低分子量低甲氧基化向日葵果胶通过靶向肠道菌群缓解肥胖的作用机制研究

本研究针对全球肥胖危机，通过酶法改性获得不同分子量和甲酯化度的向日葵果胶，系统评估其对高脂饮食诱导肥胖小鼠的干预效果。结果表明低分子量低甲氧基化果胶（pectin-A）能显著降低体重增长率（P<0.05）、逆转肝脏脂肪变性，其机制与改善肠道菌群组成和恢复短链脂肪酸（SCFA）水平密切相关，为开发精准结构的果胶功能食品奠定理论基础。

　　

随着全球肥胖人口预计在2035年达到33亿，肥胖已成为重大公共卫生危机。高体重指数（BMI≥25 kg/m²）每年导致500万成人死亡，其中400万死于糖尿病、冠心病等并发症。现有减肥药物如奥利司他存在副作用，而天然多糖果胶因其安全性和调节肠道菌群的能力展现出潜力。然而，天然果胶存在结构单一、生物利用度低等问题，其功能活性与分子量、甲酯化度（DM）等结构特征密切相关。

针对这一科学问题，东北农业大学生命科学学院酶工程与绿色生物制造实验室的研究团队以向日葵头果胶为研究对象，通过聚半乳糖醛酸酶（PG）和果胶甲酯酶（PME）对其进行酶法改性，获得四种不同结构的果胶（pectin-A至pectin-D），并系统评估其对高脂饮食（HFD）诱导肥胖小鼠的干预效果。研究发现低分子量（22,734 Da）和低甲酯化度（3.01%）的pectin-A能最显著降低体重增长率（P<0.001），逆转肝脏脂肪变性和肠道损伤，其机制与富集阿克曼菌（Akkermansia）、降低地中海杆菌（Mediterraneibacter）等菌群调控策略相关。该成果为开发靶向肠道菌群的抗肥胖功能食品提供了新思路，发表于《Journal of Functional Foods》。

研究采用酶解法构建不同结构果胶，通过HPSEC-MALLS-RID分析分子量，¹H NMR测定甲酯化度，HPAEC-PAD分析糖组成。建立HFD诱导的肥胖小鼠模型（n=60），灌胃给予200 mg/kg改性果胶8周，监测体重、血清指标和器官病理变化。采用16S rRNA测序分析肠道菌群，UPLC-MS定量粪便短链脂肪酸（SCFA），PICRUSt2预测菌群功能。

3.1 结构特征

酶解使果胶分子量从243,214 Da降至22,734 Da（P<0.001），甲酯化度从59.6%降至3.01%（P<0.001）。pectin-A富含鼠李糖（8.22%）和半乳糖醛酸（36.55%），其RG-I区域（鼠李糖半乳糖醛酸聚糖I型）结构可能增强生物活性。

3.2 抗肥胖效果

pectin-A组体重增长率最低（P<0.001），腹部脂肪沉积接近正常组。血清ALT、AST、TG等指标显著改善（P<0.05），肝脏HE染色显示脂肪滴几乎完全消失。

3.5-3.6 菌群调控

pectin-A特异性增加阿克曼菌（Akkermansia）丰度（P<0.05），降低有害菌地中海杆菌（Mediterraneibacter）和拟杆菌（Bacteroides）。LEfSe分析发现其显著影响30个关键菌属，进化树显示与对照组最近似。

3.7 SCFA代谢

pectin-A使乙酸、丁酸等SCFA水平恢复至近正常（P<0.001），PCA分析显示与模型组明显分离。相关性分析表明阿克曼菌与乙酸水平呈正相关。

3.8 功能预测

肥胖菌群富集脂肪酸合成（P<0.001）和磷酸戊糖途径（P<0.001），而pectin-A显著抑制这些代谢通路。

该研究创新性地通过双重酶解策略优化果胶结构，首次阐明低分子量与低甲酯化度的协同抗肥胖机制。pectin-A通过重塑以阿克曼菌为核心的"菌群-SCFA"轴，调节宿主脂代谢通路，为开发基于精准结构设计的膳食干预方案提供理论依据。未来研究可进一步纯化果胶组分，并通过粪菌移植验证特定菌群的功能贡献。