一种改善肥胖患者脂质代谢的膳食纤维组合物

技术领域

本发明属于膳食纤维调节脂质代谢的技术领域，具体涉及一种改善肥胖患者脂质代谢的膳食纤维组合物。

背景技术

肥胖被认为是一种慢性疾病，会导致身体各器官代谢异常，有血脂代谢异常和胰岛素抵抗等代谢紊乱症状，同时导致一系列并发症的发生，严重影响患者的身体健康和生活质量。随着人民生活水平的提高以及饮食结构的改变，世界各国肥胖人数在逐渐上升。

过多食用精加工的碳水化合物造成能量过剩是引起肥胖的一个重要原因，因为摄入过多的碳水化合物后会转化为脂肪沉积在体内，还会造成血糖升高，增加胰岛的负荷，长期积累将大大增加患2型糖尿病的危险。

因此，除了常规的药物和手术治疗之外，食物中含有调节脂代谢的生物活性物质，对预防和辅助治疗肥胖具有重要意义。

短链脂肪酸是肠道微生物利用膳食纤维代谢的重要产物，主要包括乙酸、丙酸和丁酸；主要是由拟杆菌属、梭菌属、双歧杆菌属、乳杆菌属等微生物利用独有的生物酶介导产生，其浓度在盲肠和近肠端结肠最高，是结肠细胞能量的来源。

短链脂肪酸对机体代谢有重要意义，不同的发酵底物、细菌种类所产生的短链脂肪酸的种类和数量也不同，在机体内发挥的作用也不尽相同；如机体内大部分乙酸通过血液进入肝脏，调节脂肪细胞分化，减少机体脂肪的沉积；丙酸是肝脏中葡萄糖合成的前体，在结肠被吸收后由肝脏代谢参与糖异生作用和抑制胆固醇的合成；丁酸被结肠上皮细胞吸收利用，为结肠和盲肠提供能量，维持肠道内环境稳定，抑制肿瘤细胞的增殖分化，预防结肠炎和结肠癌。而乙酸、丙酸主要是通过G蛋白偶联受体43(GPR43)结合来抑制脂肪堆积并改善脂肪组织中胰岛素敏感性，从而预防肥胖。

因此，开发一种通过调节肠道短链脂肪酸代谢来改善肥胖的膳食纤维组合物，显得尤为重要。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种通过调节肠道短链脂肪酸代谢来改善肥胖的膳食纤维组合物。

本发明的膳食纤维组合物包括功效因子与可靶向短链脂肪酸代谢的功能性低聚糖或功能性低聚糖组合物。

其中，所述的功效因子为菊粉，更具体的，功效因子为5-10kDa的菊粉。

所述的功能性低聚糖或功能性低聚糖组合物均为低热量聚合物，在肠道内仅小部分被消化分解，起到持续渐进供能的效果；大部分被肠道内的微生物作为发酵底物，产生短链脂肪酸，不仅能促进有益微生物的繁殖，防止有害微生物滋生，同时抑制肝脏合成脂肪，从而抑制肥胖的发生。

所述的功能性低聚糖或功能性低聚糖组合物，选自低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、抗性糊精、阿拉伯糖中的至少一种。

其中，抗性糊精，是一种低热量的膳食纤维，其在消化道中仅15％在小肠内被酶消化，而其余部分进入大肠，初始量的75％在大肠内缓慢而渐进地被发酵，不会引起消化道不适，10％排出体外(Ver¬；morel等，2004)。

阿拉伯糖，又称果胶糖，其主要通过两个途径在机体中起作用，一是抑制水解双糖的酶，起到抑制双糖水解的降糖作用；二是通过对双糖水解酶的抑制作用，使在小肠里没被分解的蔗糖在大肠里被微生物分解产生出大量的有机酸，这些有机酸对肝脏合成脂肪有抑制作用，从而减少体内新脂肪的产生，进而起到良好的减肥效果。

所述的组合物中，功效因子与功能性低聚糖或功能性低聚糖组合物的重量比为1:0.1～3.3。

所述的组合物中，功效因子与功能性低聚糖或功能性低聚糖组合物中低聚半乳糖的重量比为1:0.5～0.8。

所述的组合物中，功效因子与功能性低聚糖或功能性低聚糖组合物中低聚异麦芽糖的重量比为1:0.8～1.2。

所述的组合物中，功效因子与功能性低聚糖或功能性低聚糖组合物中抗性糊精的重量比为0.1～0.5。

所述的组合物中，功效因子与功能性低聚糖或功能性低聚糖组合物中阿拉伯糖的重量比为0.5～0.8。

优选的，所述膳食纤维组合物的各原料重量份数如下：5-10kDa菊粉4～6份、低聚半乳糖2～4份、低聚异麦芽糖2～4份、阿拉伯糖1～3份，抗性糊精0.5～1.5份。

本发明的膳食纤维组合物是通过以下技术方案实现的：

将5-10kDa菊粉、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、阿拉伯糖、抗性糊精按如下的比例混合：5-10kDa菊粉4～6份、低聚半乳糖2～4份、低聚异麦芽糖2～4份、阿拉伯糖1～3份，抗性糊精0.5～1.5份，然后经多维混合仪混匀成均一性粉末状，即得膳食纤维组合物。

本发明所提供的膳食纤维组合物在减肥食品中的应用，也是本发明所要保护的范围，所述的食品可以制作为粉剂型保健品或固体饮品，另外，本发明所提供的膳食纤维组合物，成年人推荐食用量为25g/d。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明膳食纤维产品以5-10kDa菊粉为主要功效因子，添加多种膳食纤维，以特定比例配伍而成，成分安全有效、并且成本低；

(2)本发明的膳食纤维产品主要是通过靶向调节肠道微生物对短链脂肪酸的代谢实现调节脂代谢作用的，可显著提升其短链脂肪酸代谢产物中乙酸和丙酸的比例，增强胆盐与脂质的结合能力，降低脂肪酶活力，从而发挥减轻体内脂质积累的作用来缓解肥胖。

附图说明

图1为菊粉分子量的筛选；

图2为菊粉和膳食纤维的复配种类筛选；

图3为基于乙酸为响应值的复合膳食纤维比例优化；

图4为基于丙酸为响应值的复合膳食纤维比例优化；

图5为最优比例发酵液对脂肪酶的抑制能力；

图6为最优比例发酵液对胆酸盐的结合能力。

具体实施方式

为了能使本领域技术人员更好的理解本发明，现结合具体实施方式对本发明进行更进一步的阐述。

实施例1(菊粉分子量筛选)

本实施例探究了菊粉的分子量对促短链脂肪酸的能力，以体外发酵方式模拟肠道微生物作用，筛选最佳组合。筛选过程如下：

S1菌种收集

招募了三名无肠道疾病、三个月内没有食用药物和抗生素的健康志愿者，填写知情同意书，收集粪便样品，进行体外发酵实验。志愿者粪便10g+100mL PBS磷酸盐缓冲液(PH＝7.0)均质混匀，配制成10％的粪便匀浆，然后使用4层纱布过滤得到粪便菌液(IGF)。

S2培养基制备

取蛋白胨2g、酵母粉2g、氯化血红素0.05g、胆盐0.5g、氯化钠0.1g、碳酸氢钠2g、吐温-80 2mL、磷酸二氢钾0.04g、磷酸氢二钾0.04g、氯化钙(六水)0.01g、硫酸镁(七水)0.01g，溶于1L PBS磷酸盐缓冲液，灭菌备用。

配制的培养基121℃高压灭菌20min后，然后维生素K

S3，体外模拟实验

对照组：1mL超纯水+1mL IGF溶液+9mL培养基。

实验组：

分别取200mg/mL的菊粉原糖、小于1kDa菊粉、1-5kDa菊粉、5-10kDa菊粉、10kDa以上菊粉溶液各1mL，向其中加入1mL IGF溶液和9mL培养基。

将上述对照组和实验组充入氮气达到无氧环境，在恒温37℃环境下发酵24h，探究各组短链脂肪酸的生成情况。

以SCFAs中的乙酸和丙酸作为主要考察因素，进行筛选，具体筛选结果见表1与图1。

表1菊粉分子量的筛选情况

从上述的结果中可以看出，5-10kDa相对其他分子量的菊粉，具有更强的促短链脂肪酸，如乙酸、丙酸的生成能力，因此以下均以5-10kDa的菊粉继续实验。

实施例2

5-10kDa菊粉和膳食纤维的复配种类筛选

按照实施例1中菌种收集方法和培养基的制备方法进行试验。

对照组：1mL超纯水+1mL IGF溶液+9mL培养基；

实验组：将5-10kDa菊粉与表2中其他膳食纤维按1:1混合，配置成200mg/mL溶液；

另配置200mg/mL的菊粉原糖单一溶液作为对照；

取上述溶液1mL，在溶液中再分别加入1mL IGF溶液和9mL培养基，按照实施例1方法进行发酵实验，以SCFAs中的乙酸和丙酸作为主要考察因素，进行筛选，筛选结果如表3及图2所示。

表2功效因子与膳食纤维的组合情况

表3菊粉和膳食纤维的复配种类筛选

从以上结果中可以看出，功效因子5-10kDa菊粉与各种膳食纤维的复配效果差异显著，复配效果从高至低依次为：菊粉+低聚半乳糖、菊粉+低聚异麦芽糖、菊粉+阿拉伯糖、菊粉+水苏糖、菊粉+菊粉、菊粉+乳果糖、菊粉+抗性糊精、菊粉+阿洛酮糖、菊粉+低聚果糖。

因考虑水苏糖、乳果糖实际成本较高不宜推广，所以选择菊粉、与低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、阿拉伯糖、抗性糊精复配。

实施例3(乙酸、丙酸响应面实验)

5-10kDa菊粉、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、阿拉伯糖和抗性糊精的比值如表4，并根据采用Design-Expert 8.0.6.1统计分析软件建立Box-Behnken模型进行如实施1中的体外发酵实验。

表4响应面试验因素水平表

对实验数据进行回归分析，得到的响应面分析结果如表5所示，建立5-10kDa菊粉(A)、低聚半乳糖(B)、低聚异麦芽糖(C)、阿拉伯糖(D)、抗性糊精(E)五个因素与乙酸(Y1)、丙酸含量(Y2)的回归方程为：Y1＝15.63-2.03A+7.500E-003B+9.375E-003

C+0.063D+0.29E-0.47AB+0.58AC-0.67AD-0.075AE-0.59BC-0.41BD+0.13BE-0.12CD+0.94CE+0.065DE-0.91A

为验证该回归方程的有效性，对其进行方差分析如表6、表7所示。

表5响应面的分析方案及实验结果

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表6乙酸含量模型方差分析

注：**P<0.01，差异极显著；*P<0.05，差异显著

表7丙酸含量模型方差分析

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注：**P<0.01，差异极显著；*P<0.05，差异显著

根据应用统计分析软件拟合得到三维图来直观展示5-10kDa菊粉、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、阿拉伯糖、抗性糊精五个因素两两之间交互作用表示肠道菌群生成乙酸、丙酸的含量见图3和图4。

由回归方程分析可知，当A＝4.00、B＝2.67、C＝4.00、D＝2.92、E＝1.36时，Y1、Y2达到极大值，即当5-10kDa菊粉、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、阿拉伯糖、抗性糊精比例为4.00:2.67:4.00:2.92:1.36时，乙酸、丙酸生成量达到最大分别为16.45μmoL/mL、10.17μmoL/mL；在此条件下进行验证实验所得乙酸、丙酸的生成量分别为(17.26±0.15)μmoL/mL、(10.78±1.5)μmoL/mL，分别达到预测值的95.31％、94.34％，说明该工艺稳定可靠，可用于生产实践。

鉴于膳食纤维的成年人推荐量为25g/d，其中包含5-10kDa菊粉、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、阿拉伯糖、抗性糊精组分比例为4.00:2.67:4.00:2.92:1.36，其质量分别为6.693g、4.468g、6.693g、4.885g、2.26g。

实施例4(脂肪酶抑制率试验)

乙酸是胆固醇合成的最主要底物，在机体内，大部分乙酸被吸收如血液，进入肝脏的代谢，作为周边组织的能源。乙酸还能调节脂代谢，通过调节脂肪酶的活力，达到降血脂的作用。

分别取实施例3中最优比例的发酵液样品20、40、60、80、100μL，并加水补齐至100μL，加入0.1mol/L PBS溶液700μL，900μL PNPL(月桂酸-4硝基苯酯)在37℃静置10min，加入300μL脂肪酶(0.2mg/mL)(酶活≥30000U/g)37℃，60min，1600r/min，3min，在405nm处测定抑制率。

抑制率(％)＝(1-(A

其中：A

研究发现，在一定浓度下，发酵液对脂肪酶具有一定的抑制作用，其抑制能力如表8及如图5所示，其对脂肪酶的抑制率最高达到92.46％。

表8最优比例发酵液对脂肪酶的抑制能力

从结果中可以看出，脂肪酶能将乳化的颗粒状甘油三酯转化为游离脂肪酸和单酰甘油等，便于人体吸收，抑制脂肪酶的活性能够减弱其对脂肪酶的水解作用，从而减少机体对脂肪的吸收，达到改善肥胖症状的目的。

实施例5(胆酸盐结合能力试验)

丙酸经结肠吸收后由肝脏代谢用作能源，并可以抑制肝胆固醇的合成。通过探究发酵液与胆盐的结合能力，间接抑制胆固醇的合成。

分别取实施例3中最优比例的发酵液样品200、400、600、800、1000μL，并加水补齐至1mL，加入4mL 0.3mmol/L牛磺酸胆酸钠，37℃，1h，4000r/min，10min，取2.5mL上清液，加入7.5mL质量分数为60％的硫酸溶液，混匀后70℃水浴20min，取出立即冰浴5min，测定在387nm处吸光度。

结合率(％)＝(1-(A

其中：A

胆汁酸能促进脂类水解和吸收，在体内常以钠盐形式存在，胆汁酸和其他物质结合会抑制机体对膳食纤维中脂肪的吸收和利用，从而达到改善肥胖的目的。

结果如表9及图6所示，结果显示发酵液对胆酸盐有一定的结合能力，其结合能力最高达到31.95％。

表9最优比例发酵液对胆酸盐的结合能力

综合实施例4、5，说明本发明的膳食纤维组合配方具有良好的减脂功效。