《Food Hydrocolloids for Health》：Elucidating Gut Microbiota-Targeted Carbohydrate Metabolic Functions by High-Pressure Extracted Polysaccharides from
Morchella esculenta
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**专业术语翻译摘要**
羊肚菌（*Morchella esculenta*）中的多糖展现出显著的益生元潜力；然而，肠道微生物对高压提取多糖（high-pressure extracted polysaccharides, HPPs）的代谢反应仍知之甚少。研
**专业术语翻译摘要**
羊肚菌（*Morchella esculenta*）中的多糖展现出显著的益生元潜力；然而，肠道微生物对高压提取多糖（high-pressure extracted polysaccharides, HPPs）的代谢反应仍知之甚少。研究人员纳入熟制羊肚菌粉末（cooked *M. esculenta* powders, CMPs）以代表常见的食用形式及完整蘑菇基质。本研究在体外胃肠消化和发酵后，探究了肠道菌群对CMPs和HPPs的靶向代谢功能。高压提取提高了β-葡聚糖含量（42.36 ± 1.51%），并产生了分子量为325 kDa的碳水化合物富集组分。在消化过程中，HPPs的分子量降低且单糖组成改变，导致消化率增强（35.24 ± 1.73%）。HPPs促进了短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）的产生，并选择性调节肠道菌群，如拟杆菌属（*Bacteroides*）、双歧杆菌属（*Bifidobacterium*）和氨基酸球菌属（*Acidaminococcus*）。预测性功能图谱提示碳水化合物代谢通路富集，特别是半乳糖、甘露糖、丙酸酯和丁酸酯代谢。本研究为开发羊肚菌作为调节肠道菌群组成的功能性食品配料提供了依据。
**论文解读文章**
**研究背景与现存问题**
羊肚菌（*Morchella esculenta*）作为一种名贵食用菌，因其富含膳食纤维、蛋白质且低脂肪、低热量而具有显著的商业价值。其生物活性成分，尤其是羊肚菌多糖（*M. esculenta* polysaccharides, MEPs），已被报道具有抗氧化、免疫调节等健康促进作用。然而，目前对于MEPs的研究大多局限于体外观察，缺乏对肠道菌群靶向代谢功能的系统阐明。已有研究证实，MEPs能够重塑肠道菌群、促进益生菌活性、调节脂质代谢并缓解肥胖，但这些发现多为描述性结果，尚不能系统地解释菌群靶向的代谢功能。此外，现有MEPs的提取多采用传统热水提取法，而替代性提取策略的研究相对匮乏。高压提取作为一种高效、环境友好的技术，能够增强多糖的结构品质和生物学功能，为功能性食品研究提供了理论基础。然而，高压提取多糖（HPPs）与肠道菌群代谢功能之间的关系，尤其是与常规热水提取多糖的差异，仍有待深入探究。
**研究目的与意义**
本研究旨在系统表征羊肚菌来源产品（CMPs和HPPs）所涉及的肠道菌群，并预测其代谢活性。研究人员假设高压提取会改变MEPs的结构特性，可能选择性富集功能性肠道微生物类群。通过整合高压提取与基于PICRUSt2的功能预测，本研究揭示了优势肠道微生物对HPPs的功能响应，强调了它们在介导饮食-微生物互作中的生态和代谢意义。这些发现为基于羊肚菌的微生物导向功能性食品的合理设计提供了理论基础。
**研究内容与结论**
研究人员开展了体外胃肠消化和结肠发酵实验，系统比较了CMPs与HPPs的化学组成、消化特性及对肠道菌群代谢功能的影响。结果表明，高压提取使β-葡聚糖含量显著提高至42.36 ± 1.51%，并生成了分子量为325 kDa的碳水化合物富集组分。体外消化实验显示，HPPs经历了分子量降低和单糖组成改变，最终消化率达到35.24 ± 1.73%，显著高于CMPs的23.65 ± 1.06%。在发酵过程中，HPPs促进了SCFAs的产生，并选择性调节了肠道菌群，特别是富集了拟杆菌属（*Bacteroides*）、双歧杆菌属（*Bifidobacterium*）和氨基酸球菌属（*Acidaminococcus*）。预测性功能分析提示碳水化合物代谢通路显著富集，尤其是半乳糖、甘露糖、丙酸酯和丁酸酯代谢。相比之下，CMPs表现出与完整食物基质结构保护相一致的不易消化特性，并在发酵中体现出较为缓和的菌群和代谢响应。
**关键技术方法**
研究人员从中国河南省濮阳采购干制羊肚菌，经清洗、干燥、粉碎后分为两组：CMPs经沸水处理10 min模拟日常烹饪食用形式；HPPs则采用高压灭菌釜在130 °C、约0.18 MPa条件下提取30 min，再经乙醇沉淀获得。化学组成分析采用AOAC标准方法，β-葡聚糖含量使用Megazyme试剂盒测定，分子量通过凝胶渗透色谱（GPC）测定，单糖组成采用高效阴离子交换色谱分析。体外胃肠消化遵循改进的INFOGEST静态消化模型，依次模拟口腔、胃和肠道阶段。体外结肠发酵使用6名健康泰国成人的混合粪便（4女2男，年龄22–28岁，BMI 18.5–24），以菊粉为阳性对照。SCFAs采用气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）定量。菌群组成通过Illumina NovaSeq 6000平台进行16S rRNA基因测序，代谢通路预测使用PICRUSt2软件。
**研究结果**
**3.1 化学组成变化与消化特性**
营养分析显示羊肚菌总碳水化合物占50.87%，膳食纤维占18.86%，蛋白质占31.62%。HPPs提取率为7.07 ± 0.21%，含83.43 ± 3.34%总碳水化合物和5.13 ± 1.91%蛋白质，表明多糖组分得到富集。HPPs的β-葡聚糖含量（42.36 ± 1.51%）与酵母葡聚糖阳性对照（43.33 ± 1.45%）无显著差异，而CMPs仅含12.79 ± 1.43%。体外消化表明，HPPs在口腔期消化率为31.24 ± 1.65%，显著高于CMPs（20.51 ± 2.05%）；HPPs的最终消化率为35.24 ± 1.73%，显著高于CMPs（23.65 ± 1.06%）。消化后，HPPs分子量由325 kDa降至28.174 × 103 Da和1.393 × 103 Da两个峰，单糖组成中葡萄糖比例由91.31%降至82.29%，而甘露糖和半乳糖比例相对升高。
**3.2 体外结肠厌氧发酵**
发酵过程中，HPPs组的pH由约7降至5.64 ± 0.04，CMPs组降至5.66 ± 0.02。总碳水化合物含量在HPPs组持续下降，而在CMPs组于12 h达到平台期，表明HPPs在整个发酵期间可被肠道菌群持续利用，而CMPs中的碳水化合物可及性较低。
**3.3 SCFAs变化**
HPPs组偏向产生丙酸（25.22 ± 0.74 μmol mL?1）和戊酸（4.38 ± 0.63 μmol mL?1），而CMPs组产生更高浓度的乙酸（28.14 ± 1.27 μmol mL?1）和丁酸（3.51 ± 0.42 μmol mL?1）。这种SCFAs谱差异与单糖组成和菌群结构变化相关。
**3.4 菌群多样性与群落结构**
α-多样性分析显示，HPPs组的Shannon指数较对照组显著降低，提示特定细菌类群的扩展。β-多样性分析表明，24 h时HPPs和CMPs组的菌群结构与对照组明显分离。在门水平，CMPs组中拟杆菌门（Bacteroidota）显著增加（37.34 ± 1.37%），变形菌门（Proteobacteria）显著降低（11.70 ± 1.46%）；HPPs组中厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteriota）降低，而变形菌门升高至46.80 ± 1.13%。在属水平，LEfSe分析显示HPPs组特异性富集*Bacteroides*（8.05%→39.00%）、*Bifidobacterium*（2.90%→10.88%）和*Acidaminococcus*（0.11%→3.70%），而CMPs组富集*Prevotella_9*、*Fusicatenibacter*、*Eubacterium_ventriosum*和*Prevotella*。
**3.5 预测代谢通路富集**
PICRUSt2预测显示，HPPs组有222条富集通路，CMPs组有91条，共享62条。在碳水化合物代谢的15条亚通路中，HPPs组有9条显著富集，包括糖酵解/糖异生、磷酸戊糖途径、TCA循环、半乳糖代谢、果糖和甘露糖代谢、肌醇磷酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酸酯代谢和丁酸酯代谢；CMPs组有6条显著富集，其中丁酸酯、半乳糖和丙酸酯代谢为两组共享。
**3.6 菌群与代谢通路的关联**
Pearson相关分析显示，*Bacteroides*、*Bifidobacterium*和*Acidaminococcus*的相对丰度与SCFAs水平呈正相关，与总碳水化合物含量和*Dorea*丰度呈负相关。Spearman相关分析表明，*Bacteroides*在相关性网络中占据中心位置，与最多代谢通路显著相关。*Bacteroides*与果糖和甘露糖代谢及丙酸酯代谢正相关，*Acidaminococcus*与半乳糖代谢正相关，*Bifidobacterium*与丁酸酯、果糖和甘露糖及丙酸酯代谢正相关，而*Dorea*与这些通路负相关。
**讨论与结论**
研究结果表明，HPPs作为一种富含β-葡聚糖、可部分消化的碳水化合物来源，与CMPs相比对肠道菌群产生了显著不同的影响。HPPs通过改变单糖谱，选择性促进了*Bacteroides*和*Bifidobacterium*的生长，预测性地增强了碳水化合物代谢并改变了SCFAs谱，特别是丙酸和戊酸。相比之下，CMPs表现出与完整食物基质结构保护相一致的不易消化特性，在发酵中产生了更为缓和的菌群响应（*Prevotella_9*、*Fusicatenibacter*、*Eubacterium_ventriosum*和*Prevotella*）和代谢响应（乙酸和丁酸）。总体而言，研究提供了体外证据，表明羊肚菌来源的多糖制备物在模拟胃肠消化和发酵条件下能够调节肠道菌群组成、预测的微生物代谢功能及SCFAs谱。HPPs因此显示出作为功能性食品配料的潜力，但其对肠道健康的直接影响尚未经实验证实。未来的研究需要使用纯化组分、动物模型以及最终的人体干预实验来验证这些观察结果的生物学意义，并阐明特定组分（如β-葡聚糖）的贡献。本研究为深入探究羊肚菌多糖作为潜在微生物靶向食品配料奠定了基础。
