食品水胶体——κ-卡拉胶和黄原胶在加工红肉中能够改善大鼠的肠道健康

《Current Research in Food Science》：Food hydrocolloids κ-carrageenan and xanthan gum in processed red meat modify gut health in rats

本研究通过体外模拟胃肠消化和啮齿类动物模型，探讨了κ-卡拉胶和黄原胶对猪肉制品中蛋白质消化率、肠道菌群、氧化应激及基因表达的影响。体外实验显示黄原胶降低蛋白质消化率并增加发酵代谢产物，而κ-卡拉胶无显著影响。体内实验表明，添加κ-卡拉胶和黄原胶的饲料改变了肠道菌群组成，κ-卡拉胶组增加Desulfovibrio和Alistipes，黄原胶组促进Muribaculaceae和Bacteroides。κ-卡拉胶降低胃内容物脂质氧化，黄原胶降低血浆和结肠氧化应激。转录组分析显示两者均抑制炎症通路，但κ-卡拉胶组B4galnt2和Arg2基因表达下调更显著。

　　这项研究探讨了两种食品增稠剂——κ-卡拉胶和黄原胶在加工猪肉中的影响，特别是它们对肠道健康相关因素的潜在作用。研究通过体外胃肠道消化与发酵模拟和体内啮齿类动物模型，评估了这些增稠剂对蛋白质消化率、肠道微生物群、氧化应激和基因表达的影响。研究结果揭示了食品添加剂在不同环境下的复杂作用机制，以及它们在高加工肉类摄入后对肠道和全身健康可能产生的影响。

在体外消化实验中，研究人员模拟了人类的胃肠道环境，通过一系列消化步骤，包括口腔、胃部和小肠的模拟消化，以及随后的结肠发酵过程。结果显示，添加黄原胶的猪肉在模拟小肠中表现出蛋白质消化率下降（-11%），这可能是因为黄原胶的结构影响了蛋白质的消化过程，从而为肠道微生物提供了更多的发酵底物，导致发酵产物显著增加，甚至达到4倍水平。然而，这种影响并未在体内实验中观察到，说明在体内环境下，消化过程可能受到其他因素的调节，如肠道微生物的多样性、消化酶的种类和活性等。相比之下，κ-卡拉胶对蛋白质消化率没有明显影响，但在结肠中观察到某些特定微生物的增加，如脱硫弧菌（Desulfovibrio）和阿利斯蒂普斯（Alistipes）。

在体内实验中，研究使用了30只雄性大鼠，分别喂食不含增稠剂的猪肉、含有κ-卡拉胶的猪肉和含有黄原胶的猪肉。实验结果显示，κ-卡拉胶组的大鼠表现出较低的摄食量和体重增长，以及较低的心脏和肾脏重量。这些变化可能与κ-卡拉胶对消化和吸收过程的干扰有关，也可能与它对肠道微生物群的调节有关。同时，研究还发现，黄原胶组的大鼠在血浆和结肠中表现出较低的氧化应激水平，这可能与黄原胶对肠道微生物群的调控有关，从而影响了体内氧化反应的平衡。

肠道微生物群的变化是研究的重点之一。通过高通量测序技术，研究人员对大鼠的结肠微生物进行了分析，发现黄原胶组和κ-卡拉胶组在微生物组成上与对照组存在显著差异。例如，黄原胶促进了未分类的Muribaculaceae家族和拟杆菌（Bacteroides）的生长，而κ-卡拉胶则增加了脱硫弧菌和阿利斯蒂普斯的相对丰度。这些变化可能与增稠剂的结构特性有关，如它们的分子量、电荷分布和与肠道微生物的相互作用。研究还发现，某些微生物如Akkermansia和Tannerellaceae在不含增稠剂的猪肉中显著增加，这可能与高脂肪饮食中缺乏膳食纤维有关，导致这些微生物过度繁殖，从而可能对肠道屏障功能产生负面影响。

研究还发现，增稠剂对肠道炎症标志物和氧化应激指标有显著影响。例如，黄原胶组的大鼠表现出较低的结肠氧化应激水平，这可能与其促进的微生物组成有关，而κ-卡拉胶则显示出对肠道炎症通路的抑制作用，表现为肠道炎症标志物如粪便中钙保护素（calprotectin）水平的降低。这些结果表明，食品增稠剂可能通过改变肠道微生物群的组成，进而影响肠道健康和全身炎症反应。

此外，研究还关注了这些增稠剂对肠道组织结构的影响。通过组织学分析，研究人员发现，不同处理组的大鼠在肠道隐窝深度和杯状细胞数量上没有显著差异，这表明增稠剂对肠道结构的直接影响可能有限。然而，基因表达分析揭示了增稠剂对肠道黏膜相关基因的调控作用，如B4galnt2和Arg2的表达变化，这些基因可能与肠道黏膜的糖基化和免疫功能有关。

研究的发现表明，食品增稠剂如κ-卡拉胶和黄原胶在高加工肉类摄入的情况下，可能对肠道健康产生不同的影响。黄原胶似乎在促进有益微生物的同时，也降低了氧化应激和炎症反应，而κ-卡拉胶则显示出对某些特定微生物的促进作用，并可能通过调节肠道微生物群来改善肠道健康。然而，这些增稠剂对肠道微生物群和宿主健康的具体机制仍需进一步研究，特别是在长期摄入和不同饮食模式下的影响。

总的来说，这项研究为食品添加剂在肠道健康中的作用提供了新的视角，强调了在高加工肉类饮食中，增稠剂可能通过改变肠道微生物群的组成和活性，进而影响蛋白质消化、氧化应激和炎症反应。这些发现不仅有助于理解食品添加剂的潜在健康影响，也为食品工业在开发健康食品时提供了科学依据，即在考虑食品添加剂的使用时，需要综合评估其对肠道微生物群和宿主健康的影响。