不同碾磨度大米多酚在体外胃肠消化与结肠发酵中的释放转化规律及其对肠道菌群的调控作用

本研究针对精白米长期食用增加2型糖尿病风险而糙米口感不佳的现状，通过体外模拟胃肠消化和结肠发酵模型，系统揭示了不同碾磨度(DOM)大米多酚的释放转化规律。研究发现结肠发酵阶段肠道菌群能有效释放结合态多酚，DOM 3.50%的适度碾磨米在保留多酚含量（48小时发酵后达8.99 mg GAE/g DW）的同时显著改善质构特性，其中氢化肉桂酸、苯甲酸和对羟基苯甲酸成为优势多酚。16S rRNA测序表明Phascolarctobacterium和Enterococcus等菌群参与多酚生物转化，该研究为平衡营养与口感的全谷物稻米产品开发提供重要依据。

　　

稻米作为全球半数人口的主粮，其加工方式与健康效应的平衡一直是食品科学领域的关注焦点。精白米虽口感细腻，但长期食用会增加2型糖尿病风险；而富含多酚等生物活性成分的糙米，虽具备抗氧化、抗糖尿病等健康功效，却因质地坚硬难以被消费者接受。如何在保留营养的同时改善口感？适度碾磨或许是一条可行之路，但碾磨程度如何影响多酚在人体消化系统的动态变化，特别是与肠道菌群的相互作用机制，仍有待深入探索。

针对这一科学问题，上海理工大学健康科学与工程学院的研究团队在《Journal of Future Foods》发表了最新研究，通过体外模拟胃肠消化和结肠发酵模型，系统揭示不同碾磨度大米多酚的释放转化规律及其对肠道菌群的调控作用。

研究采用体外胃肠消化结合结肠发酵模型，使用6名健康志愿者粪便微生物进行发酵实验。关键技术包括：利用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察样品微观结构变化；通过超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)定量多酚组成；采用16S rRNA测序分析肠道菌群组成；运用气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定短链脂肪酸(SCFAs)；并通过质构剖面分析(TPA)评估大米质构特性。

化学组成分析显示，随着碾磨度(DOM)从0%增加至12.35%，大米中膳食纤维、蛋白质和灰分含量显著降低，而总多酚含量从0.53 mg GAE/g DW降至0.23 mg GAE/g DW。适度碾磨(DOM 3.50%)在保留较多多酚的同时，显著改善了大米的食用品质。

多酚释放规律研究表明，胃肠阶段多酚含量相对稳定，而结肠发酵阶段呈现持续释放特征。DOM 3.50%组在48小时发酵后总多酚含量达到8.99 mg GAE/g DW，抗氧化活性显著增强。UPLC-MS分析鉴定出15种酚酸和17种黄酮类化合物，其中氢化肉桂酸(76.39%)、苯甲酸和对羟基苯甲酸成为结肠发酵后的优势多酚。研究还推测了多酚的可能转化途径：反式肉桂酸通过肉桂酸4-羟化酶转化为对羟基肉桂酸和阿魏酸，后者进一步通过脱羟基作用转化为对羟基苯甲酸和苯甲酸。

微观结构表征结果显示，适度碾破坏部分坚硬的糊粉层和细胞壁结构，形成有利于微生物定植的多孔结构。结肠发酵后样品表面变得粗糙，呈现疏松多孔的层状结构，这种微观变化为菌群酶解释放结合态多酚创造了有利条件。

肠道菌群分析表明，DOM 3.50%组表现出更高的种群多样性和均匀度。在门水平上，优势菌群为变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门；在属水平上，DOM 0%和3.50%组中Phascolarctobacterium和Enterococcus丰度显著高于DOM 12.35%组，这两种菌被证实参与多酚的释放和转化过程。短链脂肪酸测定显示，DOM 0%和3.50%组产量最高，分别达1.71 mg/mL和1.66 mg/mL。

质构分析发现，随着DOM增加，大米硬度显著降低，粘性适度增加。DOM 3.50%-5.93%的大米在保留较多多酚含量的同时，呈现出理想的质构特性，较好地平衡了营养与口感的需求。

该研究通过多维度分析证实，适度碾磨(DOM 3.50%)能够有效协调大米营养特性与食用品质的矛盾。结肠发酵阶段肠道菌群利用膳食纤维释放结合态多酚，并将其转化为生物利用度更高的活性分子。Phascolarctobacterium和Enterococcus等特定菌群在多酚转化过程中发挥关键作用。研究结果不仅深化了对全谷物稻米健康效应的科学认知，也为开发兼具良好口感与营养功能的稻米产品提供了理论依据和实践指导，对推动全谷物食品产业发展和改善公众健康具有重要意义。