物理辅助化学硒化茶多糖的消化发酵特性及其对肠道菌群的调控作用与代谢产物影响

本研究针对化学硒化茶多糖(CSe-TPS)的消化吸收机制不明问题，通过体外模拟消化发酵模型，系统评估了热水(HCSe-TPS)、超声(UCSe-TPS)和脉冲电场(PCSe-TPS)三种辅助硒化方式对茶多糖结构特性、硒释放规律及肠道菌群调节的影响。研究发现UCSe-TPS在12小时发酵期释放23.24±0.57 μg/g硒，显著改变菌群组成并促进短链脂肪酸(SCFAs)生成，为开发硒功能食品提供了理论依据。

　　

茶作为世界三大饮料之一，其活性成分茶多糖(TPS)具有降血糖、抗氧化、免疫调节等多种生理功能。然而，与茶多酚的广泛研究相比，茶多糖的结构修饰与功能强化研究相对滞后。硒(Se)作为人体必需微量元素，与多糖结合可显著提升其生物活性。但天然硒化茶多糖(NSe-TPS)硒含量低，而传统化学硒化方法存在反应剧烈、成本高等缺陷。如何通过绿色高效的物理辅助方法制备高活性硒化茶多糖，并阐明其消化吸收机制，成为当前功能性多糖研究的关键科学问题。

武汉轻工大学Zhenzhou Zhu团队在《LWT》发表研究，创新性地采用超声、脉冲电场等物理场辅助硒化技术，结合体外模拟消化发酵系统，首次系统揭示了物理辅助化学硒化茶多糖的消化代谢规律及其肠道菌群调控机制。研究通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)表征多糖结构，采用体外唾液-胃肠消化模型和粪便发酵系统，结合16S rRNA测序和非靶向代谢组学技术，全面解析了硒化多糖的消化特性与菌群互作关系。

3.1 硒化茶多糖的结构表征

通过UV-Vis光谱发现硒化后在899 cm^-1出现Se=O特征峰，XPS证实UCSe-TPS在58.38 eV存在Se⁴⁺特征峰。甲基化分析显示UCSe-TPS主链为4-取代吡喃葡萄糖，侧链含3→6键连接的葡萄糖残基。物理辅助硒化使多糖分子量分布改变，UCSe-TPS和PCSe-TPS分子量分别达53.26 kDa和69.43 kDa。

3.2 胃肠道消化特性

在模拟消化过程中，UCSe-TPS表现出最高硒释放率(13.75±0.42%)。单糖组成分析发现硒化后葡萄糖醛酸和阿拉伯糖含量增加，而葡萄糖和岩藻糖减少，表明硒化改变了多糖的降解模式。

3.3 体外发酵特性

发酵12小时时UCSe-TPS组总SCFAs浓度达2.50±0.19 mg/mL，其中乙酸占比最高。菌群分析显示：

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  UCSe-TPS显著提升Megamonas丰度(产丙酸菌)

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  HCSe-TPS组富集Bacteroides stercoris(与溃疡性结肠炎相关)

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  PCSe-TPS组Bacteroides coprocola丰度升高

  代谢组学发现γ-谷氨酰酪氨酸在HCSe-TPS组上调，提示抗氧化能力增强。

该研究创新性地证实物理辅助硒化可精准调控茶多糖的消化发酵特性，其中超声辅助硒化产品(UCSe-TPS)在硒释放效率和菌群调节方面表现最优。研究不仅为功能性硒多糖的制备提供了新技术路径，更通过多组学联用揭示了"多糖结构-菌群代谢-宿主健康"的互作网络，为开发靶向肠道微生态的硒营养干预策略奠定了理论基础。值得注意的是，不同硒化方式形成的多糖结构差异会导致特定的菌群调控模式，这为个性化功能性多糖设计提供了重要科学依据。未来研究需结合动物实验进一步验证这些硒化多糖的体内代谢轨迹和健康效应。