肠道菌群失调与影响人体健康的许多慢性疾病息息相关,而饮食是改变宿主-微生物之间互利共生的关键因素。抗性淀粉由于其在大肠方面的潜在作用如:控制体重、改善便秘、预防结直肠癌、改善肠道菌群等而备受关注。本论文以天然淀粉颗粒为原料,通过追踪其体外发酵过程中的结构演变及微生物群落结构变化,揭示淀粉在结肠中的发酵模式及降解机制;为探索淀粉基食品改善肠道环境的不同策略,分别对高直链玉米淀粉进行传统化学交联改性以及基于静电喷涂法制备一系列不同比例的壳聚糖包裹淀粉微球,利用体外分批发酵实验深入探究基于淀粉基食品进一步改善结肠环境的不同策略及作用机制,并采用不同供体接种物和动物实验进行进一步验证。研究结果可以为淀粉基食品的精准营养提供思路,对如何进一步提高淀粉基食品在结肠中的发酵特性具有指导意义。1.选取典型的A型（普通玉米淀粉、蜡质玉米淀粉）和B型（高直链玉米淀粉、马铃薯淀粉）结晶淀粉进行体外发酵培养,追踪其发酵过程中代谢物（产气量、短链脂肪酸产量）、淀粉颗粒结构（扫描电镜、X射线衍射、尺寸排阻色谱）以及微生物群落结构的变化。研究发现,B型淀粉的发酵速率明显低于A型淀粉,但其丁酸产量显著高于A型淀粉;A型淀粉和B型淀粉均可促进不同有益菌的生长,其中,A型淀粉明显增加了Megamonas的相对丰度,而B型淀粉则明显促进了Roseburia和Blautia的生长。X射线衍射及尺寸排阻色谱的结果揭示了A型淀粉和B型淀粉均具有“从外到内”的降解模式以及“结晶区和无定形区同时降解”的发酵机制。2.基于B型淀粉的良好发酵特性,选取B型高直链玉米淀粉为底物,进行低中高程度的化学交联改性（CL-5,CL-8,CL-12）,探究传统化学交联改性对高直链玉米淀粉体外发酵特性的影响。结果表明,化学交联程度能够有效地控制体外发酵速率;丁酸产量随交联度的增加而逐渐降低。此外,不同交联程度的改性淀粉可以促进不同有益菌的生长,其中,低中交联度高直链玉米淀粉（CL-5,CL-8）促进了Blautia和Clostridiales的生长,而高交联度高直链玉米淀粉（CL-12）明显增加了Bacteroides uniformis和Ruminococcus bromii的相对丰度。3.以B型高直链玉米淀粉为底物,利用静电喷涂技术制备了一系列具有可变比例的壳聚糖包裹淀粉微球（CS:S=2:1,CS:S=1:2,CS:S=1:6,CS:S=1:12）。体外发酵实验结果表明,壳聚糖对淀粉的包裹可以显著调节发酵速率,且产气量随着微球样品中壳聚糖比例的增加而逐渐降低。微球样品中的淀粉和壳聚糖在调节肠道菌群方面表现出一定的协同作用,所有的微球样品均促进了Roseburia,Lachnospiraceae和Clostridiales等有益菌的生长,其中,“微球样品CS:S=1:6”中有益菌丰度最高。*4.以6名不同年龄不同性别的供体粪便制备接种物,对“微球样品CS:S=1:6”进行48 h体外发酵实验,进一步探究其在不同个体中的发酵特性的异同。研究发现,与天然高直链玉米淀粉相比,淀粉微球在不同供体中均表现出较慢的发酵速率;微球样品在发酵后半阶段具有明显更多的完整细胞数和更少的破损细胞数;且微球样品在不同的供体中可以选择性地刺激丙酸/丁酸的产生,并能一定程度地促进Bifidobacterium,Bacteroides,Agathobacter等有益菌的生长。5.对高脂饮食诱导的肥胖C57BL/6J小鼠进行10周微球饮食干预,通过测定小鼠体重、摄食量、肝脏与其他相关脂肪组织变化、葡萄糖、血脂、短链脂肪酸及菌群结构等指标,进一步验证微球样品在体内对肥胖的介导效应。结果表明,微球样品可以有效地控制小鼠的体重和脂肪组织重量;微球样品的干预显著降低了高脂小鼠的血糖水平、胰岛素水平、血脂水平以及促炎细胞因子水平。16S测序结果及PICRUSt2预测分析表明,微球样品在小鼠体内促进的Streptococcaceae,Bacilli,Firmicutes和unclassified Clostridiales进一步促进了脂肪酸、泛酸以及辅酶A的生物合成,同时也解释了微球样品促使小鼠具有高丙酸产量的原因。