不同类型抗性籼米淀粉理化特性及其体外消化酵解特性研究.pdf

不同类型抗性籼米淀粉理化特性及其体外消化酵解特性研 究 摘 要 淀粉是人体重要的能量来源，广泛存在于大米中。籼米是大米的重要品种， 为我国传统主食。近年来籼米在肠道内易被快速消化并影响人体血糖调节而受到 关注。抗性淀粉可通过降低淀粉类食物在小肠段的分解速率，进而调节血糖反应 来调控人体血糖，在其进入结肠后可被肠道菌群分解利用，产生如短链脂肪酸、 氨基酸、神经酰胺等小分子代谢物，重塑宿主肠道菌群，对肠道有保护作用。不 同类型结构的抗性淀粉的形成与其天然品种、加工方式等因素息息相关，也影响 其在人体内被利用的方式。目前，对不同类型的抗性籼米淀粉的研究多停留于对 结构及消化特性的单一研究，而对抗性籼米淀粉在肠道中的发酵及其对肠道菌群 的影响作用及其与淀粉结构、消化间关联性的研究较少。 本课题主要对不同烹饪、加工方式形成的不同类型抗性籼米淀粉在体外模拟 消化道环境中的理化结构、降解过程及产物、肠道菌群特征等变化过程进行研究。 首先以抗性淀粉含量为因素确定不同抗性籼米淀粉的制备条件，并利用 XRD 、 SEM 、FT-IR 等仪器对其精细结构、长短程有序性等理化结构特性进行了表征。 随后利用体外模拟消化及模拟结肠发酵模型研究抗性籼米淀粉在人体的消化过 程，测定葡萄糖以及短链脂肪酸的产生并引入动力学模型表征抗性籼米淀粉消化、 发酵特性；同时对抗性籼米淀粉在过程中的结构变化进行表征。最后利用 16S rDNA 对模拟发酵过程中的肠道菌群变化进行表征，从而研究抗性淀粉结构—淀 粉人体消化—结肠菌群变化—人体健康效益影响的相应关系，为抗性籼米淀粉的 生理功能评估体系的完善提供了一定参考，研究发现： （1）四种样品的肠段消化过程符合一级反应动力学模型；LOS 模型显示四 种样品均存在两个不同的可消化组分；RS2、RS3 及 RS5 的消化速率均低于IRS ； RS2 及 IRS 两种天然籼米淀粉的 C 值较 RS3 及 RS5 两种人工生产的抗性籼米淀 ∞ 粉高。四种样品发酵 SCFAs 产物 90% 以上为乙酸及丙酸，RS2、RS3 及 RS5 的 I 加入均显著促进了 SCFAs 的生成，抑制了异丁酸的产生，RS2 及 RS5 抑制了丙 酸的生成。 （2 ）四种样品在结构上具有显著的不同，IRS 及 RS2 的聚合度及结晶度较 高，结晶型呈 A 型，RS2、RS3 及 RS5 双螺旋程度高于 IRS 。体外模拟消化后所 有样品颗粒变为规则的碎石状，呈 V 型结晶；模拟消化使所有样品的聚合度、有 序度下降，出现两种不同大小的粒径分布；RS2、RS3 及 RS5 在消化后的有序性 较低。体外发酵后所有样品颗粒表面出现大量的沟壑、裂缝、碎片、凸起及凹陷， 有明显的孔洞结构，模拟发酵使所有样品有序度显著上升且使水合粒径单一， RS2、RS3 及 RS5 在消化后的有序性较高。 （3 ）IRS 的体外模拟发酵使菌群整体丰度及群落多样性降低，而 RS2、RS3 及 RS5 可以改善这一情况，使整体菌群产生较大的变化，并促进肠道菌群的群 落多样性。RS2 、RS3 及 RS5 的加入在门水平上显著促进了 Bacteroidota 、 Desulfobacterota 、Proteobacteria 、Deferribacterota 的丰度，降低了 Firmicutes、 Fusobacteriota 及 Deinococcota 的丰度；在属水平上显著促进了 Leuconostoc 、 Escherichia-Shigella 、Lactiplantibacillus 及 Bifidobacterium 等益生菌的丰度，抑制 了菌群失调标志 Megamonas 的丰度。研究表明抗性淀粉可以显著改善肠道菌群 结构，对人体产生有益影响。 （4 ）有较低有序度、双螺旋程度及结晶度，高水合粒径值及聚合度的淀粉 更倾向于被 Bifidobacterium 、Lactiplantibacillus 等菌利用；Bacillus 、Escherichia- Shigella 等菌与总 SCFAs 的产