一种复合抗性淀粉在调控高产短链脂肪酸菌群中的应用

本发明属于食品营养健康领域，尤其是涉及一种复合抗性淀粉在调控高产短链脂肪酸菌群中的应用。

背景技术：

1、淀粉作为我国居民日常主食的主要组成部分，其消化产生葡萄糖并被血液吸收的速度和程度与饮食相关疾病的危险因素之间具有密切关联。根据葡萄糖释放速率，淀粉可分为快速消化淀粉(rapidly digested starch，rds)、慢速消化淀粉(slowly digestedstarch，sds)和抗性淀粉(resistant starch，rs)。rds可导致餐后血糖快速升高，长期以往会对葡萄糖稳态调节系统产生压力。sds消化缓慢，有助于长期血糖控制。rs能够逃离人体小肠淀粉消化酶的消化，进入大肠中被许多肠道微生物共同降解利用。一般来说，抗性淀粉可以分为以下5类：①rs1—物理包埋淀粉；②rs2—未糊化的天然淀粉颗粒；③rs3—回生淀粉；④rs4—化学改性淀粉；⑤rs5—淀粉-脂质复合物。

2、抗性淀粉作为一种新型的膳食纤维或益生元，在肠道菌群的代谢下能够产生短链脂肪酸(short chain fatty acids，scfas)，降低肠道环境ph值，从而抑制肠道中耐酸性较差的致病菌的生长繁殖，这对调控人体肠道微生态环境以及提高人体肠道代谢机能从而调控机体健康具有重要作用。通过饮食补充抗性淀粉对改善机体肠道功能、预防或治疗结肠炎、降低结肠癌等肠道疾病的发病率具有重要意义。已有大量体外发酵实验结果表明不同类型或结构的抗性淀粉是影响最终发酵代谢产物变化及肠道群落丰度和组成分布的关键决定因素之一。比如，rs2和rs3均能提高直肠真杆菌属(eubacterium rectale)和布式瘤胃球菌属(ruminococcus bromii)的物种相对丰度；rs4可以提高未分类的梭状芽胞杆菌(unclassified clostridiales)和狄氏副拟杆菌(parabacteroides distasonis)等的相对丰度；rs5则能够促进产丁酸盐的菌群增值，如罗氏菌属(roseburia)。因此，不同类型的抗性淀粉在肠道中有着不同的发酵模式，对肠道环境产生的影响也不完全相同。如何制备具有优异益生特性的抗性淀粉，进而更好满足其对肠道及人体营养和健康的调节改善需求，已成为食品加工和营养健康领域关注的焦点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种复合抗性淀粉在调控高产短链脂肪酸菌群中的应用。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种复合抗性淀粉在调控高产短链脂肪酸菌群中的应用，其特征在于：所述的复合抗性淀粉促进产短链脂肪酸菌群的增殖。

4、进一步，所述的复合抗性淀粉在x射线衍射图的12.8°和19.8°处具有v型晶体结构衍射峰；所述的复合抗性淀粉在红外光谱图中的1572cm-1与1726cm-1处具有代表os-基团的特征吸收峰，在1710cm-1与2852cm-1处具有代表脂质的特征吸收峰。

5、进一步，所述的产短链脂肪酸菌群包括巨单胞菌属、副拟杆菌属、小杆菌属、巨球型菌属、布劳特式菌或霍氏真杆菌中的至少一种；所述的短链脂肪酸为乙酸、丙酸、丁酸或戊酸中的至少一种。

6、所述的复合抗性淀粉，该复合抗性淀粉由马铃薯淀粉经酯化改性剂改性、与脂质反应后得到。

7、所述的复合抗性淀粉的制备方法，包括如下步骤：

8、(1)将马铃薯淀粉悬浮于去离子水中，搅拌后得到淀粉悬浮液，将所述的淀粉悬浮液加热、预混、调节ph值，然后向其中加入酯化改性剂，反应完成后进行离心、洗涤、干燥、过筛后得到rs4抗性淀粉；

9、(2)将所述的rs4抗性淀粉悬浮于去离子水中，搅拌后得到抗性淀粉悬浮液，向其中加入脂质，混合后得到抗性淀粉-甘油单酯悬浮液，将所述的抗性淀粉-甘油单酯悬浮液置于沸水浴中，搅拌、反应后冷却至室温，得到糊状物，将所述的糊状物速冻、冷冻干燥、研磨、过筛后得到所述的复合抗性淀粉。

10、进一步，所述的步骤(1)中的淀粉悬浮液的质量浓度为10-20％；所述的步骤(1)中的搅拌步骤为以200-400rpm的转速磁力搅拌；所述的步骤(1)中的加热步骤的温度为30-40℃；所述的步骤(1)中的预混步骤的时间为2-3min；所述的步骤(1)中的ph值为8.0-8.5。

11、进一步，所述的步骤(1)中的酯化改性剂由体积比为0.1-5:1的无水乙醇与辛烯基琥珀酸酐混合而成；所述的酯化改性剂的添加量为马铃薯淀粉添加量的3-9％质量百分比。

12、进一步，所述的步骤(1)的具体方法为：将马铃薯淀粉悬浮于去离子水中，搅拌后得到淀粉悬浮液，使用0.2-0.5m氢氧化钠溶液将淀粉悬浮液的ph值调节至8.0-8.5，然后在35℃的温度下，在2-3h内将酯化改性剂逐滴加入淀粉悬浮液中进行酯化改性反应，反应时间为3-4h，搅拌速率为600-700rpm，然后用去离子水和70-75％的乙醇交替离心洗涤，各3遍，离心力5000-6000g，离心时间为10min，在35-40℃的温度下干燥12-15h，得到所述的rs4抗性淀粉。

13、进一步，所述的步骤(2)中的抗性淀粉悬浮液的质量浓度为5-10％；所述的步骤(2)中的脂质的添加量为所述的rs4抗性淀粉干基的体积百分比的5-10％；所述的步骤(2)中的脂质为脂肪酸和/或甘油单酯；所述的脂肪酸为月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸或硬脂酸中的至少一种；所述的甘油单酯为单月桂酸甘油酯、单肉豆蔻酸甘油酯、单棕榈酸甘油酯或单硬脂酸肉豆蔻酸甘油酯中的至少一种。

14、进一步，所述的步骤(2)的具体方法为：

15、a、将所述的rs4抗性淀粉加入于去离子水中，预混4-6min，搅拌速率为100-300rpm，得到抗性淀粉悬浮液，向其中加入甘油单酯，混合后得到抗性淀粉-甘油单酯悬浮液；

16、b、将所述抗性淀粉-甘油单酯悬浮液在45-55℃预热搅拌2-3min，搅拌速率为200-400rpm；

17、c、将所述抗性淀粉-甘油单酯悬浮液加热，以10-15℃/min的升温速率将温度升高至100℃，反应时间为1-2h，搅拌速率为400-800rpm：

18、d、将所述抗性淀粉-甘油单酯悬浮液以10-15℃/min的降温速率将温度冷却至25℃，搅拌速率为100-300rpm，冷却时间2-3h，然后液氮速冻3-5min后转移至-80℃保存12-15h，冷冻干燥20-24h研磨过100目筛，得到所述的复合抗性淀粉。

19、相对于现有技术，本发明具有以下优势：

20、本发明所述的复合抗性淀粉通过将rs2抗性淀粉(马铃薯淀粉)酯化反应得到rs4抗性淀粉，然后与脂质复合互作，制备得到同时具有rs4和rs5双重益生特性的复合抗性淀粉；实现了对具备更优益生特性的抗性淀粉制备技术的突破，有助于精准设计具有特定结构类型的抗性淀粉、实现靶向调控机体肠道微生态环境进而满足不同人体健康需求的目标。

21、与传统抗性淀粉相比，本发明所述的复合抗性淀粉经过发酵后能够产生更多的短链脂肪酸，尤其是产丙酸和丁酸的能力显著提升；同时，复合抗性淀粉能够显著促进产短链脂肪酸的有益菌种增值，如巨单胞菌属、副拟杆菌属、小杆菌属、巨球型菌属、布劳特式菌、罗氏菌属或霍氏真杆菌等有益菌种，改善肠道菌群的组成与结构(f/b值、α-和β-多样性指数)。

22、本发明所述的复合抗性淀粉的发酵益生特性更强，相比于传统抗性淀粉，具有更好地调控肠道微环境和人体健康的作用，且制备成本较低，有助于精准设计具有特定结构类型的抗性淀粉以满足不同人体的健康需求；并且，单独将rs2、rs3、rs4或rs5直接物理混合无法所述的复合抗性淀粉“1+1＞2”的发酵益生作用。