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研究背景世界人口老龄化加速,解决人口老龄化带来的社会问题尤为突出。功能性食品既能够调节机能又具有食品属性,是应对特定人群从“被动医疗”转向“主动健康”的前提。麦胚发酵物(Fermented wheat germ,FWG)作为靶向精准营养产物,具有抗氧化、干预衰老的潜能。但是缺乏动物实验支撑FWG的功能特性。近年来关于肠道微生物的研究表明肠道微生物在衰老的过程中起着重要的调节作用,因此本课题推测FWG可以通过调节肠道菌群组成来干预衰老。研究目的通过衰老小鼠模型验证FWG能否干预衰老,并从肠道菌群角度阐明潜在机制。研究方法首先通过单因素和响应面设计研究了发酵过程中关键参数,测定了发酵过程中的FWG系统成分变化并对结构进行了表征。然后建立D-半乳糖(D-galactose,D-gal)致衰老模型,从表型、生理生化及氧化应激的角度比较正常小鼠、衰老小鼠、FWG干预衰老小鼠之间的差异。最后采用高通量测序法分析衰老小鼠肠道菌群的变化及FWG对衰老小鼠肠道微生态的影响,更加深入的探讨FWG的干预衰老机制。研究结果(1)麦胚发酵物的制备及表征:FWG的最佳发酵工艺是发酵菌种为面包酵母与植物乳杆菌,前发酵与后发酵的时间配比为3.2 h+14.8 h,面包酵母与植物乳杆菌种子液的体积比为1:2。随着发酵过程的递进,发酵体系中蛋白质的浓度和蛋白酶的活性逐渐增高,淀粉含量逐渐降低,pH值逐渐降低且TTA含量逐渐增加,面包酵母与植物乳杆菌的活菌数逐渐增减,发酵终点所有指标都趋于稳定。随着发酵过程的递进,大分子蛋白逐渐降解为小分子蛋白,游离氨基酸特别是具有抗氧化活性的疏水性氨基酸以及芳香族氨基酸类含量显著增加。FWG蛋白质二级结构中无规则卷曲的比例显著减少,α-螺旋的比例显著增加;暴露巯基的含量显著增加;微观结构由致密结构变为松散有大量孔洞的片状结构。(2)麦胚发酵物对衰老小鼠行为学特征的影响研究:Morris水迷宫实验中FWG能够显著缩短衰老小鼠找到逃生平台的时间(P<0.05),提高进入逃生平台的次数(P<0.05),新物体识别实验中,FWG可显著提高衰老小鼠对新物体的探索指数(P<0.05)。(3)麦胚发酵物对衰老小鼠生理生化指标及抗氧化能力的影响研究:为进一步探究FWG干预衰老的表型验证依据,以D-gal致衰老小鼠为研究对象,建立FWG饮食干预模型,探索FWG对衰老小鼠脏器指数,血脂、血糖水平以及血清、组织的抗氧化能力的影响。结果显示FWG可以提高衰老小鼠的脑指数,降低肝指数和脾脏指数(P<0.05);可以降低衰老小鼠血清中的总胆固醇(Total cholesterol,TC)、甘油三酯(Triglycerides,TG)、葡萄糖(Glucose,GLU)水平(P<0.05);同时,可以提高衰老小鼠血清和组织中的总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSHPx)活力(P<0.05),降低丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量。(4)麦胚发酵物对衰老小鼠肠道菌群的影响研究:分析肠道菌群生物多样性,发现Alpha多样性分析中,FWG可以显著提高衰老小鼠肠道菌群的Sobs指数和Bootstrap指数;PCA表明三组小鼠肠道菌群之间可以显著区分,麦胚发酵物干预衰老组与正常对照组相距更近;在门、科、属三级水平上进行差异性菌群分析,FWG可以显著提高衰老小鼠肠道菌群中Bacteroidetes、Lachnospiraceae、Muribaculaceae、Lactobacillus、norank_f__-Muribaculaceae等菌群丰度(P<0.05),显著降低Firmicutes、Ruminiococcacea、Mycoplasmataceae、Enterococcaceae、Helicobacteraceae、unclassified_f__-Ruminococcaceae、Mycoplasma、Enterococcus等菌群丰度(P<0.05);肠道菌群功能预测发现,衰老小鼠肠道菌群中参与脂肪酸的代谢与合成以及细菌感染等代谢通路的微生物丰度显著高于正常小鼠和麦胚发酵物干预衰老小鼠。研究结论FWG能够有效干预衰老造成的认知障碍、生理生化水平紊乱和氧化应激,肠道菌群紊乱。推测出FWG通过免疫系统介导、神经系统调节以及短链脂肪酸调控建立“微生物-脑-肠”轴关系,进一步揭示了FWG干预衰老的作用机制。