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为探究螺杆挤出法制备的淀粉 - 壳聚糖复合材料发酵特性，研究人员制备不同比例复合材料，检测其形态、结构及体外发酵情况。结果显示，壳聚糖比例影响复合材料结构和发酵特性。该研究为功能性食品研发提供依据。
在人体肠道这个神秘的 “小宇宙” 里，居住着数万亿个微生物，它们组成了复杂的肠道菌群。这些小家伙们可不得了，和我们的健康息息相关。饮食中的碳水化合物要是逃过了胃和小肠的消化，就会跑到结肠，被微生物利用，产生像短链脂肪酸（SCFAs）这样对身体有益的代谢产物，其中丁酸对结肠上皮细胞的生长和分化作用显著。高纤维饮食能降低慢性炎症疾病风险，所以开发新型高纤维物质成了维护肠道健康的重要策略。
抗性淀粉（RS）作为膳食纤维的一种，对肠道健康好处多多，能提高丁酸产量，促进有益微生物生长。而且，把淀粉和非淀粉多糖组合起来，比单独使用效果更好。壳聚糖也是个 “潜力股”，它是天然聚合物，具有良好的生物相容性和生物降解性，也属于膳食纤维，能助力肠道健康。虽然之前有研究涉及淀粉 - 壳聚糖相关产品的发酵性能，但关于螺杆挤出法制备的淀粉 - 壳聚糖复合材料发酵特性的研究还很有限。螺杆挤出是一种 “绿色” 加工技术，基于此，来自国内的研究人员开展了这项研究，希望能揭开这种复合材料在肠道健康领域的神秘面纱。研究成果发表在《Carbohydrate Polymers》上。
研究人员用到的主要关键技术方法有：利用双螺杆挤出机来制备不同淀粉与壳聚糖比例的复合材料；借助扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析复合材料的形态和结构；通过体外粪便发酵模型探究其发酵特性 。
研究结果
- 复合材料结构特征：通过 SEM 和 XRD 分别对复合材料的形态和结构进行表征，FTIR 评估淀粉与壳聚糖之间的相互作用。结果显示，FTIR 表明复合材料中淀粉和壳聚糖之间形成了氢键；XRD 分析指出，随着壳聚糖比例增加，复合材料的结构有序性增强 。
- 发酵过程 pH 值变化：研究发现，添加壳聚糖减缓了发酵过程中的 pH 值下降速率 。
- 短链脂肪酸（SCFAs）产量：高壳聚糖比例降低了 SCFAs 的产生，尤其是丁酸。比如，壳聚糖与淀粉比例为 1:6（CS:S = 1:6）的复合材料最终丁酸浓度（0.97 mmol/g）几乎是壳聚糖与淀粉比例为 2:1（CS:S = 2:1）的复合材料（0.51 mmol/g）的两倍 。
- 对肠道微生物群的影响：挤压淀粉明显促进了包括 Agathobacter、Prevotella_9、Ruminococcus 和 Bifidobacterium 等有益微生物的生长。其中，壳聚糖与淀粉比例为 1:6（CS:S = 1:6）的复合材料在调节微生物群组成方面表现出良好的协同效应，Agathobacter 和 Prevotella_9 的相对丰度增加 。
研究结论与意义
该研究表明，螺杆挤出法制备的淀粉 - 壳聚糖复合材料具有不同的结构有序性、形态和发酵特性。随着壳聚糖比例增加，复合材料结构有序性逐渐增强，但丁酸产量以及 Bifidobacterium、Agathobacter、Blautia 等微生物的丰度逐渐降低。值得注意的是，螺杆挤出后的淀粉和 CS:S = 1:6 的复合材料对肠道微生物群具有积极影响。这项研究明确了淀粉与壳聚糖的比例是决定螺杆挤出复合材料发酵特性的关键因素，为开发具有特定健康益处的功能性食品提供了重要依据，在功能性食品设计和制造领域有着重要的应用价值，有望为改善人类肠道健康开辟新路径。
