研究进展 | 抗性淀粉的健康功效分析

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抗性淀粉（resistant starch）又称抗酶解淀粉、难消化淀粉，在小肠中不能被酶解，但在人的肠胃道结肠中可以与挥发性脂肪酸起发酵反应。抗性淀粉存在于马铃薯、香蕉、大米等天然食品中，都含有抗性淀粉，特别是高直链淀粉的玉米淀粉含抗性淀粉高达60%。这种淀粉较其他淀粉难降解，在体内消化缓慢，吸收和进入血液都较缓慢。可根据这些特性开发相应功能食品、健康食品。

研究成果分享

壹

富含抗性淀粉的糙米具有益生元特性，可增强肥胖小鼠的肠道健康

Abstract

抗性淀粉作为大肠中的益生元，有助于维持健康的肠道环境并减轻相关的慢性疾病。本研究旨在调查富含抗性淀粉的糙米（RBR）对肠道健康和功能的影响。本研究使用模型评估了整个消化过程中抗性淀粉浓度、结构改变和支链长度分布的变化。通过分析RBR的益生元潜力、对肠道微生物群的影响以及饲喂高脂肪饮食的肥胖动物的肠道功能相关蛋白，评估了RBR在肠道环境中的功效。与白米和糙米相比，RBR在小肠和大肠中表现出更高的不溶性部分产量。消化过程中可消化总淀粉含量下降，而抗性淀粉含量显著增加。此外，与白米和糙米相比，RBR显著增强了四种益生菌菌株的生长，表现出比阳性对照FOS更高的增殖活性。值得注意的是，高脂饮食诱导的肥胖小鼠摄入RBR可以抑制结肠缩短、促进生长并改善肠道通透性。这些发现强调了RBR的潜在益生元和促进肠道健康的特性，为开发旨在预防胃肠道疾病的功能性食品提供了见解。

Conclusion

本文首次提出了由(E)-2-辛烯醛转化为2,4-辛烯醛生成2-丁基噻吩的途径。这项工作有助于深入了解咸味调味料或类肉食品在加热加工过程中肉类风味的形成。本研究通过苹果酸处理，探讨了抗淀粉强化糙米的益生元功效和改善肠道功能的潜力。通过RBR的RS含量、扫描电子显微镜和支链长度分布分析，在体外消化模型中证实其对消化酶具有较高的抗性。这可能是由于其高可发酵纤维含量;因此，需要进一步的研究。以RBR为底物的益生菌生长增强表明其作为有益结肠细菌底物的潜力，并说明其作为一种新型益生元的潜在用途。在高脂肪饮食引起的肥胖动物模型中，食用RBR通过促进有益菌的生长、防止结肠缩短和炎症、增强紧密连接蛋白的表达，对肠上皮具有保护作用。本研究的发现为RBR作为一种具有益生元特性的功能性食品成分的潜力提供了有价值的见解，可以促进肠道健康。了解肥胖背景下RBR对肠道健康影响的潜在机制可能对制定旨在预防胃肠道疾病和改善整体健康结果的饮食策略具有重要意义。

Reference:

PARK M, LEE H B, KIM H R, et al., Resistant starch-enriched brown rice exhibits prebiotic properties and enhances gut health in obese mice[J]. Food Research International, 2024, 187: 114417. DOI:10.1016/j.foodres.2024.114417.

贰

根据NHANES数据，4型抗性马铃薯淀粉改变了西方饮食小鼠的盲肠微生物组和基因表达

Abstract

食物中存在四种主要类型的抗性淀粉（RS1-4），所有这些都可以改变微生物组，并在盲肠和结肠中发酵产生短链脂肪酸（SCFA）。4型RS是化学改性淀粉，通常不存在于食品中，但由于添加它们会增加纤维含量，因此已成为一种流行的食品添加剂。针对人类和啮齿类动物的多项研究探讨了不同的RS4如何影响餐后葡萄糖代谢，但很少有研究探讨食用RS4对微生物组的影响。此外，许多在啮齿类动物中进行的RS研究使用的高脂肪饮食与人类通常消耗的食物不同。为了解决这个问题，小鼠被喂食全西方饮食（TWD），该饮食基于国家健康和营养检查调查（NHANES）数据，模仿典型美国饮食的常量和微量营养素成分，持续六周，然后补充0、2%、5%或10%的RS4、Versafibe 1490™（VF）（一种磷酸化交联马铃薯淀粉），再持续3周。分析盲肠内容物的SCFA含量和微生物群组成。丁酸盐产量增加，而支链SCFA产量减少。在饲喂添加了10% VF 1490的TWD的小鼠中，微生物组的α-多样性下降，而β-多样性图显示，5%和10% VF组与饲喂TWD的小鼠不同。同样，在喂食10% VF饮食的小鼠中，不同属的相对丰度变化最大。为了检查VF消耗对组织基因表达的影响，通过RNASeq分析了盲肠和远端结肠组织mRNA丰度。基因表达变化在盲肠中比结肠中更普遍，并且在饲喂10% VF饮食的小鼠中更为普遍，但变化的数量远低于先前在饲喂添加天然马铃薯淀粉（RPS）的TWD的小鼠中观察到的变化数量。这些结果提供了额外的证据，表明RS的结构是决定其对盲肠和结肠微生物组和基因表达影响的主要因素。

Conclusion

在肉类调味料的加工过程中，随着反应时间的延长，所有中间体的浓度都呈现先上升后下降的趋势，这可以通过它们的形成和降解来证明。不饱和脂肪醛对反应活性的贡献很大，主要表现在抑制半胱氨酸-amadori的形成和加速噻唑烷衍生物的形成。多不饱和对初始美拉德反应阶段的影响相似。半胱氨酸也能催化相应的脂肪醛生成噻唑烷衍生物。对噻唑烷类衍生物进行加热，产生非常复杂的风味化合物。特别地，提出了半胱氨酸与甲醛反应，由噻唑烷衍生物脱羧生成噻唑的途径。这项工作有助于了解初始反应中间化合物的形成途径，也可以为肉类调味品或肉类食品的加工提供一定的指导。其他人先前的研究提供了各种RS4发酵能力的混合结果。值得注意的是，对人类、大鼠或体外培养系统喂养VF的研究给出了关于VF发酵性的相互矛盾的结果。在本研究中，发现小鼠能够发酵VF，这可以通过增加丁酸和减少支链SCFA的产生，以及盲肠和远端结肠中盲肠微生物群和基因表达的变化来证明。基因表达变化在盲肠和喂食10% VF的小鼠中更为普遍。然而，与先前在喂食RPS的小鼠中观察到的相比，变化的数量要少得多。VF诱导的微生物组变化也与我们在RPS中观察到的不同，这进一步证明了RS的结构是决定其对盲肠和结肠中微生物组和基因表达影响的主要因素。

Reference:

SMITH A D, CHEN CL, CHEUNG L, et al. A type 4 resistant potato starch alters the cecal microbiome and gene expression in mice fed a western diet based on NHANES data[J]. Food & Function, 2024, 15: 3141. DOI:10.1039/d3fo04512a.

叁

抗性淀粉摄入通过重塑肠道微生物群促进人类减肥

Abstract

新的证据表明，膳食纤维调节肠道微生物群可能为代谢紊乱提供解决方案。在一项针对37名超重或肥胖参与者的随机安慰剂对照交叉设计试验（ChiCTR-TTRCC-13003333）中，试验测试了抗性淀粉（RS）作为膳食补充剂是否会影响肥胖相关的结果。在这里，试验表明，补充8周的RS有助于实现体质量减轻（平均-2.8 kg）并改善体质量超重个体的胰岛素抵抗。RS的好处与肠道微生物群组成的变化有关。补充青春双歧杆菌（一种与减轻研究参与者肥胖显着相关的物种）可保护雄性小鼠免受饮食引起的肥胖。从机制上讲，RS诱导的肠道微生物群变化会改变胆汁酸分布，通过恢复肠道屏障来减少炎症并抑制脂质吸收。本研究证明，RS至少可以部分通过青春双歧杆菌促进体质量减轻，并且肠道微生物群对于RS的作用至关重要。

Conclusion

这项安慰剂对照、双盲和交叉设计的试验是在体质量过重的个体中进行的。试验发现补充RS，再加上等能均衡饮食，可以显著降低人类体质量，改善胰岛素敏感性。RS治疗重塑了微生物组结构并改变了代谢物。肠道菌群在RS的减肥效果中起着关键作用。与人类RS的益处相关的单定殖小鼠，可预防小鼠饮食引起的肥胖。机制上，RS诱导的肠道菌群变化影响胆汁酸代谢，通过肠道屏障恢复减少炎症，通过调节ANGPTL4抑制脂质吸收，提高FGF21敏感性。RS至少在一定程度上通过青春期起到了促进体质量减轻的作用。

Reference:

LI H T, ZHANG L, LI J, et al. Resistant starch intake facilitates weight loss in humans by reshaping the gut microbiota[J]. Nature Metabolism, 2024, 6: 578-597. DOI:10.1038/s42255-024-00988-y.

翻译/撰写：李雄（实习）

编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

封面图片来源：图虫创意

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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