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类虫草多糖巨寡糖具有良好的生理功能。而微波在有机合成反应中表现出快速、高效、低能耗、环境友好等特点。因此本文应用微波辅助、杂多酸催化技术快速制备类虫草多糖巨寡糖;并对巨寡糖的结构进行解析,明确巨寡糖的结构特征,推导巨寡糖的合成机理;然后通过体外发酵实验研究类虫草多糖巨寡糖对肠道菌群的影响;并进一步研究类虫草多糖巨寡糖对长期高脂膳食诱导小鼠肥胖的影响,论文的主要内容包括:1.类虫草多糖巨寡糖的合成及结构研究聚葡萄糖(PDX)的平均聚合度(DP)为13,是以葡萄糖和山梨醇(摩尔比8.9:1)为底物、水为引发剂(12%,v/w)、杂多酸(1.0%,v/w)为催化剂、120oC微波辐照2.5 min合成,葡萄糖转化率为92.31%。PDX含有T-b-D-Glcp,→2)-b-D-Glcp,→6)-a-D-Glcp,→4)-a-D-Glcp和T-a-D-Glcp片段,在O-2,O-4,O-6位产生分支。聚半乳糖(PGal)的DP为17,是以半乳糖为底物、0.25 mol/L氯化钠溶液为引发剂、1.1%(v/w)杂多酸为催化剂、130oC微波辐照4.5 min合成,半乳糖转化率为97.22%。PGal含有→6)-b-D-Galp,→4)-b-D-Galp,→4)-a-D-Galp,→2,4)-a-D-Galp和T-a-D-Galp片段,在O-2,O-4,O-6位产生分支。聚甘露糖(PMan)的DP为15,是以甘露糖为底物、2.5 mol/L杂多酸催为催化剂、115oC微波辐照4.5 min合成,甘露糖转化率为89.42%。PMan含有→3)-b-D-Manp,→6)-a-D-Glcp和→3,6)-a-D-Glcp片段,在O-3,O-6位产生分支。以甘露糖为底物制备的不同DP的聚甘露糖,其DP分别为:15,27和36。类虫草多糖巨寡糖(CM)的DP为14,是以葡萄糖、半乳糖和甘露糖为底物,杂多酸(1.2%,v/w)为催化剂,120oC微波辐照3.5 min合成,单糖转化率为87.79%。CM单糖摩尔比为葡萄糖:半乳糖:甘露糖=1.93:1:1.73。CM含有→4)-b-D-Galp,→2,6)-b-D-Galp,→,2)-a-D-Galp,T-b-D-Glcp,T-a-D-Glcp,→6)-a-D-Glcp,→3)-b-D-Manp和T-a-D-Manp片段,在O-2,O-6位产生分支。2.类虫草多糖巨寡糖对肠道菌群的影响体外消化实验表明,巨寡糖不被胃液和小肠液水解。体外发酵实验表明,巨寡糖可降低发酵液p H,增加乳酸及短链脂肪酸含量。限制性末端酶切(T-RFLP)研究发现,巨寡糖降低了肠道菌群多态性,并促进优势细菌出现。RT-PCR研究表明CM促进双歧杆菌和乳杆菌增殖、抑制肠杆菌生长的效果优于PDX、PGal和PMan。CM产生短链脂肪酸的量高于PDX、PGal和PMan。巨寡糖显著增加长期高脂日粮小鼠肠道Bif164、Lab158、Bac303、Mib724的含量,对双歧杆菌(Bif164)的作用效果为CM>PMan>PDX>PGal,对乳酸菌(Lab158)的作用效果为PDX>CM>PMan>PGal。巨寡糖显著促进小鼠肠道乳杆菌和双歧杆菌的增殖、抑制肠杆菌的生长。显著增加与肥胖相关的拟杆菌与厚壁菌的比值。3.类虫草多糖巨寡糖对长期高脂日粮小鼠肥胖的影响巨寡糖显著抑制长期高脂日粮小鼠体重的增加。显著降低高脂日粮小鼠Lee指数、脂肪指数和肝脏指数。显著降低血液内毒素水平、血浆TG和LDL-C水平,PDX、PMan和CM能够显著降低血浆TC水平。巨寡糖可以调节机体氧化还原状态,降低机体自由基(ROS)和脂质过氧化物(MDA)水平,增强机体总抗氧化能力(T-AOC),提高过氧化氢酶(CAT)表达。对肠道氧化还原状态及抗氧化基因表达研究发现,巨寡糖显著降低高脂膳食诱导的回肠和结肠的ROS水平,减少MDA含量,增强T-AOC,及抗氧化酶CAT及GSH/GSSG的活性。其中CM在降低ROS水平,减少MDA含量,增强T-AOC及抗氧化酶活性均显著高于PDX、PGal和PMan,高脂膳食中添加巨寡糖后,结肠Nrf2基因表达显著上调。对肠道炎性细胞因子及炎性相关基因表达的研究发现,巨寡糖显著降低了高脂膳食小鼠肠道TNF-a水平,显著提高了IL-10的水平。其中PMan和CM显著降低了肠道IL-6的水平。高脂膳食添加巨寡糖后结肠IL-6和TNF-a的基因表达显著下调,IL-10的基因表达显著上调,IL-12的基因表达下调,其中仅为添加CM的高脂膳食组小鼠结肠IL-12的基因表达下调显著。组织形态学研究发现,巨寡糖显著增强高脂膳食小鼠结肠的肌层和粘液层厚度。对肠道紧密连接蛋白相关基因表达的研究发现,巨寡糖显著上调高脂膳食小鼠结肠上皮细胞紧密连接相关蛋白Claudin-1、JAM和Zo-1的基因表达。而对于Occludin的基因表达仅在高脂膳食中添加CM后才显著上调。对肝脏脂肪酸代谢的研究发现,巨寡糖显著降低了长期高脂膳食小鼠肝细胞脂肪浸润。显著上调小鼠肝脏Nrf2的基因表达,提高肝脏抗氧化能力。显著上调高脂膳食小鼠肝脏Cyp7al的基因表达,促进肝脏脂肪酸分解。下调高脂膳食小鼠肝脏Lpl的基因表达,并显著下调Scd1的基因表达。综上所述,葡萄糖、半乳糖、甘露糖,在微波辅助、杂多酸催化条件下,控制合成反应温度,可制备多分支结构的PDX、PGal和PMan,以及具有类虫草多糖结构的巨寡糖。研究表明,四种巨寡糖不被胃液和小肠液水解;在结肠调节肠道菌群并发酵产生乳酸和SCFA,降低肠道p H;四种巨寡糖均可促进双歧杆菌和乳杆菌增殖、抑制肠杆菌生长;SCFA中的丁酸被肠道上皮细胞利用增强了肠道屏障功能;巨寡糖抑制肠杆菌等革兰氏阴性菌生长,降低血液内毒素水平,从而抑制全身慢性炎性反应,并进一步改善机体氧化还原状态;丙酸通过抑制肝脏脂肪酸合成,从而降低肝细胞脂肪浸润,进一步抑制由于长期高脂膳食诱导的小鼠肥胖发生。