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低聚糖通常是指平均聚合度介于2至20之间的碳水化合物,按照其消化特性可分为消化性低聚糖和非消化性低聚糖。与消化性低聚糖相比,非消化性低聚糖因含有抗机体消化道酶水解的糖苷键,因此可通过口腔、胃和小肠到达结肠,被结肠微生物代谢水解,从而发挥调节肠道微生态平衡作用,而微生物代谢物则进一步发挥调节机体糖脂代谢等功效;此外非消化性低聚糖还具有低甜度、低热量、良好的保湿性等食品加工特性,因而受到了广泛关注。本实验室前期研究了以半乳糖、葡萄糖、甘露糖为原料,采用微波辅助杂多酸催化技术合成聚半乳糖Polygalactose(PGal)、聚葡萄糖Polydextrose(PDX)、聚甘露糖Polymannose(PMan)等低聚糖的工艺;本文在获得上述不同单糖构成的低聚糖基础上,采用体外模拟胃肠道仿生系统,研究了聚半乳糖PGal、聚葡萄糖PDX、聚甘露糖PMan的人体胃肠道消化液水解及其被结肠微生物发酵的特性,并通过16S r DNA扩增子测序技术以及气相色谱法,分析了上述三种低聚糖对人结肠肠道菌群以及微生物代谢产生短链脂肪酸的影响,得到的主要结果如下:(1)微波辅助合成的聚半乳糖PGal、聚葡萄糖PDX、聚甘露糖PMan在长达12h的胃-小肠消化实验中,约仅有35%的低聚糖被降解为单糖、二糖,表明这三种低聚糖均具有良好的非消化特性。(2)聚半乳糖PGal、聚葡萄糖PDX、聚甘露糖PMan经体外结肠微生物发酵24h后,均显著改变发酵液中的菌群结构,但这三种低聚糖对菌群结构的调节强度不同,聚半乳糖PGal对菌群结构的改变最大,聚葡萄糖PDX和聚甘露糖PMan次之。(3)聚半乳糖PGal、聚葡萄糖PDX和聚甘露糖PMan促进发酵液中的菌群增殖效果不同。这三种低聚糖均没有促进拟杆菌门Bacteroidetes的增殖,聚甘露糖PMan促进了Firmicutes的增殖;聚半乳糖PGal和聚葡萄糖PDX上调了放线菌门Actinobacteria丰度,二者同时展现出了优良的“促双歧”增殖天赋,显著提高了双歧杆菌Bifidobacterium丰度,其中聚半乳糖PGal“促双歧”能力要强于聚葡萄糖PDX。聚甘露糖PMan对拟杆菌属中的Bacteroides＿thetaiotaomicron和Bacteroides＿uniformis具有选择性促进作用,这可能与其特定的单糖构成和分子结构有关。(4)聚半乳糖PGal、聚葡萄糖PDX、聚甘露糖PMan均显著提高了发酵液中短链脂肪酸如乙酸、丙酸、丁酸、乳酸等的含量。聚半乳糖PGal发酵后产生了最大量的总短链脂肪酸。相关性分析表明,双歧杆菌Bifidobacterium和乳杆菌Lactobacillus等可能是代谢产生大量短链脂肪酸的关键菌。上述研究表明,聚半乳糖PGal、聚葡萄糖PDX、聚甘露糖PMan均具有良好的肠道菌群发酵特性,可作为潜在的益生元用于食品。