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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/22135
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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 劉?睿 | |
dc.contributor.author | Tsui-Chun Hsu | en |
dc.contributor.author | 徐翠君 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-08T04:04:22Z | - |
dc.date.copyright | 2018-08-23 | |
dc.date.issued | 2018 | |
dc.date.submitted | 2018-07-31 | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/22135 | - |
dc.description.abstract | 根據聯合國糧食及農業組織的調查,全球約50%的穀物被黴菌毒素污染。黴菌毒素造成人類、動物和作物產生疾病以及經濟損失。在飼料當中添加黴菌毒素去除劑是被經常使用的解決方案。先前的研究顯示,本實驗室篩選到的地衣芽孢桿菌CK1(Bacillus licheniformis CK1,CK1),在與含有黴菌毒素zearalenone(ZEN)的玉米粉培養基中共培養36小時後,降低了98%以上的zearalenone,顯示CK1具有成為黴菌毒素去除劑的潛力。另外,在評估CK1作為益生菌的研究中也證明,CK1對胃酸和膽鹽具有抗性、可以粘附於人類腸道上皮細胞(Caco-2)、並降低病原菌如enterohemorrhagic Escherichia coli 與 Salmonella typhimurium對Caco-2細胞表面的粘附,這些試驗的結果均顯示CK1均有做為食品益生菌的潛力。
由於生物性的黴菌毒素去除劑可能具有吸附毒素與分解毒素的兩種作用機制,各有優缺點,因此,有必要深入了解CK1對zearalenone毒素清除的作用機制。利用熱處理或酸處理去除酵素活性的CK1死菌及其活菌進行毒素清除試驗,分析0小時及24小時後的zearalenone含量比例,結果顯示,僅僅在10分鐘內,活菌和死菌狀態的CK皆可以去除液體中約75%的zearalenone;培養24小時後,僅僅再微幅增加0.5-2.2%的去除率。由於生物性分解反應需要較長的作用時間才能完成,因此推測此清除機制可能主要來自於吸附作用。同時,將CK1與兩款市售黴菌毒素去除劑進行比較,濃度1010 CFU/ ml的CK1與建議添加量1%礦物性來源的吸附劑Omniguard®相比,提高了25%的清除效率。CK1與相同濃度生物性來源的去毒劑Lactobacillus rhamnosus GG相比,提高了約30%的清除效率,證實CK1在zearalenone的去除上,優於此兩項市售商品。進一步模擬在腸道中影響CK1吸附的各項因子發現:在0.5-200 ppm的毒素濃度下,CK1均能夠去除約70%的zearalenone;在模擬腸道pH 2.5-8.0環境下,CK1均有高於65%的吸附力;在4-42℃的測試條件下,CK1均有75%的吸附力。是故CK1做為黴菌毒素吸附劑,具有穩定的吸附效力。 在in vitro試驗中已經知道CK1有成為益生菌的潛力,因此我們進一步利用in vivo的BALB/c小鼠動物試驗,評估CK1的益生菌功能。在免疫功能評估結果顯示,餵食CK1小鼠的血液中,吞噬細胞活性、脾臟細胞增殖反應及自然殺手細胞活性較對照組顯著提升。在改善胃腸道功能研究中發現,餵食CK1小鼠腸道中有害菌Clostridium perfringens的量顯著降低。在研究腸道菌相與腸腦軸的影響結果顯示,餵食高劑量1010 CFU/ kg BW/day組別的小鼠,其糞便中的菌相以NGS方法分析顯示與其它組別不同,且此劑量的小鼠大腦中的血清素含量顯著增加,暗示CK1能夠改變腸道菌相進而影響腸腦軸的功能。 總結以上各項結果顯示,CK1做為飼料用添加劑,不僅能夠做為黴菌毒素去除劑,又能夠發揮益生菌免疫調節的功能以及改善胃腸道的功能,成為具有多重功效的飼料添加劑。另外,因為CK1可以提昇腦內血清素的含量,未來具有防禦疾病與舒緩緊迫的潛力。 | zh_TW |
dc.description.abstract | According to the latest survey from the Food and Agriculture Organization of the United Nations, up to 50 percent of the grain were contaminated by mycotoxins. Mycotoxins have adverse effects on humans, animals, and crops that result in illnesses and economic losses. The supplementation of mycotoxin detoxifiers to the contaminated feed could be the most promising approach to reduce the loss. Our previous study showed that Bacillus licheniformis CK1 (CK1) decreased more than 98% of zearalenone in ZEN-contaminated corn meal medium after 36 hours of incubation, thus suggesting that CK1 might be the solution for ZEN contamination in feed. In addition, CK1 was non-hemolytic, non-enterotoxin producing, and was resistant to gastric acid and bile salts. Furthermore, CK1 could adhere to human epithelial cell line (Caco-2) and reduce the adhesion of pathogens, such as enterohemorrhagic Escherichia coli and Salmonella typhimurium to surfaces of Caco-2 cells. Therefore, all these data showed that CK1 can be qualified as a food probiotic.
Although CK1 is a candidate for mycotoxin detoxifier, we still need more evidence to assess its market potential. By comparing CK1 to a commercial inorganic adsorbent (Omniguard®) and a well understood microbial original adsorbent (Lactobacillus rhamnosus GG, LGG), CK1 exhibited approximately 30% and 25% higher performance in removing ZEN than LGG and Omniguard®, respectively. Furthermore, to reveal the detoxification mechanism of CK1, viable and non-viable (acid treated and heat treated) CK1 were used in a ZEN removing assay. The process of toxin removal by CK1 is rapid since approximately 75% of ZEN was removed from the liquid media within the 10-min centrifugation. Even after 24 hours of incubation, the removal rate is slightly increased (from 0.5% to 2.2%) in all samples of CK1 without any significant difference. Under these conditions, the ZEN removal mechanism of CK1 was concluded to be through adsorption but not through biotransformation. Since CK1 had exhibited probiotic characteristics in in vitro experiments, we also evaluated its other potential functions in vivo. In BALB/c mouse model, we evaluated the non-specific immune functions, gastrointestinal functions, and gut-brain axis effects of CK1. In immune functions study, the results showed that granulocyte phagocytosis, splenocyte proliferation and natural killer (NK) cell activity were increased after oral administration of CK1. In gastrointestinal functions study, levels of harmful bacteria Clostridium perfringens in the intestine were significantly decreased. Moreover, serotonin levels in the brain were significantly increased which imply that CK1 could influence gut-brain axis. In conclusion, our data showed that CK1 had the best ZEN removing ability compared to two other commercial adsorbents. Moreover, CK1 possesses immunomodulatory functions, improves gastrointestinal function, and may involves in affects gut-brain axis, thus, making it a super multi-functional probiotic. In the future, CK1 can be applied in preventing diseases as well as in reducing stress. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-08T04:04:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-107-D99626002-1.pdf: 10402745 bytes, checksum: 807d55db7f55fa3ff852719afdcc9a53 (MD5) Previous issue date: 2018 | en |
dc.description.tableofcontents | 誌謝 I
中文摘要 III Abstract V 目錄 VII 表目錄 XI 圖目錄 XII 第一章 緒論 1 第一節 文獻探討 1 一、黴菌毒素 1 1. 黴菌毒素簡介 1 2. 去除黴菌毒素的方法 3 二、益生菌之簡介 6 1. 益生菌的定義 6 2. 益生菌應具備之特性 6 3. 益生菌的功能 7 三、免疫系統簡介 8 四、胃腸道系統簡介 9 1. 胃腸道的主要功能 9 2. 腸道微生物 9 3. 腸道菌群與腸腦軸關係 9 五、益生菌、腸道微生物菌與免疫系統之間的關係腸道微生物群與免疫系統的關係 11 1. 腸道微生物菌與對免疫系統的影響 11 2. 益生菌對腸道微生物的影響 11 3. 益生菌對免疫系統的影響 12 六、Bacillus 13 1. 基本特性與應用 13 2. B. licheniformis 13 3. B. licheniformis CK1 14 第二節 研究動機與架構 16 一、研究動機 16 二、研究架構 17 第二章 B. licheniformis CK1對zearalenone去除作用機制的研究 30 第一節 前言 30 第二節 實驗流程與架構 31 第三節 材料與方法 33 一、實驗材料 33 1. 實驗菌株 33 2. 吸附劑 33 3. 培養基 33 4. 試藥與溶液配製 34 二、實驗方法 35 1. 菌株製備 35 2. 菌株處理 35 3. Zearalenone濃度測定 36 4. 比較CK1、LGG與Omniguard®對zearalenone之清除效力 36 5. 不同毒素濃度對CK1吸附能力之影響 37 6. 不同pH值對CK1吸附能力之影響 37 7. 不同溫度對CK1吸附能力之影響 37 8. CK1對ZEN吸附穩定度之研究 38 9. 統計分析 38 第四節 結果與討論 39 一、比較CK1與市售吸附劑對ZEN之去除效力 39 二、影響CK1吸附機制的探討 40 1. 毒素濃度 40 2. pH值 41 3. 溫度 41 4. 清洗頻率 42 第三章 評估CK1對BALB/c小鼠全身免疫功能的影響 48 第一節 前言 48 第二節 實驗架構 50 第三節 材料與方法 51 一、實驗動物 51 1. 動物飼養 51 2. 分組劑量與管餵樣品配製 51 3. 實驗流程與分析項目 52 4 樣品收集 52 二、實驗方法 54 1. 吞噬細胞活性分析 54 2. 非特異性免疫球蛋白 54 3. 脾臟細胞的取得與培養 55 4. 脾臟細胞增殖反應 55 5. 細胞免疫表型分析 56 6. 自然殺手(natural killer, NK)細胞活性測定 57 7、統計分析 57 第四節 結果與討論 58 第四章 評估CK1對BALB/c小鼠胃腸道功能、腸腦軸及安全性的影響 66 第一節 前言 66 第二節 實驗流程與架構 68 第三節 材料與方法 69 一、實驗動物 69 1. 動物飼養 69 2. 分組劑量與樣品配製 69 3. 實驗流程與分析項目 69 4. 樣品收集 70 二、實驗方法 71 1. 腸內菌培養 71 2. 腸道微生物組成分析 71 3. 大腸與小腸serotonin分析 72 4. 全血球計數Complete Blood Count(CBC) 72 5. 血清生化檢驗分析項目如下 72 6. 組織病理學分析 73 第四節 結果與討論 74 一、CK1作為益生菌對胃腸道功能之影響 74 二、CK1作為益生菌對腸腦軸之影響 77 三、CK1對BALB/c小鼠的安全性評估 79 第五章 總結 95 References 97 附錄 119 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 地衣芽孢桿菌CK1清除黴菌毒素zearalenone之機制及其益生功能的研究 | zh_TW |
dc.title | Study of the zearalenone removal mechanism and evaluation of the probiotic functions of Bacillus licheniformis CK1 | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 106-2 | |
dc.description.degree | 博士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 劉啟德,王聖耀,鄭光成,李滋泰 | |
dc.subject.keyword | 地衣芽孢桿菌,黴菌毒素去除劑,益生菌,免疫調節,胃腸道功能,腸腦軸, | zh_TW |
dc.subject.keyword | Bacillus licheniformis,zearalenone,adsorbent,probiotic,immunomodulation,gut-brain axis,gastrointestinal function, | en |
dc.relation.page | 119 | |
dc.identifier.doi | 10.6342/NTU201802279 | |
dc.rights.note | 未授權 | |
dc.date.accepted | 2018-07-31 | |
dc.contributor.author-college | 生物資源暨農學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 動物科學技術學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 動物科學技術學系 |
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