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我国是世界马铃薯生产第一大国，同时也是消费第一大国。马铃薯全粉作为马铃薯加工产品，在食品工业上得到了快速地应用与发展。但在马铃薯全粉加工过程中会产生大量的副产物皮渣，这些皮渣中膳食纤维含量较为丰富。为节约资源、避免环境污染、促进马铃薯资源的深度开发，本研究以马铃薯全粉加工中产生的皮渣为主要原料，优化超声波辅助酶碱结合法提取马铃薯膳食纤维的工艺条件，对提取的马铃薯膳食纤维进行复合酶法改性并优化改性工艺条件，对比分析改性前后两种膳食纤维的结构特征、热学性质、理化特性与功能特性，探究改性前后两种膳食纤维对小鼠肠道短链脂肪酸含量和肠道菌群的影响。主要研究结果如下:
1.优化了马铃薯膳食纤维提取工艺。采用超声波辅助酶碱结合的方法，以总膳食纤维提取率为评价指标，设计单因素、响应面试验，并进行验证。结果表明，适宜的提取工艺条件为超声波功率180W、超声温度50℃、α-淀粉酶添加量为148U/g、酶解时间35min、NaOH浓度3.0％、碱解时间14min，此时总膳食纤维提取率达最大值66.56％。
2.优化了复合酶法改性马铃薯膳食纤维工艺。采用纤维素酶-木聚糖酶结合的方法改性马铃薯膳食纤维，以其中可溶性膳食纤维含量为评价指标，设计单因素、响应面试验，并进行验证。结果表明，适宜的改性工艺条件为添加复合酶0.18％、酶解温度51.00℃、酶解pH4.9，酶解2h，此时可溶性膳食纤维含量达到最大值26.82％。
3.研究了改性前后两种膳食纤维的结构表征、热力学稳定性、理化性质、生理功能。结构特征结果分析表明，改性前后两种马铃薯膳食纤维的主要单糖成分是葡萄糖和半乳糖，酶法改性后膳食纤维中甘露糖、半乳糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、木糖和阿拉伯糖的含量增加;改性后膳食纤维表面结构粗糙、裂纹增加、形成疏松多孔的结构;在傅立叶变换红外光谱分析中，改性前后两种膳食纤维均表现出典型的多糖吸收峰;X射线衍射分析中的尖峰表明它们都具有I型纤维素特征，改性后马铃薯膳食纤维的衍射强度降低，结晶区变小，可溶性成分暴露。热力学稳定性结果分析表明，在30.0℃升至790℃测试温度范围内，改性马铃薯膳食纤维表现出更好的热稳定性。
理化性质结果分析表明，酶法改性后的马铃薯膳食纤维的持水力为9.03g/g、对葵花籽油持油力为2.95g/g、溶胀力为6.67mL/g，是改性前的马铃薯膳食纤维持水力的1.25倍、持油力的1.96倍、溶胀力的1.9倍，且马铃薯膳食纤维对葵花籽油的持油力高于大豆油与花生油。功能特性结果分析表明，酶法改性后的膳食纤维的葡萄糖的吸附能力为137.2mg/g，亚硝酸根离子的清除能力为88.9％，在pH7.0时的胆固醇吸附能力为28.12mg/g，pH2.0时为9.64mg/g，阳离子交换能力为0.56mmol/g，均显著高于未改性的马铃薯膳食纤维。
4.探索了改性前后两种膳食纤维对小鼠肠道短链脂肪酸和肠道菌群的影响。短链脂肪酸含量的测定结果表明膳食纤维对短链脂肪酸整体上呈现促进作用，且改性膳食纤维的促进作用更明显。其中，膳食纤维对乙酸、正丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸呈促进作用，对丙酸呈抑制作用。对小鼠粪便中微生物群落结构变化进行分析，结果表明膳食纤维处理组能显著提高小鼠肠道菌群的群落个数与多样性，且改性膳食纤维组微生物种类丰富度高于未改性膳食纤维处理组。除膳食纤维高剂量组外，膳食纤维与改性膳食纤维各组均随剂量的增加，厚壁菌门相对含量下降，而拟杆菌门相对含量上升。毛螺菌科与瘤胃菌科微生物含量增加，普雷沃氏菌科微生物含量减少。
1.优化了马铃薯膳食纤维提取工艺。采用超声波辅助酶碱结合的方法，以总膳食纤维提取率为评价指标，设计单因素、响应面试验，并进行验证。结果表明，适宜的提取工艺条件为超声波功率180W、超声温度50℃、α-淀粉酶添加量为148U/g、酶解时间35min、NaOH浓度3.0％、碱解时间14min，此时总膳食纤维提取率达最大值66.56％。
2.优化了复合酶法改性马铃薯膳食纤维工艺。采用纤维素酶-木聚糖酶结合的方法改性马铃薯膳食纤维，以其中可溶性膳食纤维含量为评价指标，设计单因素、响应面试验，并进行验证。结果表明，适宜的改性工艺条件为添加复合酶0.18％、酶解温度51.00℃、酶解pH4.9，酶解2h，此时可溶性膳食纤维含量达到最大值26.82％。
3.研究了改性前后两种膳食纤维的结构表征、热力学稳定性、理化性质、生理功能。结构特征结果分析表明，改性前后两种马铃薯膳食纤维的主要单糖成分是葡萄糖和半乳糖，酶法改性后膳食纤维中甘露糖、半乳糖、鼠李糖、半乳糖醛酸、木糖和阿拉伯糖的含量增加;改性后膳食纤维表面结构粗糙、裂纹增加、形成疏松多孔的结构;在傅立叶变换红外光谱分析中，改性前后两种膳食纤维均表现出典型的多糖吸收峰;X射线衍射分析中的尖峰表明它们都具有I型纤维素特征，改性后马铃薯膳食纤维的衍射强度降低，结晶区变小，可溶性成分暴露。热力学稳定性结果分析表明，在30.0℃升至790℃测试温度范围内，改性马铃薯膳食纤维表现出更好的热稳定性。
理化性质结果分析表明，酶法改性后的马铃薯膳食纤维的持水力为9.03g/g、对葵花籽油持油力为2.95g/g、溶胀力为6.67mL/g，是改性前的马铃薯膳食纤维持水力的1.25倍、持油力的1.96倍、溶胀力的1.9倍，且马铃薯膳食纤维对葵花籽油的持油力高于大豆油与花生油。功能特性结果分析表明，酶法改性后的膳食纤维的葡萄糖的吸附能力为137.2mg/g，亚硝酸根离子的清除能力为88.9％，在pH7.0时的胆固醇吸附能力为28.12mg/g，pH2.0时为9.64mg/g，阳离子交换能力为0.56mmol/g，均显著高于未改性的马铃薯膳食纤维。
4.探索了改性前后两种膳食纤维对小鼠肠道短链脂肪酸和肠道菌群的影响。短链脂肪酸含量的测定结果表明膳食纤维对短链脂肪酸整体上呈现促进作用，且改性膳食纤维的促进作用更明显。其中，膳食纤维对乙酸、正丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸呈促进作用，对丙酸呈抑制作用。对小鼠粪便中微生物群落结构变化进行分析，结果表明膳食纤维处理组能显著提高小鼠肠道菌群的群落个数与多样性，且改性膳食纤维组微生物种类丰富度高于未改性膳食纤维处理组。除膳食纤维高剂量组外，膳食纤维与改性膳食纤维各组均随剂量的增加，厚壁菌门相对含量下降，而拟杆菌门相对含量上升。毛螺菌科与瘤胃菌科微生物含量增加，普雷沃氏菌科微生物含量减少。