抗性淀粉的性质、制备及其对慢性肾脏病的影响

管 骁， 夏吉安， 张 妤， 张苏华， 宦红娣， 任 菲，孙 宇， 郝麒麟， 闫雅非， 张丽琍， 孙 注， 余治权

（1. 上海理工大学健康科学与工程学院，上海 200093；2. 上海理工大学国家粮食产业（城市粮油保障）技术创新中心，上海 200093；3. 上海健康医学院附属嘉定区中心医院肾脏科，上海 201899；4. 中国人民解放军海军第905医院，上海 200050；5. 天津科技大学食品营养与安全国家重点实验室，天津 300457；6. 哈尔滨学院食品工程学院，黑龙江 哈尔滨 150086；7. 内蒙古三主粮天然燕麦产业股份有限公司，内蒙古 呼和浩特 010000；8. 安徽燕之坊食品有限公司，安徽 合肥 231600；9. 内蒙古燕谷坊生态农业科技（集团）股份有限公司，内蒙古 呼和浩特 011700）

慢性肾脏病是指各种原因所致肾脏损伤（肾脏结构和功能异常）超过3 个月的疾病。 据报道，中国成人中CKD 的患病率已达到10.8%，并且患病率呈现逐年增高趋势，已成为一个严重且普遍的健康问题[1]。CKD 属于慢性进展性疾病，慢性病的发生与病人的饮食密切相关，食物中蛋白质、脂肪、膳食纤维等成分的摄入均会对其造成影响。 饮食营养治疗作为CKD 治疗的辅助措施之一，可以延缓CKD 进展，提高CKD 患者生活质量[2]。在日常饮食中CKD 患者需要控制钠、钾、磷以及蛋白质的摄入，而膳食纤维含量较高的水果和蔬菜，因其钾含量较高，食用较少，导致患者的膳食纤维摄入受到影响[3]。

膳食纤维主要来自天然植物以及从其中加工出有健康效益的化合物， 在小肠中不易被消化吸收，在结肠中被结肠细菌部分或完全发酵[4]。 膳食纤维被认定为除六大营养素之外的“第七大营养素”，由于其特殊的结构以及生理特性，可以维持膳食结构的平衡，同时还可以对一些慢性病的治疗和预防起到辅助作用[5]。 普通膳食纤维添加到食品中时存在口感、风味较差的特点，导致其市场接受度较低。抗性淀粉不仅改善了膳食纤维的一些缺点，同时还具有类似膳食纤维的生理功能，成为功能性食品加工行业的研究热点[6]。 抗性淀粉与肠道菌群相互作用， 通过肠肾轴途径改善CKD 的研究越来越受到人们的关注，作者将从抗性淀粉的结构及其调节肠道菌群、清除肠道毒素、缓解全身性炎症等方面来阐述抗性淀粉对CKD 的影响。

1 抗性淀粉的来源及分类

抗性淀粉是指不被健康人体小肠所消化吸收的淀粉及其降解产物的总称，多来自玉米、马铃薯、青香蕉、谷物、莲子以及豆类等食物，来源广泛。 依据来源、结构和抗酶解性等的不同[7]，RS 分为5 种：1）物理包埋淀粉（RS1），在未充分研磨的谷物以及豆类中居多，原粮中的淀粉因轻度碾磨加工而被包裹于食物基质中，与淀粉酶形成物理隔离，因此不易被水解，具有抗酶解性，咀嚼或者精细加工会导致其含量发生变化；2） 天然抗性淀粉颗粒（RS2），在未成熟的马铃薯、 青香蕉以及生豌豆淀粉中较多，因其致密的晶体结构、较大的密度等特点而导致其难以被酶水解[8]；3）回生淀粉（RS3），指淀粉依次经过糊化、冷却回生重新聚合形成的重结晶组分，在老化过程中直链淀粉分子相互连接形成特殊的双螺旋结构使其不易被酶水解，在冷米饭、冷面包中较多；4）化学改性淀粉（RS4），通过化学反应改变淀粉官能团结构，形成新的化学键，使淀粉颗粒对淀粉酶产生抗酶解性[9]；5）淀粉-脂质复合物（RS5），指淀粉和不同的脂肪酸作用形成的复合物[10]。

2 抗性淀粉的结构与理化性质

2.1 抗性淀粉的表观结构与理化性质

抗性淀粉的表观结构与加工方式密切相关，形状多为不规则块状、层状，与天然淀粉多为椭圆形或球形的形态不同。 其中根据抗性淀粉块状颗粒的表面形态大体上又可分为蜂窝网络状、孔洞状、沟壑状以及复合状等[11]。慈姑淀粉颗粒呈球形或椭圆形，且颗粒大小不等，表面光滑。 分别经过超声波、压热和亚临界水处理后，淀粉颗粒的形状发生改变，造成特殊块状以及不规则结构的形成。 在其粗糙的表面上发现片状和沟壑状形态，特别是压热法制备的慈姑抗性淀粉的表面上出现大量褶皱，可能的原因是直链淀粉从淀粉中浸出，压热处理导致直链淀粉结晶区丢失， 在回生过程中直链淀粉再重新结合而成。 而经过不同处理得到的慈姑抗性淀粉在理化性质方面与原淀粉也有较大差异。 不同方法制备的慈姑抗性淀粉的持水力无明显差异， 持油性差异显著，但均高于原淀粉，且超声波处理增强抗性淀粉的凝胶化[12]。 另有研究表明[13]，酶法制备的抗性淀粉由于酶的剪切作用，容易形成蜂窝网络状及复合状结构。 超高压处理的荞麦抗性淀粉颗粒之间距离缩小，颗粒表面破碎，形成致密的结构，这种结构有利于增加其抗消化性能和冻融稳定性，以及改善原淀粉的凝胶质构特性和热稳定性等理化性质[14]。因此，这些由不同加工方式导致的抗性淀粉结构的变化，进一步影响了抗性淀粉的理化性质，可在改善加工食品的品质方面进行应用。

2.2 抗性淀粉的晶体结构与理化性质

RS 的晶体结构有4 种：A 型结构（单斜晶胞）、B 型结构（六方晶胞）、C 型结构（A 型与B 型结构的混合物，一般存在于甘薯、芋头以及部分豆类淀粉之中）、V 型结构 （在淀粉-脂质复合物以及糊化后的淀粉中居多[11]）。 RS 的晶体结构与其加工方式相关。 A 型结构的淀粉经过不同的加工方式，可形成B型、V 型或者B+V 型结构的抗性淀粉[15]。 有研究表明，绿豆淀粉经压热、重结晶处理后，淀粉分子重排形成新的双螺旋结构，聚合物的结构更加紧密，淀粉晶型由A 型变为B 型或B+V 型结晶， 结晶度由21.6%升高至40%左右， 晶体结构的改变以及结晶度的提高导致其糊化温度、糊化晗的升高以及消化水解率降低， 热稳定性和抗α-淀粉酶消化能力更强[16]。 湿热处理制备绿豆RS 时，淀粉分子链之间相互作用的紧密度提高， 晶型不变仍为A 型结晶，但结晶度有所提高，由21.6%升高至33.0%，导致其溶解度与热稳定性明显增加，但膨胀度降低。 韩丽瑶等研究表明，黑青稞淀粉的晶体结构为A 型，经压热处理制得的黑青稞RS 晶体结构变为C 型，RS 颗粒粒径增大，晶体结构更加稳定，这可能是压热处理过程中的高温、高压环境导致淀粉的结构发生变化，由此造成黑青稞RS 的溶解度、膨胀度、透过率等明显降低，但持水力却由15%升高至27%，说明这些理化性质的改变与黑青稞抗性淀粉结构的变化密切相关[17]。

2.3 抗性淀粉的分子结构与理化性质

在利用傅里叶变换红外光谱测定抗性淀粉的分子结构时，将图谱中吸光度的变化与相关化学键的振动结合分析，淀粉分子链长、顺序以及结晶度的变化，导致淀粉结构构象发生改变，图谱中峰值强度也随之改变[18]。 Ma 等研究了高压灭菌和α-淀粉酶酶解的预处理对豌豆淀粉中支链淀粉酶脱支淀粉结构的影响，结果表明经高压灭菌及双酶解处理后制得的豌豆抗性淀粉，其短程有序性相对原淀粉明显增强，双螺旋结构明显增加，说明组合处理的淀粉降解程度更高，为分子链由线圈到螺旋的转变提供更多的机会，同时双螺旋结构的增加也导致豌豆RS 抗消化性能的增加[18]。Zeng 等研究表明，经过高压灭菌以及超声波联合高压灭菌处理制得的莲子抗性淀粉在800~1 200 cm-1时C—C、C—OH和C—H 的拉伸振动弱于莲子淀粉， 且高压灭菌处理的莲子抗性淀粉表现出最高程度的有序结构和结晶度，超声波联合高压灭菌处理的莲子抗性淀粉表现出最高程度的双螺旋结构，表明莲子抗性淀粉的构象发生变化，而这使其热稳定性增加[19]。在其他理化性质方面，受非晶区、颗粒结构变化的影响，微波-水分法制备的莲子RS 则表现出最大的溶解度和溶胀力。李云云利用湿法交联制备的RS4 型甘薯抗性淀粉，经傅里叶变换红外光谱检测发现其与原淀粉相比，新生成了C6—O—P，但其晶型没变，结晶度降低2.8%，导致其相转变温度明显升高，糊化焓△H 则明显降低，并且抗消化性能增强[20]。 因此抗性淀粉分子结构的改变与表观结构、 晶体结构一样，会使其性质发生改变。

此外，还可以利用紫外分光光度计、激光衍射仪、 粒度分析仪和高效分子排阻色谱测量RS 的直链淀粉含量、聚合度（DP）以及相对分子质量分布等[11]。 淀粉原料中较高的直链淀粉含量有助于提高产物中抗性淀粉的含量。 此外，在淀粉分子降解的过程中，具有合适相对分子质量的分子能够重新结合并形成紧密堆积的聚集体，从而形成RS，当形成聚合度为100~300 个葡萄糖单位的直链淀粉聚合物时， 更有助于抗性淀粉的形成。 当DP 小于100时，由于降解的聚合物长度短，较难形成RS 结晶；但淀粉分子降解不充分，DP 高于300 时，直链淀粉聚合物也不能有效地排列形成抗消化结构的RS[21]。Zhang 等研究表明，经高压灭菌后重结晶制备的莲子抗性淀粉，其重均相对分子质量（Mw）为0.102×106，而莲子天然淀粉的Mw为1.307×106[22]。 一般常用分散度来表示相对分子质量分布的宽度， 以Mw与Mn（数均相对分子质量）的比值表示，比值与1 的差距越大，说明样品分子大小越不均一。 莲子天然淀粉和抗性淀粉的分散度 （Mw/Mn） 分别为4.118 和1.689， 表明莲子淀粉在高压灭菌过程中被降解，很可能形成具有较低DP 和稳定双螺旋结构的分子链，提高了淀粉分子的整体有序水平，分散度下降，均一性增加。

综上所述，不同来源及不同处理方式制得的抗性淀粉，其含量和结构差异性较大，同时抗性淀粉结构的差异会造成其理化性质以及生理功能的差异。

3 抗性淀粉的制备方法

制备RS 时通常会考虑改变原淀粉中直链淀粉与支链淀粉比例、淀粉链聚合度、淀粉颗粒结构、直链淀粉链长等[23-24]。 RS 的含量（均为质量分数）及结构受不同制备方法的影响，主要的几类制备方法如下所述。

3.1 物理处理

物理处理包括热处理、挤压处理、超声波处理以及微波处理等方法。 热处理中的湿热处理会破坏淀粉颗粒晶体结构，使其淀粉链分子重排，促进回生形成RS。 用湿热法制备RS 时，主要研究不同水分含量、热处理温度及时间对RS 含量的影响。 湿热处理操作简单，不添加化学药剂，相比其他方式，产品安全性能更高，但所制备的RS 含量一般较低。

热处理中的压热处理是利用高温、高压条件糊化淀粉，压热过程中淀粉的晶体结构、无定型团块被破坏，浸出物中含有较多直链淀粉分子，再经回生形成RS。 亢灵涛等制备甘薯抗性淀粉，研究了淀粉乳质量分数、压热时间、压热温度、冷藏时间、pH等因素对RS 得率的影响，最终制得RS 质量分数为9.41%的甘薯抗性淀粉[25]。压热处理优点是产品安全性高，但制备的RS 含量较低。

挤压处理过程中由于机械运动产生较高的温度、压力以及剪切力，这些因素使淀粉发生糊化、裂解，导致相关的晶体结构、颗粒结构被破坏，淀粉分子中的糖苷键，也有一部分发生断裂，导致其分子大小以及相对分子质量分布产生改变[26]。 在挤压处理制备抗性淀粉过程中通过调节不同的机筒温度、进料的湿度和速度、剪切速度以及螺杆转速等条件，在一定程度上可调控淀粉颗粒的分子重排和结构特征[27]。

超声波处理过程中，由超声波发生器产生的能量通过液体介质传播，产生气泡，并通过空化效应形成较高的剪切力， 使淀粉分子的结构发生变化，促进RS 的形成[28]。 牛春艳等利用超声仪制备玉米抗性淀粉，可得到RS 质量分数为25.06%的玉米抗性淀粉[29]。 超声波处理的特点是操作简单、时间短、成本低并且无污染。 超声波法与酶解法联用可以有效减少酶解时间，提高RS 得率，是一种有效提高反应效率的方法。

微波处理是指淀粉中加入一定比例的水后，在微波条件下反应，使淀粉颗粒膨胀，分子间氢键断裂，导致其结构以及理化性质发生变化。 刘敏等采用微波-湿热法，通过改变马铃薯淀粉乳质量分数、微波功率、 时间等因素制备出RS 质量分数为9.77%的马铃薯抗性淀粉[30]。微波处理过程中影响因素较少，反应时间短，但是所制备RS 含量不高，可考虑与其他方法联合使用，从而提高RS 含量。

3.2 化学改性

通过官能团结构的改变或发生化学反应使淀粉分子的结构和性质发生改变的方法称为化学改性法。 李云云利用湿法交联制备出RS 质量分数为57.35%的甘薯抗性淀粉[20]。 Shin 等以大米淀粉为原料，添加柠檬酸，制备的RS 质量分数最高为54.1%，比未经化学改性处理的原淀粉高出28.1%[31]。此外还有乙酰化、羟丙基化等化学改性法，化学改性法制备所得的RS 含量高，但因添加不同的化学试剂，存在一定食品安全风险以及环境污染的问题，因此多用在工业方面，较少作为食品级抗性淀粉制备方法。

3.3 生物酶法改性

生物酶法改性是使用不同的酶来水解淀粉，改变淀粉分子的结构，使其不易被消化。 张焕新利用普鲁兰酶酶解法， 制得的RS 质量分数最高为46.20%的玉米抗性淀粉[32]。 优化后的酶解工艺条件有效地提高了抗性淀粉的得率。 生物酶法改性制备的抗性淀粉含量较高， 但存在反应时间较长的问题，若结合α-淀粉酶或超声波、微波等方法，可提高RS 含量，优化工艺。

3.4 脂质复合

脂质复合是淀粉和不同的脂肪酸相互作用形成的复合物。 He 等使用湿热处理来制备大米淀粉-油酸（OA）/亚油酸（LOA）复合物，湿热处理辅助大米淀粉与OA/LOA 的络合导致无定形直链淀粉背景区域中更高有序的分子链聚集， 减少无定形片层并使双螺旋结构和A 型结晶完美排列[33]。 这些结构改变抑制了大米淀粉和α-淀粉酶之间的分子相互作用，最终增加抗性淀粉的含量并降低慢消化淀粉的含量。

综上所述，在抗性淀粉制备方法中（见表1），物理处理安全性高、操作简单，缺点是制备的RS 含量较低。 化学改性制备RS 操作简单、反应时间短、RS含量较高，但存在食品安全风险以及环境污染的问题。生物酶法改性的操作简单，酶解制备的RS 含量高，但反应时间较长、成本较高。 脂质复合制备RS时，可根据实际要求制备所需的RS，操作简单、产量高，但RS 含量低。 因此考虑到生产过程中的实际情况以及各方法的优缺点，可将超声波、压热、酶解等多种方法联合起来，起到协同作用，优化生产RS 的工艺，以较低的成本、较短的时间制得含量及各种理化性质较为理想的抗性淀粉。

表1 抗性淀粉的制备方法及特点Table 1 Preparation methods and characteristics of resistant starch

4 抗性淀粉对慢性肾脏病（CKD）的影响

慢性肾脏病会引起肠道菌群失调及屏障功能受损从而导致肠源性毒素的产生以及肠腔细菌、内毒素的扩散，加重尿毒症和全身性炎症。 近年来有研究显示，增加膳食纤维的摄入可延缓CKD 进展，抗性淀粉作为一种新型膳食纤维， 可以帮助治疗CKD。

4.1 抗性淀粉对CKD 患者及动物肠道菌群的影响

当抗性淀粉到达结肠时， 肠道微生物将RS 作为发酵底物， 发酵得到的产物主要为短链脂肪酸SCFAs 和少量气体（CO2、H2、CH4等），其中以丁酸盐和CO2居多[34]。丁酸在人类肠道健康中起重要作用，包括减少炎症、降低结肠癌风险以及提高肠道屏障功能等[35-36]。 SCFAs 形成的酸性环境有助于结肠细胞以及盲肠细胞的增殖，以及回肠、盲肠食糜pH 的降低，促进益生菌增殖[37]。 CKD 患者的肠道菌群与健康对照组相比，双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌属的丰度较低，产气荚膜梭菌、肠杆菌科、肠球菌、厚壁菌门（尤其是梭状芽孢杆菌）等丰度较高。 同时发现具有尿酸酶、脲酶、对甲酚和吲哚产生酶的细菌丰度有所增加，而可利用抗性淀粉发酵产生SCFAs的细菌丰度减少[38]。有研究表明，双歧杆菌、拟杆菌、瘤胃球菌以及乳酸杆菌等菌种在补充抗性淀粉的条件下丰度会增加。同时人群研究发现[39]，连续摄入3 周RS4 型抗性淀粉， 有助于人体内放线菌和拟杆菌的增殖，但厚壁菌门的丰度有所降低；若摄入RS2型抗性淀粉，肠道内布氏瘤胃球菌与直肠真杆菌的丰度明显增加，这些肠道菌群的变化与抗性淀粉的发酵产物短链脂肪酸的产生密切相关。 另有研究发现， 短链脂肪酸中的丙酸盐通过游离脂肪酸受体FFA2 和FFA3 通路减轻腺嘌呤诱导的CKD 小鼠的肾功能衰竭，延缓慢性肾脏病进展[40]。 产SCFAs 细菌数量的增加可能会通过竞争性定植来减弱脲酶细菌的增殖，从而减少NH3和NH4OH 的产生，同时增加SCFAs 产生， 这有助于维持CKD 患者中肠道上皮屏障的完整性并减轻局部和全身性炎症。 由于SCFAs 增加而导致肠道pH 降低， 还会减少结肠细菌中促炎性和促氧化性尿毒症毒素的形成[41]。 在由腺嘌呤灌胃诱导的CKD 大鼠模型中，Kieffer 等以RS2 型高直链玉米抗性淀粉对CKD 大鼠进行饲喂，经过检测发现其盲肠pH 降低， 肠道内细菌种类减少15%，但是放线菌、变形菌以及双歧杆菌的丰度显著增加，拟杆菌门与厚壁菌门的比率增加，而盲肠内容物、血清和尿液中的几种尿毒症滞留溶质水平降低， 其中许多与特定肠道细菌丰度密切相关，表明抗性淀粉可以通过改变CKD 大鼠的肠道环境，进一步显著改善肾功能[42]。此外灌喂与抗性淀粉具有相似生理功能的膳食纤维改变了5/6 肾切除大鼠的肠道菌群，梭菌科家族显著增加，同时降低盲肠吲哚和血清中硫酸吲哚酚水平，减轻肾损伤[43]。由此可知，不同类型的RS 对肠道菌群的影响不同，并且RS 可以促进有益菌生长，抑制有害菌增殖，减轻肾损伤，改善肾功能。 抗性淀粉通过肠道菌群改善CKD 的途径如图1 所示。

图1 抗性淀粉通过肠道菌群改善CKD 的途径Fig. 1 Pathways of resistant starch improving CKD through gut microbiota

肠道菌群的调节功能也会受RS 结构影响，这可能是肠道微生物以RS 为发酵底物时，对其结构特征的敏感性所造成的，比如抗性淀粉颗粒的表面结构、颗粒内部的精细结构以及分子结构等。 RS 的化学和物理结构可以极大地影响发酵的速度和程度， 以及发酵产生SCFAs 的分布。 Zhang 等利用压热、微波处理制备的莲子RS 促进双歧杆菌的增殖，可能原因是莲子RS 表面特殊的沟壑状结构增强了双歧杆菌在不良肠道环境中的适应能力，使其更好地利用莲子RS，促进自身增殖[44]。 另有研究表明，RS3 型莲子抗性淀粉可以促进长双歧杆菌和德氏乳杆菌增殖，产生大量醋酸和乳酸，同时导致结肠中的pH 降低，反过来抑制了病原菌的增殖和转移[45]。杨春丰等的研究表明，补充板栗RS 后，双歧杆菌和乳酸杆菌的丰度增加，而大肠杆菌和产气荚膜梭菌的丰度显著减少[46]，与Zhang 等的研究推论相同，板栗RS 表面粗糙不平的叠层结构特征起到促进益生菌生长、抑制有害菌增殖的关键作用。此外，RS 的精细结构对其调节肠道微生物发酵产物SCFAs 的产生具有重要影响。 研究发现，A 型结晶比例较高的RS3 型抗性淀粉，发酵性能较差，降解速度较慢，肠道微生物产生的SCFAs 和丁酸盐较少；B 型结晶比例较高的RS3 型抗性淀粉具有较高的发酵能力，产生更多的SCFAs 和丁酸盐[47]。RS 的益生元特性随着B 型结晶的增加而增加，具有B 型结晶的RS3 型抗性淀粉有助于在结肠近端维持较高的双歧杆菌丰度，并将它们在远端结肠微生物群中的相对比例提高。Zhou 等发现RS 的分子结构是决定SCFAs 产生的关键因素之一， 人体肠道细菌体外发酵RS 的结果表明，具有较大分子组成（支链淀粉部分）的RS有利于产生更多的丁酸， 证明了RS 的结构、SCFAs的产生和微生物群落之间的密切关系[48]。因此，目前的大多数研究表明抗性淀粉可以通过其发酵产物短链脂肪酸以及其结构特征对肠道菌群进行调节，再通过对肠道菌群的调节进一步改善慢性肾脏病的相关临床症状。 不同抗性淀粉对CKD 患者及其他模型肠道菌群的影响见表2。

表2 不同抗性淀粉对CKD 患者及其他模型肠道菌群的影响Table 2 Effect of different resistant starches on the gut microbiota in patients with CKD and other models

4.2 抗性淀粉对CKD 患者及动物尿毒症毒素的影响

尿毒症毒素是指CKD 患者体液中有毒性作用并且质量浓度明显升高的物质，如肌酐、尿素、吲哚类、酚类物质等。 硫酸吲哚酚和硫酸对甲酚作为常见的肠源性尿毒症毒素，其肾毒性及心血管毒性较大，是结肠细菌发酵蛋白质中色氨酸与酪氨酸的产物。 肠道微生物的营养底物主要有碳水化合物和蛋白质，当抗性淀粉摄入充足时，以碳水化合物为营养底物的发酵菌增殖效果较好，以蛋白质为营养底物的发酵菌生长被抑制， 从而减少硫酸吲哚酚、硫酸对甲酚等有毒代谢物的转化[58]。 而在蛋白质的细菌发酵过程中尿毒症毒素如脲酶、对甲酚和吲哚的产生与肾功能衰竭的进展密切相关， 由于CKD 患者和慢性肾脏病动物模型的肠道屏障显著受损，肠道微生物群改变，肠道上皮细胞及其紧密连接蛋白质被破坏，导致尿毒症毒素通过肠道上皮细胞渗透入血液，促进全身性炎症，这些尿毒症毒素的减少自然会有助于肾功能的改善， 延缓CKD 进展。Kieffer 等以RS2 型玉米抗性淀粉对腺嘌呤诱导的CKD 大鼠进行饲喂，发现其血清和尿液中的几种尿毒症滞留溶质发生了改变，血清和尿液中硫酸吲哚酚质量浓度分别减少了36% 和66%， 尿液中的硫酸对甲酚质量浓度减少了47%[42]。 Sirich 等经临床研究发现当抗性淀粉的摄入增加时，血液透析患者血浆中游离硫酸吲哚酚和硫酸对甲酚质量浓度发生不同程度降低，其中硫酸对甲酚质量浓度的降低幅度不明显[59]。 Yang 等调查发现CKD 患者以抗性淀粉作为膳食纤维补充剂时，可显著降低硫酸吲哚酚、对甲酚硫酸盐、血尿素氮、尿酸水平，其中透析患者硫酸吲哚酚质量浓度降低的比非透析患者更显著，补充RS 后，肠道中的氮被用于微生物生长，导致进入血液的尿素氮减少[60]。 这些尿毒症毒素除了导致CKD 患者炎症状态还会加重肾脏纤维化，加速肾功能恶化。 此外，由于抗性淀粉可以吸收肠道水分，吸附氨，促进肠道蠕动，减少氨基酸发酵时间，再加上RS 发酵产生的气体还可增大粪便体积，这些均可改善CKD 患者的便秘症状，减轻肾脏重吸收负担， 因此也可在CKD 患者增加排便频率的同时帮助清除肠道内的尿毒症毒素，降低CKD 患者体内氮的积累。 结合目前的研究来看，抗性淀粉可以通过促进碳水化合物发酵菌增殖，抑制蛋白质发酵菌生长，增加肠道对尿素的代谢作用，从而减少有毒代谢物的产生， 再加上改善CKD 患者的便秘症状，共同促进CKD 患者尿毒症毒素的排出。 尿毒症毒素的排出、SCFAs 的生成以及肠道pH 降低也使得肠道上皮细胞屏障得以修复，肠道的屏障功能增强， 减少有毒物质及细菌进入体循环， 改善CKD 相关症状。

4.3 抗性淀粉对CKD 患者及动物全身性炎症的影响

慢性肾脏病患者通常也伴随着全身性炎症，尤其是在透析人群中存在持续低度的全身慢性炎症，与健康人相比，CKD 患者的炎症因子如血清C 反应蛋白、 白细胞介素-2 （ IL-2）、 肿瘤坏死因子-α（TNF-α） 等水平增高。 由于CKD 患者肠道屏障受损， 有毒代谢物及有害细菌从肠腔转移到体循环中，刺激炎症反应，使相关炎症因子的水平增加，最终导致全身性炎症。Vaziri 等研究表明，腺嘌呤灌胃诱导的CKD 大鼠， 在补充3 周RS2 型高直链玉米抗性淀粉后，可能是由于减少肾小管细胞中的巨噬细胞浸润和凋亡， 起到延缓CKD 进展并减轻CKD大鼠的氧化应激和肾脏炎症的作用[61]。 同时用RS靶向肠道微生物群可以通过改变产生含氮化合物的微生物群落丰度，减少有毒代谢物的产生，从而减少炎症因子的产生， 减缓CKD 的进展。 梁单以RS3 型马铃薯抗性淀粉喂食小鼠， 发现补充马铃薯RS 显著降低了肥胖小鼠的体脂率、 血清炎症因子TNF-α 和白细胞介素-6（IL-6）的水平，降低脂多糖（LPS）水平，同样起到减轻小鼠炎症的效果[62]。 此外还有人群研究表明，CKD 患者在增加抗性淀粉或其他类型的膳食纤维摄入的情况下，可显著降低CKD患者的炎症指标C 反应蛋白以及全因死亡率[63]。 临床研究发现，血液透析患者在补充膳食纤维发酵产物短链脂肪酸后，其C 反应蛋白、白细胞介素-2 和白细胞介素-17 水平明显降低[64-65]。作为结肠细胞和T 细胞的主要营养来源， 通过补充RS 或可发酵纤维生产SCFAs，可以增强肠上皮屏障结构和功能的完整性，并减轻局部和全身性炎症，从而减轻CKD的进展。 这些研究共同表明了抗性淀粉具有抗炎作用， 可能的原因是促进CKD 患者全身性炎症的关键步骤为免疫细胞激活并释放炎症因子，而抗性淀粉的发酵产物短链脂肪酸可以通过激活G-蛋白偶联受体，调节不同的细胞信号转导过程，进而调节免疫细胞产生抗炎作用[65]。此外，微生物群衍生的代谢物可以通过调节性T 细胞的扩增来调节肠促胰岛素轴并减轻炎症。 因此，结合目前的研究来看，抗性淀粉可能通过调节肠道菌群及其发酵产物SCFAs 来调节免疫细胞， 以及减少尿毒素的生成，进一步降低炎症因子从而缓解CKD 全身性炎症。不同抗性淀粉对慢性肾脏病及相关症状的影响见表3。

表3 不同抗性淀粉对慢性肾脏病及相关症状的影响Table 3 Effects of different resistant starches on chronic kidney disease and related symptoms

5 展 望

本文中主要介绍了抗性淀粉的分类、 制备方法、结构特点和理化性质，以及抗性淀粉对慢性肾脏病的影响。 综上所述，抗性淀粉可以从多个方面对慢性肾脏病患者产生有益作用， 如调节肠道菌群、清除尿毒症毒素、减轻氧化应激和炎症等。 抗性淀粉作为一种营养素， 辅助药物改善慢性肾脏病，其副作用可能较小， 具有较强的开发前景和优势。对于不同来源及结构的抗性淀粉， 其改善CKD 的具体机制和构效关系还有待进一步研究。