بررسي فعاليت پري بيوتيكي پلي ساكاريدهاي استخراج شده از بلوط (كوئركوس برانتي)

Evaluation of prebiotic activity of polysaccharides extracted from acorn

سابقه و هدف: كنترل وضعيت ميكرو فلور روده اي ميزبان مي تواند در جلوگيري از بروز برخي بيماري هاي مزمن مانند چاقي و برخي بيماري هاي مرتبط با آن مانند ديابت نوع 2 موثر باشد. پري- بيوتيك ها به عنوان مواد غذايي غير قابل هضمي هستند كه از طريق تحريك انتخابي رشد يا فعاليت پروبيوتيك ها در روده بزرگ اثرات سلامتي بخش براي ميزبان به دنبال خواهند داشت. برخي مزاياي سلامتي بخش مرتبط با پري- بيوتيك ها عبارتند از: عملكرد بهتر سيستم ايمني، اثر بر جذب مواد معدني، كاهش بروز غده ها و سرطان، كاهش احتمال ابتلا به اسهال و بيماري هاي عفوني، كاهش بروز بيماري هايي همچون بيماري روده اي، بيماري قلبي، ديابت غير وابسته به انسولين، چاقي و پوكي استخوان. هدف از اين مطالعه بررسي قابليت پري- بيوتيكي پلي ساكاريد استخراج شده از بلوط (AP)، فعاليت آنتي اكسيداني، ارتباط خصوصيات ساختاري و خصوصيات عملكردي بود. مواد و روش ها: پلي ساكاريد هاي ميوه ي بلوط (AP) بعد از طي مراحل چربي زدايي، استخراج با آب داغ و رسوب با اتانول جداسازي شد. سپس مقاومت AP نسبت به شرايط هضم اسيدي و آنزيمي به صورت برون تني بررسي شد. در مرحله ي بعد اثر AP بر رشد باكتري پروبيوتيك (لاكتوباسيلوس پلانتاروم A7) در مقايسه با پري- بيوتيك تجاري اينولين (In) مورد بررسي قرار گرفت. اسيدهاي چرب كوتاه زنجير توليد شده يا محصول نهايي حاصل از تخمير به وسيله ي باكتري پروبيوتيك در محيط حاوي In و AP به همراه پروبيوتيك (لاكتوباسيلوس پلانتاروم A7) به وسيله كروماتوگرافي گازي- طيف سنجي جرمي مورد بررسي قرار گرفت. فعاليت آنتي اكسيداني AP نيز به واسطه مهار راديكال آزاد DPPH مورد ارزيابي قرار گرفت. به منظور بررسي ارتباط خصوصيات ساختاري و شناسايي گروه هاي عاملي AP از روش تبديل فوريه مادون قرمز (FTIR) و رزونانس مغناطيس هسته (NMR) استفاده شد. يافته ها: نتايج حاصل از بررسي مقاومت به هضم نشان داد AP نسبت به شرايط شبيه سازي شده ي هضم مقاومت خوبي نشان داده و ميزان هيدروليز آن حداكثر 3% بود. همچنين AP قابليت تحريك رشد باكتري پروبيوتيك و افزايش زنده ماني باكتري پروبيوتيك مورد مطالعه (لاكتوباسيلوس پلانتاروم A7) را داشت. نتايج حاصل از بررسي اسيدهاي چرب كوتاه زنجير توليد شده در محيط هاي حاوي AP و In نشان داد اسيد استيك به عنوان اسيد غالب بوده و مقادير كمي اسيد پروپيونيك و اسيد بوتيريك در محيط حاوي اينولين نيز شناسايي شد. فعاليت آنتي اكسيداني AP در غلظت هاي 20 و 40 ميلي گرم بر ليتر به ترتيب حدود35/1 ±94/69 و 78/1± 24/82 درصد بود. باندهاي شاخص مرتبط با فعاليت آنتي اكسيداني شامل كربونيل، سولفات و پيوندهاي بتا در طيف FTIR و NMR مشاهده شد. نتيجه گيري: نتايج حاصل از اين بررسي نشان داد تركيبات استخراج شده از بلوط مي تواند به عنوان يك پري- بيوتيك مناسب استفاده شود. به نظر مي رسد فعاليت آنتي اكسيداني بالا و خاصيت پري- بيوتيكي مناسب AP با هم مرتبط هستند. با توجه به افزايش تقاضا براي تركيبات پري- بيوتيك و قيمت بالاي تركيبات پري- بيوتيك موجود، بلوط مي تواند به عنوان منبع بالقوه براي استخراج تركيبات پري- بيوتيك و كاربرد در مواد غذايي فراسودمند و داراي اثرات سلامتي بخش مطرح باشد.

Background and objectives: It is well accepted that modulation of intestinal microflora could be helpful in the prevention of chronic diseases, including obesity and related disorders such as type 2 diabetes. Prebiotics are non-digestible food ingredients that beneficially affects the host heath by selectively stimulation of the growth and / or activity of probiotics in the large intestine. Some health benefits includes better immune response, effect on mineral absorption, reduction in incidence of cancers, reduced risk of infection and diarrhea, reduction in incidence of intestinal and cardiovascular diseases, non-insulin dependent diabetes, obesity and osteoporosis. The aim of this study was to evaluate the prebiotic potential and antioxidant activity of polysaccharides isolated from acorn fruit (AP), and its structural and functional properties. Materials and methods: AP was extracted from acorn fruit after defatting, extraction by hot water and precipitation with ethanol. Then in vitro resistance of AP to acidic and enzymatic digestion was evaluated. In the second step, the effect of AP on probiotic (Lactobacillus plantarum A7) growth was studied in comparison to commercial prebiotic inulin. The short chain fatty acids (SCFA) or the fermentation end products in AP and inulin supplemented media fermented with probiotic (L. plantarum A7) were analyzed using gas chromatography- mass spectrometry (GC/MS). The antioxidant activity of AP was evaluated by DPPH scavenging ability. FTIR spectroscopy and NMR were used to study structural properties and to identify the functional groups of AP. Results: AP showed that it was resistant to hydrolysis by simulated human gastric juice, giving maximum hydrolysis of 3%. AP was also found to be capable of stimulating the growth and enhancing the viability of studied probiotic (L. plantarum A7). The short chain fatty acids profile in AP- and inulin-supplemented media was dominated by acetic acid, followed by minor amounts of propionic acid and butyric acid in AP- and inulin-supplemented media, respectively. AP scavenged DPPH radicals by 69.9 and 82.2 at 20 mg/ml and 40 mg/ml, respectively. Characteristic bands related to antioxidant capability including carboxyl, sulphate and β- glycosidic linkages were observed in IR and NMR spectra of AP. Conclusion: In overall, this study revealed that the AP can be used as a promising prebiotic. Our results showed that high antioxidant activity of AP and its prebiotic potential seems to be related. Because of increasing demand for prebiotics and high price of commercially available prebiotics, acorn could be a potential source of prebiotic compounds which may be used in functional food and healthier products.