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本研究的主要作者包括Nana Zhang、Linlin Sun、Lirong Chen、Encan Liu、Yuqiu Guo和Kuijie Gong，他们均来自山东省农业科学院作物研究所。该研究于2024年8月29日发表在《International Journal of Biological Macromolecules》期刊上。

该研究的学术背景主要涉及膳食纤维（Dietary Fiber, DF）和益生元效应领域。麦麸是膳食纤维的重要来源，但其大部分纤维为不溶性纤维（Insoluble Dietary Fiber, IDF），限制了其水合能力和生物活性物质的释放。因此，研究团队旨在通过体外模拟消化和结肠发酵，评估经改性处理的细麦麸（Modified Wheat Bran, MWB）与天然粗麦麸（Native Wheat Bran, NWB）的益生元效应差异，以探讨改性处理对麦麸生物利用度及其对肠道微生物群的影响。

研究的工作流程分为多个步骤：首先，麦麸样品经过体外模拟胃肠道消化，去除可溶性部分，保留不溶性残渣；其次，利用健康大鼠粪便进行体外结肠发酵实验，检测发酵过程中释放的生物活性物质（如游离多酚和可溶性膳食纤维）以及短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）的生成；最后，通过Illumina NovaSeq高通量测序技术分析发酵样品中微生物群落的结构和多样性，并与益生元标准品低聚果糖（Fructooligosaccharide, FOS）进行比较。

在样品处理阶段，研究团队从山东鲁粮集团收集麦麸，去除胚芽和劣质粉末后，一部分通过60目筛网筛分作为粗纤维（NWB），另一部分经过纤维素酶水解并结合超细研磨通过160目筛网作为细纤维（MWB）。体外模拟消化过程包括α-淀粉酶、人工胃液和人工肠液的处理，最终得到的消化残渣用于后续的结肠发酵实验。

结肠发酵实验采用90 mL基础培养基，加入2.5 g新鲜小鼠粪便作为肠道菌群模板，与预消化的麦麸样品以1:10的比例混合，在37°C厌氧环境下进行发酵。分别在0、6、12、24、36和48小时取样，测定不溶性膳食纤维（IDF）和可溶性膳食纤维（SDF）含量、多酚含量以及短链脂肪酸（SCFAs）的生成量。此外，研究团队使用CTAB法提取细菌总基因组DNA，通过16S rRNA基因V4区域的高通量测序分析微生物群落结构和多样性。

研究的主要结果表明，MWB的粒径分布显著小于NWB，且具有更疏松的质地和多孔结构。MWB的干物质消化率（58.60%）和有机物消化率（59.05%）显著高于NWB（分别为53.64%和54.13%）。在12小时发酵时，MWB释放的SDF含量（3.76 g/100 g）和游离多酚含量（9.43 mg/g）均显著高于NWB（分别为3.40 g/100 g和9.01 mg/g）。此外，MWB组生成的短链脂肪酸（包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸）含量也显著高于NWB组。微生物群落分析显示，MWB组中乳酸菌（Lactobacillus）的相对丰度较高，且在功能预测上与低聚果糖（FOS）组更为接近。

研究得出结论，改性细麦麸（MWB）具有更小的粒径和更疏松的质地，显著提高了麦麸的消化率和生物活性物质的释放能力。在结肠发酵过程中，MWB释放了更多的可溶性膳食纤维和游离多酚，并促进了短链脂肪酸的生成。此外，MWB在促进乳酸菌生长方面表现出优于天然粗麦麸（NWB）和单一成分低聚果糖（FOS）的潜力，表明其更适合作为全谷物食品的添加剂，以促进肠道健康。

该研究的亮点在于首次系统地评估了改性细麦麸在体外模拟消化和结肠发酵过程中的益生元效应，并通过高通量测序技术揭示了其微生物群落结构的变化。研究方法的创新性在于结合了体外消化和发酵实验，为麦麸改性技术的应用提供了科学依据。此外，研究结果表明，改性处理能够显著提高麦麸的生物利用度，为其在功能性食品中的应用奠定了理论基础。

该研究的意义在于为麦麸改性技术的优化和推广提供了重要参考，同时也为开发具有益生元功能的全谷物食品提供了新的思路。研究结果不仅具有科学价值，还具有潜在的应用价值，可为改善人类肠道健康提供技术支持。