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纤维寡糖的酶法合成及其促进肠道益生菌生长性能的研究

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纤维寡糖的酶法合成及其促进肠道益生菌生长性能的研究

作者：郑棚南昌大学

学位级别：硕士

纤维寡糖是以D-葡萄糖为单体,由β-1,4糖苷键相连而成的短链葡萄糖聚合物,通常指纤维二糖到纤维十糖。纤维寡糖作为一种新型益生元,能促进肠道有益菌生长,具有预防龋齿、促进骨骼生长和提高机体免疫力等多种生理功能,在乳制品及其益生... 详细信息

纤维寡糖是以D-葡萄糖为单体,由β-1,4糖苷键相连而成的短链葡萄糖聚合物,通常指纤维二糖到纤维十糖。纤维寡糖作为一种新型益生元,能促进肠道有益菌生长,具有预防龋齿、促进骨骼生长和提高机体免疫力等多种生理功能,在乳制品及其益生制剂等领域具有应用潜力。目前纤维寡糖的制备方法主要有:酶法降解木质纤维素生成纤维寡糖;酶转化法合成纤维寡糖。其中,酶转化法反应过程简单、迅速,终产物易纯化,原料易获取、成本低廉,是工业化生产纤维寡糖的主要方法。为此,本文建立了酶法转化合成纤维寡糖的生产工艺流程。通过筛选耐热的纤维寡糖合成酶,构建新型全细胞催化剂;优化了多酶级联反应体系,后续分离纯化了纤维寡糖并探究其益生功能。主要研究内容和结果如下:1.在大肠杆菌中克隆表达了三种不同来源的耐热蔗糖磷酸化酶、纤维二糖磷酸化酶和纤维糊精磷酸化酶。通过对三种磷酸化酶的酶活、最适反应温度和最佳p H进行优化,获得了性能优良的耐热纤维寡糖合成酶。2.通过调整载体上磷酸化酶基因的排列顺序,构建了双酶和三酶的共表达复合体,降低了纤维寡糖酶的生产成本。为提升纤维寡糖的合成效率,对反应中添加的酶量和配比、两种底物配比、反应温度、p H和时间等转化条件进行优化,最适反应条件为:蔗糖和葡萄糖的比例为5:2、反应p H 7.0、反应温度50℃、全细胞催化剂COS 01和Cc 01的比例为10:5、反应时间8 h,最终获得了97 g/L可溶性纤维寡糖,经纯化后产物纯度约为97%。3.测定了纤维寡糖促进肠道益生菌的生长性能。以葡萄糖、纤维二糖、菊粉、低聚木糖(Xylo-oligosaccharides,XOS)、低聚果糖(Fructo oligosaccharides,FOS)为对照,选择五种益生菌进行生长测定,除长双歧杆菌BL 01外,干酪乳杆菌WSH 004、副干酪乳杆菌WSH 005以及嗜酸乳杆菌WSH 006利用纤维寡糖(DP2-6)为碳源进行生长后,益生菌的生物量相比其他益生元(FOS、XOS和菊粉)增加约2倍,而青春双歧杆菌(BA 03)在含纤维寡糖的培养基中生长时,菌体生物量(OD)仅次于菊粉。综上所述,本文构建了酶法转化合成纤维寡糖的生产工艺,可利用廉价底物葡萄糖和蔗糖,通过多级酶联法高效生产高纯度纤维寡糖。该寡糖具有促进益生菌的生长作用,能够维持人体肠道微生态的平衡,可作为潜在的新型益生元促进肠道健康。

关键词：纤维寡糖磷酸化酶多级酶联益生菌功能性碳水化合物

壳寡糖和纤维寡糖不同施用方式对土壤微生物群落结构的影响

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壳寡糖和纤维寡糖不同施用方式对土壤微生物群落结构的影响

作者：钱远超中国农业科学院

学位级别：硕士

寡糖类物质作为生物刺激素中一类功能多样的营养物质,能直接或间接改变土壤生态环境,调节土壤微生物群落结构变化。土壤微生物是农业生态系统中重要的组成部分,同时也是反映土壤质量的重要指标。它们参与作物与土壤互作的多个环节,在植... 详细信息

寡糖类物质作为生物刺激素中一类功能多样的营养物质,能直接或间接改变土壤生态环境,调节土壤微生物群落结构变化。土壤微生物是农业生态系统中重要的组成部分,同时也是反映土壤质量的重要指标。它们参与作物与土壤互作的多个环节,在植物生长调节、土壤有机物分解、养分循环和土传病害发生过程中起着十分重要的作用。而有关壳寡糖和纤维寡糖对土壤微生物群落结构的调节作用研究不足。因此,本研究基于室内气候室土壤培养试验和花生田间试验,开展了两种寡糖对土壤微生物群落结构的系统研究。采用q PCR和Illumina Miseq的方法系统研究施加寡糖对土壤细菌、真菌和固氮菌群落结构的变化特征,探明潜在功能菌的响应特征,主要结论如下:1.土壤培养试验表明,壳寡糖和纤维寡糖处理均显著改变土壤中细菌、真菌的群落结构,Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi、Gemmatimonadetes和Bacteroidetes为优势细菌门,Ascomycota、Basidiomycota和Mortierellomycota为优势真菌门。壳寡糖和纤维寡糖处理均不同程度降低Acidobacteria的相对丰度,增加Proteobacteria、Actinobacteria、Gemmatimonadetes、Chytridiomycota以及有益菌属Lysobacter、Nitrospira、Haliangium、Blastococcus和Streptomyces的相对丰度,但与纤维寡糖相比,壳寡糖处理微生物群落组成的变化幅度更大。此外,壳寡糖和纤维寡糖处理在调节土壤微生物群落结构上存在一定差异。其中,壳寡糖处理有益菌属Talaromyces的相对丰度增加195%,纤维寡糖处理有益菌属Pseudomonas的相对丰度增加215%。2.叶面喷施后,寡糖能间接引起花生根区土壤微生物群落结构变化,高通量测序结果表明,所有处理土壤样品的优势细菌门均为Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi和Gemmatimonadetes,Ascomycota是相对丰度最高的真菌门,Proteobacteria在固氮菌门中占比最高。壳寡糖处理显著增加了功能细菌Nocardia、Stenotrophomonas、Enterobacter、Serratia、Labrys、Roseimicrobium、Gemmata、Aridibacter,潜在的有益真菌Mortierella、Acremonium、Chaetomium、Podospora、Plectosphaerella、Talaromyces、Solicoccozyma,以及固氮菌Skermanella、Vitreoscilla和Pseudomonas的相对丰度。降低了有害细菌Flavobacterium的相对丰度。纤维寡糖处理显著增加了与C、N有关的优势功能细菌Paenibacillus、Sphingomonas和Legionella以及固氮菌Skermanella、Azospirillum、Sinorhizobium、Calothrix和Geobacter的相对丰度。两种寡糖对土壤细菌、真菌、固氮菌的群落结构均有显著影响,纤维寡糖明显提高了土壤固氮菌丰度。3.田间试验表明,壳寡糖和纤维寡糖均能增加土壤全氮和有机质含量,降低土壤p H和硝态氮含量。壳寡糖能有效增加土壤铵态氮和有效磷含量,纤维寡糖能明显提高土壤速效钾含量。两种寡糖均显著增加花生分枝数、主茎粗、果数、百果重和理论产量。

关键词：壳寡糖纤维寡糖土壤微生物群落结构高通量测序

纤维寡糖和益生菌对热应激肉鸡营养物质消化、肠黏膜氨基酸转运载体mRNA表达和氮排放的影响

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动物营养学报 2014年第9期26卷 2772-2778页

作者：洪奇华宋娟胡彩虹石波刁其玉浙江大学动物科学学院杭州310058 中国农业科学院饲料研究所北京100081

本试验旨在研究益生菌(PRO)和纤维寡糖(COS)对热应激肉鸡营养物质消化、肠黏膜氨基酸转运载体mRNA表达和氮排放的影响。将900羽21日龄罗斯(Ross)308肉鸡分为5个组:热中性(TN)组、热应激(HS)组、益生菌(HS+0.15%PRO)组、纤维寡糖(HS+0.15... 详细信息

本试验旨在研究益生菌(PRO)和纤维寡糖(COS)对热应激肉鸡营养物质消化、肠黏膜氨基酸转运载体mRNA表达和氮排放的影响。将900羽21日龄罗斯(Ross)308肉鸡分为5个组:热中性(TN)组、热应激(HS)组、益生菌(HS+0.15%PRO)组、纤维寡糖(HS+0.15%COS)组、合生素(HS+SYN,SYN=0.15%PRO+0.15%COS)组。热中性组鸡舍温度22℃;其余各组鸡舍为循环热应激,温度08:00—18:00为33℃,18:00—次日08:00为22℃。饲养试验期为21 d。结果如下:1)与热中性组相比,热应激组肉鸡平均日增重和平均日采食量分别显著降低10.65%(P纤维寡糖对肉鸡平均日增重、平均日采食量和料重比均无显著影响(P>0.05);热应激组粗蛋白质和粗纤维表观消化率显著下降(P纤维寡糖组粗蛋白质表观消化率显著升高(P纤维寡糖组鸡舍氨气浓度、排泄物脲酶活性显著降低(P纤维表观消化率显著升高(P纤维寡糖不同程度地改善了热应激引起的上述不良影响,两者组合添加效果优于单独添加。

关键词：纤维寡糖益生菌热应激氮排放肉鸡

纤维寡糖和益生菌对热应激肉鸡肠屏障功能的影响

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动物营养学报 2014年第8期26卷 2240-2245页

作者：洪奇华宋娟胡彩虹石波刁其玉浙江大学动物科学学院杭州310058 中国农业科学院饲料研究所北京100081

本试验旨在研究纤维寡糖(COS)和益生菌(PRO)对热应激肉鸡肠屏障功能的影响。将900羽21日龄罗斯(Ross)308肉鸡分为5个组:空白对照(Con)组、热应激(HS)组、益生菌(HS+PRO)组、纤维寡糖(HS+COS)组、合生素(HS+SYN,SYN=PRO+COS)组。Con组鸡... 详细信息

本试验旨在研究纤维寡糖(COS)和益生菌(PRO)对热应激肉鸡肠屏障功能的影响。将900羽21日龄罗斯(Ross)308肉鸡分为5个组:空白对照(Con)组、热应激(HS)组、益生菌(HS+PRO)组、纤维寡糖(HS+COS)组、合生素(HS+SYN,SYN=PRO+COS)组。Con组鸡舍温度22℃;其余各组鸡舍温度08:00—18:00为33℃,18:00至次日08:00为22℃。饲养试验期为21 d。结果表明:1)与Con组相比,HS组肉鸡平均日增重和平均日采食量分别显著降低10.65%和8.04%(P0.05),空肠绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度显著升高(P0.05);HS+COS组盲肠内容物乳酸杆菌数显著上升(P纤维寡糖可改善上述变化,且两者组合添加效果优于单独添加。

关键词：纤维寡糖益生菌热应激肉鸡肠屏障

饲粮中添加纤维寡糖对生长猪生长性能、结肠菌群和肠黏膜通透性的影响

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动物营养学报 2013年第6期25卷 1293-1298页

作者：徐露蓉栾兆双胡彩虹石波浙江大学饲料科学研究所动物分子营养学教育部重点实验室杭州310058 中国农业科学院饲料研究所北京100081

本试验旨在研究饲粮中添加不同水平的纤维寡糖对生长猪生长性能、结肠菌群和肠黏膜通透性的影响。将96头体重约为20 kg的"杜×长×大"生长猪按饲养试验要求分成4组,对照组饲喂基础饲粮,试验组分别饲喂在基础饲粮中添加0.1%、0.2%和0.3%... 详细信息

本试验旨在研究饲粮中添加不同水平的纤维寡糖对生长猪生长性能、结肠菌群和肠黏膜通透性的影响。将96头体重约为20 kg的"杜×长×大"生长猪按饲养试验要求分成4组,对照组饲喂基础饲粮,试验组分别饲喂在基础饲粮中添加0.1%、0.2%和0.3%纤维寡糖的试验饲粮,每组3个重复,每个重复8头猪,试验期42 d。结果表明:与对照组相比,饲粮中添加0.2%纤维寡糖使生长猪平均日增重显著提高了7.51%(P纤维寡糖对上述各指标有显著影响(P纤维寡糖作用效果无显著差异(P>0.05);饲粮中添加0.1%纤维寡糖对上述各指标无显著影响(P>0.05)。结果提示,饲粮中添加纤维寡糖可以提高生长猪的生长性能,刺激结肠肠道有益菌的增殖并抑制有害菌的增殖,改善结肠黏膜屏障。本试验条件下,纤维寡糖在生长猪饲粮中的适宜添加水平为0.2%。

关键词：纤维寡糖生长性能肠黏膜屏障生长猪

复合益生菌和纤维寡糖对断奶仔猪生长性能、粪便微生物及血清指标的影响

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动物营养学报 2016年第3期28卷 881-890页

作者：王杰艾萍萍刁其玉张乃锋中国农业科学院饲料研究所农业部饲料生物技术重点开放实验室北京100081 北京市昌平区动物卫生监督管理局沙河防疫站北京102206

本试验旨在研究复合益生菌和纤维寡糖对断奶仔猪生长性能、粪便微生物及血清指标的影响。选用120头初始平均体重为（9.72±2.25）kg的断奶仔猪,随机分为4组,每组3个重复,每个重复10头。分别饲喂基础饲粮（对照组）、基础饲粮＋0.30%复... 详细信息

本试验旨在研究复合益生菌和纤维寡糖对断奶仔猪生长性能、粪便微生物及血清指标的影响。选用120头初始平均体重为（9.72±2.25）kg的断奶仔猪,随机分为4组,每组3个重复,每个重复10头。分别饲喂基础饲粮（对照组）、基础饲粮＋0.30%复合益生菌（A组）、基础饲粮＋0.08%纤维寡糖（B组）、基础饲粮＋0.30%复合益生菌＋0.08%纤维寡糖（C组）,试验预试期4 d,正试期35 d,正试期分为第1阶段（1～14 d）和第2阶段（15～35 d）2个阶段。结果表明：1）除试验15～35 d时C组试验仔猪料重比（F/G）显著低于对照组外（P〈0.05）,其余各阶段各组试验仔猪平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）、料重比均无显著差异（P〉0.05）;试验1荀14 d时A、C组试验仔猪腹泻率（DR）均显著低于对照组（P〈0.05）。2）试验第14、35天时各组试验仔猪粪便中芽孢杆菌数、乳酸菌数和大肠杆菌数均无显著差异（P〉0.05）。3）各组试验仔猪各项血清指标也均无显著差异（P〉0.05）。由此可见,本试验条件下,添加复合益生菌和纤维寡糖可改善断奶仔猪断奶后1～14 d的腹泻情况,提高断奶仔猪断奶后15～35d的饲料利用效率。

关键词：复合益生菌纤维寡糖断奶仔猪生长性能粪便微生物血清指标

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一种新饲料添加剂——纤维寡糖

饲料工业 2014年第S1期35卷 96-98页

作者：肖志海宋娟胡彩虹云南省红河州农业环保工作站云南红河661199 浙江大学饲料科学研究所动物分子营养学教育部重点实验室浙江杭州310058

纤维寡糖(cello-oligosaccharide,COS)是一种新型的功能性寡糖,由2~7个吡喃型葡萄糖单元通过β-1,4键连接在一起。自然界中丰富廉价的植物纤维素是制备纤维寡糖的理想原料。文章综述了纤维寡糖的结构、理化性质、制备方法、生理功能及... 详细信息

纤维寡糖(cello-oligosaccharide,COS)是一种新型的功能性寡糖,由2~7个吡喃型葡萄糖单元通过β-1,4键连接在一起。自然界中丰富廉价的植物纤维素是制备纤维寡糖的理想原料。文章综述了纤维寡糖的结构、理化性质、制备方法、生理功能及应用前景等,为开辟功能性寡糖的新领域提供参考。

关键词：新饲料添加剂纤维寡糖制备生理功能应用

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稻壳制备纤维寡糖产品的分离纯化

粮油加工 2008年第4期 110-111页

作者：王风玲熊素敏朱永义邵珍美山东商务职业学院河南工业大学粮油食品学院

用乙酸乙酯对稻壳酶解制备纤维寡糖粗产品,用不同浓度的乙醇溶液进行分离纯化,结合薄层层析和质谱分析定性分析产品,最终确定产品中主要含有纤维二糖,选用30%的乙醇溶液纯化产品。

关键词：纤维寡糖分离纯化

复合益生菌和纤维寡糖对断奶仔猪生长性能的影响

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复合益生菌和纤维寡糖对断奶仔猪生长性能的影响

作者：艾萍萍中国农业科学院

学位级别：硕士

本文研究复合益生菌和（或）纤维寡糖对断奶仔猪生长性能的影响。试验采用单因子随机区组设计，选取120头32日龄的断奶仔猪，随机分为4组，每组3个重复。试验期35d，4个处理组分别为基础日粮（空白对照组），日粮添加复合益生菌，日粮... 详细信息

本文研究复合益生菌和（或）纤维寡糖对断奶仔猪生长性能的影响。试验采用单因子随机区组设计，选取120头32日龄的断奶仔猪，随机分为4组，每组3个重复。试验期35d，4个处理组分别为基础日粮（空白对照组），日粮添加复合益生菌，日粮添加纤维寡糖，日粮添加复合益生菌和纤维寡糖。复合益生菌和纤维寡糖的添加量分别为0.30%和0.08%。结果表明，试验第二阶段（15-35d），复合益生菌+纤维寡糖组的料重比比空白对照组降低了16.41%（P纤维寡糖与对照组无显著差异。饲喂添加复合益生菌和纤维寡糖在试验1-19d降低断奶仔猪腹泻率效果尤为明显。第一阶段（0-14d）添加复合益生菌组和复合益生菌+纤维寡糖组的腹泻率分别比空白对照组低75.87%（P<0.05）和67.28%（P<0.05）。

关键词：断奶仔猪生长性能复合益生菌纤维寡糖