铁皮石斛多糖在模拟消化、酵解体系中的代谢特点及其改善肠道功能的研究

摘要

铁皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Mi-go），属于兰科石斛属多年附生的草本植物，主要生长于我国云南、广西、福建、浙江一带1600米高的山区。铁皮石斛具备多种药理活性，自古以来便是中国的名贵药材，与灵芝、人参和冬虫夏草等被列为上品中药。多糖是铁皮石斛的有效活性成分，因此铁皮石斛多糖一直是国内外研究学者广泛关注的焦点。据现有的研究表明，铁皮石斛多糖具有显著的体外抗氧化、增强免疫、抗肿瘤和降血糖的功效。多糖是人体所需的一类大分子碳水化合物，也是典型的膳食纤维，目前食品界普遍认同的一点是膳食纤维对人体的肠道功能具有积极的调节作用。但是关于铁皮石斛多糖对于肠道健康影响的研究尚不多见。本文以产自云南的铁皮石斛为原料，运用体外模拟以及动物模型等实验手段，研究了铁皮石斛多糖在模拟人体消化道中的消化、酵解情况以及铁皮石斛多糖对于小鼠肠道功能的调节作用，以期初步探索铁皮石斛多糖与人体肠道健康的联系，为进一步开发铁皮石斛资源在食品和新型药物成分中的应用，提供理论依据。本文的主要研究内容如下：
　　1．体外模拟铁皮石斛多糖胃肠道消化的研究。通过模拟人体消化系统，分别研究了唾液、胃液和肠液对多糖的消化作用。实验中，经过加热处理或者电解质缓冲液处理的多糖，均没有发生分子量的改变。将加热后的酶与多糖反应，亦不能对多糖的图谱表征产生影响。在此基础上，进一步研究了三种消化酶在体外模拟消化体系中对多糖的消化作用。结果显示唾液不能改变多糖的分子量和还原糖含量，在模拟胃中和模拟肠道中，多糖的分子量降低，从314.51±6.09kDa分别减小到244.79±2.99kDa和229.91±1.59kDa，同时还原糖含量增加。反应后的消化液经过透析并没有检测到单糖的产生，说明消化过程中没有产生单糖。该实验表明，多糖的整体结构并没有受到破坏，胃和小肠并不能消化多糖，需要进一步通过模拟大肠发酵来研究多糖的代谢情况。
　　2.铁皮石斛多糖在体外模拟酵解体系中的代谢情况。将多糖与人体肠道菌群培养液混合，以超纯水作为空白对照，分别在酵解0，1，2，6，12，24和48h后进行检测。结果显示多糖酵解产物的pH（5.3）显著低于空白组（5.9）（p<0.05），总糖含量随着酵解时间增长而逐渐减少，还原糖含量先增加后减少。多糖酵解组中短链脂肪酸的含量显著提高，其中含量最多的短链脂肪酸为乙酸，丙酸和正丁酸，乙酸浓度从22.89±1.06mmo l/L变为35.99±1.61mmo l/L，丙酸浓度从8.43±0.54mmo l/L变为15.26±0.84mmo l/L，而丁酸的浓度从2.04±0.22mmo l/L变为8.60±0.74mmo l/L，均高于空白组（p<0.05）。酵解过程中，葡萄糖（在1，2，6，12h均可检测到信号）和甘露糖（在1，2，6h内可检测到信号）可能是作为产生短链脂肪酸的底物。该结果暗示，铁皮石斛多糖的糖苷键连接被人体肠道菌群破坏，为多糖进一步在小鼠体内的研究提供一定的理论指导。
　　3．研究铁皮石斛多糖对小鼠肠道功能的影响。通过给小鼠灌胃铁皮石斛多糖，小鼠肠道的生理、生化指标，小肠蠕动能力和排便时间均表现出积极的改善效果。多糖组小鼠结肠长度（8.66-10.66cm）和结肠器官指数（1.14-1.68％）要高于对照组（分别为7.52cm和0.92%），结肠粪便含水量（62.71%-66.98%）高于对照组（60.03%），而盲肠、结肠和体外粪便的pH呈现降低的趋势（p<0.05）。经过一个月的灌胃周期，在短链脂肪酸含量上，小鼠的盲肠（30.54mmo l/L）、结肠（24.42mmo l/L）和体外（25.47mmo l/L）粪便中均有显著性升高（p<0.05）。多糖组小鼠的小肠墨汁推进率（69.33%-77.90%）高于对照组（66.75%），而排便时间（157.4-195.6min）要短于对照组小鼠的排便时间（250.4min）（p<0.05）。铁皮石斛多糖产生的这种促进效果源于其富含的乙酰基团结构，可以被特异性酶降解。糖链上的吡喃葡萄糖和吡喃甘露糖是制备短链脂肪酸的碳源。综上所述，食用适量的铁皮石斛多糖有助于促进结肠发育、改善肠道功能和加速肠道蠕动。

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第1章 绪论

1.1铁皮石斛多糖研究现状

1.2 膳食多糖对肠道功能的影响

1.3 膳食多糖消化、代谢研究进展

1.4 本文研究的目的、意义、主要内容和创新点

第2章 铁皮石斛多糖在人体模拟胃肠道系统中的消化特征研究

2.1 引言

2.2 实验试剂及设备

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第3章 铁皮石斛多糖体外酵解代谢特征

3.1 引言

3.2 实验试剂及设备

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第4章 铁皮石斛多糖对小鼠肠道健康的影响

4.1 引言

4.2 实验试剂及设备

4.3 实验方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 进一步的研究方向

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果