百合花RG-I型果胶多糖体外定向富集人肠道长双歧杆菌猪亚种DK001的机制研究

本研究针对复杂结构果胶对肠道菌群调控机制不明的科学问题，从卷丹百合花中分离出分子量43.9 kDa的RG-I型果胶L01-B1，通过体外发酵实验首次发现其可特异性富集长双歧杆菌猪亚种（Bifidobacterium longum subsp. suillum）DK001，并解析了该菌株2.4 M环状基因组及潜在降解酶系。该成果为靶向调控益生菌提供了新型多糖干预策略，发表于《Carbohydrate Polymers》。

　　

在人体肠道这个复杂的微生态系统中，数以千计的微生物与宿主形成共生关系，其中多糖降解菌群扮演着"碳水化合物工程师"的角色。尽管果胶作为植物细胞壁的主要成分已被广泛研究，但其复杂结构（包含RG-I、RG-II、HG等区域）与特定菌群的互作机制仍是未解之谜。更关键的是，现有研究多聚焦于水果来源果胶对菌群的广谱影响，而药用植物中特殊结构果胶对核心益生菌（如长双歧杆菌）的靶向富集作用尚未阐明。这一科学盲点直接限制了精准益生元开发——要知道，长双歧杆菌已被证实能改善代谢综合征、免疫失调等多种疾病，但如何通过饮食成分特异性促进其定植仍是重大挑战。

来自中国科学院上海药物研究所等机构的研究团队另辟蹊径，将目光投向传统中药卷丹百合（Lilium lancifolium）的花部组织。与常见研究球茎的做法不同，该团队首次从百合花中提取纯化出新型RG-I类果胶L01-B1，通过体外人类粪便发酵模型结合多组学技术，不仅解析了其独特的1,6-β-Gal_p与RG-I杂合骨架结构，更发现该多糖能特异性富集长双歧杆菌猪亚种DK001，并完成该菌株的全基因组测序（2.4 M环状基因组）。这项发表于《Carbohydrate Polymers》的研究，为"结构明确的植物多糖-特定益生菌"精准互作提供了范式。

研究团队运用了多项关键技术：采用DEAE-Sepharose Fast Flow和Sephacryl S-300 HR色谱从百合花中分级纯化多糖；通过GC-MS、NMR等技术解析L01-B1的精细结构（包含鼠李糖、半乳糖醛酸等单糖摩尔比13.4:1.8:11.1:37.2:36.5）；建立体外人类粪便微生物发酵体系；利用宏基因组学追踪菌群变化；通过单菌分离培养获得DK001菌株并完成全基因组测序。

材料与方法
研究从安徽亳州药材市场采购浙江产卷丹百合花，经热水提取、乙醇沉淀获得粗多糖LLP（得率4%），再通过离子交换和凝胶色谱分离出均一组分L01-B1。结构表征显示其独特的杂合骨架：1,6-β-半乳聚糖与典型RG-I区域（1,4-α-Gal_pA和1,2-α-Rha_p）通过C-3位1,3-β-Gal_p连接，分支含1,5-α-Ara_f等特殊结构。

结果与讨论
体外发酵实验表明，L01-B1处理组中长双歧杆菌相对丰度显著提升。研究人员进一步从粪便分离出猪亚种DK001，基因组分析揭示其可能编码两类新型果胶降解酶。代谢组学显示L01-B1改变了菌群的短链脂肪酸谱，这种"结构特异性-菌株特异性-代谢特异性"的三级调控模式，突破了传统益生元广谱作用的局限。

结论
该研究首次报道了百合花源RG-I类果胶通过独特结构靶向富集长双歧杆菌猪亚种的现象，不仅拓展了药用植物多糖的功能认知，更为精准益生元设计提供了分子模板。特别值得注意的是，1,6-β-半乳聚糖与RG-I的杂合结构可能是激活特定菌株的关键，这为理解"多糖结构域-菌株适配性"规律开辟了新视角。未来基于此类结构优化，有望开发出针对代谢性疾病、肠道免疫紊乱等疾病的靶向菌群干预策略。