《Food Research International》：Context-dependent functionality of 2′-fucosyllactose with
Bifidobacterium breve M-16?V and short-chain galacto?/long-chain fructo-oligosaccharides in infant gut fermentation
编辑推荐：
•在联合益生菌配方中，2′-岩藻半乳糖的功能得到提升。•该联合益生菌配方能增加双歧杆菌含量，同时减少假单胞菌群比例。•醋酸、丙酸以及色氨酸衍生的吲哚含量有所上升。•无细胞上清液显示微生物群可调节免疫功能。引言婴儿期肠道微生物群的构建对免疫系统成熟及长期代谢健康至关重要（Ronan
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在联合益生菌配方中，2′-岩藻半乳糖的功能得到提升。
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该联合益生菌配方能增加双歧杆菌含量，同时减少假单胞菌群比例。
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醋酸、丙酸以及色氨酸衍生的吲哚含量有所上升。
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无细胞上清液显示微生物群可调节免疫功能。
引言
婴儿期肠道微生物群的构建对免疫系统成熟及长期代谢健康至关重要（Ronan等人，2021）。人乳在塑造婴儿肠道微生物群方面起着核心作用，它不仅提供营养，还含有生物活性成分，比如人乳低聚糖和共生细菌。目前已在人乳中鉴定出200多种结构各异的低聚糖（Logtenberg等人，2020），而在成熟人乳中，人乳低聚糖的含量为5–15克/升，它们能够选择性地促进婴儿结肠中的微生物发酵（Chen等人，2024）。在各类人乳低聚糖中，2′-岩藻半乳糖是最为常见且研究最深入的一种（Kassai与de Vos，2024）。由于其能够促进有益细菌，尤其是双歧杆菌的生长，因此作为一种功能性成分而备受关注。通过微生物发酵和交叉喂养，能够利用人乳低聚糖的细菌有助于早期肠道微生物群的建立和免疫系统的发育（Lordan等人，2024；Qi等人，2025）。不过，人乳中某些特定的成分和微生物群相关功能特性，并无法仅通过单一的人乳低聚糖或简单的混合低聚糖来模拟。
在现有的益生元配方中，比例为9:1的scGOS/lcFOS已被广泛用于婴儿营养研究（Boehm与Moro，2008；Kadim等人，2025；Moro与Boehm，2012），因为以scGOS为主、lcFOS为辅的组合能够形成以双歧杆菌为主的粪便微生物群，这与母乳喂养婴儿的肠道微生物群结构相似（Kadim等人，2025；Knol等人，2005）。这类短链和长链低聚糖既能促进有益微生物的生长，又能抑制有害细菌的生长，从而维持肠道微生物群的稳定（Y. Wang等人，2025）。虽然假单胞菌群是婴儿肠道早期的正常定植菌，但若其数量过多或持续增多，尤其是肠杆菌科细菌的增加，可能会引发微生物群失衡并增加病原体负荷；因此，减少过量的假单胞菌群可能意味着婴儿肠道微生物群会更趋向于平衡，双歧杆菌占比更高，而非单纯减少整个假单胞菌门的数量（Hickman等人，2024；Shin等人，2015）。近期研究显示，将scGOS/lcFOS与2′-FL等人乳低聚糖结合使用，能更好地模拟人乳的功能多样性（Akkerman等人，2022；Salminen等人，2020）。此外，母乳并非无菌环境，其中含有共生细菌（Zimmermann与Curtis，2020），包括婴儿型双歧杆菌，如常见的短双歧杆菌，这类细菌有助于早期肠道定植和免疫系统发育。因此，将不同的益生元底物与特定的益生菌株结合使用，可能是提升2′-FL在婴儿营养中功能表现的一种更实用的方法。一项随机临床试验表明，在含GOS/FOS的配方中添加2′-FL后，双歧杆菌的数量会增加，接近母乳喂养婴儿的水平（Lazarini等人，2025）。然而，这些研究仅能有限地揭示微生物之间的相互作用、功能性的代谢变化以及后续的免疫反应，目前仍不清楚周围的底物环境和微生物群环境是如何影响2′-FL的功能发挥的。
控制实验系统的研究结果表明，2′-FL的功能效应具有很强的环境依赖性（X. Li等人，2025；Tonon等人，2023）。在小鼠和哺乳大鼠模型中，将2′-FL与scGOS/lcFOS结合使用的联合益生菌配方，能够增加双歧杆菌的数量，加速婴儿型肠道微生物群的恢复（Xiao等人，2019；Ye等人，2024）。这类组合还能调节黏膜和全身免疫反应，提升流感疫苗的效果，同时减轻环磷酰胺带来的免疫抑制作用（Azagra-Boronat等人，2018；Hoedt等人，2023）。此外，联合使用多种成分进行干预，比单独使用某种成分更能有效减少病原体引发的腹泻，并恢复微生物的代谢活性（Azagra-Boronat等人，2018）。综合这些研究结果可以看出，当2′-FL与合适的益生元底物及微生物伙伴共同存在时，其营养功能才能得到更充分的发挥，而非作为单独的成分使用。
尽管人们越来越关注2′-FL作为下一代婴儿营养功能性成分的潜力，但由于其功效很可能受到肠道内原有微生物群的生态结构和代谢能力的限制，因此无法仅通过单独测试来全面评估其功能价值。婴儿型的益生菌短双歧杆菌M-16?V可以参与群体层面的发酵和交叉喂养过程，而scGOS/lcFOS则能为微生物群提供适宜的底物环境，维持更广泛的微生物活性，同时帮助肠道内的微生物更好地利用2′-FL这类选择性底物。另外，以往的大多数研究要么只关注微生物群组成的变化，要么仅研究免疫细胞直接接触纯化成分后的反应，因此这类组合所具有的微生物群介导的免疫学作用尚未得到充分阐明。因此，在本研究中，我们采用了动态的体外婴儿升结肠模型，探究将2′-FL引入含有短双歧杆菌M-16?V的、以scGOS/lcFOS为支撑的微生物环境中，会对微生物群、代谢物以及免疫功能产生怎样的影响。我们还研究了无细胞发酵上清液在巨噬细胞中的免疫调节作用，从而构建了一个基于发酵过程的框架，将含有2′-FL的干预措施对微生物的处理过程与宿主的炎症反应联系起来。
章节摘要
受试者招募与粪便样本采集
本研究已获得青岛大学医学院伦理委员会的批准（批准号：QDU-HEC-2022224）。在中国泰安妇幼保健院，我们在获得母亲们知情同意的前提下，从22名健康的婴儿志愿者身上采集了粪便样本，其中包括10名顺产婴儿和12名剖腹产婴儿，分别记为V1–V10和C1–C12。这些婴儿的年龄在40–42天之间，且此前未接触过抗生素或其他
体外发酵系统的建立与稳定性验证
通过对22名婴儿志愿者的全长度16S rRNA基因进行测序，得到了他们的初始肠道微生物群谱，结果显示不同婴儿之间的双歧杆菌含量差异较大（见图2A）。基于这些初始微生物群谱，我们选出了4名受试者用于后续的连续发酵实验，他们分别是来自双歧杆菌含量最高的两个分娩组的各2名受试者：V7（D1组，双歧杆菌含量为4.36%）、V10（D2组，双歧杆菌含量为4.76%）、C4（D3组，双歧杆菌含量为0.08%）以及C6（D4组，双歧杆菌含量为4.27%）。随后我们建立了连续的体外
讨论
总体而言，2′-FL的功能效果在很大程度上取决于其所处的配方环境。在所有测试组中，含有M-16?V且以scGOS/lcFOS为支撑的配方GFFB所引发的肠道微生物群、代谢物以及免疫反应最为显著。而单独使用2′-FL时，其对微生物生长和代谢活动的促进作用十分有限，表现为丙酸含量较低（仅为基线的69%），双歧杆菌和乳植酸双歧杆菌的浓度下降，同时假单胞菌群的比例上升。这些研究结果说明
结论
综上所述，在所测试的体外条件下，当2′-FL被纳入含有短双歧杆菌M-16?V的、以scGOS/lcFOS为支撑的微生物环境中时，相比单独使用2′-FL，它能引发更广泛的肠道微生物群、代谢物以及巨噬细胞相关的反应。在所有测试组中，GFFB最能有效增加双歧杆菌的数量，降低假单胞菌群的比例，提高醋酸、丙酸以及色氨酸衍生的吲哚水平，同时还能减弱某些由脂多糖引发的反应
CRediT作者贡献说明
郭文博：论文撰写——初稿撰写、数据可视化、实验研究、正式分析、数据整理。周炳辉：项目管理、研究方法设计、概念构思。安友兰：资源提供。邱慧英：资源提供。张林涛：资源提供。赵贤峰：研究方法设计、概念构思。李新宇：数据整理。史 Bowen：数据整理。刘傲：数据整理。庞晓泽：数据可视化。王哲：实验研究。朱新杰：实验研究。宋佳：实验研究。齐策：论文撰写——审稿与
未引用参考文献
Li等人，2025
Li等人，2025
Wang等人，2025
Wang等人，2025
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
致谢
本研究得到了青岛大学–达能营养健康创新中心基金会（编号：BZ-KYZRKX-20220905-034）以及中国国家自然科学基金（编号：82574094）的支持。
关于 manuscript 编写过程中生成式AI及AI辅助技术的声明
在撰写本论文的过程中，作者们使用了DeepSeek V3和ChatGPT来优化语言表达和内容质量。同时，ChatGPT和Gemini也被用来协助进行概念梳理、布局规划，以及图形摘要和示意图的初步设计。最终的图形摘要和示意图均由作者们使用绘图软件手动重新绘制、编辑并完成，没有直接使用任何AI生成的图像作为
知情同意与参与者信息
所有参与者或其法定代理人均已签署书面知情同意书，同意参与本研究并允许相关研究成果发表。同时，我们也严格保护了参与者的隐私权。
人类研究对象相关研究
本研究是在遵守相关法律法规、监管要求以及研究所在行的指导原则的前提下开展的。该研究已获得青岛大学医学院伦理委员会的批准（批准号：QDU-HEC-2022224）。
郭文博|周炳辉|安友兰|邱慧英|张林涛|赵贤峰|李新宇|史 Bowen|刘傲|庞晓泽|王哲|朱新杰|宋佳|齐策|孙进
