综述：基于单糖组成、聚合度和连接组成的益生元可溶性膳食纤维的结构标准化

这篇综述系统阐述了可溶性膳食纤维（SDF）的结构标准化策略，提出以单糖组成（Monosaccharide composition）、聚合度（Degree of Polymerization, DP）和糖苷键连接模式（Glycosidic linkage）为核心的分级标准化框架，旨在建立可量化、可复制的益生元（Prebiotic）功能评价体系，为肠道菌群（Gut microbiota）靶向调控和短链脂肪酸（SCFAs）代谢优化提供科学依据。

　　

Abstract

膳食纤维作为不可消化的多糖聚合物，其健康效益与结构特性密切相关。最新研究揭示，可溶性膳食纤维通过肠道微生物的厌氧发酵产生短链脂肪酸（SCFAs），进而调节宿主免疫、代谢和炎症反应。然而，纤维结构的异质性导致其益生效果存在显著差异。本文提出的三级标准化框架——从单糖组成到聚合度，最终涵盖糖苷键连接——为功能性纤维产品的开发提供了可操作的指导原则。

Introduction

全球膳食纤维摄入量（9.7–28.3 g/天）普遍低于推荐值（25–38 g/天），而工业化加工进一步加剧了纤维缺乏。值得注意的是，不同结构的纤维对菌群的调控具有特异性：例如阿拉伯木聚糖（Arabinoxylan）通过增加食糜粘度影响糖代谢，而β-葡聚糖（β-glucan）则优先被瘤胃球菌（Ruminococcus）降解。这种结构-功能关系凸显了标准化的重要性——目前70%的市售纤维产品缺乏明确的结构参数，严重阻碍了研究的可重复性。

Extraction of dietary fiber from edible agricultural products

纤维提取工艺直接影响其结构特征。以柑橘果胶为例，酸法提取主要获得高甲氧基化（HM）组分，而酶法则保留更多鼠李糖半乳糖醛酸聚糖（RG-I）侧链。新兴的物理-酶联用技术（如高压均质耦合内切葡聚糖酶）可将纤维得率提升40%，同时保持DP₅₀在200–500范围。值得注意的是，酒精不溶残渣（AIR）预处理中，80%乙醇浓度可最大限度保留阿拉伯木聚糖的支链结构。

The importance and limitations of dietary fiber standardization

当前纤维市场年规模达75亿美元，但缺乏统一标准导致产品效能参差。案例分析显示，仅标注"菊粉"的产品实际DP分布在2–60之间，而DP>10的组分才是双歧杆菌（Bifidobacterium）的有效底物。高效阴离子交换色谱（HPAEC-PAD）和基质辅助激光解吸飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）联用可精确测定DP分布，但成本限制了工业应用。

Linkage composition-specific prebiotic activity of dietary fiber

糖苷键类型决定菌群利用效率：拟杆菌（Bacteroides）优先水解β(1→4)连接的葡聚糖，而普雷沃菌（Prevotella）特异性降解α(1→6)键。最新动物实验证实，含30%β(1→3)分支的葡聚糖使粪便SCFAs提升2.3倍，其中丁酸盐比例增加57%。这种精确的结构-功能关系为靶向设计益生元提供了分子基础。

Future directions

建议采用渐进式标准化路径：第一阶段强制标注核心单糖（葡萄糖、木糖等）占比；第二阶段引入DP_av和DP₅₀指标；最终实现全结构解析。同步开发低成本检测技术如近红外（NIR）预测模型，将加速标准落地。

Conclusions

建立基于单糖-DP-连接的三维标准化体系，不仅能规范市场，更将推动个性化益生元开发。未来需加强产业界与学术界的协作，尤其需要建立结构参数与菌群代谢产物的定量关系模型。