高直链荞麦抗性淀粉对肠道益生菌作用机制的研究

Buckwheat, a unique crop resource in Chinese region, was processed after the germination, through the hot press acid enzyme composite hydrolysis method, At first, the rapid, effective separation and preparation conditions of High-Amylose buckwheat resistant starch will be set up and optimized through the combined the separation technologies, Effect of particle characteristic, structural characteristics and physicochemical properties of proven processing technology of resistant starch. And on this basis, the use of metabonomics, genomics and other technical means, through in vitro intestinal simulation and the establishment of animal model, from the gene level, colony level, the focus of high amylose of Buckwheat Resistant Starch Content on the existence and intestinal important metabolites (short chain fatty acids) and intestinal microflora (Lactobacillus Bifidobacterium, etc.) of the variation, effect and main probiotics growth and proliferation, mechanism of action and to elucidate its effect on intestinal physiology environment and gastrointestinal function. In order to guide people to a reasonable intake of resistant starch (RS), symptoms improved, alleviate bowel disease through diet, promote human health, development of buckwheat starch deep processing approach, the development of " medicine and food dual purpose" natural, safe high straight chain of resistant starch of buckwheat food provide experimental and theoretical basis, has a positive the significance of the study of rich buckwheat function studies.

以中国独特资源荞麦为原料，将萌发处理后的荞麦，通过压热-酸酶复合水解法，建立并优化高直链荞麦抗性淀粉快速高效分离制备技术条件，探明加工技术对抗性淀粉的颗粒特性、结构特性及其理化性质的影响。并以此为基础，利用代谢组学、基因组学等技术手段，通过体外肠道模拟以及建立动物模型，从基因水平、菌落水平，重点研究高直链荞麦抗性淀粉的存在及含量对肠道重要代谢产物（短链脂肪酸等）和肠道微生物区系（乳酸杆菌、双歧杆菌等）的变化规律，及主要益生菌生长增殖的影响，进而阐明其对肠道生理环境及胃肠功能影响的作用机理。为指导人们合理的摄入抗性淀粉（RS)，通过食疗改善、缓解肠道疾病的不适症，促进人体健康，拓展荞麦淀粉深加工途径，开发“药食两用”的天然、安全的富含高直链抗性淀粉的荞麦食品提供实验和理论基础，丰富荞麦功能学领域的研究具有积极的意义。

随着人民生活水平的提高，膳食结构发生了巨大的变化，膳食中油脂的比例不断增多，会诱发血脂代谢紊乱与氧化应激，影响人体肠道菌群平衡，严重者会危害人体健康。我国特有的荞麦富含多种功能因子，尤其是其中抗性淀粉具有和膳食纤维相似的生理功能，本课题以荞麦籽粒为原料，首先采用压热-酸酶解法制备淀粉并测定其理化指标和结构表征，然后以制备所得到的淀粉为原料，建立并优化血脂代谢紊乱动物模型，通过对实验动物生理生化、氧化应激、炎症因子及肠道菌群变化等指标，评价淀粉的生理功能。主要研究结果表明：1）制备的淀粉（BRS）中总淀粉含量为91.5%（w/w），抗性淀粉含量为25.89%（w/w）；玉米抗性淀粉（CRS）总淀粉含量为90.6%（w/w），抗性淀粉含量为20.39%（w/w）。2）淀粉的X-衍射的峰型完全不同于荞麦淀粉的峰型，荞麦淀粉的峰型波动较大，为晶型峰；而淀粉的峰型较为平缓，为非晶峰，颗粒为玻璃体。并且，淀粉与玉米抗性淀粉的峰型有明显不同，淀粉只有一个较强峰值，而玉米抗性淀粉有四个较强峰值。同时，荞麦淀粉与玉米淀粉峰型基本相似，但也存有差异，高直链荞麦淀粉在20.456°2θ有一个特征峰，而玉米淀粉没有。3）BRS和CRS均显著降低小鼠血脂指标（TC、TG、LDL-C）、动脉硬化指数（AI）和脂质过氧化物指标（MDA），提高HDL-C和组织的抗氧化活性（T-AOC、SOD、CAT）。同时，HF-BRS及HF-CRS组小鼠血浆中炎症因子脂多糖（LPS）、白细胞介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）较HF-CS组均有显著下降（P<0.05），表明BRS和CRS对于由高脂膳食引起的炎症反应有一定的抑制作用，其中BRS的抑制效果要优于CRS。4）利用高通量测序技术（Illumina 二代测序技术）对小鼠粪便样品进行微生物组学研究。Alpha多样性分析结果显示，HF-BRS组的菌群多样性要高于HF-CS组，说明BRS能使高脂小鼠体内的菌群多样性显著增加。Beta多样性分析（PCoA分析）结果显示，五组小鼠粪便样品之间具有显著差异，但苦荞抗性淀粉干预组（HF-BRS）与对照组（LFD）的组间差异要小于其他三组与对照组（LFD）之间的差异，表明苦荞抗性淀粉具有抑制高脂膳食引起的肠道菌群紊乱的作用。综上所述，高直链荞麦抗性淀粉可调节高脂膳食引起的小鼠肠道菌群结构失衡，这可能是其干预