佟立涛 2024-10-28 10:53:19

    食用高膳食纤维的饮食有许多健康益处，包括降低心血管和冠心病的风险。研究表明，膳食纤维对健康的影响与其在胃肠道中的行为有关。膳食纤维不能够被胃肠中的消化酶分解，但能够被大肠中的微生物发酵利用，产生短链脂肪酸等代谢产物，并且改变肠道菌群组成。不同类型的膳食纤维在大肠中的发酵速率、产物及对肠道菌群的影响不同（STEPHEN and CUMMINGS, 1979）。根据之前的研究结果可知在不同的高压微射流处理条件下，获得了不同的IDF样品，在粒径、基本组分和结构层面呈现出显著差异。因此，设计采用体外厌氧发酵模型研究IDF样品与肠道菌群的相互作用，选取特定时间点测定pH值，短链脂肪酸，并利用16S rRNA高通量测序技术分析不同HPM处理条件下获得的IDF的发酵特性。

佟立涛 2024-10-28 10:53:19

    将一定质量的青稞麸皮分散在去离子水（1：10，w/v)中，在磁力搅拌器搅拌1 h。首先，加入耐高温α-淀粉酶（5 μL/mL），在95℃水浴条件下反应0.5 h。将混合物冷却到室温后，调节pH至9-11。加入碱性蛋白酶（5 μL/mL）后置于60 ℃水浴中反应2 h。随后，调节pH至7，沸水浴处理10 min，再离心（4800 rpm，15 min）后，收集沉淀物，用95%乙醇洗涤2次。最后，沉淀物在50℃的电热鼓风干燥箱中干燥，干燥后的样品保存于干燥器中用于后续实验。 在高压微射流处理前，将干燥的IDF均匀分散在蒸馏水中（1: 80，w/v）。为了避免动态高压微流化设备中狭窄的相互作用室中堵塞，采用粗磨设备进行预处理，所得样品记为IDF-RG。随后，使用动态高压微流化设备在60 MPa一次、120 MPa一次和120 MPa两次条件下对纤维悬浮液进行处理，样品分别命名为IDF-60、IDF-120和IDF-120-2。在HPM处理前，进样温度保持在30℃以下。纤维悬浮液经过旋转蒸发，冷冻干燥，并储存在干燥器中用于后续指标测定。

佟立涛 2024-10-28 10:53:19

    采用体外厌氧发酵模型研究了IDF样品与肠道菌群的相互作用。粪便样本由4名健康志愿者（1名男性和3名女性，年龄20-30岁）提供，他们饮食健康，无胃肠道疾病史，3个月未接受服用抗生素。将新鲜粪便样品与PBS缓冲液（pH = 7.0-7.2）（1:10 w/v）混合，用四层纱布过滤，收集过滤后的液体，即为菌液。培养基在使用前在121℃条件下灭菌15 min。 将1g的样品IDF（IDF、IDF-RG、IDF-60、IDF-120、IDF-120-2）取入厌氧瓶中，加入80 mL灭菌后的培养基和20 mL粪便悬液。未添加样品的作为空白组（BLK组）。所有处理均在氧压低于0.1%的厌氧包系统中进行，孵育24小时。设置三组平行，分别在0、4、8、12、24 h取样，取样后置于-80℃冷藏，以进行后续分析

佟立涛 2024-10-28 10:53:19

    分别将0，4，8，12和24 h收集到的发酵液在冰水中浸泡10 min后，在4℃下离心（4800 rpm，10 min）。然后用pH值测定仪测定发酵上清液的pH值；膳食纤维经肠道微生物群发酵后，会产生一些酸性发酵物，如乳酸和短链脂肪酸。这些物质反过来又会影响pH值和微生物组成。因此，pH是发酵过程中一个非常重要的指标，可用于监测体外发酵过程。图为体外粪便发酵过程中发酵培养的pH值。首先，发酵培养物的初始pH值为7.10 ± 0.10，结果表明，膳食纤维组与BLK组之间无显著性差异。各组的pH值随发酵时间的增加而逐渐降低。在发酵初期阶段（0-8 h），各组的pH值均明显下降，随后各组pH值变化较小，趋于稳定。IDF、IDF-RG、IDF-60、IDF-120和IDF-120-2组在发酵24 h后的平均pH分别为6 ± 0.03, 5.96 ± 0.02, 6.06 ± 0.03, 5.92 ± 0.03和5.88 ± 0.02，均低于BLK组（6.08 ± 0.02）。pH值的降低可能是由于肠道微生物利用培养基中的碳水化合物，导致糖化和发酵，进而形成SCFAs，从而降低了pH值。同时，与其他组相比，IDF-120-2组的pH值下降速度最快，这表明，肠道微生物群对IDF-120-2有更高的利用率来产生更多的SCFAs。随着HPM处理压强的增大和次数的增加，IDF样品的粒径减小、微观结构更加细碎松散，部分结晶区向着无定形区转化，并且半纤维素和木质素含量发生变化，这将更有利于被微生物发酵利用，从而产生有益的脂肪酸。

佟立涛 2024-10-28 10:53:19

    测定方法：将在24 h时收集的样品解冻后，涡旋1 min，取50 μL于离心管中加入100 μL0.5%磷酸溶液，涡旋3 min，再加入150 μL含内标的MTBE溶剂，涡旋3 min，冰浴下超声5 min，之后在4℃条件下离心 (12000 rpm, 10 min)，离心后取上清液进行GC-MS/MS分析。 结果分析：DF不能被胃肠道消化液中的消化酶分解，但可以进入结肠被肠道微生物利用产生短链脂肪酸，因此SCFAs的浓度是衡量DF益生元活性的重要指标之一。发酵24 h后的乙酸、丙酸、丁酸以及总SCFAs含量如图4-2所示。与BLK组相比，所有样品的乙酸含量无显著性差异，但是丙酸含量变化显著，随着处理压强的增加，丙酸呈现显著增加趋势。HPM改性的IDF能够促进丙酸的产生，丙酸主要由DF中的葡萄糖、甘露糖、木糖以及阿拉伯糖发酵而来，这与半纤维素在高压下降解为小分子糖有关。IDF、IDF-RG、IDF-60、IDF-120和IDF-120-2组中乙酸与丙酸的比值分别为5.40，4.14，3.82，3.47和3.43，与BLK组的6.24相比，均显著降低。肠道内乙酸与丙酸的比例较低时，可有效抑制肝脏内胆固醇和脂肪酸的合成，并起到降低血脂的作用。