甜菜纤维通过体外发酵调控肠道菌群及代谢谱的益生元潜力研究

《Food Bioscience》：Exploring the prebiotic potential of sugar beet fiber through in vitro fecal fermentation: modulation of gut microbiota and associated metabolic signature

本研究通过体外粪便发酵模型揭示甜菜纤维（SBF）可显著调节肠道菌群结构，促进双歧杆菌等有益菌增殖，抑制致病菌，并提升短链脂肪酸（SCFAs）、吲哚-3-丙酸等代谢物水平，为开发新型益生元提供理论依据。

　　

章节精选

SBF补充改变门/属水平的肠道菌群整体组成

为探究SBF对肠道菌群的影响，我们通过16S rRNA基因测序比较了SBF组与对照组（CON）的粪便微生物差异。结果显示，SBF显著提升了菌群多样性（p < 0.05），并促使关键类群如双歧杆菌（Bifidobacterium）和乳酸杆菌（Lactobacillus）富集，同时抑制了埃希氏菌-志贺氏菌（Escherichia-Shigella）等潜在致病菌。网络图进一步揭示SBF降解功能团间的协同代谢网络。

讨论

作为益生元，膳食纤维因能被肠道微生物选择性利用并调节菌群代谢而成为研究热点。本研究通过多组学整合分析证实，SBF补充显著增加了乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸（SCFAs）产量（p < 0.05），并特异性调控有机酸（如升高丙酮酸、降低3-磷酸甘油酸和柠檬酸）。靶向代谢组学发现SBF提升了吲哚-3-丙酸（Indole-3-propionic acid）和色胺（Tryptamine）水平，同时降低次级胆汁酸脱氧胆酸（Deoxycholic acid）。非靶向代谢组学则凸显脂肪酸生物合成是SBF响应的核心通路。这些发现阐明SBF通过重塑菌群结构并驱动代谢重编程，发挥益生元功能。

结论

本研究证实甜菜纤维（SBF）作为一种结构复杂的多糖，具有显著益生元效应：它通过富集长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）和唾液乳酸杆菌（Lactobacillus salivarius）并抑制埃希氏菌-志贺氏菌（Escherichia–Shigella）以重塑菌群，同时选择性调节色氨酸和胆汁酸代谢，在微生物动态与宿主相关代谢物间建立明确关联。方法学上，我们的多组学整合策略为解析膳食纤维-菌群-代谢互作提供了新视角。