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    中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院加工所揭示不同結(jié)構(gòu)低分子量硫酸軟骨素的體外發(fā)酵特性
    日期:2025-06-03  來源:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工所
      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)計劃(2024YFF1106503)和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項目(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
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