肥胖发病率的持续上升已经成为一个日益严重的公共健康问题,而糖尿病、高血压、动脉粥样硬化等许多慢性病都与肥胖有密切的关系。研究证实,全谷物食品具有抗肥胖和调节血糖平衡的功能,其中膳食纤维和植物化学物被认为是其发挥生理功效的主要物质,而淀粉虽然是谷物食品中提供葡萄糖的主要营养素,但其对全谷物食品健康功效的影响和作用机制却没有深入的研究。基于此,本论文首先采用普通玉米淀粉和燕麦β-葡聚糖为原料构建膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体,进而以动物模型探讨拟谷粒结构体中淀粉的营养特性及其生理功能,研究了含有拟谷粒结构体的高脂膳食对与肥胖小鼠的预防和干预效应,并研究了对血糖平衡的影响及可能机制。具体研究内容和结果如下:1.膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体的构建及性质。依据全谷粒中细胞壁和淀粉的空间排列形式,在β-葡聚糖存在的条件下,通过海藻酸钠-钙离子凝胶网络包裹淀粉颗粒构建膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体。体外消化实验发现,淀粉在拟谷粒结构体中具有很高的慢消化性（SDS=44.33%）,这说明类似于全谷物细胞结构可能是拟谷粒体中的淀粉具有慢消化特性的主要因素。扫描电子显微镜（SEM）和激光共聚焦显微镜（CLSM）观察到淀粉颗粒嵌入β-葡聚糖-海藻酸钠-Ca²⁺形成的凝胶基质中,具有细胞壁样结构,这可能导致酶对底物的可及性降低,最终减缓淀粉的消化速度。较低的餐后血糖反应也说明拟谷粒结构体中淀粉的慢消化性。2.膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体的体外发酵特性。体外发酵（人的粪便）表明（24小时内）,拟谷粒结构体具有较低的发酵速率,其pH值的降低速率明显低于物理混合和单独β-葡聚糖发酵时pH值的变化,且产气量也是最少的,这些结果表明内膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体可能是一种缓慢发酵的物质。拟谷粒结构体的发酵产物短链脂肪酸含量也和物理混合以及单独β-葡聚糖也不同,说明拟谷粒结构体的物理结构形式可以影响淀粉和β-葡聚糖的发酵特性。3.膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体对于肥胖小鼠体重的干预作用。用高脂饮食喂养C57BL/6J小鼠,首先建立肥胖模型,进而研究拟谷粒结构体长期干预对肥胖小鼠体重增长的干预作用。研究表明拟谷粒体能够显著降低高脂饮食诱导肥胖小鼠的体重的增加（与高脂对照组相比降低42.0%）和体脂含量,同时还能降低血清总甘油三酯（TG）和总胆固醇（TC）含量,抑制肥胖小鼠肝脏脂肪积累和脂肪细胞增大。同时,拟谷粒结构体还可增加喂养小鼠的能量消耗,上调下丘脑中抑制食欲的POMC基因表达,下调促进食欲的NPY基因表达,说明拟谷粒结构体可通过增加能量消耗、抑制食欲而有利于能量平衡,达到抗肥胖作用。拟谷粒结构体喂养后肝脏中PPARα表达的增加和SREBP-1c、FAS表达的降低,和AMPK通路的激活也证实了拟谷粒结构体的抗肥胖作用。4.膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体对于肥胖小鼠肝胰岛素抵抗的影响。研究表明拟谷粒结构体能显著降低肥胖小鼠的空腹血糖、血清胰岛素水平和提高糖耐量,说明拟谷粒结构体可以改善糖代谢紊乱和胰岛素抵抗症状。拟谷粒结构体还可增强机体的抗氧化能力,抑制促炎因子TNF-α和IL-6的的表达,并且能够激活Akt信号传导,使GSK-3激活和JNK失活,能降低糖异生关键酶PEPCK和G-6-Pase,从而改善了肥胖小鼠的糖异生作用的异常和葡萄糖代谢,从而维持体内血糖的稳态。这些结果表明,拟谷物结构体能够改善肥胖诱导的肝胰岛素抵抗,是一种有利于血糖平衡的饮食策略。5.膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体对于高脂膳食诱导肥胖的预防作用。通过使用高脂膳食喂养正常小鼠,探究膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体对肥胖及胰岛素抵抗的预防作用。结果表明拟谷粒体组小鼠体重,体脂含量,空腹血糖、血清胰岛素、TG和TC水平明显低于高脂对照组小鼠,并能够有效抑制肝脏脂肪积累和脂肪细胞增大,说明拟谷粒结构体能够预防肥胖、改善糖脂代谢紊乱和胰岛素抵抗症状。此外,通过代谢组分析小鼠血液,发现拟谷粒体小鼠血液中丁酸含量明显高于高脂组,而生糖氨基酸如精氨酸、亮氨酸等明显低于高脂组,说明拟谷粒体能够通过丁酸等途径拮抗高脂膳食带来的糖脂代谢紊乱。通过粪便菌群分析,发现拟谷粒体组小鼠粪便中与抑制肥胖相关的Bacteroidetes菌群丰度高于高脂组,而其中促进糖尿病发生与发展的Lachnospiraceae细菌丰度低于高脂组,说明拟谷粒结构体能够通过改善肠道菌群对机体健康产生有益作用。综上所述,本课题构建了一种具有类似全谷物微观结构的膳食纤维-淀粉拟谷粒结构体,聚集了膳食纤维的生理功能和慢消化淀粉的健康效应,可以有效干预肥胖的发生和发展以及调节血糖平衡,提高机体健康水平,为设计和制造具有全谷物食品生理功效的健康食品提供理论依据和技术支持。