本發(fā)明涉及功能性食品加工，具體涉及用于改善腸道屏障功能的高膳食纖維全麥粉及其復(fù)合益生菌發(fā)酵制備方法，尤其適用于糖尿病、肥胖、結(jié)腸炎等特醫(yī)食品的開發(fā)。

背景技術(shù)：

1、膳食纖維是人體必需的非消化性碳水化合物，對維持腸道健康、調(diào)節(jié)血糖、降低血脂等方面具有重要作用。全麥粉富含膳食纖維，然而，其中大部分為不可溶性膳食纖維，生物利用度較低，限制了其在功能性食品中的應(yīng)用。

2、目前，提高全麥粉中膳食纖維利用率的方法主要有物理處理法、化學(xué)處理法和生物發(fā)酵法。liao,?a.m.,?zhang,?j.,?yang,?z.l.,?huang,?j.h.,?&?pan,?l.?(2022).（structural,?physicochemical,?and?functional?properties?of?wheat?braninsoluble?dietary?fiber?modified?with?probiotic?fermentation.?frontiers?innutrition,?9,?803440）研究中指出，雖然物理方法如超微粉碎能提高膳食纖維分散性，但無法實(shí)質(zhì)性改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)；化學(xué)處理法如堿處理能提高可溶性膳食纖維含量，但易引入有害物質(zhì)；而生物發(fā)酵法因其安全、高效，越來越受到關(guān)注。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，wang,?z.,?ma,?s.,?li,?l.,?&?huang,?j.?(2022).?（effect?ofwheat?bran?dietary?fiber?on?structural?properties?and?hydrolysis?behavior?ofgluten?after?synergistic?fermentation?of?lactobacillus?plantarum?andsaccharomyces?cerevisiae.?frontiers?in?nutrition,?9,?982878）中報(bào)道了一種植物乳桿菌和酵母協(xié)同發(fā)酵全麥制品的方法，可在一定程度上提高膳食纖維的生物可及性，但該研究主要關(guān)注點(diǎn)在于改善蛋白質(zhì)消化性，對膳食纖維轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)研究不足，且可溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化率僅為35%左右。

4、zhao,?h.m.,?guo,?x.n.,?&?zhu,?k.x.?(2017).?（impact?of?solid?statefermentation?on?nutritional,?physical?and?flavor?properties?of?wheat?bran.food?chemistry,?217,?409–414）中通過固態(tài)發(fā)酵技術(shù)處理麥麩，雖能改善其感官特性并提高部分生物活性物質(zhì)含量，但發(fā)酵時(shí)間長達(dá)96小時(shí)，工藝效率低，且對腸道屏障功能的改善作用及機(jī)制尚未涉及。

5、針對β-葡聚糖含量提升問題，prins,?a.,?shewry,?p.,?&?lovegrove,?a.(2023).?（analysis?of?mixed?linkage?β-glucan?content?and?structure?indifferent?wheat?flour?milling?fractions.?journal?of?cereal?science,?110,103745）中分析了不同小麥粉組分中β-葡聚糖的含量和結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明天然小麥中β-葡聚糖含量普遍較低（0.5-1.0%），遠(yuǎn)低于燕麥和大麥，限制了其功能性應(yīng)用。

6、bertsch,?a.,?roy,?d.,?&?lapointe,?g.?(2020).?（fermentation?of?wheatbran?and?whey?permeate?by?mono-cultures?of?lacticaseibacillus?rhamnosusstrains?and?co-culture?with?yeast?enhances?bioactive?properties.?frontiers?inbioengineering?and?biotechnology,?8,?956）研究中嘗試使用乳桿菌和酵母共發(fā)酵提高麥麩中生物活性物質(zhì)含量，但主要關(guān)注點(diǎn)在于多酚和抗氧化活性，未能同時(shí)實(shí)現(xiàn)膳食纖維高效轉(zhuǎn)化和β-葡聚糖含量顯著提升。

7、關(guān)于腸道屏障功能改善機(jī)制，wang,?j.,?ji,?h.,?wang,?s.,?liu,?h.,?zhang,w.,?&?zhang,?d.?(2018).?（probiotic?lactobacillus?plantarum?promotesintestinal?barrier?function?by?strengthening?the?epithelium?and?modulatinggut?microbiota.?frontiers?in?microbiology,?9,?1953.）中證實(shí)了特定植物乳桿菌菌株可通過增強(qiáng)緊密連接蛋白表達(dá)和調(diào)節(jié)腸道菌群改善腸道屏障功能，但尚未涉及特定植物乳桿菌協(xié)同植物性組分如葉綠素對腸道屏障功能的調(diào)節(jié)作用。此外，植物性成分發(fā)酵產(chǎn)物如脫鎂葉綠酸在此過程中的作用有待探討。byndloss,?m.x.,?olsan,?e.e.,?rivera-chávez,?f.,?tiffany,?c.r.,?et?al.?(2017).?（microbiota-activated?ppar-γsignaling?inhibits?dysbiotic?enterobacteriaceae?expansion.?science,?357(6351),?570–575.）研究表明短鏈脂肪酸特別是丁酸可通過激活ppar-γ信號通路抑制腸道有害菌增殖進(jìn)而改善腸道屏障功能，但尚缺乏將此機(jī)制與全麥發(fā)酵產(chǎn)品功能整合的系統(tǒng)研究。

8、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中尚缺乏一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高膳食纖維轉(zhuǎn)化率、高β-葡聚糖含量以及針對性改善腸道屏障功能的全麥粉制備方法。特別是，現(xiàn)有技術(shù)未能闡明如何通過復(fù)合益生菌發(fā)酵優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)“葉綠素生物轉(zhuǎn)化、特定腸道菌群增殖、ppar信號通路調(diào)節(jié)”三重機(jī)制協(xié)同調(diào)控，從而全面提升全麥粉對腸道屏障功能的改善效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了用于改善腸道屏障功能的高膳食纖維全麥粉及其復(fù)合益生菌發(fā)酵制備方法，通過篩選特定的植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌復(fù)合菌種，結(jié)合優(yōu)化的兩階段固態(tài)發(fā)酵工藝，實(shí)現(xiàn)不可溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維的高效轉(zhuǎn)化，同時(shí)顯著提高β-葡聚糖含量，使最終產(chǎn)品具有明確的腸道屏障改善功能。

2、本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供用于改善腸道屏障功能的高膳食纖維全麥粉。

3、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述高膳食纖維全麥粉的制備方法。

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

5、用于改善腸道屏障功能的高膳食纖維全麥粉，其特征在于，所述高膳食纖維全麥粉由全麥粉、麥麩和大麥若葉經(jīng)復(fù)合益生菌發(fā)酵而成，所述高膳食纖維全麥粉包含以下組分：總膳食纖維含量為40-45%，可溶性膳食纖維含量為15-18%，β-葡聚糖含量為8.5-10%，脫鎂葉綠酸含量為50-100mg/100g，短鏈脂肪酸含量不低于500mg/100g，總多酚含量為800-1200mg?gae/100g，阿魏酸含量為150-200mg/100g。

6、優(yōu)選地，所述高膳食纖維全麥粉的水分含量為8-10%，ph值為5.5-6.5，水溶性指數(shù)不低于25%，持水力不低于5g/g，持油力不低于2g/g。

7、優(yōu)選地，所述高膳食纖維全麥粉中活性益生菌數(shù)不低于1×108?cfu/g，有害菌含量低于10?cfu/g，霉菌和酵母含量低于100?cfu/g。

8、優(yōu)選地，所述高膳食纖維全麥粉的預(yù)測血糖指數(shù)低于55，orac抗氧化值不低于15,000?μmol?te/100g，體外scfas產(chǎn)生能力不低于50mmol/l。

9、高膳食纖維全麥粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10、(1)?準(zhǔn)備發(fā)酵底物：將全麥粉、麥麩和大麥若葉按照60:20:20的質(zhì)量比混合，添加質(zhì)量為混合物5%的酵母β-葡聚糖濃縮物，質(zhì)量為混合物2%的低聚果糖，以及質(zhì)量為混合物0.5%的礦物質(zhì)預(yù)混料；

11、(2)?接種復(fù)合益生菌：將植物乳桿菌與嗜酸乳桿菌按照2:1的比例混合后接種到發(fā)酵底物中，總接種量為1×109?cfu/g底物；

12、(3)?進(jìn)行兩階段發(fā)酵：第一階段在37°c±1°c、濕度55-60%、初始ph值6.5、通氣量0.5?vvm條件下發(fā)酵36小時(shí)；第二階段在30°c±1°c、濕度55%、ph值4.5-5.0、通氣量0.3?vvm條件下發(fā)酵36小時(shí)，同時(shí)在第二階段開始時(shí)添加質(zhì)量為底物0.05%的單寧酸；

13、(4)?發(fā)酵后處理：將發(fā)酵完成的物料在45°c下進(jìn)行流化床干燥至水分含量8-10%，然后研磨至粒度150-250μm，最后添加麥芽糊精進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；

14、(5)?包裝儲存：將標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)品進(jìn)行充氮包裝并避光保存。

15、優(yōu)選地，所述植物乳桿菌包括植物乳桿菌l.plantarum?zlp001與植物乳桿菌l.plantarum?wcfs1的混合菌株，所述嗜酸乳桿菌為嗜酸乳桿菌l.acidophilus?cgmcc1.1878。

16、優(yōu)選地，所述發(fā)酵過程中ph值自然降低，第一階段從初始ph值6.5降至5.0-5.5，第二階段ph值維持在4.5-5.0。

17、優(yōu)選地，所述全麥粉的蛋白質(zhì)含量不低于13%，所述麥麩的粒度為100-200μm，所述酵母β-葡聚糖濃縮物的純度為20%。

18、優(yōu)選地，所述第二階段發(fā)酵促進(jìn)葉綠素向脫鎂葉綠酸的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率達(dá)60-70%，通過ph驅(qū)動和微生物酶系統(tǒng)雙重作用機(jī)制實(shí)現(xiàn)。

19、優(yōu)選地，通過aoac?2011.25方法測定膳食纖維含量，通過aoac?995.16方法測定β-葡聚糖含量，通過gc-ms法測定短鏈脂肪酸及其前體含量，通過hplc-dad法測定多酚和葉綠素代謝物含量，通過16s?rrna測序驗(yàn)證益生菌組成。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

21、1.本發(fā)明通過精選植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌的復(fù)合菌種，建立了高效的發(fā)酵體系，實(shí)現(xiàn)了不可溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維的高效轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率超過45%，顯著高于現(xiàn)有技術(shù)中通常不超過40%的轉(zhuǎn)化率。

22、2.本發(fā)明采用的兩階段發(fā)酵工藝創(chuàng)新性地解決了膳食纖維轉(zhuǎn)化與功能性成分保存的矛盾，通過第一階段高溫促進(jìn)酶活性和膳食纖維轉(zhuǎn)化，第二階段低溫優(yōu)化功能性成分積累，使產(chǎn)品β-葡聚糖含量達(dá)到8.5-10%，遠(yuǎn)高于天然小麥中約0.8%的含量水平。

23、3.本發(fā)明首次系統(tǒng)闡明了發(fā)酵全麥粉通過“葉綠素生物轉(zhuǎn)化、特定腸道菌群增殖、ppar信號通路調(diào)節(jié)”三重作用改善腸道屏障功能的完整分子機(jī)制，為功能性食品的定向開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。

24、4.本發(fā)明制備的高膳食纖維全麥粉不僅具有良好的加工適宜性，還具有明確的腸道屏障改善功能和血糖調(diào)控作用，特別適合開發(fā)糖尿病、肥胖、結(jié)腸炎等特醫(yī)食品，市場應(yīng)用前景廣闊。