谷糠膳食纤维代餐粉的研制及其预防肠炎作用研究

选题依据:谷糠是谷子在碾米过程中产生的副产物,富含膳食纤维等多种活性成分。但谷糠大多作为动物饲料,未被进行更深度地加工利用,造成了谷糠资源的浪费。膳食纤维是谷糠的主要成分,是一种难以被小肠消化吸收的碳水化合物,具有促进排便、调节肠道菌群和减轻肠道黏膜炎症等促进肠道健康功能。现今久坐的生活习惯,较大生活压力产生的负面情绪以及高油、高糖购买DS-3201的饮食结构,易导致肠道蠕动减慢、肠道菌群失调甚至肠道屏障受损,甚至进一步诱发溃疡性结肠炎。而溃疡性结肠炎难治愈、易复发,其患病率和发病率逐年上升,给患者带来生活和经济负担。因此本研究将谷糠开发为有益肠道,具有一定预防肠炎功能的代餐粉,为谷糠的产业化开发利用提供依据,提高谷糠的经济效益。研究目的:通过优化提取工艺和配方制备谷糠膳食纤维及代餐粉,并评价其对溃疡性结肠炎的预防作用。研究方法:(1)采用正交试验,分别以谷糠水解后的还原糖含量及产物中可溶性膳食纤维得率/蛋白质得率为指标,确定α-淀粉酶和木瓜蛋白酶的提取谷糠膳食纤维的最优条件,并对膳食纤维进行单糖组成及物化性质的测定。(2)以脱脂谷糠超微粉为基料,复配杂粮粉、果蔬粉和甜味剂,以感官评价、吸水性指数和水溶性指数为指标,确定谷糠膳食纤维代餐粉的最佳配方。并对谷糠进行质量安全检测,以评价其食用安全性。(3)采用DSS复制溃疡性结肠炎,从小鼠的疾病活动状态、结肠炎症状态、肠道屏障功能和肠道分泌功等方面评价谷糠膳食纤维、谷糠膳食纤维代餐粉以及市售的纽崔莱纤维粉对肠炎的预防作用,并进一步进行粪便代谢组学和微生物组学相关分析,聚焦潜在生物标志物及代谢通路。研究结果:(1)α-淀粉酶和木瓜蛋白酶提取膳食纤维的最佳条件为α-淀粉酶(350 U/g,70℃,p H 7.0,2.5 h),木瓜蛋白酶(100 U/g,60℃,p H 7.0,1.5 h)。谷糠膳食纤维单糖组成丰富,且不同来源的膳食纤维的单糖组成不同。谷糠可溶性膳食纤维中主要为葡萄糖,其次是少量的半乳糖、阿拉伯糖和木糖,而不溶性膳食纤维中主要为阿拉伯糖和木糖,其次是葡萄糖和半乳糖。另外,谷糠膳食纤维的持水力和膨胀力与米糠和麦麸膳食纤维相当,无统计学意义上的差异,提示谷糠可以同米糠和麦麸一样用于代餐粉的复配开发。(2)谷糠膳食纤维代餐粉的最佳配方为脱脂谷糠超微粉30%,黄豆粉25%,苦荞粉20%,玉米粉15%,甜蜜素0.06%和苹果粉9.94%。谷糠的质量安全检测结果表明,谷糠中的真菌毒素(玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素和黄曲霉Microlagae biorefinery毒素),农药残留(多菌灵、吡虫啉、啶虫脒、有机磷类和氨基甲酸酯类农药),污染物(铅、铬、镉、汞和砷)均符合国标规定,证明了谷糠及其代餐粉的食用安全性。(3)谷糠膳食纤维、谷糠膳食纤维代餐粉以及纽崔莱纤维粉均不同程度的缓解了溃疡性结肠炎小鼠的便血、免疫紊乱、结肠形态异常以及肠道屏障受损情况。这说明谷糠膳食纤维及代餐粉具有一定的预防肠炎作用。进一步的粪便代谢组学和微生物组学相关分析,最终聚焦到苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成途径,该途径可能是高膳食纤维饮食预防肠炎的机制之一。12个差异菌群中g_Lactobacillus可以减轻结肠炎症,f_Moraxellaceae会促进炎症,而o_Bacteroidales和g_Corynebacterium包含有益菌和条件致病菌,对炎症有抑制和促进双面作用。通过与菌群关联分析发现,高膳食纤维饮食可能通过促进色氨酸的吲哚代谢和犬尿氨酸代谢,以及调节肠道微生物稳态、抑制炎症、促进肠道屏障的修复以减轻DSS导致的结肠炎症。这说明谷糠与其复配的代餐粉可以作为膳Galunisertib分子量食纤维的补充来源,具有一定保护肠道和预防肠炎的作用。且在系统调节代谢物和肠道微生物的方面,谷糠膳食纤维代餐粉相较谷糠膳食纤维与纽崔莱纤维粉对机体具有更广泛的调节作用,其预防溃疡性结肠炎的作用优于前二者。研究结论:本研究优化了谷糠膳食纤维提取条件,研制了谷糠膳食纤维代餐粉,谷糠与其复配的代餐粉可以作为膳食纤维的补充来源,具有一定保护肠道和预防肠炎的作用,为谷糠的产业化开发利用提供了依据。