近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工所中式食品加工與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在探究不同結(jié)構(gòu)低分子量硫酸軟骨素（LMCSs）的體外發(fā)酵特性方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表于國際權(quán)威期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（JCR一區(qū)，IF=7.7）。加工所2021級博士研究生王康宇為論文第一作者，張春暉研究員與郭玉杰副研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2024YFF1106503）和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目（CAAS-ASTIP-2025）的資助。
前期研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物組成及其代謝產(chǎn)物活性與膳食多糖的分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。硫酸軟骨素（CS）是一種功能性陰離子多糖，具有抗炎、抗氧化等多種生物活性；CS可通過水解、抽氫和脫氨基反應(yīng)降低分子量，制備不同分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的LMCSs。為探明LMCSs分子結(jié)構(gòu)差異對腸道微生物群組成和代謝產(chǎn)物的影響，本研究分別采用氧化、脫氨基和水熱降解的方法制備了不同分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的LMCSs并分別開展了體外發(fā)酵相關(guān)研究，闡明不同LMCSs對腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物的調(diào)節(jié)作用。
本研究表明，氧化、脫氨基和水熱降解能降低CS分子量，制備具有不同結(jié)構(gòu)的LMCSs，分別命名為LMCSO、LMCSD和LMCSH。體外發(fā)酵研究表明，不同分子結(jié)構(gòu)的LMCSs對腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物組成存在明顯差異影響，碳水化合物代謝程度的順序?yàn)镃S > LMCSH > LMCSO > LMCSD。值得注意的是，在發(fā)酵過程中LMCSs中的葡萄糖醛酸（GlcA）更容易被腸道微生物利用。與未降解的CS相比，LMCSs顯著提高了腸道微生物的豐富度和均勻性，其中LMCSD組表現(xiàn)最為突出。分析腸道微生物組成發(fā)現(xiàn)，脆弱擬桿菌（Bacteroides fragilis）可能是CS及LMCSs的主要降解菌種。研究表明，LMCSs能顯著降低有害菌大腸埃希氏菌屬-志賀氏菌屬（Escherichia-Shigella）的豐度，并增強(qiáng)了短鏈脂肪酸的產(chǎn)量；且LMCSO組對有害菌群降低作用效果最顯著。除此之外，LMCSs還能調(diào)控N-乙酰-D-葡萄糖胺-6-磷酸（GlcNAc-6P）、乳酸和孕酮等有益代謝產(chǎn)物的生成；聚類分析表明，關(guān)鍵代謝產(chǎn)物GlcNAc-6P與擬桿菌屬（Bacteroide）、嚴(yán)格梭菌屬-1（Clostridium_sensu_stricto_1）和副擬桿菌屬（Parabacteroides）的豐度呈顯著正相關(guān)。
該研究通過體外發(fā)酵技術(shù)，探究了不同分子結(jié)構(gòu)LMCSs對腸道微生物及其代謝產(chǎn)物組成的調(diào)控作用，并闡明了潛在的分子機(jī)制，為腸道微生物調(diào)節(jié)活性LMCSs的靶向制備提供了數(shù)據(jù)支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143051
