《阿拉伯木聚糖的探究進(jìn)展》3000字

阿拉伯木聚糖的研究進(jìn)展綜述1.1阿拉伯木聚糖的概述阿拉伯木聚糖（AX）是谷物類細(xì)胞壁的主要組成成分。例如小麥、大麥和水稻等谷物的細(xì)胞含量可達(dá)到70%，在蔬菜組織中的含量可達(dá)到30%，在植物中較為常見。含有阿拉伯木聚糖的農(nóng)副產(chǎn)品絕大多數(shù)使用價(jià)值不大，如麥麩、黑麥、燕麥等谷物中。小麥?zhǔn)呛芏鄧?guó)家的重要糧食作物之一，其中包括中國(guó)、印度、加拿大和美國(guó)等。在小麥麩皮中，WUAX的含量遠(yuǎn)大于WEAX(Pritchardetal2011)，其原因是麥麩中90%的AX與細(xì)胞壁中的眾多組分大多是由共價(jià)酯鍵所連接，從而使其溶解度下降（馬福敏2008）。小麥麩皮是小麥生產(chǎn)過程中含量較高而且利用率差的副產(chǎn)品，約占小麥總重量的15%左右（Paulin2019）。小麥麩皮多糖在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化活性，在劑量不同的情況下，小鼠肝臟抗氧化力提高、脂質(zhì)過氧化水平下降以及抗氧化酶的活性均顯著升高。黃雯莉等（2019）研究還表明小麥AX具有控制血糖水平、降血脂、預(yù)防肥胖等生理活性，但對(duì)其具體的降糖降脂機(jī)理還不明確。小麥AX因?yàn)槠漯ば缘脑蚩梢宰鳛樵龀韯?，并且是面團(tuán)的性質(zhì)的主要影響因素，有著控制血液中血脂水平（Sarmaetal2018）、控制血糖水平、益生元作用（Vardakou2008）、抗氧化活性（Pritchardetal2011）、提高免疫系統(tǒng)能力（SHUANGYUEetal2015）等重要生理活性。1.2基本結(jié)構(gòu)AX是由β-1，4糖苷鍵連接的D-吡喃木糖（Xylose，Xyl）殘基為主鏈，α-L-阿拉伯呋喃糖（Arabinose，Ara）殘基為側(cè)鏈所形成的聚合物。在谷類AX中，木聚糖主鏈上的主要取代基是通過α-1，2和α-1，3糖苷鍵連接的糖殘基（李興軍2011）。因此，谷類AX最常見的結(jié)構(gòu)單元是β-D-吡喃木糖苷單元。葡萄糖醛酸、4-O-甲基葡萄糖醛酸或由各種單糖或糖醛酸組成的短寡聚物是連接到木糖殘基的C-(O)-2位的取代基(Gruppenetal1993)。阿魏酸、脫氫二芥酸、芥子酸，也是AX中常見的取代基，通常存在于末端阿拉伯糖單元的C-(O)-5位的連接處不同來源的AX之間取代基的頻率和性質(zhì)有很大差異。在小麥胚乳中的AX與麩皮組織中的AX之間找到，其中糊粉和種皮低取代度AX含量較大，而在果實(shí)種皮中主要的AX通常具有很高的取代度。在堿性條件下，如NaOH溶液、飽和Ba(OH)2溶液、Ca(OH)2溶液等，這種共價(jià)酯鍵容易被打斷，有利于AX的提取。AX也會(huì)因?yàn)椴煌奶崛》绞健碓炊泻艽蟮牟町悾舱窭?010）。AX作為一種重要的膳食纖維，具有多種生理活性，包括調(diào)節(jié)腸道菌群、促進(jìn)腸道健康、調(diào)節(jié)血糖和血脂的水平、減少膽固醇的吸收（Sarmasetal2018）、調(diào)節(jié)代謝、抗氧化、抗炎(WUetal2014)、提高免疫力(SHUANGetal2015)等。AX也對(duì)谷物食品的加工及最終品質(zhì)有著較大的影響（SAEEDFetal2011）。1.3提取方式目前AX的提取主要有水熱提取法、酶提取法和堿液提取法。Aguedo等（2014）人采用堿提取法、酶處理法和水熱法提取麥麩AX，結(jié)果表明，堿法和水熱法能高效提取AX，而酶法提取得率和純度均較低。Ayalasoto等（2016）人研究玉米纖維作為原料，提取時(shí)間、溫度和堿液濃度對(duì)AX得率的影響。結(jié)果表明，較長(zhǎng)的提取時(shí)間和較高的溫度下，AX得率較高，最高可達(dá)到36.6%。不同提取條件下制備的AX的相對(duì)分子質(zhì)量會(huì)因?yàn)樘崛l件和來源的不同而有著很大的差異。1.4生理活性AX具有影響面團(tuán)性質(zhì)、抗?fàn)I養(yǎng)作用、抗氧化作用、控制血糖血脂水平、改善腸道環(huán)境等生理活性。（1）對(duì)面團(tuán)性質(zhì)的影響AX是最終小麥產(chǎn)品質(zhì)量的重要影響因素之一。研究表明：WEAX在水中最多可以保持其重量的10倍，其含量的多少與面團(tuán)和面包特性呈正相關(guān)。WUAX通過與小麥蛋白競(jìng)爭(zhēng)與水的結(jié)合而影響了蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的形成（RouauXetal1994）。高分子量和低分子量的AX對(duì)面團(tuán)性質(zhì)有著不同的影響，高分子量的AX的添加會(huì)對(duì)面團(tuán)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，而低分子量AX的添加提高了面團(tuán)的穩(wěn)定性。（2）抗?fàn)I養(yǎng)作用小麥AX具有抗?fàn)I養(yǎng)作用，在AX的干預(yù)下，胃腸道的食糜黏性會(huì)有所升高，使得腸道的消化酶的活性降低，影響畜禽對(duì)于抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的消化和重吸收，不利于其生長(zhǎng)發(fā)育（張本光2008）。小麥AX可以促進(jìn)動(dòng)物和人腸道雙歧桿菌、乳酸桿菌、等益生菌的數(shù)量的增多和生長(zhǎng)，抑制類桿菌和梭菌類的生長(zhǎng)，刺激腸道益生菌生成木聚糖酶，促進(jìn)腸道丁酸和乳酸等短鏈脂肪酸的生成。（3）抗氧化作用黃覺非等（2012）研究表明小麥麩皮多糖有著抗便秘、抗氧化作用，AX具有良好的潤(rùn)腸通便的功效，作用效果與多糖的劑量呈正相關(guān)。小麥麩皮AX在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化活性，小鼠肝臟抗氧化能力提高以及抗氧化酶活性與AX的劑量呈正相關(guān)。Bijalwan等（2016）研究發(fā)現(xiàn)印度不同種小米來源的AX中含有羥基肉桂酸，從而具有一定的抗氧化效果，AX具有的酚酸種類多和阿魏酸含量越高，對(duì)DPPH自由基的清除能力會(huì)隨著增強(qiáng)。田貝貝等（2017）研究將來源于小麥淀粉加工廢水的AX分別制成不同分子量、不同取代度的樣品，經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)AX的相對(duì)分子質(zhì)量和基團(tuán)取代度是影響清除還原自由基能力的重要因素。綜上可以得出，AX的阿魏酸含量、平均分子量和AX取代度決定著AX的抗氧化能力。（4）控制血糖血脂水平研究表明：在高脂飲食中添加（6%）的AX可以抵消高脂飲食引起的腸道營(yíng)養(yǎng)不良并可以改善肥胖和可降低通過飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠的血液中脂多糖（LPS）水平（Neyrincketal2012）。定期攝入AX在超重和肥胖模型中有著更有效的改善作用（Saldenetal2017）。據(jù)報(bào)道，肥胖和血脂異常等代謝綜合癥與血液中LPS水平升高引起的系統(tǒng)性慢性低度炎癥有關(guān)，血液中LPS水平與腸道菌群和粘膜通透性的變化呈正相關(guān)（Canietal2008）。補(bǔ)充AX可以通過降低血液促炎細(xì)胞因子（TNF-α）水平來抑制炎癥反應(yīng)。Neyrinck等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，AX干預(yù)下的高脂飲食組的體重有著明顯下降，且血液中TG、TC和LDL-C的含量降低，脂肪組織細(xì)胞有著明顯的減小，能夠有效的控制血脂的升高。Vogel等（2012）發(fā)現(xiàn)喂食AX(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%)和AX凝膠飼料的小鼠在血糖時(shí)間曲線(AUC)下的血糖平均值低于陽(yáng)性對(duì)照組；同時(shí)喂食AX組的最大血糖濃度明顯低于未處理的AX組。其試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過處理后的AX樣品可顯著降低飯后血糖濃度。AX能夠降低血脂水平，改善餐后血糖水平，促進(jìn)胰島素分泌，從而達(dá)到改善肥胖的目的。（5）改善腸道環(huán)境谷物非淀粉多糖（NSP）具有益生元的潛力，可作為益生菌的可發(fā)酵底物。AX占谷物中NSP的60%，在益生元功能方面受到了更多關(guān)注（Grootaertetal2009）。在腸道中，AX作為碳源被微生物酶降解從而刺激益生菌的增殖（Broekaertetal2011）。喂食高脂飲食（含有5.6%AX）的小鼠，AX會(huì)沿著結(jié)腸逐漸發(fā)酵，發(fā)揮了包括調(diào)節(jié)粘蛋白降解，刺激有益腸道細(xì)菌的增殖等重要的生理功能（Vanetal2011）。Hughes等（2007）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三種不同分子量的AX組分對(duì)人體腸道產(chǎn)物中菌群的影響，發(fā)現(xiàn)AX樣品對(duì)雙歧桿菌和乳酸桿菌等益生菌的促進(jìn)增殖能力會(huì)隨著相對(duì)分子量的降低而增加。小麥中堿溶性AX經(jīng)過內(nèi)切β-1，4-木聚糖酶降解后，會(huì)增加腸道益生菌的數(shù)量和種類(Vardakouetal2008)。AX對(duì)腸道環(huán)境的影響主要因?yàn)槠湟嫔钚?，益生元有著選擇性刺激腸道微生物群中一種或有限數(shù)量的微生物的生長(zhǎng)和活性但其自身不被機(jī)體消化吸收的功能,有益于宿主健康。Li等（2019）研究發(fā)現(xiàn)AX可以改善高脂飲食誘導(dǎo)的大鼠的腸道環(huán)境，喂食AX干預(yù)的高脂飲食可以降低5周后大鼠的血清中LPS的含量。在結(jié)腸腸道環(huán)境中，大腸桿菌數(shù)量減少，而乳酸桿菌、雙歧桿菌等益生菌數(shù)量增加。在結(jié)腸粘膜中，AX對(duì)照組上調(diào)了緊密連接相關(guān)蛋白的基因水平。AX可通過調(diào)節(jié)腸道菌群和緊密連接蛋白來改變結(jié)腸微生物的代謝并改善結(jié)腸粘膜屏障。Audrey等（