着反应的进行,淀粉的量增加而麦芽糖的含量减少(23]。的能力答:整数提取和菊粉抗酶消化决心根据水解(表的百分比9)。水解比例计算使用方程(1)。
所有的结果都表示为 三个复制的偏差。结果在同一列后跟标明显不同( )。
水解的百分比含量答:整数提取和菊粉酶消化后分别为0.16%和0.09%,分别。这两个答:整数和菊粉水解酶消化后的比例很低,这也显示出他们抗酶消化和可能达到的小肠内容少的损失。
根据约翰逊和Schmit [24),30%的碳水化合物消耗在小肠被小肠消化的酶如isomaltase、葡糖淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶水解α1,4,α1,6-linked glucosaccharides。因此,据估计,至少有60%的答:整数提取消费将达到结肠自其中一些被胃液水解(10%)α淀粉酶(0.16%),小肠酶在小肠(30%)。分析表明,答:整数有可能被用作益生元由于其抗酶消化能力。
在目前的研究中,菊粉被发现有类似比例的水解答:整数提取。根据结果,据估计至少有69%的菊粉水解后将达到结肠胃液(1.16%),α淀粉酶(0.09%),小肠酶在小肠(30%)。也观察到类似的结果研究由Al-Sheraji, et al。25],它报道的最大水解菊粉在pH值7 8.02%,表明,超过60%的菊粉达到结肠。根据回肠造口术患者插管模型,模型由卡明斯和Marfarlance [26),88%的菊粉和oligofructose酶消化后将达到结肠。
3.6。发酵的答:整数提取选定的菌株
表10显示的增长l .嗜酸的,l .干酪乳杆菌,大肠杆菌在媒体包含答:整数提取和菊粉(如积极控制)。l .嗜酸的和l .干酪乳杆菌都认为是需要碳源增加积极的益生菌。大肠杆菌在这项研究中被选中,因为它是人类肠道病原体。
Kolida和吉布森20.0.5到1.0)表明,增量在细菌菌落可以被认为是一个主要在肠道微生物群转向一个潜在健康的肠道菌群的组成。的存在显著的增长l .嗜酸的和l .干酪乳杆菌在媒体包含答:整数提取表明,两乳酸菌菌株可以利用它们作为碳源,从而赋予潜在生命起源以前的特点。此外,答:整数提取菊粉在刺激增长也有类似的作用l .嗜酸的和l .干酪乳杆菌。
这两个答:整数提取和发现菊粉来支持增长大肠杆菌在早期阶段的发酵过程。然而,的发展大肠杆菌拒绝后48小时的发酵,而两个l .嗜酸的和l .干酪乳杆菌不断长大后72小时。
其他报道的研究也证明了利用益生元的致病细菌,包括增长的梭状芽胞杆菌和肠道菌arabinoxylan-substituted媒体(27),的发展梭状芽胞杆菌oligosaccharide-substituted媒体(28),的发展沙门氏菌在媒体包含Gigantochloa李维斯提取(29日]。这些致病菌的益生元利用的可能性在活的有机体内非常可能的根据在体外研究。此外,Shoaf et al。30.)表示,菊粉抑制的依从性大肠杆菌组织培养细胞的上皮细胞表面的30 - 40%,这表明,菊粉并不总是抑制病原菌的生长。
4所示。结论
在总结,答:整数开工不足的植物物种提供潜力而不是资本。本研究作为一个起点答:整数探索其巨大的潜力作为益生元的自然资源。答:整数提取显示生命起源以前的属性,如抵抗胃液和酶消化。大约90%的提取估计到达小肠后4小时的消费基础上在体外胃液消化研究。此外,答:整数提取被发现抗酶消化只有0.16%在pH值7通过记录水解在体外消化研究。的答:整数提取被发现支持等益生菌的生长l .嗜酸的和l .干酪乳杆菌。本研究的结果表明答:整数提取与商业益生元菊粉。因此,答:整数提取有可能被认为是生命起源以前的材料,可以作为原料开发功能食品。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者欣然承认研究机构提供的食品技术项目,科技大学工程技术学院的沙捞越(节点)。这项工作进行下研究沙捞越生物多样性中心颁发的许可证(允许没有。:西南贝尔- 2018 - rdp - 17 - kcc)。这项工作是由大学的沙捞越(开普敦大学/研究/ 1/2019/03;开普敦大学/研究/ 2/2018/10)。