酶解馬鈴薯渣對大鼠體重和腸道菌群的影響

曲 娜，顧正彪，2，*，程 力，洪 雁

（1.江南大學食品學院，江蘇無錫 214122;2.江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇無錫 214122)

酶解馬鈴薯渣對大鼠體重和腸道菌群的影響

曲 娜1，顧正彪1，2，*，程 力1，洪 雁1

（1.江南大學食品學院，江蘇無錫 214122;2.江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇無錫 214122)

對難于處理、易造成污染的廢棄物馬鈴薯渣進行適度酶解，代替麩皮添加到飼料中，通過動物實驗考察其對大鼠體重和腸道菌群的影響。研究結果表明：添加酶解馬鈴薯渣飼料喂養的大鼠（酶解組)增重效果1～7d顯著高于對照組和添加馬鈴薯渣原漿喂養的大鼠（原漿組)。酶解組回腸、盲腸、結腸內容物及相應粘膜上乳酸桿菌數量顯著高于對照組和原漿組。酶解組回腸、盲腸、結腸內容物及相應粘膜上大腸桿菌數量顯著低于對照組和原漿組。

馬鈴薯渣，酶解，大鼠，增重，腸道菌群

馬鈴薯于8000年前被發現于安第斯山脈，由于其良好的性質以及對不同氣候具有極強的適應力，廣泛分布在世界各地[1]。我國具有豐富的馬鈴薯資源，據統計，我國馬鈴薯種植面積為508.1萬hm2，年總產量7327萬t左右，位居世界第一[2]。馬鈴薯渣是在馬鈴薯淀粉生產過程中產生的副產物，主要成分為水、細胞碎片和殘余淀粉顆粒，其含有大量的纖維素、淀粉、果膠及少量蛋白質等可利用成分，具有很高的開發利用價值[3]。馬鈴薯渣中的淀粉經酶解處理可產生部分糊精、低聚糖和葡萄糖。低聚糖具有增進動物健康，促進動物增長的生理功能[4]，在消化道后段被腸道菌群選擇性發酵利用[5]，水解產生的小分子糖使得體系適口性有所提高。酶解后馬鈴薯渣中的可溶性膳食纖維等組分暴露出來，發揮改善腸道功能的作用，為腸內創造良好的環境[6]，有較好地應用為動物飼料的潛力。本文通過酶解處理馬鈴薯渣，采用動物實驗的方法考察其作為飼料添加組分對大鼠生長性能和腸道菌群的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

濕馬鈴薯渣 黑龍江北大荒馬鈴薯產業有限公司;耐高溫型α-淀粉酶 無錫杰能科生物工程有限公司;玉米粉、豆粕、麩皮、面粉、食鹽 從本市市場購進;麥康凱瓊脂培養基（大腸桿菌) 蛋白胨20g，乳糖10g，牛膽酸鹽1.5g，氯化鈉5g，中性紅0.03g，結晶紫0.001g，瓊脂13g;酸化MRS培養基（乳酸桿菌) 蛋白胨10g、肉浸膏10g、酵母膏5g、葡萄糖20g、吐溫80 1mL、醋酸鈉5g、K2HPO42g、檸檬酸銨2g、MgSO4·7H2O 0.2g、MnSO4·4H2O 0.05g，瓊脂15g;雄性斷乳Wistar大鼠 上海斯萊克實驗動物有限公司，33只，體重（48.21± 3.56)g;麩皮 基礎飼料中的纖維素主要成分，馬鈴薯渣的纖維素含量與其接近，成本低廉，飼料中添加小麥麩皮太多時，還會降低飼料的利用率[7]，所以考慮使用馬鈴薯渣代替基礎飼料中的一部分麩皮，維持飼料的營養水平均衡，a.對照組：普通基礎塊料，自制;b.原漿組：用濕馬鈴薯厡渣取代基礎飼料中5%（以干基計)的麩皮;c.酶解組：采用耐高溫α-淀粉酶對馬鈴薯渣進行降解的產品（實驗室自制)，取代基礎飼料中5%（以干基計)的麩皮，三種飼料能量及成分對比見表1。

表1 各組飼料營養水平Table 1 Nutrient levels of basic diet fed to rats

PL602-L型電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海)有限公司;無菌操作臺 蘇州凈化設備有限公司;隔水式電熱恒溫培養箱 上海躍進醫療器械有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 飼養管理 實驗大鼠于空調動物實驗室內，自由進食、進水飼養3d，隨機分成3組，即對照組、原漿組、酶解組。各組增重差異不顯著。實驗期大鼠自由采食、飲水，實驗時間為28d。環境參數為：溫度（24±1)℃，相對濕度45%±5%，12h晝夜交替。

1.2.2 生長性能指標 大鼠在分組時稱個體體重，以后在7、14、21、28d再稱重，記錄體重和耗料量，計算各組每只日均增重，日采食量和料重比（耗料/增重)。

1.2.3 腸道菌群檢測 在無菌操作臺上解剖大鼠，取回腸、盲腸、結腸內容物及相應粘膜，置于無菌離心管內，加入無菌稀釋液10倍稀釋，在磁力振蕩器振蕩3～5min，此液為10-1倍稀釋液，依次制成10-2～10-6倍系列腸道內容物稀釋液，取適當稀釋度的樣品0.3mL接種于不同的選擇性培養基上，每個稀釋度做三個平行板。培養后進行計數，取平均值。菌落計數：每克樣本中的菌數（cfu/g)=（菌落數/涂布量)×稀釋倍數×稀釋液體積/重量，菌群數量經對數換算，以lgcfu/g（濕重)表示。

具體使用培養基和方法如下：a.大腸桿菌：麥康凱瓊脂培養基（本實驗室自制)，37℃，需氧培養48h;b.乳酸桿菌：酸化MRS培養基（本實驗室自制)，37℃，厭氧培養48h。

2 結果與分析

2.1 大鼠生長性能測定

在整個實驗期間，大鼠均生長正常。如表2所示，各組大鼠初重基本相同，組間無顯著差異。給予不同的飼料喂養后，三組大鼠均成增長趨勢，但增長速度不同，酶解組大鼠增長速度最快。飼喂7d后，酶解組大鼠體重達到92.5g，明顯高于對照組和原漿組，差異顯著（p＜0.05)。8～28d喂養過程中，三組大鼠體重增量差異不顯著（p＞0.05)，但酶解組大鼠日增量高于其他兩組。飼喂28d后，酶解組大鼠體重最高，分別高于對照組、原漿組9.05、10.02g。三組大鼠的日采食量和料重比差異不顯著（p＞0.05)，酶解組料重比最低。

表2 不同處理薯渣對大鼠生長性能的影響Table 2 Effect of different treatments of potato pulp on body weight of rats

注：同行數據標注不同的小寫字母表示差異顯著（p＜0.05);不同大寫字母表示差異極顯著（p＜0.01);無字母或標有相同字母表示差異不顯著（p＞0.05)，表3～表7同。

2.2 馬鈴薯渣對大鼠糞便含水率的影響

如表3所示，1～7d酶解組大鼠糞便含水率最高，與對照組、原漿組比較差異顯著;8～14d對照組糞便含水率最低，差異顯著;15～21d三組糞便含水率差異極顯著;隨后，三組大鼠糞便含水率趨于一致，差異不顯著，但酶解組最高。

表3 不同處理薯渣對大鼠糞便含水率的影響（%)Table 3 Effect of different treatemnt of potato pulp on moisture content of rat feces（%)

2.3 馬鈴薯渣對大鼠腸道菌群的影響

2.3.1 馬鈴薯渣對大鼠回腸、盲腸、結腸中乳酸桿菌的影響 如表4所示，飼喂14d后，回腸內酶解組乳酸桿菌數量高于原漿組和對照組，與對照組相比差異顯著，盲腸內三組乳酸桿菌數量差異極顯著，酶解組最多，結腸內對照組乳酸桿菌數量最低，差異極顯著;28d后，回腸內酶解組乳酸桿菌數量最多，三組乳酸桿菌數量差異顯著，盲腸內酶解組乳酸桿菌最多，差異極顯著，結腸內原漿組乳酸桿菌數量最少，酶解組最高，與對照組、原漿組比較差異極顯著。

2.3.2 馬鈴薯渣對大鼠回腸粘膜、盲腸粘膜、結腸粘膜上乳酸桿菌的影響 如表5所示，飼喂14d后，回腸粘膜上酶解組乳酸桿菌數量明顯高于其他兩組，差異極顯著，盲腸粘膜、結腸粘膜上乳酸桿菌差異不顯著，但酶解組乳酸桿菌有增多的趨勢;28d后，酶解組大鼠盲腸粘膜，結腸粘膜上乳酸桿菌最多，差異顯著。

2.3.3 馬鈴薯渣對大鼠回腸、盲腸、結腸中大腸桿菌的影響 如表6所示，飼喂14d后，回腸、盲腸內酶解組大腸桿菌數量低于對照組和原漿組，差異極顯著，結腸內各組大腸桿菌數量差異不顯著，但酶解組大腸桿菌有減少的趨勢;28d后，回腸內酶解組大腸桿菌數量最少，三組大腸桿菌數量差異顯著，盲腸、結腸內酶解組大腸桿菌數量最少，與對照組，原漿組比較，差異顯著。

2.3.4 馬鈴薯渣對大鼠回腸粘膜，盲腸粘膜，結腸粘膜上大腸桿菌的影響 如表7所示，飼喂14d后，酶解組大鼠回腸粘膜、盲腸粘膜上大腸桿菌數量最少，與對照組、原漿組比較，差異極顯著，結腸粘膜上酶解組大腸桿菌數量最少，各組差異極顯著;28d后，結腸粘膜上酶解組大腸桿菌低于其他兩組，差異顯著。

3 討論與結論

3.1 討論

單純用馬鈴薯渣來喂飼大鼠，不僅對馬鈴薯渣本身的營養消化吸收率極低，而且大鼠生長較緩慢。酶解后的馬鈴薯渣產生一部分低聚糖，它可以選擇性促進有益菌的增殖，減少有毒發酵物的產生，抑制病原菌和腹瀉，降低血清膽固醇，增強免疫力[5]。剛斷奶的大鼠消化道發育不夠完善，體內的淀粉酶活性不高，酶解后的馬鈴薯渣可以縮短大鼠自身消化吸收糖類的過程，提高供能效率。添加了酶解后的馬鈴薯渣飼料降低了料重比，提高了飼料的轉化效率，可顯著提高剛斷奶后大鼠的日增重量。

添加馬鈴薯渣的飼料對大鼠糞便含水率有顯著的影響，潤腸效果較好。馬鈴薯渣中干基含量最多的是纖維素和淀粉，纖維對腸道的物理效應意義重大，另外對大腸功能和排便也有顯著影響[7]，馬鈴薯纖維中一部分為可溶性膳食纖維，膳食纖維是一些微生物的主要能量來源，因此影響著微生物的多樣性和毒性[8]，它也通過腸道粘膜直接或間接的反應影響著先天免疫系統。Tine Ebersbach[9]發現纖維素通過促進腸道有益微生物的生長能增強宿主對腸道傳染病的抵抗。吳正杰[10]在研究蘋果渣對豬糞便的影響時，發現其中的膳食纖維能夠有效地解決便秘問題，且糞便暢通，糞量增加，糞色深黑，本實驗酶解組中的糞便與其研究結果一致，但原漿組糞便顏色不深，可能是由于馬鈴薯渣經過耐高溫α-淀粉酶進行高溫酶解，起到一定的滅菌效果，酶解后纖維素暴露出來直接在體內起作用，而原漿組的纖維素與淀粉緊密結合在一起，纖維素的作用效果受到一定程度的影響。

表4 不同處理薯渣對大鼠回腸、盲腸、結腸內乳酸桿菌數量的影響（x±s，lgcfu/g)Table 4 Population of lactoacillus in ileum，cecum and colon of rats with different treatemnt of potato pulp（x±s，lgcfu/g)

表5 不同處理薯渣對大鼠回腸粘膜，盲腸粘膜，結腸粘膜內乳酸桿菌數量的影響（x±s，lgcfu/g)Table 5 Population of lactoacillus in ileum，cecum，colon mucosa of rats with different treatemnt of potato pulp（x±s，lgcfu/g)

表6 不同處理薯渣對大鼠回腸，盲腸，結腸內大腸桿菌數量的影響（x±s，lgcfu/g)Table 6 Population of E.coli in ileum，cecum and colon of rats with different treatemnt of potato pulp（x±s，lgcfu/g)

表7 不同處理薯渣對大鼠回腸粘膜，盲腸粘膜，結腸粘膜內大腸桿菌數量的影響（x±s，lgcfu/g)Table 7 Population of E.coli in ileum，cecum，colon mucosa of rats with different treatemnt of potato pulp（x±s，lgcfu/g)

腸道不僅是消化、吸收和營養物質交換的場所，也是機體最大的免疫器官[11]。纖維素在胃腸道中形成凝膠結構，這有助于腸道微生物的發酵，從而增加了與酶接觸的表面積[12]。微生物發酵能降低腸道pH，產生酸性環境，更適合乳酸桿菌的生長。酶解后馬鈴薯渣的飼料可以顯著提高回腸、盲腸、結腸內容物的乳酸桿菌數量，并能顯著降低大腸桿菌的數量。維持腸道健康非常重要且復雜，這主要要依賴于粘膜（包括消化上皮、ALT和上粘液層)，胃腸道壁的內部結構（尤其是粘液層)對維持有效的腸道防御屏障功能非常重要。足夠的采食量和適當的不可溶纖維含量，對維持粘液合成水平有重要作用，從而有益于維持腸道健康[13]。馬鈴薯渣中含有一部分不可溶纖維素，通過酶解處理暴露出來，可以在粘膜上更好的發揮作用。酶解組的回腸粘膜、盲腸粘膜、結腸粘膜上乳酸桿菌數量最多，大腸桿菌數量最少，且差異顯著。由于大腸桿菌對腸壁的黏附是其發揮作用的主要條件，所以推斷乳酸桿菌在黏膜上的占位在一定程度上減少了大腸桿菌的數量，從而減輕了大腸桿菌對腸道的不良影響[14]。

3.2 結論

酶解后的馬鈴薯渣替代部分麩皮對剛斷奶的大鼠生長具有顯著的促進作用，有利于飼料的消化吸收，提高飼料轉化效率，增加糞便含水率。

隨著飼喂時間的增加，酶解處理的馬鈴薯渣對大鼠腸道菌群有一定的調節作用。可以顯著提高回腸、盲腸、結腸及相應粘膜的乳酸桿菌數量，并顯著降低回腸、盲腸、結腸及相應粘膜的大腸桿菌數量。

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Effect of hydrolysis of potato pulp on body weight and intestinal microbial populations of rats

QU Na1，GU Zheng-biao1，2，*，CHENG Li1，HONG Yan1
（1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China;2.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

Potato pulps which were hard to be dealt with and might cause serious pollution，that were added into feed instead of wheat bran after treatment by enzyme，and the effect of fed with hydrolyzed potato pulps on body weight and intestinal flora of rats were investigated.The results showed that rats fed with feed which contained hydrolyzed potato pulps（hydrolysis group)gained higher increased in weight than control and those fed with feed containing untreated potato pulps（untreated group)and significant difference could be found during the first 7d.The number of lactoacillus in enzymatic group ileum，cecum，colon contents and on the corresponding mucous membranes was significantly higher than control and untreated group.The number of E. coli in enzymatic group ileum，cecum，colon contents and on the corresponding mucous membranes was significantly smaller than control and untreated group.

potato pulps;enzyme treatment;rats;weight gain;intestinal flora

TS201.4

A

1002-0306（2012)14-0363-04

2011－12－21 *通訊聯系人

曲娜（1986-)，女，碩士，研究方向：谷物與淀粉工程。