[科普园地]秋葵果胶多糖的体外消化与粪便发酵特征及其对人体肠道菌的影响

　　中国农业科学院都市农业研究所甘人友团队联合四川农业大学食品学院吴定涛/秦文团队，在食品科技国际著名期刊《Food Hydrocolloids》上发表题为 “ In vitro digestion and fecal fermentation behaviors of a pectic polysaccharide from okra ( Abelmoschus esculentus ) and its impacts on human gut microbiota”的高水平研究性文章，影响因子为7.053，属中科院SCI期刊农林科学一区顶级（TOP）期刊，详细阐述了秋葵果胶多糖的体外消化与粪便发酵特征及其对人体肠道菌的影响。

　　秋葵 ( Abelmoschus esculentus  L.)别名羊角豆，属锦葵科 ( Malvaceae ) 秋葵属 ( Abelmoschus )，是一种一年生草本热带植物，原产于非洲，现广泛种植于世界各地。秋葵是一种营养丰富的蔬菜，其肉质柔嫩，富含果胶、蛋白质、维生素、不饱和脂肪酸、黄酮类等物质。秋葵也可作为药用保健疗效的蔬菜，其具有抗氧化、抗癌、抗疲劳、降血糖、降血脂及保护胃肠道、神经系统等生理功能。研究表明，秋葵果实中主要为果胶类多糖，是以“-4)-α-D-GalA p -(1,2,4)-α-l-Rha p -(1-”为重复单元为主链、半乳糖为侧链的大分子量多糖。秋葵的生理功能与其生物活性成分密切相关，多糖被认为是秋葵的重要生物活性成分。　

图1 秋葵

　　为了探究秋葵多糖的胃肠道消化和粪便发酵及其对人体肠道菌的影响，本文首先模拟了口腔、胃、肠消化条件，研究了体外消化对秋葵果胶多糖理化性质的影响，并进一步探索了秋葵多糖的体外粪便发酵对人体肠道菌组成和产生短链脂肪酸的影响。

图2 图形摘要

　　结果表明，秋葵多糖在唾(OPP-S)，唾-胃(OPP-G)和唾-胃-肠(OPP-I)三个消化阶段的消化率分别约为1.58％、7.08％和10.68％，在体外粪便发酵过程中，秋葵多糖的发酵率显著增加，并在24 h后达到64.29%。胃肠道消化和体外粪便发酵显著改变了秋葵多糖的理化性质，如总糖醛酸、总糖、酯化度、单糖组成的摩尔比、流变特性和分子量。其中，在唾-胃消化期间，糖苷键的断裂导致分子量降低，而在唾-胃-肠期间秋葵多糖的降解主要是由于聚集物被破坏。

图3 秋葵多糖在胃肠道消化和粪便发酵过程中理化性质的变化

　　在粪便发酵过程中，秋葵果胶多糖和阳性对照（低聚果糖）均能降低人肠道菌群的微生物多样性。在门水平，秋葵果胶多糖 OPP-1组中的拟杆菌（ Bacteroidetes ）含量显着增加（16.30％-39.14％）。拟杆菌属是可分泌多糖裂解酶和糖苷水解酶，从而引起多糖降解的主要肠道细菌之一。研究表明OPP-1还可通过增加拟杆菌门和厚壁菌门（ Firmicutes ）的比率来降低患肥胖和糖尿病的风险。 此外，OPP-I组中有害菌-梭杆菌门（ Fusobacteria ）的相对丰度也显著降低。在属水平上，秋葵果胶多糖 OPP-1组中的拟杆菌属（ Bacteroidetes ）、考拉杆菌属（ Phascolarctobacterium ）、巨球型菌属（ Megasphaera ）、 Lachnoclostridium 显著增加，考拉杆菌属可以通过影响三羧酸循环促进丙酸的产生，巨球型菌属可以促进丁酸的产生。与空白组相比，OPP-1组中较高的拟杆菌属（ Bacteroidetes ）和脱硫弧菌属（Desulfovibrio）均有助于降低肥胖。同时，在OPP-1组中观察到梭杆菌属（ Fusobacterium ）的减少，研究表明梭杆菌属的减少可能降低胃癌的发生。

图4 秋葵多糖的粪便发酵及其对人体肠道菌的影响

　　在本研究中，秋葵果胶多糖在口腔、胃和小肠中的生物利用度较低，可顺利到达大肠调节肠道微生物的组成和丰度，促进某些有益菌的生长，例如拟杆菌属、考拉杆菌属、巨球型菌属和脱硫弧菌属，从而诱导短链脂肪酸的产生。结果表明，秋葵多糖具有被作为益生元被进一步开发为功能性食品的潜力。

　　参考文献：

　　Ding-Tao Wu#,*, Xi-Rui Nie#, Ren-You Gan*, Huan Guo, Yuan Fu, Qin Yuan, Qing Zhang, Wen Qin*. In vitro  digestion and fecal fermentation behaviors of a pectic polysaccharide from okra ( Abelmoschus esculentus ) and its impacts on human gut microbiota. Food Hydrocolloids , 2020, in press. Doi: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106577.