《阿拉伯木聚糖的探究进展》3000字

阿拉伯木聚糖的研究进展综述1.1阿拉伯木聚糖的概述阿拉伯木聚糖（AX）是谷物类细胞壁的主要组成成分。例如小麦、大麦和水稻等谷物的细胞含量可达到70%，在蔬菜组织中的含量可达到30%，在植物中较为常见。含有阿拉伯木聚糖的农副产品绝大多数使用价值不大，如麦麸、黑麦、燕麦等谷物中。小麦是很多国家的重要粮食作物之一，其中包括中国、印度、加拿大和美国等。在小麦麸皮中，WUAX的含量远大于WEAX(Pritchardetal2011)，其原因是麦麸中90%的AX与细胞壁中的众多组分大多是由共价酯键所连接，从而使其溶解度下降（马福敏2008）。小麦麸皮是小麦生产过程中含量较高而且利用率差的副产品，约占小麦总重量的15%左右（Paulin2019）。小麦麸皮多糖在体内实验中表现出较强的抗氧化活性，在剂量不同的情况下，小鼠肝脏抗氧化力提高、脂质过氧化水平下降以及抗氧化酶的活性均显著升高。黄雯莉等（2019）研究还表明小麦AX具有控制血糖水平、降血脂、预防肥胖等生理活性，但对其具体的降糖降脂机理还不明确。小麦AX因为其黏性的原因可以作为增稠剂，并且是面团的性质的主要影响因素，有着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）、提高免疫系统能力（SHUANGYUEetal2015）等重要生理活性。1.2基本结构AX是由β-1，4糖苷键连接的D-吡喃木糖（Xylose，Xyl）残基为主链，α-L-阿拉伯呋喃糖（Arabinose，Ara）残基为侧链所形成的聚合物。在谷类AX中，木聚糖主链上的主要取代基是通过α-1，2和α-1，3糖苷键连接的糖残基（李兴军2011）。因此，谷类AX最常见的结构单元是β-D-吡喃木糖苷单元。葡萄糖醛酸、4-O-甲基葡萄糖醛酸或由各种单糖或糖醛酸组成的短寡聚物是连接到木糖残基的C-(O)-2位的取代基(Gruppenetal1993)。阿魏酸、脱氢二芥酸、芥子酸，也是AX中常见的取代基，通常存在于末端阿拉伯糖单元的C-(O)-5位的连接处不同来源的AX之间取代基的频率和性质有很大差异。在小麦胚乳中的AX与麸皮组织中的AX之间找到，其中糊粉和种皮低取代度AX含量较大，而在果实种皮中主要的AX通常具有很高的取代度。在碱性条件下，如NaOH溶液、饱和Ba(OH)2溶液、Ca(OH)2溶液等，这种共价酯键容易被打断，有利于AX的提取。AX也会因为不同的提取方式、来源而有很大的差异（牟振坤2010）。AX作为一种重要的膳食纤维，具有多种生理活性，包括调节肠道菌群、促进肠道健康、调节血糖和血脂的水平、减少胆固醇的吸收（Sarmasetal2018）、调节代谢、抗氧化、抗炎(WUetal2014)、提高免疫力(SHUANGetal2015)等。AX也对谷物食品的加工及最终品质有着较大的影响（SAEEDFetal2011）。1.3提取方式目前AX的提取主要有水热提取法、酶提取法和碱液提取法。Aguedo等（2014）人采用碱提取法、酶处理法和水热法提取麦麸AX，结果表明，碱法和水热法能高效提取AX，而酶法提取得率和纯度均较低。Ayalasoto等（2016）人研究玉米纤维作为原料，提取时间、温度和碱液浓度对AX得率的影响。结果表明，较长的提取时间和较高的温度下，AX得率较高，最高可达到36.6%。不同提取条件下制备的AX的相对分子质量会因为提取条件和来源的不同而有着很大的差异。1.4生理活性AX具有影响面团性质、抗营养作用、抗氧化作用、控制血糖血脂水平、改善肠道环境等生理活性。（1）对面团性质的影响AX是最终小麦产品质量的重要影响因素之一。研究表明：WEAX在水中最多可以保持其重量的10倍，其含量的多少与面团和面包特性呈正相关。WUAX通过与小麦蛋白竞争与水的结合而影响了蛋白质网络的形成（RouauXetal1994）。高分子量和低分子量的AX对面团性质有着不同的影响，高分子量的AX的添加会对面团性能产生负面影响，而低分子量AX的添加提高了面团的稳定性。（2）抗营养作用小麦AX具有抗营养作用，在AX的干预下，胃肠道的食糜黏性会有所升高，使得肠道的消化酶的活性降低，影响畜禽对于抗营养物质的消化和重吸收，不利于其生长发育（张本光2008）。小麦AX可以促进动物和人肠道双歧杆菌、乳酸杆菌、等益生菌的数量的增多和生长，抑制类杆菌和梭菌类的生长，刺激肠道益生菌生成木聚糖酶，促进肠道丁酸和乳酸等短链脂肪酸的生成。（3）抗氧化作用黄觉非等（2012）研究表明小麦麸皮多糖有着抗便秘、抗氧化作用，AX具有良好的润肠通便的功效，作用效果与多糖的剂量呈正相关。小麦麸皮AX在体内实验中表现出较强的抗氧化活性，小鼠肝脏抗氧化能力提高以及抗氧化酶活性与AX的剂量呈正相关。Bijalwan等（2016）研究发现印度不同种小米来源的AX中含有羟基肉桂酸，从而具有一定的抗氧化效果，AX具有的酚酸种类多和阿魏酸含量越高，对DPPH自由基的清除能力会随着增强。田贝贝等（2017）研究将来源于小麦淀粉加工废水的AX分别制成不同分子量、不同取代度的样品，经过试验对比发现AX的相对分子质量和基团取代度是影响清除还原自由基能力的重要因素。综上可以得出，AX的阿魏酸含量、平均分子量和AX取代度决定着AX的抗氧化能力。（4）控制血糖血脂水平研究表明：在高脂饮食中添加（6%）的AX可以抵消高脂饮食引起的肠道营养不良并可以改善肥胖和可降低通过饮食诱导的肥胖小鼠的血液中脂多糖（LPS）水平（Neyrincketal2012）。定期摄入AX在超重和肥胖模型中有着更有效的改善作用（Saldenetal2017）。据报道，肥胖和血脂异常等代谢综合症与血液中LPS水平升高引起的系统性慢性低度炎症有关，血液中LPS水平与肠道菌群和粘膜通透性的变化呈正相关（Canietal2008）。补充AX可以通过降低血液促炎细胞因子（TNF-α）水平来抑制炎症反应。Neyrinck等（2012）研究发现，AX干预下的高脂饮食组的体重有着明显下降，且血液中TG、TC和LDL-C的含量降低，脂肪组织细胞有着明显的减小，能够有效的控制血脂的升高。Vogel等（2012）发现喂食AX(质量分数为1%)和AX凝胶饲料的小鼠在血糖时间曲线(AUC)下的血糖平均值低于阳性对照组；同时喂食AX组的最大血糖浓度明显低于未处理的AX组。其试验结果表明：经过处理后的AX样品可显著降低饭后血糖浓度。AX能够降低血脂水平，改善餐后血糖水平，促进胰岛素分泌，从而达到改善肥胖的目的。（5）改善肠道环境谷物非淀粉多糖（NSP）具有益生元的潜力，可作为益生菌的可发酵底物。AX占谷物中NSP的60%，在益生元功能方面受到了更多关注（Grootaertetal2009）。在肠道中，AX作为碳源被微生物酶降解从而刺激益生菌的增殖（Broekaertetal2011）。喂食高脂饮食（含有5.6%AX）的小鼠，AX会沿着结肠逐渐发酵，发挥了包括调节粘蛋白降解，刺激有益肠道细菌的增殖等重要的生理功能（Vanetal2011）。Hughes等（2007）实验结果表明三种不同分子量的AX组分对人体肠道产物中菌群的影响，发现AX样品对双歧杆菌和乳酸杆菌等益生菌的促进增殖能力会随着相对分子量的降低而增加。小麦中碱溶性AX经过内切β-1，4-木聚糖酶降解后，会增加肠道益生菌的数量和种类(Vardakouetal2008)。AX对肠道环境的影响主要因为其益生元活性，益生元有着选择性刺激肠道微生物群中一种或有限数量的微生物的生长和活性但其自身不被机体消化吸收的功能,有益于宿主健康。Li等（2019）研究发现AX可以改善高脂饮食诱导的大鼠的肠道环境，喂食AX干预的高脂饮食可以降低5周后大鼠的血清中LPS的含量。在结肠肠道环境中，大肠杆菌数量减少，而乳酸杆菌、双歧杆菌等益生菌数量增加。在结肠粘膜中，AX对照组上调了紧密连接相关蛋白的基因水平。AX可通过调节肠道菌群和紧密连接蛋白来改变结肠微生物的代谢并改善结肠粘膜屏障。Audrey等（