试验设计

将10种植物乳杆菌（B72、Lb1、QH25-1、C88、Sc52、YNF-5、S62、S2、S56、ML12-2-2）分别取50 µl（1×10⁶ 细胞/ml）接种于5ml不同的试验培养基中（含有0.5% XOS的SDM培养基、含有0.5% 葡萄糖的SDM培养基作为阳性对照和不含碳源的SDM培养基作为阴性对照），并进行37℃厌氧培养12 h，且每隔2 h测定OD₆₀₀值来评估菌株生长情况；采用气相色谱法检测10种植物乳杆菌培养12h后产生短链脂肪酸的情况；将在含有0-6 g/l XOS的SDM培养液中的植物乳杆菌S2进行37℃厌氧培养12 h，然后进行离心得到上清液，取50 µl上清液倒入在LB琼脂平板（培养基上接种大肠杆菌CMCC44825、鼠伤寒沙门氏菌CMCC50115、福氏志贺菌CMCC51061、金黄色葡萄球菌CMCC2607）上制成的8mm孔中进行37℃厌氧培养12 h，测量孔周围抑制带的直径；采用5周龄昆明小鼠作为实验对象，随机分为5组，每组20只，灌胃喂养，第一组灌胃0.4mlPBS、第二组灌胃0.4ml含有5 g/l XOS的PBS、第三组灌胃0.4ml含有5 g/l XOS的PBS并混合0.4ml植物乳杆菌S2(1×10⁹ CFU/ml)，14天后停止灌胃，继续饲喂基础饲粮7 d。在第0、7、14、16和21天，每组4只小鼠颈部脱位死亡，收集新鲜直肠粪便样本，分别测定乳杆菌、双歧杆菌、肠杆菌、肠球菌和产气荚膜梭菌的活菌数；最后检测XOS、植物乳杆菌及其组合对DPPH自由基的清除活性、ABTS自由基的清除活性和对亚铁离子的螯合作用。

试验结果

（1）益生元活性

如表1所示，在含有0.5% XOS的SDM培养基中，10种被测试的植物乳杆菌菌株都可以利用XOS，且在发酵12h后，所有植物乳杆菌菌株的OD₆₀₀均超过0.6，其中XOS对植物乳杆菌S2的生长影响最大，同时对植物乳杆菌S56和植物乳杆菌Lb1也具有较大的生长影响。此外，研究表明不同的植物乳杆菌菌株具有不同的生长曲线，可能是由于水解XOS的木聚糖酶活性的差异。

 （2）短链脂肪酸

如表2所示，以XOS作为碳源接种的植物乳杆菌菌株发酵12h后，在培养基中产生不同比例的短链脂肪酸，其中植物乳杆菌S2产生的总短链脂肪酸浓度最高为5.64 mg/ml，而植物乳杆菌B72产生的总短链脂肪酸浓度最低为4.42 mg/ml。此外，植物乳杆菌S2产生的乙酸（1.78 mg/ml）和乳酸（2.18 mg/ml）含量最多。在其他植物乳杆菌菌株的发酵培养基中发现少量丙酸、异丁酸、戊酸、异戊酸。综合考虑不同植物乳杆菌的发酵结果和短链脂肪酸产生量，因此选择植物乳杆菌S2进一步研究。

 （3）XOS的抗菌作用

如表3所示，在MRS培养基中生长的植物乳杆菌S2对4种病原菌有较强的抑制作用；在MRS培养基中添加XOS后，植物乳杆菌S2对4种病原菌的抑菌活性显著提高；与金黄色葡萄球菌和鼠伤寒沙门氏菌相比，培养基中添加XOS的植物乳杆菌S2上清液对福氏志贺菌和大肠杆菌有较强的抗菌活性。

（4）肠道菌群的调节

如图1所示，XOS联合植物乳杆菌S2组喂养小鼠14天，增加了小鼠肠道乳杆菌和双歧杆菌的数量 (图1A和1B)，而肠杆菌，肠球菌和梭状芽胞杆菌数量显著降低(图1C、1D和1E)。在整个实验过程中，XOS联合植物乳杆菌S2增加了小鼠肠道中总益生菌的数量(p<0.05)。在喂养小鼠14天后，XOS联合植物乳杆菌S2组中乳杆菌和双歧杆菌数量减少，肠杆菌、肠球菌和梭状芽孢杆菌数量增加；在喂养21天的小鼠中，XOS组和XOS联合植物乳杆菌S2组与对照组的肠杆菌和肠球菌数量均无差异。

（5）体外抗氧化活性

如图2A所示，XOS与植物乳杆菌S2联合使用比单独使用XOS和植物乳杆菌 S2具有更好的DPPH自由基清除能力。XOS和植物乳杆菌S2均能清除DPPH自由基，其最大抑制值分别为65.29%和77.34%，且植物乳杆菌 S2在所有试验浓度下都比XOS具有更强的清除能力。

如图2B所示，XOS、植物乳杆菌S2及其组合对ABTS自由基的清除活性在各试验浓度下均明显，但均低于抗坏血酸。在0.5-4.0 mg/ml范围内，XOS与植物乳杆菌S2联合清除ABTS自由基的能力强于单独使用XOS或植物乳杆菌S2。

如图2C所示，XOS、植物乳杆菌及其组合随其浓度增加对亚铁离子的螯合能力增加；XOS与植物乳杆菌S2联合对亚铁离子的螯合能力较强为86.19%，但低于抗坏血酸。

试验结论

从玉米芯中提取的XOS具有益生元特性，包括抗菌作用、短链脂肪酸的产生、对肠道菌群的调控作用以及刺激植物乳杆菌生长的能力。此外，XOS与植物乳杆菌S2组合具有较强的体外抗氧化活性。因此，从玉米芯中提取的XOS是一种潜在的益生元来源，可作为功能食品和营养产品的成分。 

参考资料：

Yu Xiuhua,Yin Jianyuan,Li Lin,Luan Chang,Zhang Jian,Zhao Chunfang,Li Shengyu. Prebiotic Potential of Xylooligosaccharides Derived from Corn Cobs and Their In Vitro Antioxidant Activity When Combined with Lactobacillus[J]. Journal of microbiology and biotechnology,2015,25(7): 1084-1092.