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香菇(Lentinula edodes(Berk.)Pegler)是一种重要的药食兼用菌,其含有多种活性营养物质,从香菇渣中探寻膳食纤维对发现新型有效成分、开发功能食品、促进香菇资源利用方面具有重要价值。目前针对不同结构特性的香菇渣可溶性膳食纤维的特征结构、理化性质与肠道健康功能之间的关系未知,对胃肠道保护作用机制及在功能食品应用方面的研究还未见报道。因此,本文综合利用光谱、色谱、流变学、等温滴定量热法、细胞生物学、扩增子测序等现代技术方法,系统的研究了香菇渣中可溶性膳食纤维的理化结构特性、益生菌活性保护和结肠有效递送、促胃肠道健康及协同缓解肠道炎症的作用机制。主要内容如下:(1)香菇渣中不同可溶性膳食纤维组分的结构特征和热力学、流变学特性以香菇渣为原料,经高压蒸煮技术和乙醇分步沉淀,得到了4种不同的可溶性膳食纤维组分,并通过单糖组成、红外光谱、高碘酸盐氧化、smith降解和1D/2D核磁共振等方法分析了其结构特征和可能的重复单元。结果表明,4种可溶性膳食纤维组分的分子量分别为6.43×10~7(LEHSDF)、6.25×10~6(LESDF-1)、1.58×10~5(LESDF-2)和2.50×10~4 Da(LESDF-3),均主要由葡萄糖组成,以吡喃糖苷的形式存在,且LESDF-3有明显的分支结构。可溶性膳食纤维的热力学性能受其不同结构特征的影响。膳食纤维的分子量越大,降解所造成的重量损失越大。同时,可溶性膳食纤维作为添加剂改变了面团的流变学性能。添加中等分子量、高支化度的膳食纤维对提高面团粘弹性有重要作用。含LESDF-2的面团其储能模量G’和损耗模量G’均显著升高,表现出了高弹性。(2)高分子量可溶性膳食纤维与胰脂肪酶和胆盐的相互作用机理利用体外细胞模型、等温滴定量热法、荧光光谱和圆二色谱等,对高分子量可溶性膳食纤维组分(LEHSDF)的降血脂作用、及其与主要参与脂质消化的胰脂肪酶和胆盐的相互作用机制进行了探索。结果表明,LEHSDF对Hep G2细胞脂质积聚有明显的抑制作用(P<0.05)。LEHSDF与胆盐没有特异性结合(表观结合常数:26 mmol/L),而对脂肪酶的抑制作用主要由疏水作用力和静电作用力,以及包封、吸附等决定。(3)不同可溶性膳食纤维组分的体外消化、发酵特性及其对人体肠道菌群的影响研究了三种可溶性膳食纤维组分(LESDF-1、LESDF-2和LESDF-3)在体外模拟消化中的结构变化、大肠发酵产物及其对人体肠道微生物群落类型的影响。结果表明,三种可溶性膳食纤维组分均在24小时后被完全发酵消耗。LESDF-2总糖消耗变化较慢,丙酸(55.29±0.46 mmol/L,P<0.05)和丁酸(29.26±0.38mmol/L,P<0.05)产量最高。支链结构可以提高可溶性膳食纤维在胃肠道中的消耗率,但不影响总短链脂肪酸的生成。而LESDF-3能促进类杆菌的产生。因此LESDF是一种影响肠道微生物群落组成和相对丰度的营养成分。(4)不同可溶性膳食纤维组分对植物乳杆菌LP90的保护作用植物乳杆菌作为一种常见益生菌可用于食品、保健品或药物中。为提高植物乳杆菌LP90的活性和在肠道中的有效释放,以4种香菇可溶性膳食纤维组分为包被材料,制备了不同的益生菌微胶囊。采用红外光谱、扫描电镜、激光扫描共聚焦显微镜等对其表面性质、内部形态和细胞分布进行了表征。结果表明,4种微胶囊的包封率在91.67%到95.67%之间,均呈中空沟道折叠,LP90细胞分布均匀。不同的膳食纤维包衣材料影响了微胶囊的通透性、稳定性和温度可控性,改变了益生菌的转运效率。LEHSDF包被的微胶囊在胃肠道环境中的益生菌存活率显著提高(P<0.05)。膳食纤维包衣材料的分子量越大,支化度越低,在热处理、潮湿、长期贮存和胃肠道消化等恶劣条件下的稳定性越好。(5)植物乳杆菌和LESDF-2对溃疡性结肠炎小鼠肠黏膜上皮屏障的联合保护作用运用Elisa、Western Blot、RT-PCR、扩增子测序等方法,研究了合生元(LESDF-2和植物乳杆菌LP90)对葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎的联合预防和改善作用。结果表明,与单独饲喂LESDF-2和植物乳杆菌LP90相比,合生元可显著增加紧密连接蛋白的表达(P<0.05),促进杯状细胞产生,提高髓过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,修复肠上皮损伤。可维持Th17/Treg平衡,促进IL-10(27.83±2.03 pg/m L,P<0.05)和Ig A(872.10±7.98 ng/m L,P<0.05)释放,抑制IL-17a(46.79±6.10 pg/m L,P<0.05)和TNF-α(305.67±31.08 pg/m L,P<0.05)的产生,上调Foxp3和维生素D受体的m RNA表达,减轻了肠道炎症。此外,合生元可显著促进丁酸的产生(P<0.05)和肠道微生物多样性,维持肠道内稳态。由此可见,合生元能有效保护肠粘膜上皮屏障,可以被用作营养补充剂以改善结肠炎。综上,本研究有助于提高香菇渣资源的开发利用,实现肠道微生物群的定向调控,为开发新型功能食品和药物提供理论依据。