新型益生菌Lactiplantibacillus plantarum PKI15天然单宁发酵代谢产物的表征、毒性评估及通过宏基因组学探究其对肠道菌群的影响

本研究针对肠道菌群失衡引发的慢性疾病问题，通过植物单宁发酵技术开发新型代谢产物（metabiotic）。研究人员利用益生菌Lactiplantibacillus PKI15发酵Terminalia bellirica和Phyllanthus emblica提取物，成功获得高活性单宁酶（0.36 U/ml）、没食子酸和焦性没食子酸，并通过FTIR、LC-MS/GC-MS证实其生物活性。动物实验显示该代谢产物具有抗氧化（提升SOD、CAT活性）和抗菌特性，且无组织毒性。宏基因组分析揭示其可调节Bifidobacterium等肠道菌群丰度，为功能性食品开发提供新思路。

　　

研究背景
现代生活方式导致肠道菌群失调与慢性疾病高发，而传统益生菌疗法存在局限性。植物单宁作为天然多酚类物质，其发酵产物可能成为新型代谢调节剂。但单宁的毒性及发酵产物的安全性和作用机制尚不明确。

研究开展
印度Raiganj大学与Vidyasagar大学的研究团队筛选Terminalia bellirica和Phyllanthus emblica果实，利用新分离的益生菌Lactiplantibacillus plantarum PKI15进行发酵，通过多组学技术评估代谢产物特性及其对SD大鼠肠道菌群的影响，成果发表于《Microbial Pathogenesis》。

关键技术

1. 单宁酶活性测定（紫外分光光度法）
2. 代谢产物表征（FTIR、LC-MS、GC-MS）
3. 分子对接（Myeloperoxidase靶点）
4. 动物毒性实验（血清生化/组织切片）
5. 宏基因组测序（Illumina平台）

研究结果
1. 植物材料筛选与发酵
T. bellirica和P. emblica提取物在72小时发酵中单宁酶产量达0.36 U/ml，细菌生长曲线显示对数期延长。

2. 代谢产物特性
LC-MS鉴定出槲皮素-3β-D-葡萄糖苷（quercetin-3β-D-glucoside），分子对接显示其与髓过氧化物酶（MPO）结合能达-9.5 kcal/mol。

3. 生物活性验证
• 抗氧化：SOD活性提升2.1倍，丙二醛（MDA）降低37%
• 抗菌：对E. coli抑菌圈直径达14.2±0.8 mm

4. 动物实验
• 安全性：肝脏/肾脏组织学无病理改变
• 代谢调节：尿素降低28%，肌酐下降19%

5. 宏基因组分析
Bifidobacterium相对丰度提升3.2倍，而致病性Pseudomonas减少41%。

结论与意义
该研究首次证实植物单宁发酵代谢产物可通过调节SCFAs产生菌（如Bifidobacterium）改善肠道微生态，其抗氧化和抗菌特性与槲皮素衍生物密切相关。研究为开发非乳源功能性食品提供理论依据，且分子对接结果提示其抗炎潜力。局限性在于未阐明特定菌株（如Lactobacillus）丰度变化的分子机制，未来需开展人群试验验证功效。