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膳食纤维（DF）作为影响人体健康的第七大营养素,是维持人体健康所必需的营养成分。随着人们生活水平的提高,饮食日趋精细化,DF摄入量显著下降,导致许多慢性疾病发生,所以DF开发与利用在国内外掀起热潮。西芹作为消费量巨大的蔬菜,其DF含量丰富。系统分析不同成熟度的西芹DF组成,寻找到相应的含量分布规律,根据人们对不同营养成分的需求,实现定制化营养消费。为了能快速精准提供所需DF,迫切需要实现西芹DF快速无损测定以及可视化分布。另外,纤维素作为不可溶性膳食纤维的主要来源,其对人体健康有潜在益处。然而不同分子量纤维素的功能特性是否不同尚不明确,所以制备不同分子量纤维素并对其功能特性进行评价十分必要。同时DF是盲肠和结肠中微生物的重要能量来源,不同结构DF会导致肠道微生物群组成发生特定的变化,在特定的肠道环境下,肠道微生物激活特定关键酶代谢DF,产生短链脂肪酸（SCFAs）。目前不同分子量纤维素对肠道微生态如何影响尚不清楚,所以研究不同分子量纤维素对肠道微生物及SCFAs的影响,从肠道微生态的角度丰富纤维素对肠道菌群影响理论。为了进一步实现对肠道微生态的精准改善,通过基质负载SCFAs,将其向肠道靶向递送。本文从以上几方面开展工作,对DF的快速无损测定和不同分子量纤维素的功能性食品开发和应用具有十分重要的意义。1、不同成熟度西芹膳食纤维成分及其功能特性的研究。结果表明,不同成熟度西芹膳食纤维组成发生变化。西芹可溶性膳食纤维（SDF）含量在第7层较高,而不可溶性膳食纤维（IDF）和总膳食纤维（TDF）含量在第1、2层达到峰值。同时在不同成熟度西芹纤维理化/功能特性也发生变化,第7层西芹膳食纤维持水力（WHC）、膨胀力（SC）、持油力（OHC）和胆固醇吸附能力（CBC）最高,而第1层西芹WHC、SC、OHC和CBC都较低。西芹SDF的单糖以阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖、葡萄糖、木糖和甘露糖为主,不同成熟度西芹SDF其组成的比例不同。2、基于高光谱图像技术（HSI）的西芹膳食纤维含量快速无损检测及可视化分布研究。研究采用偏最小二乘法（PLS）、联合区间偏最小二乘法（Si-PLS）和遗传-联合区间偏最小二乘法（GA-Si-PLS）建立预测模型。比较三种模型的预测性能,结果证明采用GA-Si-PLS模型预测IDF和SDF含量效果最佳,其预测集相关系数（Rp）分别为0.9638和0.9756,交互验证均方根误差（RMSEP）分别为1.180 g/100g和0.336 g/100g。该结果表明,HSI技术可以快速无损检测IDF和SDF含量,利用GA-Si-PLS模型实现IDF和SDF含量可视化分布图,更直观地理解在不同储藏期西芹IDF和SDF含量变化。3、超声处理方法制备不同分子量纤维素,并对制备的纤维素功能特性以及理化特性进行研究。结果表明,超声处理显著降低纤维素的平均分子量（P<0.05）,从最初68.07 kDa最终降至6.82 kDa。超声处理纤维素样品（ULC-30）的WHC、SC、OHC、CBC均高于其他样品（P<0.05）。与未处理纤维素相比,在pH 7.0和pH 2.0条件下ULC-30样品CBC分别显著增加2.42倍（P<0.05）和1.96倍（P<0.05）。因此,这种方法可以简单、绿色、选择性地制备不同分子量纤维素产品,并使其获得较好的功能特性。4、高/低分子量（H-Mw/L-Mw）纤维素饮食干预对断奶小鼠的肠道菌群以及SCFAs的影响。不同分子量纤维素的饮食干预后,H-Mw组肠道微生物多样性降低。在门水平,H-Mw纤维素降低Bacteroidetes相对丰度,增加Firmicutes相对丰度。与H-Mw纤维素组相比,在科和属水平上,摄入L-Mw纤维素会增加肠道有益微生物。L-Mw纤维素组血清和结肠中的总SCFAs、乙酸和丙酸浓度显著高于H-Mw纤维素组。与H-Mw纤维素相比,L-Mw纤维素的摄入有利于结肠的健康。本研究丰富了不同分子量纤维素对断奶小鼠肠道微生态的影响理论,为今后优化肠道菌群结构奠定基础。5、西芹纤维素水凝胶特性和控释应用的研究,通过相转化法制备纤维素水凝胶,其设计用作口服SCFAs递送载体,并通过FT-IR、XRD、SEM方法表征分析。随着纤维素浓度的降低,水凝胶形态显示出更大孔隙,在最佳纤维素浓度（8.33mg/mL和6.25 mg/mL）条件下,纤维素凝胶（F4和F5）的膨胀率和负载率分别接近185%和80%。通过超声辅助促进SCFAs在水凝胶基质（F4和F5）中释放。此外,力学性能结果表明F4比F5更不易分解,更好地作为递送材料。结果表明所开发的纤维素水凝胶成功负载SCFAs,并且通过超声辅助促进SCFAs释放。