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糖尿病是一类因胰岛素分泌不足或作用缺陷所引起的以慢性高血糖为主,并伴有脂肪和蛋白质代谢紊乱的代谢紊乱性疾病。糖尿病发病率逐年上升,既对人类的健康造成了严重的危害,又给患者、家庭和社会带来了沉重的经济负担。研究表明,膳食纤维的摄入与糖尿病发病率显著负相关,且有利于预防和减轻糖尿病症状。大麦膳食纤维具有降血糖、降血脂、抗氧化、提高免疫力、肠道益生等作用,提示大麦膳食纤维具有防控糖尿病、心血管疾病等慢性代谢综合疾病的潜力,但目前大麦膳食纤维对糖尿病及相关病症的影响还缺乏系统性的研究。本论文以大麦膳食纤维为研究对象,在此基础上制备大麦碱提多糖BIF-60、大麦水提多糖BSF-20和BSF-80r,对这三种多糖的结构和溶液性质进行全面分析,并结合膳食纤维的结构、性质以及大鼠肠道菌群的变化,探讨大麦膳食纤维对2型糖尿病大鼠的改善效应及其作用机制。主要研究内容归纳如下:(1)通过碱提醇沉法从BIF中分离出得到BIF-60,对其理化性质和结构特征进行研究。结果表明BIF-60主要由木糖(48.5%)和阿拉伯糖(30.3%)组成,其平均分子量为1360 k Da。甲基化和1D/2D NMR分析表明,BIF-60由未取代的(1,4-连接的β-Xylp,56.9%)、单取代的(1,2,4-连接的和1,3,4-连接的β-木糖基,22.1%)和双取代的(1,2,3,4-连接的β-木糖基,18.4%)木糖单元连接成主链,支链上糖残基有T-Araf-(1→、T-Xylp-(1→、→5)-Araf-(1→、→2)-Araf-(1→、→3)-Araf-(1→和→4)-Glcp-(1→。BIF-60溶液在0.1-0.5%浓度下表现为近牛顿流体特性,在高浓度(超过1%)时表现出剪切稀化的假塑性流体特性。粘弹性测试中,BIF-60的储能模量G’和损耗模量G’’表现出频率和浓度依赖,BIF-60具有低凝胶稳定性和弱胶凝能力。(2)通过乙醇分级沉淀法从BSF中获得两个均相组分BSF-20和BSF-80r,对其理化性质和结构特征进行研究。甲基化和1D/2D NMR分析结果显示,BSF-20是主要由β-D-Glcp残基通过(1→4)键,偶尔通过(1→3)键连接组成;BSF-80r为线性α-(1→4)-葡聚糖,结构与极限糊精相同。HPSEC分析和X射线衍射分析结果显示BSF-20在水溶液中呈现线性柔性链形态,HPSEC分析表明BSF-20具有较高特性粘度([η]=657.8 m L·g-1)。BSF-20溶液为典型的高粘度假塑性流体,在低浓度和高浓度下均表现出剪切稀化行为。粘弹性测试中,BSF-20溶液的储能模量G’和损耗模量G’’均随浓度的增加而增加,储能模量G’始终大于损耗模量G’’,表现出典型弹性凝胶特征。(3)评估BSF、BIF和BTF对正常大鼠血糖血脂和肠道菌群的调节作用。三个大麦膳食纤维均显示出了降血脂作用,具体表现在甘油三酯、LDL-C水平下降,体重减轻。在肠道酵解方面,三个大麦膳食纤维提高了盲肠异丁酸、异戊酸、戊酸水平,以及粪便乙酸、丙酸、总SCFAs水平。此外,BSF和BTF显著提高了盲肠丙酸水平。大麦膳食纤维干预后正常大鼠的结肠菌群呈现显著差异,其中以BTF组和正常对照组之间的菌群结构相似度最低,且BIF组结肠菌群的多样性要高于BSF组。采用LEf Se分析对测序结果进行关键菌属分析发现BSF对产SCFAs罗氏菌属的生长具有促进作用,BIF增加了普雷沃氏菌属含量。(4)评估BSF、BIF和BTF对2型糖尿病大鼠血糖血脂和肠道菌群的调节作用。三个大麦膳食纤维均能显著降低FBG水平,提高HDL-C水平,降低血清ALT水平、提高总蛋白水平,降低氧化产物MDA水平,降低肌酐水平,对2型糖尿病大鼠的血糖血脂代谢和肝功能、肾功能起到改善作用。BSF和BTF还能显著改善大鼠胰岛素敏感性。从肠内酵解的角度来看,BSF显著增加盲肠和粪便中丁酸、总SCFAs水平,BSF还提高盲肠中丙酸水平;BTF显著提高盲肠中丁酸、总SCFAs以及粪便中乙酸、丙酸、总SCFAs水平;BIF显著提高盲肠中异丁酸、异戊酸、戊酸以及粪便中乙酸、丙酸、异丁酸、异戊酸、总SCFAs水平。16S r DNA测序分析结果显示,大麦膳食纤维干预后糖尿病大鼠的结肠菌群出现显著差异,BIF组与糖尿病对照组相距最远,菌群结构相差最大;且BIF组的α多样性(Shannon和Simpson指数)显著低于正常对照组,BIF组结肠菌群的组内均匀度和丰富度下降。LEf Se分析各大麦膳食纤维组结肠菌群关键物种,结果显示BSF促进普雷沃氏菌属和粪球菌属的增殖,BIF显著富集Akkermansia菌属,BTF增加毛螺菌科、乳酸杆菌属和Allobaculum菌属水平。三种大麦膳食纤维均对2型糖尿病大鼠具有改善作用。BSF的作用机制可能与促进胰岛素分泌、肠道代谢产物丁酸、肠道菌群普雷沃氏菌属和粪球菌属有关;BIF的作用机制可能与肠道代谢产物乙酸、异丁酸、异戊酸以及Akkermansia菌属相关;BTF的作用机制可能与肠道代谢产物乙酸、丁酸以及毛螺菌科、乳酸杆菌属和Allobaculum菌属存在关联。