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黄芪多糖(Astragalus Polysaccharides,APS)是黄芪中含量较为丰富的组分之一,它具有抗氧化、抗炎症、增强免疫力等多种功效,但对于其降解产物寡糖的研究较少。较多研究表明多糖和寡糖可以作为益生元被肠道微生物所发酵利用,从而调控肠道微生物组成促进人体健康。目前,对于黄芪多糖益生作用的研究多集中于动物实验,但动物实验存在实验周期长,成本高和操作复杂的局限,同时对于黄芪寡糖(Astragalus Oligosaccharides,AOS)的益生作用鲜有研究。针对该问题,本论文从蒙古黄芪中提取水溶性黄芪多糖,并对黄芪多糖的结构进行表征,然后酸水解黄芪多糖得到不同聚合度的黄芪寡糖,采用体外粪便微生物发酵黄芪多糖和寡糖,通过检测pH、产气、总糖和短链脂肪酸变化来评价其益生元作用,最后利用本研究室自主研发的肠道反应器来进一步验证黄芪多糖和寡糖的益生元作用,主要研究如下:(1)黄芪多糖和黄芪寡糖的制备。首先,通过单因素优化和正交实验确定了黄芪粗多糖(APS)的最佳提取条件:提取温度为80℃,料液比为1:50,提取时间为2.5 h,最终得率为26.23%。采用木瓜蛋白酶联合Sevage法脱蛋白后经DEAE Fast Flow纯化得到两个主要组分APS-1和APS-2。然后利用三氟乙酸降解黄芪粗多糖(APS)获得黄芪寡糖(AOS)。(2)黄芪多糖的结构分析和黄芪寡糖的聚合度分析。采用高效凝胶过滤色谱(High Performance Gel Filtration Chromatography,HPGFC)、离子色谱(Ion Chromatography,IC)、红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometry,FT-IR)、核磁共振(~1H-Nuclear Magnetic Resonance,~1H-NMR)和甲基化分析了APS-1和APS-2的分子量、单糖组成、糖苷键类型和糖苷键连接方式。结果表明,APS-1和APS-2分子量分别为38.4 kDa和5.2 kDa。APS-1主要由半乳糖和葡萄糖组成,摩尔比为1:49.76。APS-2主要由鼠李糖、半乳糖和葡萄糖组成,摩尔比为1:2.99:16.26。APS-1以α-型糖苷键为主,APS-2同时包含α-型糖苷键和β-型糖苷键。APS-1的糖苷键连接主要方式有:T-Glcp、1,4-Glcp、1,6-Glcp和1,4,6-Glcp,摩尔比为1.16:1.27:12.32:1。APS-2的糖苷键连接主要方式有:T-Galp、1,6-Galp、1,4-Galp、1,4,6-Galp、T-Glcp、1,4-Glcp、1,3-Glcp、1,3,6-Glcp和1,2,3,6-Glcp,摩尔比为4.66:4.42:7.7:2.75:2.77:30.09:2.34:1:5.12。利用MALDI-TOF MS测定AOS的聚合度为2～20,其中聚合度为3～10的寡糖占80%左右。(3)APS和AOS的体外模拟消化和粪便微生物的体外静态发酵。体外模拟人体唾液、胃液和肠液对APS和AOS的消化过程,通过测定总糖和还原糖含量变化、分子量分布和聚合度变化表明APS和AOS不会被唾液、胃液和肠液所消化降解。然后,利用来自3个健康志愿者的混合粪便和7个健康志愿者的个体粪便分别进行体外发酵APS和AOS,通过检测发酵培养基的总糖含量、pH、产气量、SCFAs含量和菌群组成的变化,结果表明APS和AOS可以显著降低pH和促进SCFAs的产生,尤其是丁酸,可以促进拟杆菌属(Bacteroides)、柔嫩梭菌属(Faecalibbacterium)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)等有益菌的生长,降低霍尔德曼氏菌(Holdemanella)、萨特菌(Sutterella)、Dorea菌属、链球菌属(Streptococcus)等有害菌的丰度,改变了肠道菌群的结构,具有较好的益生活性。(4)利用肠道反应器(Gastrointestinal Simulation Reactor,GSR)体外模拟APS和AOS在结肠内的发酵。通过实时检测发酵过程中菌体浓度、总糖含量、还原糖含量、pH、补碱量和SCFAs的变化进一步表明APS和AOS具有较好的益生活性,可以显著降低肠道环境pH,促进SCFAs的产生,尤其在产丁酸和戊酸能力方面显著优于菊粉。