《Foods》:Deep Learning-Based Prediction of Fish Freshness and Purchasability Using Multi-Angle Image Data
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本研究通过人源菌群定植(HMA)小鼠模型,首次系统阐述低脂切达干酪(含乳酸乳球菌和嗜热链球菌)干预六周后显著提升肠道微生物α多样性(Chao1/Shannon指数),促进厚壁菌门(Firmicutes)增殖并富集具有益生功能的乳球菌属(Lactococcus)和链球菌属(Streptococcus),为乳制品通过菌群调控促进宿主健康提供实验依据。
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引言
肠道微生物组作为胃肠道内微生物及其相互作用基因组的集合,在宿主健康中发挥核心作用。人类胃肠道定植着约100万亿微生物,其中细菌为优势群落。维持以共生菌群为主导的微生物平衡对肠道稳态至关重要。哺乳动物肠道微生物主要由厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)构成。这些微生物群落通过形成抵御病原体的屏障、调节免疫反应及产生短链脂肪酸(SCFA)等活性代谢物支持宿主健康。饮食是影响肠道菌群构成的首要因素,而功能性食品如干酪因其富含益生微生物及生物活性成分,近年来被视为调控菌群的有效手段。切达干酪作为消费量最大的发酵乳制品之一,含有优质蛋白、矿物质、维生素及具有益生潜力的微生物群落,但其对健康个体肠道菌群的具体影响尚待阐明。
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材料与方法
2.1. 人源菌群定植(HMA)小鼠模型
研究采用20只雌性C57BL/6无菌小鼠,通过灌胃接种健康人类供体粪便悬液建立HMA模型。小鼠随机分为对照组和干酪干预组(n=10/组),分别饲喂基础AIN-95G饲料及含7.5%(w/w)低脂切达干酪的等热量饲料六周。
2.2. 干酪制备与实验饲料
低脂切达干酪以乳酸乳球菌亚种(Lactococcus lactis subsp. lactis M58)和嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus TA61)为发酵剂,经凝乳、切割、排乳清、盐渍和压榨工艺制成。微生物计数显示干酪中链球菌属和乳酸菌总数均达8 log CFU/g。
2.3. 样本采集与16S rRNA测序
于实验基线、第1周和第6周收集粪便样本,提取DNA后对16S rRNA基因V4区进行Illumina MiSeq测序。通过DADA2流程生成扩增子序列变异(ASV),利用phyloseq包进行微生物多样性分析。
2.4. 统计分析
α多样性采用Chao1丰富度指数和Shannon多样性指数评估,β多样性通过Bray-Curtis距离矩阵和主坐标分析(PCoA)呈现。菌群差异通过PERMANOVA和DESeq2包进行检验。
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结果与讨论
3.1. HMA小鼠模型建立
人类菌群移植成功在小鼠肠道内建立稳定且与供体相似微生物群落。移植后小鼠体重稳步增长(13.66±0.26 g至16.86±0.12 g),表明模型生理状态稳定。
3.2. 干酪微生物组成
16S测序显示干酪中99%菌群为乳球菌属(61.8%)和链球菌属(37.8%),与所用发酵剂构成一致。
3.3. 干酪对菌群多样性影响
干预六周后,干酪组小鼠肠道微生物α多样性显著高于对照组(p<0.01)。NMDS分析显示两组菌群结构明显分离(R2=0.2289, p=0.003),证实干酪摄入重塑菌群结构。
3.4. 菌群组成变化
在门水平,干酪组厚壁菌门相对丰度升至35.28%(对照组25.04%),拟杆菌门降至61.11%(对照组71.76%)。属水平分析发现干酪组显著富集乳球菌属和链球菌属(p<0.05),二者均为干酪发酵剂特征菌属。同时,毛螺菌科(Lachnospiraceae)和瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)等产SCFA相关菌群丰度上升,而阿尔斯蒂佩斯菌(Alistipes)等潜在致病菌丰度下降。
3.5. 功能意义
乳球菌和嗜热链球菌作为具有益生特性的菌株,可通过产生抗菌肽、调节免疫及维持肠道屏障完整性发挥健康效应。其在小鼠肠道内的定植提示干酪中活性微生物可耐受胃肠环境并 transiently colonize 宿主肠道。
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结论
低脂切达干酪干预能显著调节HMA小鼠肠道微生物组成,提升菌群多样性并促进益生菌增殖。该研究为干酪作为功能性食品通过菌群调控促进健康提供理论依据,后续需结合代谢组学等多组学技术深入探索其作用机制。