不同单糖组成的低聚糖对人肠道菌群的调节作用

目的:通过高通量测序技术研究不同单糖组成的低聚糖对人肠道菌群的调节作用。方法:以人结肠内菌群为研究对象,采用人体胃、肠道模拟系统,比较研究了分别由葡萄糖、半乳糖和甘露糖构成的聚葡萄糖、聚半乳糖和聚甘露糖对人肠道菌群的调节以及被微生物代谢产生短链脂肪酸的情况。结果:3种聚糖分别被肠道微生物代谢产生短链脂肪酸,其中聚半乳糖代谢产生的短链脂肪酸含量最高,聚葡萄糖次之,聚甘露糖产生短链脂肪酸的量最少。由半乳糖构成的聚半乳糖更有利于代谢产生的乙酸和丙酸,抑制有害菌布劳特氏菌属和多雷亚菌属。由葡萄糖构成聚葡萄糖更有利代谢产丁酸和戊酸,抑制柯林斯菌属生长,促进双歧杆菌属、副拟杆菌属和链球菌属增殖。由甘露糖构成的聚甘露糖更有利于抑制瘤胃球菌属的生长。结论:3种聚糖均可调节肠道菌群,被肠道微生物发酵产生短链脂肪酸,促进有益菌增殖,抑制有害菌生长。     

顶空-气相色谱法测定丁酸梭菌发酵液中 短链脂肪酸含量

短链脂肪酸是丁酸梭菌生长代谢过程中的重要产物,是肠道内发生益生作用的主要物质之一。利用顶空-气相色谱(HS-GC)内标法测定短链脂肪酸,对该方法进行了方法学验证,并测定了丁酸梭菌在48 h发酵过程中短链脂肪酸含量的变化。结果表明:采用HS-GC可以很好地将各短链脂肪酸分离,且选用的内标物2-乙基丁酸与待测组分之间分离度较好;各短链脂肪酸标准品在0. 1～20. 0 mmol/L范围内,线性相关系数均大于0. 999,检出限为0. 01～0. 17 mmol/L,定量限为0. 02～0. 53 mmol/L,3 d内稳定性良好,样品加标回收率在88. 90%～108. 71%之间,符合测定要求;发酵液中检测到乙酸和丁酸两种短链脂肪酸,且含量随发酵时间延长逐渐增加,在40～48 h期间,乙酸和丁酸含量分别稳定在11. 9 mmol/L和14. 1 mmol/L左右。该方法无需复杂的前处理操作,准确度和精密度均符合要求,总分析时间较短,适用于丁酸梭菌发酵液中短链脂肪酸的快速检测。     

基于SHIME研究橘皮汤对肠道菌群结构的影响

本研究基于人体肠道微生态系统模拟装置(simulator of the human intestinal microbial ecosystem,SHIME),引入人体肠道微生物模拟人体体外微生态,通过16S rRNA高通量测序技术分析橘皮汤对肠道菌群的影响,通过气相色谱技术分析橘皮汤对肠道菌群代谢产物短链脂肪酸的影响。结果显示橘皮汤干预后韦荣氏球菌属水平相对丰度在干预期下降了33.65%、在维持期下降了92.78%,克雷伯菌属水平相对丰度在干预期下降了63.60%、在维持期下降了67.82%,巨单胞菌属水平相对丰度在干预期升高了27.5%、在维持期升高了62.61%;短链脂肪酸中乙酸含量先下降后上升,总体增加了3.21%,丙酸含量减少了45.43%(p<0.01),异丁酸、丁酸、异戊酸与戊酸的含量显著增加(p<0.01),分别增加了52.94%、40.86%、48.94%和80.00%。橘皮汤干预能起到改变肠道微生物多样性的功效,并具有调节菌群丰度水平的作用,表现出抑制韦荣氏球菌属、克雷伯菌属等肠道有害微生物的生长,并对肠道菌群代谢产物短链脂肪酸的产生有一定的促进作用,有效改善了人体肠道菌群结构。     

浓香型白酒窖泥中梭菌的分离、鉴定及产丁酸性能的比较研究

为了研究窖泥来源的23株梭菌微生物的分类信息和挥发性代谢产物的差异,通过厌氧富集培养法从浓香型白酒窖泥内分离获得微生物,并比较不同菌株16S r DNA序列和系统发育树分析其分类地位,将不同微生物在RCM液态培养基内35℃厌氧培养5 d,其发酵液通过自动进样-气相色谱-质谱法(SPME-GC-MS)分析其可挥发代谢产物。分离得到的23株细菌分别与5类梭菌——拜氏梭菌菌群(Clostridium beijerinckii)、丁酸梭菌(C.butyricum)、还原铬梭菌(C. chromiireducens)、酪丁酸梭菌(C. tyrobutyricum)、广西梭菌(C. guangxiense)具有较高的序列同源性。其中拜氏梭菌菌群是一个包括C. beijerinckii、C. diolis、C. saccharobutylicum、C. chromiireducens、C. puniceum、C. saccharoperbutylacetonicum 6个16S r DNA序列相似度超过97%的同属近似种组成的菌群,与其近似的相关菌株基于16S rDNA序列难以鉴定到种。气质分析结果共检测到包括醇类、酯类、酸类等16种风味物质,且主要代谢产物为丁酸。研究表明,在浓香型白酒窖泥内存在比人们预估更多的梭菌类群,同时不同梭菌在产丁酸能力上存在明显差异。     

外源乳酸菌对低聚异麦芽糖肠道发酵产酸的影响

利用健康成人粪便提取物体外模拟低聚异麦芽糖的肠道发酵,采用气相色谱法定量分析3种短链脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)的生成量,揭示6株外源乳酸菌对低聚异麦芽糖肠道发酵产酸模式的影响。结果表明:粪便提取物单独发酵低聚异麦芽糖12~48 h时可产生短链脂肪酸,且其含量随发酵时间的延长而增加。分别添加6株外源乳酸菌于发酵体系后,发酵产物中3种短链脂肪酸的生成量明显增加,其中丁酸量增加最为显著,从0.12 mmol/L增至6.55~12.45 mmol/L。不同菌株促进低聚异麦芽糖肠道发酵产酸能力不同,从整体上看,屎肠球菌和鼠李糖乳杆菌促进低聚异麦芽糖产生3种短链脂肪酸的能力最强。     

体外发酵番茄红素的益生元作用

采用体外模拟肠道微生态发酵体系,研究番茄红素的益生元作用。结果表明,番茄红素经体外发酵,显著提高了乳酸杆菌属、双歧杆菌属、拟杆菌属、普氏菌属和阿克曼氏菌属的数量,约可提高1~2个数量级,减缓了瘤胃球菌属和罗斯氏菌属数量的减少,显著增加了乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异戊酸等短链脂肪酸的产量。相关性分析表明,随着发酵时间的延长,上述菌群与乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等短链脂肪酸产量的相关性呈逐渐增加的趋势,且在番茄红素发酵24 h时,益生菌群的数量与短链脂肪酸的产量呈极显著正相关。由此可见,番茄红素具有显著的益生元作用,发酵产生的益生菌数量与短链脂肪酸产量间的相互作用随发酵时间的延长逐渐增加,这种互作可能在番茄红素抗炎、抗氧化、抗肿瘤方面发挥重要作用,研究结果为番茄红素的开发应用提供数据支撑。     

苦荞蛋白对肠道有害菌生长抑制机理研究

本文以水溶性苦荞蛋白为研究对象,利用体外模拟发酵,通过对苦荞蛋白作用下小鼠粪便发酵液中p H、短链脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸、乳酸)的含量以及有害菌(肠球菌、肠杆菌、产气荚膜梭菌)的数量进行测定,对苦荞蛋白抑制肠道有害菌群生长机理进行了初步研究。结果表明:添加不同浓度的苦荞蛋白与对照组相比,均可以有效降低有害菌的数量,其中高剂量组分别使肠球菌、肠杆菌和产气荚膜梭菌减少了65%、72%和78%(32 h);同时,不同剂量组的苦荞蛋白使小鼠粪便发酵液p H分别下降了35%、39%、40%(32 h)。此外,高剂量组的苦荞蛋白较对照组分别使乙酸、丙酸、丁酸及乳酸的浓度增加了8.94、33.77、27.34、25.55倍(32 h)。综上所述,苦荞蛋白能够提高肠道中短链脂肪酸含量,从而降低肠道环境的p H,抑制肠道有害菌(肠球菌、肠杆菌、产气荚膜梭菌)的生长。     

5 种食品原料对高脂饮食诱导的肥胖大鼠肠道菌群和短链脂肪酸的影响

香蕉粉、魔芋精粉、抗性糊精、玉米淀粉以及左旋肉碱这5 种食品原料据报道都有减肥功能,但它们对肠道微生物和代谢产物的影响以及与肠道菌群相关的减肥机制的差异尚不清楚。本研究采用16S rRNA测序检测肥胖大鼠肠道内容物,并通过高效液相色谱法（high performance liquid chromatography,HPLC）测定粪便中短链脂肪酸的含量。结果显示：益生菌属Ruminococcus_2、Coprococcus_2和Ruminiclostridium_5分别在玉米淀粉、香蕉粉和抗性糊精组中富集。Spearman相关性分析和典型关联分析（canonical correlation analysis,CCA）结果表明,肠道微生物的变化与糖脂代谢相关的生化参数密切相关。以可溶性膳食纤维为主的原料（魔芋粉和抗性糊精）和以不可溶性膳食纤维（抗性淀粉）为主的原料（香蕉粉和玉米淀粉）对短链脂肪酸的产生能力贡献度相当,均优于左旋肉碱。5 种原料增殖肠道益生菌、抑制有害菌的效果依次为抗性糊精＞香蕉粉＞玉米淀粉＞魔芋精粉,增加短链脂肪酸含量的能力依次为香蕉粉＞抗性糊精＞玉米淀粉＞魔芋精粉,而左旋肉碱对肠道菌群和短链脂肪酸几乎没有什么影响。CCA结果显示,糖脂代谢生化指标与肠道微生物群落的相关程度为空腹血糖水平＞高密度脂蛋白胆固醇水平＞总胆固醇水平＞低密度脂蛋白胆固醇水平＞总甘油三酯水平。Spearman相关性分析表明Ruminococcus_2与丁酸含量呈正相关,Escherichia.Shigella与乙酸、丁酸和总短链脂肪酸含量呈正相关。     

酪丁酸梭菌发酵废弃虾壳产新型单细胞蛋白饲料的研究

利用废弃虾壳粉末作为酪丁酸梭菌营养基底生产单细胞蛋白的氮源,探究了不同虾壳粉添加量对菌株生长和生产短链脂肪酸（乙酸、丁酸）的影响,测定了酪丁酸梭菌发酵虾壳粉得到的单细胞蛋白饲料的粗蛋白、粗纤维、粗脂肪质量分数以及氨基酸组成,综合评价了蛋白饲料的营养价值。结果表明,在葡萄糖与虾壳粉碳氮质量比为8∶1.75时,生长性能最优且能够生产1.68 g/L的乙酸与3.45 g/L的丁酸。发酵虾壳粉后粗蛋白质量分数较虾壳粉原料提高了7%,粗脂肪、粗纤维质量分数也分别增加了117%和92%,同时灰分质量分数降低了13%。此外,饲料含有的氨基酸种类丰富,且与原料相比16种氨基酸中12种都相应增加。最后,结合发酵前后营养成分和其中短链脂肪酸的变化来看,酪丁酸梭菌发酵虾壳粉生产的单细胞蛋白饲料营养价值丰富,生产过程绿色,成本低廉,是一种有潜力的新型蛋白饲料。     

基于体外发酵模型分析植物多糖对T2DM患者肠道菌群及代谢的影响

通过体外发酵模型,利用高通量测序及代谢组学技术,研究5种植物多糖（黄芪多糖、苍术多糖、玄参多糖、红枣多糖和乌梅多糖）对2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）患者肠道微生物及其代谢产物的影响。结果表明,植物多糖能够显著改善糖尿病人肠道菌群结构,并且5种多糖均能够富集Faecalibacterium、Roseburia,抑制Escherichia。植物多糖处理能够调节气体介质含量、短链脂肪酸含量,改变T2DM患者肠道菌群的氨基酸、短链脂肪酸代谢途径,其中黄芪多糖、苍术多糖和玄参多糖对短链脂肪酸总量调节作用显著,对乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸和异戊酸含量具有一定的调节作用;黄芪多糖、苍术多糖、玄参多糖和红枣多糖均能够提高T2DM患者的总气体介质含量以及CO2和CH4含量,乌梅多糖降低了总气体介质含量和H2S含量。研究结果为植物多糖的筛选与利用及其靶向调节肠道微生物提供了理论基础。     

小麦阿拉伯木聚糖的益生功能及对肠道微生态的调节

病原体的耐药性日渐增大,替代抗生素的益生元成为近年来研究的热点问题。小麦阿拉伯木聚糖(AX)及水解产物阿拉伯低聚木糖(AXOS)作为一种新型益生元,对人和动物肠道益生菌有特异性增殖效果。此外,与菊粉等益生元相比,降解后的小麦AX显著提高小鼠结肠和盲肠短链脂肪酸的含量及其抗肿瘤免疫活性。最新研究表明,添加GH11木聚糖酶(50mg EP/kg)能够溶解和降解麦麸AX,并产生可通过盲肠微生物群发酵的低平均聚合度(av DP值为4～8)的AXOS,丁酸水平增加2mmol (P 0. 05),产丁酸的细菌属柔嫩梭菌和肠单胞球菌显著增加,而拟杆菌的水平显著降低,导致微生物群移位并对体外跨上皮耐药性有益。本文主要介绍近年来关于小麦AX、AXOS益生功能及对肠道微生态的研究,为小麦产品及饲粮的有效利用与开发提供科学依据。     

浓香型白酒窖泥梭菌的分离及其挥发性代谢产物分析

从河南张弓老酒酒业的窖泥中分离厌氧梭菌属细菌,基于微生物16S rRNA基因序列分析对分离到的细菌进行鉴定;采用顶空固相微萃取（HS-SPME）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术萃取和检测了分离菌株发酵液中的挥发性代谢产物。结果表明,分离到的88株细菌与基因库中8种芽孢梭菌（Clostridium celerecrescens、C. cochlearium、C. carboxidivorans、C. sporogenes、C. sartagoforme、C. thermopalmarium、C. aurantibutyricum和C. butyricum）具有较高的序列同源性。从分离菌株的发酵液中共检测到20种酯类、12种酸类、11种醇类和4种醛类物质,还有一部分酮类和醚类物质;其中主要的酯类物质有丁酸乙酯、丁酸丁酯、3-苯丙酸乙酯等,酸类物质主要为丁酸和己酸,醇类物质主要为丁醇、己醇和3-苯丙醇。本研究有助于进一步揭示窖泥中可培养梭菌菌群对浓香型白酒风味的贡献。     

柿子单宁对体外模拟发酵环境中肠道微生物的影响

采用体外厌氧发酵法研究了柿子单宁对肠道微生物的影响。将单宁与大鼠肠道微生物共孵育,分别测定0、6、12、24、48 h五个时间点发酵液中六种微生物、短链脂肪酸和p H的变化。结果显示,与空白组相比,添加2 g/L剂量组的柿单宁能有效地促进肠道有益菌(乳杆菌和双歧杆菌)的增殖,抑制有害菌(肠球菌、大肠杆菌、梭菌和拟杆菌)的增殖,增加短链脂肪酸含量,降低发酵液p H。研究结果表明柿子单宁对肠道微生态具有调节作用,可能是其在体内发挥作用的机制之一。     

共培养时酿酒酵母对速生梭菌己酸代谢的影响及其机理

以1 株可以产己酸的速生梭菌（Clostridium celerecrescens）JSJ-1与1 株酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）C-1为研究对象,在不同营养条件下,比较2 种微生物纯培养、共培养过程中生长代谢（菌落数、葡萄糖、乙醇、丁酸、己酸）的差异,分析S. cerevisiae对己酸菌己酸代谢的影响及其机理。结果发现：在厌氧条件下,34 ℃静置培养,S. cerevisiae C-1比C. celerecrescens JSJ-1更具有生长优势,会优先利用培养基中的葡萄糖。当培养基中唯一碳源为葡萄糖时,S. cerevisiae C-1会利用葡萄糖代谢生成乙醇,为C. celerecrescens JSJ-1合成己酸提供底物。当培养基中含0.5%葡萄糖和2%乙醇时,共培养相比C. celerecrescens JSJ-1单独培养,己酸的生成时间提前了4 d。葡萄糖对C. celerecrescens JSJ-1生成己酸有较强的抑制作用,共培养时S. cerevisiae C-1利用葡萄糖可缓解葡萄糖对己酸生成的抑制。在浓香型白酒发酵过程中,S. cerevisiae不仅可以为己酸菌合成己酸提供底物,而且可以缓解葡萄糖对己酸生成的抑制作用。     

酪丁酸梭菌共培养对速生梭菌己酸代谢的影响及机理探讨

以1株产己酸的速生梭菌（Clostridium celerecrescens）JSJ-1与1株产丁酸的酪丁酸梭菌（Clostridium tyrobutyricum）D-1为研究对象,通过不同的培养方式（固体、液体、透析袋）比较两种微生物共培养与纯培养生长代谢的差异,通过在纯培养JSJ-1时添加不同质量浓度丁酸和丁酸钠,近一步探究了共培养时丁酸菌对己酸菌己酸代谢的影响及机理。结果表明：34℃时,D-1与JSJ-1同时接种于含葡萄糖的复合固体培养基厌氧培养,D-1比JSJ-1更具有生长优势,会优先利用葡萄糖进行生长。D-1与JSJ-1在液体培养基中培养,共培养己酸的生成时间比相同条件下JSJ-1单独培养时提前了3 d,第12天时己酸质量浓度分别为9.93 g/L和9.79 g/L。葡萄糖对JSJ-1生成己酸有较强的抑制作用,共培养时D-1优先利用葡萄糖可缓解葡萄糖对JSJ-1合成己酸的抑制作用。将JSJ-1与D-1通过直接液体培养与加透析袋共培养作对比,结果表明,JSJ-1与D-1共培养时,JSJ-1与D-1是否存在细胞间的直接接触对己酸菌己酸产量无影响。通过向纯培养己酸菌培养基中分别添...     

粗玉米抗性淀粉的模拟肠道发酵产酸与外源乳酸菌关联性

在模拟大肠环境(厌氧和37℃)下,利用健康成人粪便提取物发酵粗玉米抗性淀粉,研究短链脂肪酸的产生情况,并剖析外源乳酸菌对产酸模式的影响。实验结果表明,粪便提取物单独发酵抗性淀粉时,短链脂肪酸含量随发酵时间增加而呈增加趋势;粪便提取物和2株乳酸杆菌共同发酵粗玉米抗性淀粉时,发酵产物中乙酸含量增加,丙酸和丁酸含量没有明显变化;当粪便提取物和2株乳酸球菌共同发酵粗玉米抗性淀粉时,发酵产物中丙酸和丁酸含量明显增加,乙酸含量没有明显变化。研究结果表明,外源性乳酸菌影响粗玉米抗性淀粉的模拟肠道发酵产酸模式。     

Acid Production of Crude Fermentation in vitro Lactic Maize Resistant Starch in the Simulated and the Impacts of Some Exogenous Acid Bacteria Added

在模拟大肠环境（厌氧和37℃）下,利用健康成人粪便提取物发酵粗玉米抗性淀粉,研究短链脂肪酸的产生情况,并剖析外源乳酸菌对产酸模式的影响。实验结果表明,粪便提取物单独发酵抗性淀粉时,短链脂肪酸含量随发酵时间增加而呈增加趋势;粪便提取物和2株乳酸杆菌共同发酵粗玉米抗性淀粉时,发酵产物中乙酸含量增加,丙酸和丁酸含量没有明显变化;当粪便提取物和2株乳酸球菌共同发酵粗玉米抗性淀粉时,发酵产物中丙酸和丁酸含量明显增加,乙酸含量没有明显变化。研究结果表明,外源性乳酸菌影响粗玉米抗性淀粉的模拟肠道发酵产酸模式。     

小米和燕麦中水溶性膳食纤维结构表征及对体外发酵体系短链脂肪酸的影响

利用酶解的方法提取黄小米和燕麦中水溶性膳食纤维,并利用红外光谱和高效液相色谱技术分别对其官能团结构及单糖组成进行表征;通过模拟人体肠道消化系统环境,对添加不同浓度的膳食纤维发酵体系进行短链脂肪酸含量测定,观察不同浓度及不同发酵时间对体外发酵液中短链脂肪酸的影响。研究表明黄小米和燕麦中水溶性膳食纤维具有多糖特征官能团,组成黄小米和燕麦中水溶性膳食纤维的单糖为鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖和半乳糖;人体粪便提取物中的微生物可以代谢黄小米和燕麦中水溶性膳食纤维产生甲酸、乙酸、丙酸和丁酸,当向发酵体系中添加水溶性膳食纤维时,随着发酵时间的延长,短链脂肪酸的含量逐渐增加;同时随着添加膳食纤维的浓度的增加,短链脂肪酸的含量也逐渐增加。儿童粪便提取物发酵体系产生的短链脂肪酸浓度要高于成人粪便提取物发酵体系产生的短链脂肪酸浓度。     

植物乳杆菌1-9代谢水苏糖机制研究

从发酵羊乳中筛选分离得到1株乳酸菌,经分子生物学鉴定为植物乳杆菌1-9,且该菌株对水苏糖具有优异的代谢效果。为研究植物乳杆菌1-9代谢水苏糖机制,以水苏糖为唯一碳源绘制生长曲线并通过高效液相色谱法分析代谢产物短链脂肪酸含量变化,采用薄层层析法探究植物乳杆菌1-9代谢水苏糖历程,在监控水苏糖关键代谢酶基因表达的基础上分析发酵液中相关酶活变化。结果表明：植物乳杆菌1-9代谢水苏糖产生的主要短链脂肪酸为乙酸和戊酸,发酵液中最高质量浓度分别为28.64 mg/mL和2.74 mg/mL;短链脂肪酸的积累导致发酵液pH值显著降低至4.00左右。结合水苏糖代谢历程、基因表达及酶活变化,推断植物乳杆菌1-9基因组中5-359可编码α-半乳糖苷酶,其作用于水苏糖末端α-半乳糖苷键,生成半乳糖、少量乳糖和蔗糖并被植物乳杆菌1-9代谢。研究结果旨在为基于植物乳杆菌与水苏糖的合生元的合理设计及相关产品开发提供理论参考。     

壳寡糖复合固体饮料对高尿酸血症小鼠肠道微生态的调节作用研究

为探究壳寡糖复合固体饮料（KSP）对高尿酸血症小鼠肠道微生态和短链脂肪酸的影响。将小鼠分为正常对照组、模型组、低/中/高剂量KSP组、别嘌呤醇组,通过灌胃酵母膏和腹腔注射氧嗪酸钾建立高尿酸血症模型,通过喂食含KSP的饲料给药。21 d后收集小鼠血清检测尿酸,收集结肠、盲肠内容物用于短链脂肪酸检测和16S rDNA高通量测序。结果显示：KSP可以降尿酸和改善拟杆菌属（Bacteroides）、拟普雷沃菌属（Alloprevotella）、普雷沃氏菌科UCG-001(Prevotellaceae＿UCG-001)、阿克曼氏菌属（Akkermansia）、乳酸菌属（Lactobacillus）等的相对丰度,同时缓解由高尿酸血症引起的丙酸、丁酸、戊酸、异戊酸等水平的异常增高。因此该壳寡糖复合固体饮料可以通过调节肠道菌群组成和短链脂肪酸水平改善高尿酸血症。