抗性淀粉对小鼠肠道菌群的影响以及作用机制的研究

【摘要】抗性淀粉(ResistantStarch,RS)是指不能在小肠里酶解,但能被肠道菌群发酵利用的那部分淀粉。RS具有许多类似膳食纤维的生理功能,同时具有良好的加工特性,可被广泛添加到各类食品中。目前国内关于RS对肠道菌群影响的资料很少,国外针对RS该方面的研究主要通过采集粪便或者体外模拟的方式进行测定,RS在动物结肠内对菌群的影响以及其潜在的作用机制仍缺乏大量数据。本课题选用成年KM小鼠为实验动物,分别饲喂基础饲料以及添加不同含量的高直链玉米抗性淀粉饲料。试验期间小鼠自由饮水进食,试验期为4周,重点研究试验期间小鼠升结肠、横结肠、降结肠中菌群及短链脂肪酸的变化情况以及其内在联系；同时模拟肠道厌氧环境,通过检测小鼠结肠内容物体外发酵产酸及菌群变化,构建一个有效的体外发酵体系；在抗性淀粉发酵体系中添加四种外源菌群,研究外源菌群对抗性淀粉产酸的影响,以及抗性淀粉对菌群作用机制。主要的研究结果如下：1.动物实验：(1)RS能够有效降低升结肠、横结肠、降结肠内pH,其中高含量RS在降低pH方面表示出很大的优势,尤其是降结肠段,但构建稳定的酸性环境所需时间加长。(2)RS能够有效增加乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸含量,且高含量RS比低含量RS效果更好,尤其是在降结肠内。乙酸主要是由升结肠内菌群发酵产生；丙酸主要由降结肠菌群发酵产生；丁酸主要由横结肠菌群发酵产生。(3)RS可以明显促进乳酸杆菌和双歧杆菌增殖,抑制大肠杆菌和肠球菌生长,其中高含量RS作用效果更明显,特别是在降结肠内。乳酸杆菌主要分布于升结肠；双歧杆菌主要分布于横结肠和降结肠；大肠杆菌和肠球菌在各结肠段分布均匀。(4)RS能够增加肠道菌群多样性,但添加高含量RS可能会造成过低的酸性环境,反而抑制一些正常菌群的生长繁殖。2.体外发酵实验：(1)通过对不同含量RS的体外发酵试验研究,研究结果表明RS在体外发酵结果与体内发酵变化情况基本一致,该体外发酵体系是有效的.(2)实验结果表明,添加嗜酸乳杆菌能明显增加了发酵体系中乙酸的含量；添加青春双歧杆菌和屎肠球菌能明显增加发酵体系中丙酸和丁酸的含量。大肠埃希菌会抑制发酵体系中丙酸和丁酸的含量。嗜酸乳杆菌的生长可能受到RS作为碳源的调控；青春双歧杆菌和大肠埃希菌的生长可能受到RS发酵产生的酸性环境调控；RS通过促进益生菌生长来调控粪肠球菌的生长。由上述结果得到如下结论：(1)RS通过提供充足的碳源促进乳酸杆菌的生长,其中大多数乳酸杆菌分布在升结肠并发酵RS产生大量乙酸。(2)RS通过降低肠道pH值促进双歧杆菌的生长,由于双歧杆菌属于厌氧菌,大多数分布在横结肠和降结肠,因此在结肠末端高含量RS更具有优势,产生更多的丙酸和丁酸。(3)RS也是通过降低pH抑制大肠杆菌的增殖,大肠杆菌在结肠内分布均匀,但一旦过量会抑制RS产酸。(4)RS通过促进益生菌生长,增强菌群竞争来抑制肠球菌的增殖,肠球菌在结肠内分布均匀,虽然能够产丙酸和丁酸,但由于数量较少,对RS产酸影响不大。(5)RS能够增加肠道菌群多样性,但添加高含量RS反而起到相反的作用。
【作者】方建东；
【导师】顾振宇；
【作者基本信息】浙江工商大学，食品科学与工程，2014，硕士
【关键词】抗性淀粉；结肠；短链脂肪酸；发酵；

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