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5 株乳酸菌吸附丙烯酰胺稳定性的比较

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-02-16
核心提示: 丙烯酰胺(AA)在食品热加工过程中由天冬酰胺和葡萄糖经美拉德反应形成。
   丙烯酰胺(AA)在食品热加工过程中由天冬酰胺和葡萄糖经美拉德反应形成。研究证实AA会对人体和动物产生神经毒性、遗传毒性、生殖毒性和致癌性,给健康造成极大隐患,已被国际癌症研究机构划分为2A组致癌物质。近年来,专家学者对利用生物方法降低有害物质毒性进行了重点探究。乳酸菌作为生物吸附方法的常用工具不仅应用范围广,而且兼具发全高效、生理功能多样性等明显优势。已证实乳酸菌对多种有害物质具有良好的吸附能力。
 
  目前有关乳酸菌吸附AA的研究很少,没有对乳酸菌的吸附稳定性进行深入研究。而乳酸菌与AA形成的乳酸菌-丙烯酰胺复合物(LAB-AA)在体内外环境下能否稳定存在则是抑制AA毒性的关键环节。因此,东北农业大学食品学院的赵思佳、李蕊和邵美丽*等人选择5 株乳酸菌作为研究对象,以AA释放率为考察指标,比较5 株乳酸菌与AA形成的复合物在无菌去离子水、不同有机溶剂(甲醇、乙腈-水、丙酮)及体外模拟胃、肠道环境下的稳定性,同时比较5 株乳酸菌灭活前后与AA形成复合物的稳定性差异,以期为AA毒性抑制的研究提供新思路。
 
  1
 
  乳酸菌对AA吸附能力的比较
 
  结果显示,当乳酸菌暴露于AA环境中时,5 株高压灭活菌株均表现出比活菌更高的AA吸附率。其中,植物乳杆菌ATCC8014的高压灭活组和活菌组对AA的结合能力最高,吸附率分别为96.53%和93.16%,而嗜酸乳杆菌KLDS1.0307的高压灭活组和活菌组对AA的结合能力最低。毒素除与细胞壁结合外,甚至还可以与细胞壁内的原生质膜结合,增加了乳酸菌与AA的结合位点。由此可见,细胞壁结构的改变对高压灭活乳酸菌吸附能力起到关键作用。
 
  结果显示,无论活菌还是高压灭活菌,5 株乳酸菌之间吸附率差异性显着(P<0.05)。推测5 株乳酸菌对AA吸附率差异是各自肽聚糖结构及含量不同导致的。
 
  2
 
  LAB-AA复合物的体外稳定性
 
  结果显示,LAB-AA复合物经有机溶剂的3 次洗涤,均没有AA释放,说明乳酸菌和AA的结合非常稳定。可推测,AA单体结合与乳酸菌细胞表面形成比较牢固的网状基质,因此,LAB-AA复合物具有良好的稳定性。
 
  结果显示,5 株乳酸菌经无菌去离子水第1次洗涤后均有不同程度的释放,并且高压灭活菌的释放率均低于相对应的活菌组。而经无菌去离子水第2次和第3次洗涤后,5 株高压灭活菌和活菌的AA复合物对AA均不再释放。且高压灭活菌株的AA复合物对AA的释放率范围为3.59%~35.22%,明显低于活菌的复合物对AA的释放率7.34%~53.56%。可推测,本实验中复合物水洗液中有少量AA的释放,是水对AA与乳酸菌之间的疏水作用产生影响而造成的,从而影响LAB-AA复合物稳定性。
 
  3
 
  LAB-AA复合物的体内稳定性
 
  3.1人工模拟胃环境
 
  结果显示,pH值与作用时间都会对LABAA复合物的稳定性产生影响。无论是高压灭活组还是活菌组,植物乳杆菌ATCC8014的AA复合物在pH值为1.5、2.5的人工胃液中分别作用1、2 h后,均无AA释放,说明在此条件下,该复合物是最稳定的;同时,AA释放量随着作用时间的延长而增加,当作用时间为3 h时,植物乳杆菌ATCC8014的高压灭活组复合物的AA释放率最低。综上所述,植物乳杆菌ATCC8014的AA复合物在模拟胃环境中稳定性最佳。本实验认为不同pH值改变了乳酸菌自身活力及其细胞壁结构,从而影响了复合物的稳定性。
 
  3.2 人工模拟肠环境
 
  3.2.1 胆盐对复合物稳定性影响
 
  结果显示,在胆盐环境中,5 株LAB-AA复合物均能释放AA,但高压灭活菌组的LAB-AA复合物的释放率明显低于活菌复合物的释放率。同时,LAB-AA复合物的稳定性受时间和胆盐质量分数的影响,从整体趋势看,作用时间越长AA释放率越高。其中,植物乳杆菌ATCC8014的高压灭活菌组在0.4%胆盐条件下3 h内稳定性最佳,AA释放率仅为5.17%。胆盐的这种破坏作用可能影响乳酸菌的蛋白质及膜的结构,从而影响LAB-AA复合物的稳定性。
 
  3.2.2胰蛋白酶对复合物稳定性影响
 
  结果显示,在胰蛋白酶环境中,5 株乳酸菌的AA复合物均有AA释放,且作用时间对复合物的AA释放率影响不大。同样,高压灭活组的菌株复合物的稳定性明显强于活菌组,并且,植物乳杆菌ATCC8014复合物的AA释放率明显低于另外4 株乳酸菌复合物,3 h释放率最低为6.63%,说明其高压灭活组的复合物在胰蛋白酶环境中稳定性最佳。
 
  本实验发现5 株LAB-AA复合物的稳定性受胰蛋白酶的影响,胰蛋白酶可能正是通过作用在赖氨酸的结合位点,破坏乳酸菌和AA的结合,从而对LAB-AA复合物的稳定性产生影响。这一发现可能对乳酸菌在小肠暴露具有潜在的生物学意义,表明LAB-AA复合物可能在肠道内具有稳定性。
 
  结  论
 
  本实验中的5 株乳酸菌株均能有效吸附AA,且高压灭活菌株吸附AA的能力优于其活菌株。其中植物乳杆菌ATCC8014吸附能力最强,其高压灭活菌组和活菌组的AA吸附率分别为96.53%和93.16%。5 株乳酸菌与AA形成的复合物在甲醇、丙酮、乙腈-水中均可稳定存在。尽管在第1次无菌去离子水洗涤后,LAB-AA复合物释放出少量的AA,但第2、3次水洗均无AA释放,这说明LAB-AA复合物在无菌去离子水中也呈现较为稳定的状态。此外,通过体外胃肠道模拟实验发现,LAB-AA复合物稳定性与pH值、胆盐及作用时间有关,但在胰蛋白酶环境中LAB-AA复合物稳定性稍有减弱,且与作用时间无关。整体看,植物乳杆菌ATCC8014在上述环境中不仅对AA具有最强的吸附能力,而且其复合物也具有非常好的稳定性。本实验为进一步探究乳酸菌吸附AA的可行性及降低食品中AA对机体危害提供了理论支持。
 
 
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