电子束辐照解锁小麦麸皮阿拉伯木聚糖益生元潜力：结构修饰与肠道菌群调控研究

本研究发现电子束辐照（EBI）技术可有效解构小麦麸皮不溶性阿拉伯木聚糖（WIAX）的刚性结构，在10 kGy剂量下显著改善其溶解性、吸附性能及发酵特性。通过体外粪便发酵实验证实，改性后的WIAX能促进短链脂肪酸（SCFAs）生成，优化肠道菌群结构（显著提升Limosilactobacillus等有益菌丰度），为开发新型膳食纤维提供了绿色高效的改性策略。

　　

Highlight

电子束辐照（EBI）诱导小麦麸皮不溶性阿拉伯木聚糖（WIAX）发生剂量依赖性的结构解聚和功能增强。10 kGy辐照剂量通过降低分子量、改善溶解性和吸附能力（包括胆汁盐、胆固醇和葡萄糖结合能力），显著提升了WIAX的理化特性。体外发酵实验进一步证明，改性WIAX加速碳水化合物利用，提高抗氧化活性，促进短链脂肪酸（SCFAs）产量，并优化微生物群落结构（如增加Limosilactobacillus，减少Proteobacteria）。这些发现为EBI技术应用于膳食纤维改性提供了理论依据。

Materials and chemicals

小麦麸由陕富面业有限公司（陕西，中国）提供。单糖标准品（阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸）和短链脂肪酸标准品（乙酸、丙酸、丁酸和戊酸）购自Sigma-Aldrich（美国圣路易斯）。血红素、维生素K、L-半胱氨酸盐酸盐、吐温80、刃天青、DPPH（2,2-二苯基-1-苦基肼）和ABTS（2,2’-联氮双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）由上海源叶生物科技有限公司供应。

Chemical composition

单糖组成分析显示（图S1和表1），所有WIAX样品主要由阿拉伯糖（Ara）和木糖（Xyl）构成（占总糖87-90%），表明样品纯度较高。同时检测到少量葡萄糖（Glu）和半乳糖（Gal）。EBI处理显著改变了单糖谱：随辐照剂量增加，Ara含量从未处理组的23%降至WIAX-15的16%，而Xyl比例相应上升。

Conclusions

本研究系统评估了电子束辐照（EBI）对不溶性阿拉伯木聚糖（WIAX）结构、理化和功能特性的影响。EBI处理引发了剂量依赖性的分子结构改变与功能提升。10 kGy辐照显著降低分子量和结晶度，明显改善水合能力、持油性和溶胀性，而其他剂量则呈现不同的结构行为模式。