植物乳杆菌YT013产胞外多糖的结构解析与益生特性：一种新型肠道微生态调节剂的开发

本研究针对功能性多糖在肠道健康中的应用瓶颈，通过系统解析Lactiplantibacillus plantarum YT013产生的两种胞外多糖（YT013-EPS-1/2）结构特征，结合体外消化模型和粪便发酵实验，发现57.51 kDa的YT013-EPS-1具有优异的胃肠稳定性，能显著提升SCFAs产量并促进Phascolarctobacterium等有益菌增殖。该成果为开发靶向肠道菌群的新型益生元提供了理论依据。

　　

在功能性食品和微生态制剂领域，乳酸菌胞外多糖（Exopolysaccharides, EPS）因其独特的结构多样性和生理活性备受关注。然而，现有研究面临两大挑战：一是多数LAB（乳酸菌）EPS的结构-功能关系尚未明确；二是传统益生元（如菊粉）存在发酵过快导致胃肠不适的问题。兰州大学的研究团队从西北传统发酵蔬菜分离的Lactiplantibacillus plantarum YT013中，首次获得两种结构迥异的EPS组分，通过多维度解析其构效关系，为开发新一代缓释型益生元提供了重要线索。

研究采用DEAE-52离子交换色谱分级纯化EPS，结合SEC-MALLS（尺寸排阻色谱-多角度激光光散射）测定分子量，PMP（1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮）柱前衍生化HPLC分析单糖组成，FT-IR和刚果红实验解析糖苷键类型与空间构象。通过模拟胃肠消化模型评估稳定性，并利用C57BL/6小鼠粪便进行48小时体外发酵，结合GC-MS/MS（气相色谱-串联质谱）和16S rDNA测序分析代谢产物与菌群变化。

3.1 多糖的分离纯化
YT013-EPS经乙醇沉淀获得660 mg/L粗提物，DEAE分级得到中性多糖YT013-EPS-1（57.78%得率）和酸性多糖YT013-EPS-2（17.38%得率）。SEM显示前者呈致密片层结构，后者为蜂窝状疏松形态。

3.2 结构特征
关键发现包括：

• YT013-EPS-1（57.51 kDa）含β-糖苷键（923.1 cm^-1）和葡萄糖-甘露糖（1.07:0.85）主链，具有三重螺旋构象；
• YT013-EPS-2（149.3 kDa）含α-糖苷键和61.86%鼠李糖，其5.23%糖醛酸含量导致电负性；
• 刚果红实验证实仅YT013-EPS-1在0.2 M NaOH浓度下发生特征红移（△λ_max=32 nm）。

3.3 抗氧化活性
体外消化后两种EPS的ABTS^·和·OH清除能力显著提升，其中YT013-EPS-1对ABTS^·的IC₅₀从2.173 mg/mL降至0.433 mg/mL（P<0.0001），可能与消化暴露的活性基团有关。

3.4 胃肠稳定性
SEC图谱显示YT013-EPS-1在肠消化后仍保留主要峰形（Mw保留率>80%），而YT013-EPS-2出现显著降解片段。单糖组成分析进一步验证酸性多糖更易被胰酶水解。

3.5 肠道发酵特性
在48小时发酵中：

• YT013-EPS-1组总SCFAs达47.02 mmol/L，显著高于菊粉组（39.52 mmol/L），其中乙酸占比73.5%；
• 16S测序显示Bacteroidota（47.1%）和Bacillota（15.0%）丰度提升，Escherichia-Shigella从28.7%降至4.3%；
• LEfSe分析鉴定出Phascolarctobacterium（产丙酸菌）和Dubosiella（免疫调节菌）为特征差异菌。

讨论与意义
该研究首次揭示β-糖苷键和三重螺旋结构对EPS胃肠耐受性的贡献，YT013-EPS-1的缓释特性可规避传统益生元的瞬时发酵缺陷。其通过"结构抗消化性→持续发酵→选择性促菌"的级联效应，为IBD（炎症性肠病）等菌群失调相关疾病的干预提供了新思路。未来需开展动物实验验证其降低Acinetobacter（条件致病菌）定植的能力，并探索PULs（多糖利用位点）介导的代谢通路。论文发表于《Food Chemistry: X》，为功能性食品开发提供了理论支撑。