谷子膳食纤维和多酚的生理活性及
对肠道菌群体外生长的影响
赵文嬪1'2'3，陈立英1
(1-太原师范学院生物系，山西晋中030619；
2.山西大学生物技术研究所，山西太原030006；
3.山西省农业科学院，山西太原030031)
摘要：以酶提取法提取晋谷21号中可溶性膳食纤维和多酚，并测定游离酚的含量、DPPH自由基清除能力以及还原能力；同时研究了可溶性膳食纤维的生理活性以及对戊糖乳杆菌的体外生长的影响。结果显示：可溶性膳食纤维的持水力为(6.46±0.11)g/g、持油力为(4.05±0.06)g/g、膨胀力为(1.01±0.04)mL/g。谷子游离酚的含量为(0.881±0.046)mg GAE/g，可溶性膳食纤维的游离酚含量为(0.675±0.028)mg GAE/g；谷子游离态多酚的DPPH清除能力以及还原能力均大于可溶性膳食纤维中的游离酚。谷子和可溶性膳食纤维中游离酚的DPPH自由基清除能力和质量浓度在一定范围内呈正相关性(R sdf=0.631,B扫子=0.698)，谷子和可溶性膳食纤维中游离酚的还原能力和稀释倍数呈显著的负相关性(R sdf=-0.944,R x=-0.899)。当添加可溶性膳食纤维作为唯一碳源时，其对戊糖乳杆菌有体外增殖作用。
关键词：全谷物；可溶性膳食纤维；多酚；肠道菌群
Physiological activities of dietary finer and polypheeols from Setaria italica and their effects on tlie growt of intestinai flora in vitro
ZHAO Wen-Jing1’2,3,CHEN Li-Ying1
(1.Depadment of Biology,Taiyuan Normai University,Jinzhong030619,Shanxi,China；
2.Institete of Biotechnology,Shanxi University,Taiyuan030006,Shanxi,China；
3-Shanxi Academy of Agdchltui'al Sciences,Taiyuan030031,Shanxi,China) Abstract:The soluble dietary fiber and polyphenols in/ngu21were extracted by enzyme extraction method,and the content of free phenol,DPPH free radical scavenging ability and reducing ability were determined;at the same time,the physiological activity of soluble dietary fiber and its effect on the growth of Lactobacillus/entosus in vitro were studied-The results showed that the water holding capacity of soluble dietary fiber was(6.46±0.11)g/g,the oil holding capacity was(4.05±0.06)gg,and the swelling capacity was(1.01±0-04)mL/g-The free phenol content of Setaria italica was(0.881土
0.046)mg GAE/g,and that of soluble dietary fider was(0.675±0.028)mg GAE/g;DPPH scaven
ging capacity and reducing capacity of Setaria Calaa free polyphenols were higher than soluble dietary i-ber.The DPPH free radical scavenging capacity and concentration of free phenols in Setaoa italica and SDF were positively correlated within a certain range(R sdf=0-631,R mi n/=0-698),and a nexative correlation betmeen DPPH radical scavenging ability and dilution ratio of free phenols in Setaria Cal/c and SDF(R sdf=_0-944,R mi n et=-0-899).When the soluble dietary fiber was added as the sole carbon source,it had a proliferation effect on Lactobacillus pentosus in vitro.
Key words:whole grain;soluble dietary fiber;polyphenol;intestinal iora
中图分类号：TS210.2文献标志码：A文章编号：1008-9578(2021)06-0050-05
收稿日期：2021-01-14
基金项目：山西省高等学校科技创新项目(2019L0780)
作者简介：赵文媾(1980—)，女，博士，副教授，研究方向为天然产物活性成分研究。
谷子(Setaria Cal/c)属一年生禾本科植物，起源于我国黄河流域，是华北地区主要种植的农作物&1'。研究表明，谷子中除了含有膳食纤维、蛋白质、维生素、氨基酸等营养物质，还含有一些抗氧化性物质，包括维生素E、酚类化合物等&2'。膳食纤维按照其水溶性分为可溶性膳食纤维(soluble dietary fib
er,SDF)和不溶性膳食纤维(insoluble d/tary fiber,IDF)2种。膳食纤维的持水力和持油力较强，具有增溶和改善肠道中微生物环境的作用，可以预防心血管疾病、癌症、糖尿病和其他疾病［3］(多酚的抗氧化性很强，因此自然界中的多酚类化合物可以替代食品中的某些防腐剂，另外，多酚还可以预防某些慢性疾病［4'5］。因此，增加全谷物摄入量可以减少某些代谢性疾病的发生。
人体肠道是一个复杂的、新陈代谢活跃的微生物生态系统，寄居着种类繁多的微生物，总量超过10万亿个，这些数目庞大的细菌大致可以分为3类：有益菌、有害菌和中性菌。研究发现，肠道微生物受到分娩方式、喂养方式、生活方式、药物和宿主遗传的影响，在提高宿主免疫力、神经信号调节、内毒素清除和影响宿主代谢相关物质的产生等方面扮演重要角色［6］(
本研究以山西省农科院经济作物研究所选育的优质产品晋谷21号切为试验材料，研究其可溶性膳食纤维的生理活性、抗氧化性以及对肠道益生菌一戊糖乳杆菌的体外生长的影响，为可溶性膳食纤维和游离酚在肠道菌群与疾病关系方面的研究提供了前期研究基础。
1材料与方法
1-1材料与试剂
晋谷21号，山西省农科院经济作物所；戊糖乳杆菌，保存于实验室；食用油，市售;1,1-二苯基t-三硝
基苯@(1,1-diphenyl-2-trinProphenylhydrazine, DPPH)，梯希爱(上海)化成工业发展有限公司；高温!淀粉酶(40000U/g)、碱性蛋白酶(200000U/g)、福林酚试剂，北京索莱宝科技有限公司；纤维素酶(50U/mg)，上海源叶生物科技有限公司；蛋白C、酵母膏、牛肉膏，生物试剂；石油p、吐温80、三氯乙酸、葡萄糖、柠檬酸氢二G、乙酸钠、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸I、没食子酸、无水碳酸钠、三氯化铁、铁氧化钾、无水乙醇，分析纯。
1.2与
SW-B/-2F型双人双面净化工作台，苏州净化设备有限公司；HRHLZ-160型高低温恒温振荡培养箱、HRHPY-100可控温振动摇床，青岛海尔特种电冰柜有限公司；新华医疗LMQ.C-50K立式灭菌器，山东博科科学仪器有限公司；ES-C200H型电子天平，湘仪天平仪器设备有限公司；RE-2000旋转蒸发器，上海亚荣生化仪器厂。
1.3MRS液体培养基
将蛋白C10/、牛肉膏10/、酵母膏5/、柠檬酸氢二G2/、葡萄糖20/、吐温801mL、乙酸钠5/、磷酸氢二钾2/、硫酸镁0.58/、硫酸I0.25g溶解于1000mL qr水中，调节pH至6.2-6.6，在121C下灭菌15mix备用。
1.4菌种活化
将戊糖乳杆菌接种于MRS液体培养基，置于37C恒温培养箱中培养过夜。
1.5可溶性膳食纤维的提取［8］
一定量的谷子粉碎后过筛，石油P脱脂后，于60C水浴去植酸，采用酶-醇沉法提取SDF，并按式(1)计算可溶性膳食纤维的提取率。
R=鱼d100%(1)
2
式中:R为可溶性膳食纤维的提取率,%；+1为可溶性膳食纤维的质量，/；+2为提取时所用谷子的质量，g。
1.6可溶性膳食纤维理化性质指标测定
1.6.1膨胀力测定
称SDF0.5g，加蒸憎水10mL，振荡均匀后，静置24h，记录样品膨胀体积，按照式(2)计算膨胀力。
EC=Z(2)
m
式中:EC为可溶性膳食纤维的膨胀力，mL/g；卩为品膨胀-品品,mL；+为品重，g。
1.6.2持油力测定
1gSDF,20g食，静置1h，于3000r/miu下离心30mix，去上层油，将SDF转移到表面皿上称重，按照式(3)计算持油力。
OHC=—(3)
4
式中：OHC为可溶性膳食纤维的持油力，g/g;+为品重-品重,g；+4为品
心后湿重,g 。
1.6.3持水力测定
称3g SDF，加25mL qr水，搅拌30min，于2500r/min10min，去上清液，壁的水，将与水结合的SDF称重，按照式(4)计持水力。
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+5,、
WHC=」(4)式中:WHC为可溶性膳食纤维的持水力，g/g；+为样品离心后湿重-样品离心前干重,g;+6为样品离心前干重,g。
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1.7生长曲线的测定
化后的戊糖乳杆菌接种于不含(未加入牛肉膏和葡萄糖)的MRS培养基，性膳食纤维作为唯一碳源，于37Y%120r/min养48h, 2h发0D600，并绘制生长曲线。
1.8多酚含量测定
1.8.1制作标准曲线
称0.1g没食，配质量浓度分别为20% 40%60%80%100"g/mL的溶液。分别取0.4mL的各质量浓度的，依次 2.8mL水和0.2mL福酚，充分摇，静置6〜8min,0.6mL饱钠，于温避光静置2h，在波长760nm 处光度，得曲线。
1.8.2游离酚的提取及含量测定
称取2gSDF，加入20mL体积分数70%的乙醇，置于摇床培育12h(25°C、150r/min)，离上清液，残渣重复提取2次，合并上清液。取0.4mL上清，次 2.8mL水0.2mL
酚，充分摇，静置6〜8min,0.6mL饱和钠溶液，于温避光静置2h，在波长760nm处光度。多酚含量曲线中没食子酸等效物
山西省高考分数线
，单位为mg没食量/g干重(mg GAE/g)。
1.8.3DPPH自由基清除能力测定
分2mL提的酚品,
2mLDPPH溶液，摇，静置30min,0<17的光度记为01；接着分2mL提的酚样品,2mL分70%的乙，摇，静置30min，以0<17的光度记为02；最DPPH溶液2mL，加2mL体积分数70%的乙醇，摇匀，静置30min,0<17的光度记为00，并按照式(5)计算DPPH清除能力。
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DPPH SC=(1-01002)X100%(5) 1.8.4游离酚的还原能力测定
分1mL提的酚品，次2.5mL磷酸缓冲液和2.5mL铁J化钾，于50Y下保温20min，冷水迅速冷, 2.5mL三氯乙酸，以3000r/min离心10min，取1.25mL上清液，次加入1.25mL qr水和0.25mL三氯化铁，混合均匀，静置10min，测0<00。
1.9统计学分析
均设3次重复，以平均值土标准差来表示试验结果。
2结果与分析
2.1可溶性膳食纤维的理化性质
标音过多次提性膳食纤维，得率稳定在25%,。
性膳食纤维的持水力为(6.46土
0.11)g/g、持力为(4.05±0.06)g/g、膨胀力为
(1.01±0.04)mL/g，与刘昱迪等I9'提菇子实
性膳食，性膳食的各指标均高于菇子实体中的性膳食。
一般，膳食的化中会含有许多亲水基团，亲水基团会附着于膳食的表面，因此会良好的持水力、持力和膨胀力。高持水力、持油力和膨胀力使胃内容物膨胀，在胃肠道中占据一定的容积，减胃里面食物的度，使人的饱腹感增强，让人降低饥饿感，减少食；同降低脂质与的反应，降低脂肪进行乳化的概
率，从而降低了肥胖发生的概率［10］。
2.2谷子可溶性膳食纤维对戊糖乳杆菌的生长影响
但丁神曲提取的性膳食作为唯一，选取益生菌戊糖乳杆菌绘制48h生长曲线。由1可知：戊乳杆菌在对照组中，基本在第12h£到稳，而在组中，添性膳食i ，戊
乳杆菌的生长情况要比对照组中的明显提
养基中添 性膳食 作为唯一 1
,
效促进肠道有益菌戊糖乳杆菌的大幅度
增殖。
2.3游离态多酚的含量
晋谷21号中游离酚含量为(0. 881 ± 0. 046) my GAE/g , 性膳食 中 酚含量为(0.675 ±0.028) my GAE/g (因此， 全物 更高
的 。
2.4 游离酚DPPH 自由基的清除能力
由图2可知：谷子各个质量浓度游离酚对DPPH
由基的清除能力均大于相同质量浓度下的SDF 中
酚的清除能力，且 性膳食 中游离
酚的DPPH 自由基清除能力和质量浓度在一定范围
内呈正相关性(R sdf =0.631,R 谷子=0.698)。质量浓
度为 0.06 mggmL ， 的抗 化能力最强，56.98 % ；当质量浓度为0.02 my/niL 时， 的抗
氧化能力最弱，只有4.11 %。而SDF 的抗氧化能
力在质量浓度为0. 04 m//mL 时最强(49- 09 % ),
在0.02 m//mL 时抗氧化能力最弱(0.94 % )。不
论是SDF 还是 中，
酚都起到了抗氧化的作
，且 中 酚的DPPH 自由基清除能力
> SDF 中
酚的DPPH 自由基清除能力。
o o o O 7 6 5 4%、-R
^
^*H d d a
0.02
・SDFx 谷子
0.10
编辑工作o o O 3 2 1O
图2谷子和SDF 中的不同质量浓度游离酚
对DPPH 自由基清除率影响
2. 5 游离酚还原能力的测定
由图3 ：着 酚 稀释倍数的增加，吸光度逐渐减小，即 酚的还原能力逐渐降低，且不同稀释倍
品液的还原能力均大于相
同稀释条件下的SDF 样品液(
SDF 中
酚的还原能力和稀释倍 著的 性(R sdf =-0.944, R 谷子=-0. 899) (" <0. 05 )。谷子和
SDF 样品中都是
的还原能力最强， 的
还原能力是稀释倍数0. 8时的4. 33倍，而SDF 原液
的还原能力是稀释倍数0. 8时的6. 03倍。随着稀
释倍数的增加,SDF ； 中的 酚含量降低，导
酚作为抗氧化物质的抗氧化性降低。0.200.180.16
o SDF ■谷子
4
002O
O.0 8 6 4
1.O .O .O 0.0.0.0.稀释倍数
图3比较谷子和SDF 中游离酚提取液
在不同稀释倍数下的还原能力
3结论
年作文明：谷物
性膳食 肠道菌群有增殖作用，能 人体的
起到一定的促进作用；膳食 的提
25 %，持水力、持 力、膨胀
力分别为(6.46 ±0.11) ///、(4.05 ±0.06) y/g 和
(1.01 ±0.04) mL/g ；而全谷物中的游离态多酚含
量、DPPH 清除能力
还原能力均高于 性膳
食 。因此，
为后续开展全谷物食品的开发
利用奠定一定的理论基础。
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(下转第58页
)
2.2.2最优工艺参数确定及验证
响应面分析方法得到蜡质玉米粘豆包酸面团最优条件：发酵时间6.76d、发酵温度16.80C、菌种添加
量1-22%、原料粒度4.04mm，在此条件下感官评分预测值为95.23。结合实际操作，将条件修正为发酵时间7d、发酵温度17C、菌种添加量1.2%、原料粒度4.0mm，进行5次验证实验，感官评分平均值为(95.20±0.84)，与预测值无显著性差异，重复性好，说明该响应面法得到的蜡质玉米粘豆包酸面团发酵工艺条件真实可靠，具有一定的实际指导意义。
2.3质构结果比较
根据响应面试验的结果，对确定的最优工艺的质玉米包与2种包进行感官与质构特性比较(将最优组合命名为1组、家庭自制粘豆包1命名为2组、家庭自制粘豆包2命名为3组)，结果见表5。
由表5可知：1组的粘豆包酸面团感官评分最高，未出现表面塌陷，相较于家庭自制粘豆包其硬度较好，表现出较好的弹性、咀嚼性，这是由于对发酵工艺的调控改善了传统自然发酵的粘豆包酸面团黏性大、硬度小、食用粘牙且弹性不足的现象，改善了蜡质玉米类食品相对较黏而不弹的特点。相对于2组和3组，1组的粘豆包酸面团在硬度、黏度和弹性方面协调性较好，产品硬度适中、咀嚼性好、口感丰富，具有很大的市场潜力。最优发酵工艺能够有效改善蜡质玉米粘豆包酸面团感官品质和质构特性，在色泽和组织形态、滋味气味、适口性的评分中得到最高评分，在提高蜡质玉米类食品咀嚼性上有良好的表现，稳定产品品质的同时，在缩短发酵时间上也较自然发酵具有一定的优势。
表5蜡质玉米粘豆包酸面团质构特性测定值
组别硬度//黏性弹性咀嚼性//胶着性/gf黏聚性感官评分1783.67±15.23130.33±5.860.93±0.03663.22±10.93713.14±13.250.91±0.0495.2±0.84 2777.33±17.69152.67±9.450.86±0.01581.60±11.59676.28±16.560.87±0.0588.1±0.69 3684.17±25.78175.83±12.640.71±0.06403.18±15.29567.86±18.200.83±0.0177.4±1.01
3结论
本研究确定了蜡质玉米粘豆包最佳制作工艺：发酵时间7d、发酵温度17C、菌种添加量1.2% (以蜡质玉米_质量为基准)、原料粒度4-0mm。在此条件下，制作的蜡质玉米粘豆包外形完整、色泽金黄、口感软糯、无异味，且具有良好的质构特性、馥郁的发酵风味。纯菌种发酵使蜡质玉米粘豆包在色泽和组织形态、滋味气味、适口性的评分中均有良好的表现，在发酵时间上也具有一定的优势，可以达到稳定产品品质、缩短发酵周期的效果。
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