劉峻愷，王紹康，顧志鵬，扶 雄，黃 強，張 斌,*

（1.華南理工大學食品科學與工程學院，廣東 廣州 510630；2.中新國際聯(lián)合研究院，廣東 廣州 510700）

腸道菌群是一系列古細菌、真菌、真核生物等組成的復雜微生物群落總稱。作為一個被遺忘的人體“器官”[1]，它可以通過定植抗性、養(yǎng)分分解、刺激宿主細胞等免疫功能發(fā)揮作用。腸道微生物受多種因素的影響，包括基因、環(huán)境、母體菌群組成、年齡、飲食等[2-3]。其中，飲食干預是日常主要調節(jié)手段。

淀粉作為人們日常生活中的主要能量來源，其對腸道菌群的調節(jié)作用值得關注。抗性淀粉通常指不被胃和小腸消化，可抵達大腸被結腸細菌發(fā)酵的淀粉總和。抗性淀粉根據(jù)其來源可以大致分為物理包埋淀粉、抗性淀粉顆粒、老化淀粉、化學改性淀粉、淀粉-脂質復合物五大類[4]。據(jù)報道，淀粉顆粒的結晶區(qū)和無定型區(qū)可在大腸發(fā)酵中同時均勻地被降解，發(fā)酵模式是從淀粉顆粒表面腐蝕，而后逐步滲透到顆粒內部[5]。Wang Shaokang等[6]通過研究單一化學交聯(lián)淀粉體外糞菌發(fā)酵，指出丁酸的生成量與化學交聯(lián)淀粉的交聯(lián)度呈反比，且中低交聯(lián)度淀粉能夠促進包含Blautia和Clostridiales在內的不同有益菌生長。

雖然已有研究探明交聯(lián)淀粉在調控菌群方面有差異性[7-8]，但交聯(lián)基團種類和交聯(lián)度對菌群改性的影響仍需進一步探究。因此，本研究以高鏈玉米淀粉（highamylose maize starch，HAMS）為原料，分別使用包括三偏磷酸鈉（sodium trimetaphosphate，STMP）、三氯氧化磷（phosphoryl chloride，POCl3）和環(huán)氧氯丙烷（epichlorohydrin，EOH）在內的3種不同類型化學交聯(lián)劑制備交聯(lián)淀粉，旨在探討不同類型化學交聯(lián)淀粉的體外大腸酵解特性及其對腸道菌群影響的異同，進一步為功能性膳食纖維的開發(fā)提供理論依據(jù)和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

HAMS（Hylon V，直鏈淀粉45%） 上海宜瑞安公司；STMP、POCl3、EOH 上海麥克林公司；葡萄糖氧化酶過氧化物酶試劑盒 愛爾蘭 Megazyme公司；豬胰α-淀粉酶（8×USP/mg） 美國Sigma-Aldrich公司。其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

7890A氣相色譜儀 美國安捷倫公司；MR-Hei-Tec型加熱型磁力攪拌器 德國Heidoiph公司；EVO18掃描電子顯微鏡 德國蔡司公司；HYQX-II型厭氧箱上海躍進公司。

1.3 方法

1.3.1 交聯(lián)淀粉的制備

1.3.1.1 STMP交聯(lián)淀粉的制備

參考Woo等[9]的方法并稍作修改。準確稱取20 g HAMS（干基）于燒杯中，加入蒸餾水調配成35 g/100 mL的淀粉乳，并加入2 g Na2SO4（抑制淀粉膨脹）后攪拌均勻。添加3%、6%、12%（以淀粉干基質量計）STMP后，用0.1 mol/L NaOH溶液調節(jié)pH 11.0，45 ℃恒溫攪拌3 h。反應結束后用0.1 mol/L HCl溶液調節(jié)pH 6.5，終止反應。用蒸餾水洗滌4 次，無水乙醇清洗3 次后離心，40 ℃恒溫烘干，過100 目篩備用。組內樣品根據(jù)交聯(lián)劑添加量分別命名為S1、S2、S3，分別代表低、中、高STMP交聯(lián)改性的淀粉樣品。

1.3.1.2 POCl3交聯(lián)淀粉的制備

參考Felton等[10]的方法并稍作修改。準確稱取20 g HAMS（干基）于燒杯中，加入蒸餾水調配成35 g/100 mL的淀粉乳，加入3 g Na2SO4后攪拌。加入0.5%、1%、2%（以淀粉干基質量計）POCl3，用0.1mol/L NaOH溶液調節(jié)pH 11.5，25 ℃恒溫攪拌1 h。反應結束后用0.1 mol/L HCl溶液調節(jié)pH 5.5，后續(xù)過程同于1.3.1.1節(jié)。組內樣品根據(jù)交聯(lián)劑添加量分別命名為P1、P2、P3，分別代表低、中、高POCl3交聯(lián)改性的淀粉樣品。

1.3.1.3 EOH交聯(lián)淀粉的制備

參考Thomas等[11]報道的方法并稍作修改。準確稱取20 g HAMS（干基）于燒杯中，加入蒸餾水或去離子水調配成35 g/100 mL的淀粉乳，并加入2 g Na2SO4。添加1%、2%、4%（以淀粉干基質量計）EOH后，用0.1 mol/L NaOH溶液調節(jié)pH 11.5，25 ℃恒溫攪拌14 h。反應結束后用0.1 mol/L HCl溶液調節(jié)pH 5.5，后續(xù)過程同于1.3.1.1節(jié)。組內樣品根據(jù)交聯(lián)劑添加量分別命名為E1、E2、E3，分別代表低、中、高EOH交聯(lián)改性的淀粉樣品。

1.3.2 交聯(lián)度的測定

交聯(lián)度高低分別以磷含量（STMP交聯(lián)淀粉、POCl3交聯(lián)淀粉）[6]和沉降積（EOH交聯(lián)淀粉）[12]表示。

1.3.2.1 結合磷含量

準確稱取0.4 g樣品于100 mL消化瓶中，加入1∶1（V/V）的硝酸-硫酸混合液15 mL，放置于加熱器上消化至溶液微沸、瓶口出現(xiàn)棕色氣體并最終變?yōu)榘咨?、溶液澄清透明為止。消化結束后，待液體冷卻，加入45 mL水，使用10 mol/L NaOH溶液將pH值調至7.0，并定容至100 mL。

取上述容量瓶內反應液25 mL，放置于錐形瓶內，依次加入4 mL鉬酸銨溶液，2 mL抗壞血酸溶液，加完立即混勻，測定吸光度后根據(jù)磷標準溶液曲線確定磷含量[13]。

1.3.2.2 沉降積

分別稱取0.5 g不同交聯(lián)淀粉樣品，加入25 mL蒸餾水調配成2 g/100 mL的淀粉乳，將燒杯放于高壓蒸汽滅菌鍋中121 ℃加熱30 min，取出冷卻至室溫，向兩只10 mL離心管中倒入均勻攪拌后的冷卻淀粉乳，4 300 r/min離心2 min，讀取上清液體積。按式（1）計算沉降積[12]：

式中：V為上清液體積/mL；10為所取淀粉乳體積/mL。

1.3.3 抗性淀粉含量測定

準確稱取600 mg淀粉樣品于50 mL離心管中，添加20 mL pH 5.2的0.1 mol/L乙酸-乙酸鈉緩沖液和5 粒玻璃珠。渦旋混勻后加入5 mL含有豬胰酶和淀粉轉葡萄糖苷酶的混酶，置于37 ℃恒溫水浴中進行孵育。反應120 min后取0.25 mL水解液，加入10 mL無水乙醇停止反應。使用葡萄糖氧化酶過氧化物酶檢測試劑盒定量測定120 min淀粉釋放的葡萄糖含量[14]。抗性淀粉含量的計算如式（2）所示：

式中：G120為淀粉酶水解 120 min 后產生的葡萄糖含量/mg；TG為樣品的總葡萄糖含量/mg。

1.3.4 X射線衍射分析

將待測淀粉粉末樣品放入X射線衍射儀樣品臺中進行測試，采用波長為0.154 2 nm的CuKα射線進行連續(xù)掃描。測試管壓為40 kV，管流為40 mA，衍射角（2θ）掃描區(qū)域為4°～30°，掃描步長為0.02°，掃描速率為0.0131°/s。相對結晶度被量化為晶體面積與總面積的比值，通過Peakfit軟件（版本7.0）進行計算。

1.3.5 體外大腸酵解模型

體外酵解實驗參照Kaur等[15]的方法進行修改。配制碳酸磷酸鹽緩沖液，121 ℃高壓滅菌20 min后加入0.25 g/L半胱氨酸鹽酸鹽，趁熱通入二氧化碳去除微量氧。將緩沖液放入?yún)捬跸鋬冗^夜。準確稱取50 mg淀粉樣品（干基）于帶有橡膠塞的厭氧瓶中，同時稱量50 mg低聚果糖（fructooligosaccharides，F(xiàn)OS）為陽性對照，空瓶為空白對照組。

將3 份等量的新鮮糞便樣品與預先滅完菌的碳酸磷酸鹽緩沖液按1∶6（mg/mL）比例混合，并用4 層濾布過濾后得到菌液。分別向厭氧瓶中加入1 mL菌液和4 mL碳酸磷酸鹽緩沖液，使用滅菌后的橡膠塞蓋緊，并用鋁箔蓋進一步固定。37 ℃酵解8、12 h和24 h測定酵解后產氣量[15-16]。將混合物離心后的淀粉酵解殘渣樣品均勻分裝于3 個2 mL離心管中，于－80 ℃低溫冷凍保存，用作16S rRNA基因測序。上清液留存于離心管中用于后續(xù)短鏈脂肪酸檢測。

1.3.6 短鏈脂肪酸含量測定

對不同時間點的淀粉酵解殘渣樣品解凍后，13 000 r/min離心5 min。將上清液平均轉移至3 個2 mL離心管中。配制內標混合物（四甲基戊酸、偏磷酸、五水硫酸銅），然后將200 μL的內標混合物加入800 μL離心后上清液中。實驗檢測配備極性的Zebron ZB-FFAP色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）以及前火焰離子化檢測器。升溫程序：初始柱溫為80 ℃，以8 ℃/min速率上升到190 ℃，并在192 ℃保持3 min。檢測器的溫度設置在230 ℃。用氮氣作為載氣，流速為1 mL/min。實驗結束后，記錄峰面積，根據(jù)脂肪酸標準品中內標（四甲基戊酸）與目標脂肪酸的峰面積之比求得矯正因子，并根據(jù)樣品中各短鏈脂肪酸的相對峰面積進行定量計算。

1.3.7 16S rRNA基因測序分析

序列數(shù)據(jù)分析主要通過微生物生態(tài)學定量分析平臺（Quantitative Insights Into Microbial Ecology 2，QIIME2）和R軟件包（v4.1.2）進行[17]。采用demux插件對原始序列數(shù)據(jù)進行解復用，隨后使用cutadapt插件對引物進行切割，然后使用擴增子序列處理方法（divisive amplicon denoising algorithm 2，DADA2）對序列進行去引物、質量過濾、去噪、拼接和去除嵌合體[18]。它不再以相似度聚類，只進行去重或相當于以100%相似度聚類。使用DADA2質控后產生的每個去重序列稱為特征序列（amplicon sequence variants，ASV）。本研究中，將具有超過3 000 片段的ASV命名為“大量存在的ASV”或者“豐富ASV”，而“關鍵 ASV”是二維空間長度大于描述符的平衡圓半徑、在二維空間貢獻最大、將在決定細菌群落結構起到至關重要作用的ASV。

采用β多樣性分析研究微生物群落結構變化，并通過主成分分析（principal component analysis，PCA）基于物種豐度矩陣進行降維可視化。利用元基因組分析儀軟件（MEGAN）[19]和圖解系統(tǒng)發(fā)育分析軟件（GraPhlAn）[20]，其分類學組成和豐度進行了可視化分析。通過Metastats法[21]比較各樣品或分組在門和屬水平上的豐度并以柱狀圖展現(xiàn)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

2 結果與分析

2.1 抗性淀粉含量及交聯(lián)度的測定

沉降積與交聯(lián)度呈線性負相關，這是由于淀粉經(jīng)交聯(lián)以后其黏度和其疏水性質有所改變所致[22]。由圖1可知，同為磷酸酯淀粉，POCl3交聯(lián)淀粉組（P組）在交聯(lián)劑用量為0.1%下可得到與STMP交聯(lián)淀粉組（S組）交聯(lián)劑用量為3%的同磷含量的交聯(lián)淀粉，這可能是由于POCl3在淀粉乳中與水結合生成的正磷酸含3 個磷酸基團，能夠更多地進入淀粉表面縫隙取代氫鍵，將不同的淀粉分子羥基或同一淀粉分子中兩個不同部位的羥基經(jīng)與同一個磷酸分子發(fā)生酯化反應聯(lián)結在一起，形成酯鍵[23]。

交聯(lián)反應前后的抗性淀粉含量如表1所示。HAMS因其較高的直鏈淀粉含量及緊密堆積的淀粉顆粒表面結構使其具備較高的酶抗性[24]，其抗性淀粉質量分數(shù)約為60%。對于低交聯(lián)度淀粉樣品（P1、E1），其抗性淀粉含量會略有降低，這可能與它們破壞了淀粉的短程有序性有關[6]。對于中高交聯(lián)度的淀粉樣品，引入的化學鍵阻礙了α-1,6和α-1,4糖苷鍵及相鄰支點與淀粉酶的接觸，從而使其抗性淀粉含量較原淀粉明顯提高[25]。據(jù)報道，引入的交聯(lián)劑主要分布于淀粉顆粒表面[26]，EOH交聯(lián)淀粉組（E組）和P組相對于S組在高交聯(lián)度時有更高的抗性淀粉含量，這可能是由于POCl3和EOH為液體，導致它們能在淀粉-交聯(lián)劑體系中更多地到達淀粉分子顆粒表面縫隙處或擴散至顆?；|中[27]，增加化學鍵取代氫鍵的程度，達到更穩(wěn)定的交聯(lián)效果[28]。

圖1 交聯(lián)淀粉沉降積Fig. 1 Sedimentation volume of chemically crosslinked starches

表1 樣品改性前后磷及抗性淀粉含量Table 1 Phosphorus and RS contents of chemically crosslinked starches

2.2 X射線衍射

圖2 化學交聯(lián)淀粉X射線衍射曲線Fig. 2 X-Ray diffraction profiles of chemically crosslinked starches

由圖2可知，HAMS為典型的B型結晶淀粉，其在15.26°、17.21°、19.75°、22.32°、24.08°有明顯的衍射峰[29]。交聯(lián)前后結晶度略有降低，這是由于堿性反應環(huán)境和交聯(lián)劑共同作用[30]。研究表明，當使用更高質量分數(shù)的 POCl3時，一些淀粉顆粒在通道和中央空腔的表面或附近以及中央空腔周圍區(qū)域發(fā)生交聯(lián)[31]，這證明POCl3交聯(lián)淀粉結晶度降低更多。交聯(lián)前后淀粉晶型沒有改變，證明三種交聯(lián)反應主要發(fā)生在無定形區(qū)[32]。

2.3 產氣量測定結果

圖3 化學交聯(lián)淀粉在體外酵解過程中的產氣量變化Fig. 3 Gas production during the in vitro fecal fermentation of chemically cross-linked starches

如圖3所示，F(xiàn)OS組作為本實驗的陽性對照，其在發(fā)酵初期（0～8 h）產氣迅速，發(fā)酵全程產氣量最高（P＜0.05），與其易發(fā)酵特性一致[33]。這種快速發(fā)酵的底物，過多食用會導致脹氣等一系列胃腸道不適[34]。

與FOS組相比，淀粉樣品在所有發(fā)酵時間點都顯示明顯較低的產氣量。交聯(lián)淀粉發(fā)酵緩慢，并且隨著交聯(lián)度的增高，其產氣量逐漸降低（P＜0.05），交聯(lián)對產氣抑制效果在E組中表現(xiàn)最為明顯，這可能是由于EOH在交聯(lián)時不僅存在淀粉顆粒表面，同時也擴散至顆粒內部，造成其由外到內均勻的交聯(lián)模式[27]，增加對腸道菌群分泌酶的抵抗力，使得其產氣量明顯降低，這與表1中其抗性淀粉含量最高呈良好一致性。發(fā)酵后半階段（12～24 h），交聯(lián)淀粉組產氣量趨于一致，這可能是由于淀粉表面的致密性被破壞，交聯(lián)形成的化學鍵被分解所致。相同交聯(lián)度下，相比S組和P組，E組的發(fā)酵速率最低（P＜0.05）。這種緩慢而穩(wěn)定的發(fā)酵底物可以被腸道菌群均勻發(fā)酵，滿足遠端結腸能量需求[35]。高交聯(lián)度淀粉（S3、P3、E3）在整個發(fā)酵過程中產氣量最低，說明交聯(lián)度可以有效控制腸道微生物內發(fā)酵程度。

2.4 短鏈脂肪酸產量

如圖4所示，經(jīng)過24 h發(fā)酵，與HAMS組和FOS組相比，交聯(lián)淀粉組的乙酸和總酸產量規(guī)律一致，均呈現(xiàn)隨著交聯(lián)度的增高，產酸量逐漸降低的趨勢。交聯(lián)淀粉的抑制產酸作用主要發(fā)生在發(fā)酵初期（0～8 h），這是由于交聯(lián)反應主要發(fā)生在淀粉顆粒表面，其對細菌分泌的酶具有一定的抗性。而一旦表面的交聯(lián)基團被微生物所破壞，其淀粉殘渣則可在后續(xù)階段快速發(fā)酵，這也解釋了交聯(lián)淀粉前期總酸差異大而后期差異趨勢逐漸減小的現(xiàn)象。丙酸產量在發(fā)酵后半階段明顯增加，可能是因為交叉喂養(yǎng)使腸道微生物在發(fā)酵初期產生的乙酸逐步轉化為丙酸所致[36]。

圖4 化學交聯(lián)淀粉在體外發(fā)酵過程中的產酸量變化Fig. 4 SCFA production during in vitro fecal fermentation of chemically crosslinked starches

FOS組作為陽性對照，其丙酸產量在發(fā)酵末期達到最高，這與前人研究結果相一致[37]。與HAMS組相比，交聯(lián)淀粉組在低交聯(lián)度（S1、P1、E1）時均可以促進丙酸的生成。但值得注意的是，E組相對于S組和P組，其丙酸產量和交聯(lián)度之間的劑量效應關系更為明顯，這可能是醚化淀粉不含磷基團但同時能加強淀粉抗性的獨特特性從而使增殖定向菌群所致。

丁酸被認為是對人體健康有益一種短鏈脂肪酸，如抑制炎癥、抗癌、增強結腸屏障及減少細胞氧化應激[38]。FOS組在整個發(fā)酵期間丁酸產量最低，這主要與FOS在腸道內定向促進雙歧桿菌的生長有關，雙歧桿菌作為優(yōu)勢菌群促使淀粉分解生成琥珀酸，進一步通過丙酸-琥珀酸的轉化途徑生成丙酸。值得注意的是，與其他交聯(lián)淀粉抑制所有酸產生所不同，E組交聯(lián)淀粉顯著促進丁酸生成（P＜0.05），且與交聯(lián)度的增加無關，這可能是由于發(fā)酵過程中醚化淀粉對菌群的特異性調控所導致。

2.5 物種豐度變化

圖5 化學交聯(lián)淀粉經(jīng) 24 h體外發(fā)酵后腸道菌群門（A）和屬（B）水平豐度變化Fig. 5 Changes in the abundance of intestinal microbiota at the phylum (A) and genus (B) level after 24 h in vitro fermentation of chemically cross-linked starches

不同交聯(lián)淀粉發(fā)酵24 h后腸道菌群相對豐度如圖5所示，空白組為未加入樣品的原始菌群組。由門水平可知（圖5A），不同交聯(lián)淀粉均主要由Firmicutes、Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria和Fusobacteria組成，其中，F(xiàn)irmicutes占比最高。與空白組相比，F(xiàn)OS組中Actinobacteria相對豐度大幅增多，其Actinobacteria和Firmicutes數(shù)量占比達70%以上。HAMS組和交聯(lián)淀粉組的整體規(guī)律性一致，即Firmicutes與Actinobacteria相對豐度均增加，同時交聯(lián)反應可以抑制Actinobacteria相對豐度。

為獲得細菌群落的主要差異，選取相對豐度前20的屬進行比較（圖5B）。與空白組相比，交聯(lián)淀粉組均提高了Roseburia、Ruminococcus等有益菌的豐度。而FOS組主要促進了Roseburia、Bifidobacterium和Bacteroides的增殖。

但不同交聯(lián)淀粉組中菌群相對豐度變化與交聯(lián)度之間的劑量效應關系并不相同。交聯(lián)淀粉可以通過促進產丁酸的共生Firmicutes積極調控腸道微生物的組成及功能[39]。Roseburia和Ruminococcus這兩種關鍵利用抗性淀粉盛產丁酸的厚壁菌屬，其相對豐度在E組中呈隨交聯(lián)度增加而增加的趨勢，這正是E組淀粉發(fā)酵過程中高丁酸產量的重要原因。

FOS組促進偏好利用寡糖和單糖類底物的Bifidobacterium[40]大幅增長，而交聯(lián)淀粉組則無此趨勢，對于主要分解利用纖維底物的Bacteroides，S組交聯(lián)度與其相對豐度呈正相關，而E組交聯(lián)度則與其并無良好的相關性，P組淀粉交聯(lián)度與前5 位特征菌屬相對豐度均無良好相關性。

2.6 ASV水平物種豐度變化

圖6 化學交聯(lián)淀粉經(jīng)24 h體外發(fā)酵后腸道菌群ASV水平豐度變化Fig. 6 Changes in the abundance of intestinal microbiota at the ASV level after 24 h in vitro fermentation of chemically cross-linked starch

為進一步探討菌群ASV水平組成的變化，選取豐度排名前20的ASV繪制熱圖。如圖6所示，與屬水平結果一致，與初始菌群（空白組）相比，F(xiàn)OS組顯著促進ASV-5617-Bifidobacterium（P＜0.05）。交聯(lián)淀粉組經(jīng)過24 h發(fā)酵后相對于顯著增加ASV-7474-Lachnospiraceae（P＜0.01），降低ASV-10721-Dialister與ASV-13299-Oscillospira（P＜0.01），這兩者通常與急性腸炎及一些慢性疾病有關聯(lián)[41]。

不同交聯(lián)淀粉所調控的菌群在ASV水平上的變化不完全相同。磷酸酯交聯(lián)淀粉（S組和P組）可以顯著促進ASV-Ruminococcus增殖，EOH交聯(lián)淀粉則可以顯著促進ASV-Roseburia增殖，這兩種厚壁菌的增殖均與交聯(lián)度正相關。間接反映了不同交聯(lián)基團和反應模式對菌群有不同的促進方式。

2.7 PCA

圖7 化學交聯(lián)淀粉經(jīng) 24 h體外發(fā)酵后腸道菌群 ASV水平的PCA圖Fig. 7 Principal component analysis (PCA) plot for intestinal microbiota at the ASV level after 24 h in vitro fermentation of chemically cross-linked starches

如圖7所示，2 個PC共解釋了樣本間79.4%的變化（PC1 52.4%，PC2 27%）。其中FOS組、空白組和交聯(lián)淀粉組的“關鍵ASV”在圖中存在明顯的分離，表明不同底物成分對腸道菌群組成的影響不同。其中FOS組對ASV-5617-Bifidobacterium有促進作用，交聯(lián)淀粉組顯著促進了ASV-8874-Ruminococcus與ASV-4517-Roseburia，這兩種均與高濃度膳食纖維攝入有關，其中乙酸和乳酸為其主要代謝產物，可以進一步通過交叉喂養(yǎng)轉化生成丁酸[42]。

在交聯(lián)淀粉組中，所有磷酸酯交聯(lián)淀粉和低用量EOH交聯(lián)淀粉在PC1上的距離較近，證明其具有相似的微生物群落結構，這與菌群屬水平豐度結果一致。但中、高用量的EOH交聯(lián)淀粉（E2，E3）與磷酸酯交聯(lián)淀粉、高鏈玉米原淀粉和低用量EOH交聯(lián)淀粉有明顯差距，可以更多促進ASV-4517-Roseburia的增長，這與其丁酸產量增多的結果一致。

3 結 論

不同交聯(lián)劑制備的化學改性淀粉在調控大腸發(fā)酵方面趨勢一致，均可有效減緩淀粉的體外發(fā)酵速率，并能促進Ruminococcus、Roseburia等有益菌的生長。其中，EOH交聯(lián)淀粉丁酸產量最高且與交聯(lián)劑無劑量效應關系，而磷酸酯交聯(lián)淀粉短鏈脂肪酸產量則與交聯(lián)度呈反比。STMP和POCl3交聯(lián)淀粉均隨著交聯(lián)劑用量升高，Roseburia相對豐度提升率降低，EOH交聯(lián)淀粉則呈現(xiàn)相反的趨勢。同時，交聯(lián)能夠在發(fā)酵初期顯著抑制淀粉發(fā)酵速率。因此，化學交聯(lián)淀粉具備一定的益生元效應，可以將更多的淀粉輸送到遠端結腸進行發(fā)酵，促進有益菌生長并促進短鏈脂肪酸釋放。不同交聯(lián)基團化學交聯(lián)淀粉可以定向調控不同菌群，且劑量效應關系取決于所使用的交聯(lián)劑種類。