玛咖多糖结构解析及其体外肠道菌群调控作用：六种新型同型半聚半乳糖醛酸与α-葡聚糖的发现

本研究针对玛咖(Lepidium meyenii)多糖结构特征与益生机制不明的问题，通过分离纯化获得六种新型多糖（MCP-3/4a-4c/5a-5b），解析出α-葡聚糖(1950.99 kDa)和低甲氧基同型半聚半乳糖醛酸(6.48-36.10 kDa)结构特征。体外发酵实验证实其显著促进益生菌Bacteroidetes增殖并抑制Escherichia-Shigella，产生短链脂肪酸(SCFAs)，为功能性食品开发提供理论依据。

　　

在海拔3700-4450米的安第斯山脉生长的玛咖，传统上以其小分子活性成分如玛卡烯和玛卡酰胺闻名。然而，这种"秘鲁人参"细胞壁中潜藏着一类更具开发潜力的生物大分子——多糖。尽管已有研究报道玛咖多糖具有免疫调节和抗氧化活性，但关于其精细结构特征及其与肠道菌群的互作机制仍存在巨大知识空白。肠道作为人体"第二大脑"，其微生物群落对宿主健康具有深远影响，而膳食多糖正是调控菌群平衡的关键因素。同型半聚半乳糖醛酸(HG)作为果胶的主要成分，其甲基酯化度(DM)差异会显著影响益生功能，但玛咖中是否含有这类结构特异的活性多糖？它们能否像柑橘果胶那样促进短链脂肪酸(SCFAs)产生？这些问题成为中国科学院昆明植物研究所研究人员亟待破解的科学谜题。

研究团队采用DEAE-52离子交换层析结合Sephadex G-100凝胶过滤技术，从秘鲁黄玛咖块茎中分离纯化获得六种均质多糖。通过HPLC、UHPLC-MS、GC-MS和NMR等多维分析技术，系统解析了这些多糖的分子量、单糖组成及糖苷键连接方式。体外发酵实验模拟人体肠道环境，动态监测pH值、糖消耗和SCFAs产生情况，并采用16S rRNA高通量测序分析菌群结构变化。

【材料与试剂】章节显示，实验所用玛咖样本经中国科学院昆明植物研究所裴盛基教授鉴定，确保原料准确性。研究选用不同分子量葡聚糖标准品及单糖标准品作为参照，为结构解析提供可靠基准。

【分离纯化】部分揭示，通过50%乙醇沉淀结合淀粉酶处理去除杂质，成功分离出中性多糖MCP-3和酸性多糖MCP-4/5系列。值得注意的是，MCP-4c结构解析发现其含有独特的T-α/β-D-GalpA和T-α-D-Δ^4,5-GalpA单元，以及多种乙酰化修饰位点，这种结构复杂性可能与其特殊生物活性密切相关。

【结论】部分指出，分子量高达1950.99 kDa的MCP-3具有1,6-α-D-Glcp主链和O-3位分支的T-α-D-Glcp残基，而MCP-4/5系列均为低甲氧基HG型果胶多糖。发酵实验证实这些多糖可被肠道菌群有效降解，产生乙酸、丙酸等SCFAs，同时显著提升Bacteroidetes门益生菌的相对丰度（提升幅度达25.7%），而潜在致病菌Escherichia-Shigella被抑制61.3%。

该研究首次系统阐明玛咖多糖中α-葡聚糖与HG型果胶的结构特征，揭示其通过"多糖-菌群-SCFAs"轴调节肠道微生态的分子机制。发表于《International Journal of Biological Macromolecules》的这项成果，不仅填补了玛咖多糖结构-功能关系的研究空白，更为开发靶向调控肠道菌群的功能性食品提供了理论支撑。特别是MCP-4c中发现的Δ^4,5-不饱和GalA残基，为设计新型益生元分子提供了结构模板。未来研究可进一步探索这些多糖与特定菌株（如Bifidobacterium）的互作机制，推动精准营养干预策略的发展。