刺激肠道菌群高产防癌剂丁酸的抗性淀粉筛选及结构剖析的制作方法
【专利摘要】本发明涉及经肠道自身微生物发酵能高产防癌抗癌剂丁酸的具有特定结构的抗性淀粉的筛选及结构剖析的领域采用高直链淀粉品种经过不同处理后，再在模拟人体小肠系统中进行体外消化，得到的不同结构的抗性淀粉，再经与人体大肠菌群混合在模拟大肠环境下体外发酵24小时，运用气相色谱法测定发酵产物中乙酸、丙酸和丁酸的含量，从而筛选出高产防癌抗癌剂丁酸的抗性淀粉。用扫描电镜可观察到其呈多孔状结构。其化学结构表明此分子中含有有一定量的大分子(支链淀粉)，而在其它抗性淀粉中不存在。具有这种多空状的空间结构的抗性淀粉更有利于肠道有益菌的吸附、渗透；而该抗性淀粉中的大分子是刺激肠道菌群高产防癌剂丁酸的重要结构特征之一。
【专利说明】刺激肠道菌群高产防癌剂丁酸的抗性淀粉筛选及结构剖析所属【技术领域】
[0001]本发明专利涉及经肠道自身微生物发酵高产防癌抗癌剂丁酸的具有特定结构的抗性淀粉的筛选及结构剖析从而进行高效防癌物质丁酸(特别是大肠癌)研发的领域，是一种经大肠菌群发酵高产防癌抗癌剂丁酸的抗性淀粉的筛选和结构剖析的一项研究。
【背景技术】
[0002]抗性淀粉在大肠菌群作用下进行发酵。其发酵产物短链脂肪酸能有效降低大肠中的PH，抑制致病菌的生长、繁殖，减少结肠癌发病率。特别是丁酸，被认为是结肠黏膜的生长诱导剂和炎症抑制剂，且能抑制多种癌细胞的增殖，因此被认为是一种肠道自产的天然的大肠防癌抗癌剂。目前，对抗性淀粉在大肠中发酵的研究多停留在研究大肠中抗性淀粉经发酵后对总短链脂肪酸含量的影响，缺少对特定结构的抗性淀粉与大肠中微生物自产丁酸之间关系的研究。
[0003]研究表明来源于不同淀粉的抗性淀粉的结构是不同的，其被肠道微生物利用后产丁酸能力也大不通。因此通过的不同的技术制备可获得不同结构的抗性淀粉，抗性淀粉的组织结构和分子组成将影响发酵过程，因此本发明从不同结构的抗性淀粉中筛选出肠道微生物发酵后能高产防癌抗癌剂丁酸的抗性淀粉并利用现代分析技术手段对抗性淀粉的精细结构进行表征。
【发明内容】
[0004]为了提高抗性淀粉在大肠中发酵高产抗癌剂丁酸，本发明对高直链淀粉品种进行不同处理，筛选出一种能够有效提高其在大肠中发酵高产抗癌剂丁酸的抗性淀粉。通过对此抗性淀粉分子进行结构鉴定，发现此抗性淀粉具有较高的组织结构，用扫描式电子显微镜可观察到其呈多孔状。对其化学结构研究表明此分子分布中保留有一定量的大分子(支链淀粉)物质，而在其它抗性淀粉中是不存在，这种大分子被认为是刺激肠道微生物生产丁酸的促进剂。在外观上，具有这种多空状的空间结构的抗性淀粉更有利于肠道细菌的吸附、渗透，增强了有益菌群的竞争优势。
[0005]为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术发案:(1)采用高直链淀粉品种分别进行极限无水状态下热处理、含有水分条件下的热处理。以未经任何热处理的抗性淀粉为对照，处理完成后进行冷冻干燥；(2)将不同处理过的淀粉200mg在模拟人体小肠系统进行体外消化培养，得到不同结构的抗性淀粉；(3)利用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行分析测定，来研究样品的组成结构，利用高效液相色谱法对样品的分子组成进行测定，并用差示扫描量热仪对抗性淀粉热糊化动力学测定，同时用扫描式电子显微镜来观测抗性淀粉的表面形状；⑷样品抗性淀粉在体外进行发酵24h，得到发酵产物；(5)运用气相色谱法测定发酵产物中总短链脂肪酸(丁酸、乙酸、丙酸)特别是丁酸的含量，并进行分析比较。
[0006]本实验具有以下的优点:一是原料易获得；二是对淀粉的处理方法简单易行；三是对抗性淀粉精细结构易表征；四是采用该方法筛选的抗性淀粉能有效地刺激肠道菌群发酵高产防癌抗癌剂丁酸，从而具有较强营养学应用价值。
【专利附图】
【附图说明】:
[0007]1.具有特定外形特征的抗性淀粉扫描电镜照片(图1):具有这种多空状的空间结构的抗性淀粉更有利于肠道有益菌的吸附、渗透，从而刺激在大肠菌群发酵中高产防癌抗癌剂丁酸；
[0008]2.高产丁酸的抗性淀粉分子分布图(图2):结果显示高产丁酸的抗性淀粉中含有一定量的大分子(支链淀粉)，而在其它抗性淀粉中不存在。这种大分子(支链淀粉)可能是刺激肠道菌群高产防癌剂丁酸的重要结构特征之一；
[0009]3.不同结构的抗性淀粉经肠道菌群发酵后的产物比较(图3):结果显示，与对照样品比较，具有该特定结构的抗性淀粉能有效地刺激肠道菌群发酵高产防癌抗癌剂丁酸。
【具体实施方式】:
[0010]以未经过热处理，极限无水状态下的热处理，含有一定水分含量条件下的热处理的淀粉进行对比试验，淀粉经过模拟人体小肠消化系统进行消化后得到不同结构的抗性淀粉，然后将这些不同结构的抗性淀粉进行大肠菌群体外发酵，24小时后测定其发酵产物中短链脂肪酸总量(乙酸、丙酸、丁酸)尤其是丁酸含量。比较分析显示极限无水条件下经过热处理的淀粉其产生的抗性淀粉可发酵生产丁酸含量最高，总短链脂肪酸含量也最高，且丁酸在短链脂肪酸中的比例也最高。通过对此抗性淀粉分子进行结构鉴定，发现此抗性淀粉具有较高的组织结构，用扫描式电子显微镜可观察到其多孔结构。对其化学结构研究表明此分子中保留有一定量的大分子(支链淀粉分子)。
【权利要求】
1.一种通过对高含直链淀粉的淀粉进行不同的处理，通过其对刺激大肠发酵所产防癌抗癌剂丁酸的不同程度进行筛选并进行结构表征，其主要特征是:(I)淀粉进行不同的处理；(2)淀粉在模拟人体小肠环境下的消化制备样品抗性淀粉；(3)样品抗性淀粉分子的结构特征表征；(4)样品的体外发酵，检测具有该特征的抗性淀粉对产生丁酸的影响。
2.根据权利I所要求的新方法，其特征是:采用高直链淀粉品种分别进行极限无水状态下加热、含有水分条件下加热、未经任何热处理，处理完成后样品进行冷冻干燥。
3.根据权利I所要求的新方法，其特征是:将不同处理过的淀粉200mg在模拟人体小肠系统进行体外消化培养，此体系中淀粉与人工唾液酶混合，并添加胰酶和胃蛋白酶，然后再经葡萄糖化酶进一步降解，反应结束后，其含量用Megazyme检测盒检测,可获得约90mg左右的抗性淀粉。抗性淀粉用无水乙醇回收，经自然干燥后，用于肠道菌群发酵。
4.根据权利I所要求的新方法，其特征是:利用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行分析测定，来研究样品的有序结构，利用高效液相色谱法对样品的分子组成进行测定，同时用扫描式电子显微镜来观测抗性淀粉的表面形状。
5.根据权利I所要求的新方法，其特征是:样品抗性淀粉在体外进行肠道菌群发酵24h，以人体的新鲜分泌物为培养液，并添加150ml的磷酸盐缓冲液，经行四次重复实验，样品的培养液中要添加发酵底物，空白试验中不添加。
6.根据权利I所要求的新方法，其特征是:运用气相色谱法测定发酵产物中总短链脂肪酸(丁酸、乙酸、丙酸)及丁酸的含量，并进行分析比较。
【文档编号】G01B15/04GK103728265SQ201210388286
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月15日 优先权日:2012年10月15日
【发明者】周忠凯, 陈晓姗, 张岩, 郑排云, 杨艳 申请人:周忠凯, 陈晓姗, 张岩, 郑排云, 杨艳