菊芋是一种富含菊糖的多年生草本植物。菊糖(inulin)是由D-呋喃果糖分子通过β-(1→2)糖苷键连接,且终端链接一个葡萄糖基的链状多糖。目前菊糖为国际市场上非常畅销的功能性食品,在多个领域有广阔的应用前景。本文以菊芋为原料,系统研究了菊芋中菊糖的高效提取分离技术,分析了菊糖的抗氧化活性及其对乳酸菌的体外增殖和抗菌效果的影响,并进一步研究了菊糖对结肠癌细胞HT-29、Caco-2细胞生长的抑制作用。其主要研究内容与结果如下:(1)以菊芋干粉为原料,通过单因素和响应面分析法优化菊糖的提取工艺,结果表明:料液比为1:30(g:mL)、超声功率为600W、超声时间为58min,所得菊芋菊糖提取率为 95.81%。(2)采用石灰乳磷酸法对菊糖提取液进行除杂,通过单因素和响应面分析法优化除杂工艺,结果表明:pH 10、水浴温度69℃、水浴时间10min,菊糖粗提液的除杂率为52.27%,菊糖保留率为93.39%。经4种大孔树脂对比,S-8大孔树脂脱色效果较好,其脱色率可达67.64%,菊糖保留率达93.72%。经Sephadex G-50葡聚糖凝胶柱层析分离纯化后,所提菊糖纯度为96.97%。(3)通过高效凝胶渗透色谱法测定菊糖相对分子量和聚合度、红外光谱和核磁共振法进行结构鉴定,结果表明:所提菊糖的相对分子量为2784,聚合度约为17,其结构主要是由16个呋喃型的果糖以β-(1 → 2)糖苷键相连,末端1个吡喃型的葡萄糖以α-(1→2)糖苷键连接到果糖上的线性直链结构。(4)菊糖抗氧化活性结果表明,菊糖具有较强的自由基清除能力,当菊糖浓度为0.10mg/mL时,其对DPPH自由基清除能力达91.30%,抗超氧阴离子自由基能力达205.59U/L,对羟自由基的抑制率达96.00%。。(5)检测菊糖的抗菌活性及其对乳酸菌增殖的促进作用,结果表明:低浓度的菊糖可促进乳酸菌的生长,高浓度菊糖则可抑制乳酸菌的生长。在所试浓度范围内,0.5%菊糖对乳酸菌生长的促进作用最为显著,并对乳酸菌抗大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌的抗菌效果具有增效的作用。(6)采用MTT细胞增殖试验和荧光染色法研究菊糖对结肠癌细胞HT-29和Caco-2细胞的生长抑制作用,MTT试验结果表明:在一定浓度范围内,菊糖可明显抑制对HT-29、Caco-2细胞生长,且呈现一定的剂量、时间-效应关系,其对HT-29细胞生长的抑制效果比对Caco-2的抑制效果更加明显。菊糖浓度为250μg/mL时,HT-29细胞分别培养24h、48h、72h后,细胞的抑制率分别为59.53%、63.41%和66.46%。荧光染色法检测细胞形态发现,不同浓度的菊糖均可造成HT-29细胞形态变化,细胞核固缩,并随浓度增大细胞的凋亡小体数量逐渐增加。