近日，加工理论与技术研究室揭示了果胶结构域片段中性糖与其肠道酵解特性的构效关系。相关研究成果发表在国际知名学术期刊《Food Research International》（中科院1区期刊，IF：7.0）。研究室赵圆圆博士后为论文第一作者，赵晓燕研究员为通讯作者。

针对果胶多尺度结构与其肠道酵解特性的关系，近年来学者们围绕酯化度、分子量等结构特征开展了研究。先前研究指出低分子量果胶在结肠中的酵解速度更快，高酯果胶更容易被微生物酵解利用。作者先前对HG结构域的肠道酵解特性研究发现，随着HG分子量降低，SCFA产量升高，果胶降解菌丰度降低，且天然果胶的肠道酵解特性优于其HG结构域。这是因为果胶RG-I结构域可以完全发酵，从而使半乳糖醛酸、半乳糖、鼠李糖和阿拉伯糖等单糖被菌群代谢生成SCFA，证实了前人对“果胶支链结构调控酵解特性”的猜想。最新研究表明，不同结构果胶通过激活某些菌属的多糖利用位点（PUL），继而募集不同的糖苷水解酶和多糖裂解酶用于自身代谢，如RG-I可激活多形拟杆菌的PUL编码9种糖苷酶对其进行降解，而降解HG仅需少数几种酶参与。由此可见，不同结构单元将诱导微生物分泌特定糖苷酶实现对果胶的降解。然而，优势菌属及调控果胶不同结构域的降解机制尚未阐明，产生的代谢产物图谱仍未明晰。

本文则关注果胶结构域中性糖组成与其肠道酵解特性的构效关系。选取能代表果胶结构域片段，并且含有果胶特征糖残基的商品聚糖：阿拉伯聚糖、阿拉伯半乳聚糖、鼠李聚糖半乳糖醛酸、木葡聚糖和低聚半乳糖进行体外模拟肠道微生物发酵，通过16SrRNA测序和靶向代谢组学技术，比较肠道菌群对不同聚糖的发酵利用程度，表征其优势特征菌属，探索中性糖、关键差异菌和菌群代谢产物之间的关系，明确以单糖组成差异为基础的果胶不同结构域片段的肠道酵解特性。结果证明了果胶结构域调控肠道菌群的绝对丰度和微生物代谢物取决于它们的单糖组成。具体而言，具有典型糖残基特征的聚糖发酵后，显著影响了大鼠粪便中特定的细菌分类群，其绝对丰度和代谢物也受到差异影响，并且聚糖单糖组成、微生物群和代谢物之间存在显著相关性。其中，富含GalA的天然果胶和HG促进了乳酸杆菌(Lactobacillus )的生长，抑制了条件致病菌(Escherichia-Shigella、Enterococcus、Klebsiella )的生长，而富含阿拉伯糖和半乳糖的AB、RG和XG促进了双歧杆菌(Bifidobacterium )和拟杆菌(Bacteroides )的生长。冗余分析表明，甘油和脱氧核糖对微生物群落分布有显著影响；Pearson相关分析表明，甘油与拟杆菌(Bacteroides )呈正相关，脱氧核糖与半乳糖醛酸呈正相关，与毛螺杆菌科(Lachnospiraceae )、真杆菌(Eubacterium )、幽门螺杆菌(Helicobacter )、异丙杆菌(Alloprevotella )和大肠杆菌(Colidextribacter )呈正相关（p  < 0.001）。

综上，本研究有助于深入了解果胶结构域的结构-发酵关系，为果胶的开发提供新方向和新思路，从而针对关键物种促进更多有益代谢产物产生，进而发挥各种健康促进作用。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.115011

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