【摘 要】
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慢消化糊精是一种在小肠内被缓慢吸收的淀粉衍生物,不易导致餐后血糖短期内急剧升高,有利于维持血糖稳态,对肥胖病、2型糖尿病等慢性疾病也具有潜在的预防和控制作用。淀粉分支酶（1,4-α-glucan branching enzyme,GBE,EC 2.4.1.18）可催化淀粉分子中α-1,4-和α-1,6-糖苷键的重组装,是制备慢消化糊精的一种重要酶制剂。本论文以玉米淀粉为原料,利用来源于Geobac
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慢消化糊精是一种在小肠内被缓慢吸收的淀粉衍生物,不易导致餐后血糖短期内急剧升高,有利于维持血糖稳态,对肥胖病、2型糖尿病等慢性疾病也具有潜在的预防和控制作用。淀粉分支酶（1,4-α-glucan branching enzyme,GBE,EC 2.4.1.18）可催化淀粉分子中α-1,4-和α-1,6-糖苷键的重组装,是制备慢消化糊精的一种重要酶制剂。本论文以玉米淀粉为原料,利用来源于Geobacillus stearothermophilus STB02（Gt-GBE）和Rhodothermus obamensis STB05（Ro-GBE）的两种淀粉分支酶依次催化淀粉分子重组装,制备慢消化糊精,通过条件优化调控产品品质;并对产物精细结构进行对比分析,探讨ng淀粉分支酶协同催化的机理;最后,探究慢消化糊精对2型糖尿病小鼠糖脂代谢的调控作用。相关研究结果将为慢消化糊精的高效制备提供一种新的思路,并为进一步定向调控产品品质奠定理论基础。首先,建立了一种利用Ro-GBE和Gt-GBE依次催化颗粒态和糊化玉米淀粉制备慢消化糊精的方法,发现其能够充分发挥两种GBE各自的催化特点,增强反应效率。相比于实验室之前建立的Gt-GBE催化工艺,双酶法制备工艺使总反应时长缩短了9.5 h;相比于等时长的单酶工艺,双酶法能够显著提升产物的慢消化性能。其次,通过控制底物浓度、反应时间、加酶量等参数调控慢消化糊精的消化品质。当玉米淀粉的浓度提升至20%（w/w）,生产强度提高的同时,制得产物的快消化淀粉含量降至70.4%,相比于原淀粉降低了24.4%。此外,Ro-GBE的添加量和反应时间对产物消化性能和分子结构有着重要影响,随着反应时间和加酶量的增加,慢消化糊精的分支程度均先增加后趋于稳定,相对分子质量和平均链长不断降低,外链比例先降低后增加,且快消化淀粉组分含量先降低后增加,慢消化淀粉组分含量先增加后降低。添加25U/g Ro-GBE和25 U/g Gt-GBE依次催化颗粒态（0.5 h）和糊化玉米淀粉（10 h）,制得的慢消化糊精消化性最低,其中,快消化淀粉组分含量降至66.6%,与原淀粉相比降低了31.2%,慢消化淀粉组分和抗性淀粉组分含量分别为18.2%和15.2%,与原淀粉相比分别增加了8.8倍和7.1倍。在ICR小鼠模型中,双酶法制备的慢消化糊精引起的餐后血糖波动也明显减弱,与相对分子质量接近的普通麦芽糊精相比,餐后血糖峰值降低45.2%（p<0.0001）,且能实现血糖的缓慢平稳释放。随后,通过对玉米淀粉及其经GBE处理产物的颗粒结构和分子结构进行分析对比,探讨两种淀粉分支酶协同催化的机理。结果表明,相比于Gt-GBE,Ro-GBE对颗粒淀粉的催化效率更高,并且显著提升了玉米淀粉的A链比例（p<0.05）。这种结构上的变化,为随后Gt-GBE的催化提供更多的受体链,进而增强Gt-GBE的转糖苷效率,并抑制了Gt-GBE对淀粉分子的过度水解。因此,相比于单酶工艺,双酶法制备的慢消化糊精拥有紧密且高度分支的内链和大量短外链,呈一种短簇状的分子结构。最后,构建2型糖尿病小鼠模型,探究双酶法制备的慢消化糊精对其糖脂代谢紊乱的调控作用。经过10周的膳食干预,以慢消化糊精作为膳食碳水化合物的小鼠糖尿病及相关症状大幅缓解,多饮多食和体重降低的现象得到有效改善;空腹血糖和血清胰岛素含量相比于普通麦芽糊精组小鼠分别降低了43.1%和43.4%,血脂水平显著降低;胰腺组织形态、肝脏功能和肾脏损伤明显修复,外周组织对胰岛素的敏感性大幅增强。
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