提取方法对罗布麻多糖结构表征及肠道菌群发酵特性的影响

《Food Research International》：Effects of extraction methodologies on structural characterization and gut microbiota fermentation properties of Apocynum venetum polysaccharides

　　

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  分析了 CEL-U 和 BAC 提取的罗布麻 (Apocynum venetum) 多糖的结构。
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  CEL-U 和 BAC 有效促进了肠道菌群的生长。
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  BAC 促进有益肠道细菌生长，同时抑制潜在有害细菌。
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  BAC 特异性的糖苷水解酶介导的多糖降解途径。

引言

罗布麻 (Apocynum venetum) L.，通常被称为红麻或茶叶花，是分布在中国新疆干旱和半干旱地区的重要野生植物资源，具有较强的生态适应性和公认的药用价值 (Wang, Liu, et al., 2019)。其叶片富含生物活性化合物，包括黄酮类、酚酸类和生物碱类，传统上用于缓解高血压、心血管疾病和炎症状况 (Xiu et al., 2025)。然而，存在于罗布麻细胞壁中的多糖受到的关注相对有限。新兴证据表明，植物来源的多糖因其调节肠道菌群组成和促进短链脂肪酸 (SCFAs) 产生的潜力而越来越受到认可，从而有助于宿主代谢稳态和肠道健康 (Sun et al., 2025)。

随着“膳食多糖 - 肠道菌群 - 宿主健康”轴的确立，植物多糖通过调节肠道微生态平衡和促进短链脂肪酸 (SCFAs) 的产生，在抗炎、免疫调节和代谢改善方面的有益作用已得到广泛证实 (Wang et al., 2025)。多糖的生物活性高度依赖于其分子量、单糖组成、糖苷键类型和高级构象 (Wei et al., 2026)，而提取策略是决定这些结构特征和后续发酵行为的关键。虽然传统的热水或碱提法操作简单，但在剧烈温度或 pH 条件下容易引起糖苷键的非特异性断裂、糖醛酸损失和构象破坏，导致得率低并降低多糖在结肠发酵中的可利用性 (Fu et al., 2025)；相比之下，微生物发酵法和酶超声复合法可在温和条件下选择性地解构细胞壁并有效释放多糖，具有更高的功能潜力 (Li et al., 2023; Liao et al., 2015)。其中，发酵不仅是一种提取方法，也是一种生物转化过程。在众多产酶微生物中，解淀粉芽孢杆菌 (Bacillus velezensis) 因其已被证明能高效降解植物细胞壁的能力而备受关注。它能分泌丰富的纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和各种糖苷水解酶，赋予多糖独特的发酵特性和菌群调节功能，从而增强其被肠道菌群识别和发酵的能力 (Arsov et al., 2021; Sam-on et al., 2023)。因此，在开发新的益生元时，提取策略的选择不仅与得率和纯度有关，还决定了其后续的功能表现和应用前景。

目前，对罗布麻叶多糖的系统研究存在空缺，特别是缺乏关于不同绿色提取策略的结构变化及其对肠道健康影响的研究。在结构表征方面，红外光谱、分子量测定、单糖组成分析、核磁共振 (NMR) 和甲基化分析等现代分析技术已广泛用于植物多糖的结构分析 (Liu et al., 2022)，可从宏观到微观全面揭示多糖的化学本质，为后续的结构 - 活性关系研究提供关键数据支持。同时，体外发酵模型作为连接“结构”与“功能”的桥梁，已成为评估多糖益生潜力的标准工具。通过监测发酵过程中的 pH 变化、SCFAs 产生的动态和菌群结构的演替，可以系统评估多糖的可利用性和微生态调节能力 (Lu et al., 2025)。

尽管各种植物多糖的肠道菌群调节作用已被广泛报道，但源于不同提取策略的功能差异在很大程度上仍未被探索 (Chen et al., 2020)。特别是，关于微生物发酵与酶超声混合提取方法在野生罗布麻 L. 多糖结构和肠道菌群调节方面的系统比较非常稀缺。因此，本研究旨在利用解淀粉芽孢杆菌介导的发酵和超声 - 纤维素酶复合方法从罗布麻叶中提取多糖。通过结构表征和体外发酵模型，系统评估它们的理化性质、结构特征和肠道菌群调节能力。此外，应用宏基因组测序阐明多糖利用中涉及的潜在微生物机制和代谢途径。这项工作为罗布麻多糖的结构 - 菌群 - 功能关系提供了新见解，并支持其作为功能性食品成分和益生元的潜在应用。

章节片段

材料

罗布麻叶购自新疆石河子市九鼎批发市场；纤维素酶和刚果红购自 Macklin（中国上海）；单糖标准品由博瑞糖生物技术股份有限公司（中国扬州）提供。NA 和 NB 购自山东青岛青岛海博生物技术有限公司。

预处理

干燥并研磨罗布麻叶，然后过 80 目筛。取粉末并加入石油醚于

化学成分

表 1 显示了不同方法提取的罗布麻多糖的化学成分分析和得率。BAC 和 CEL-U 方法提取罗布麻多糖的得率分别为 10.01% 和 8.10%，BAC 方法提取罗布麻多糖的得率是 CEL-U 方法的 1.24 倍。CEL-U 和 BAC 提取物含有中性糖，分别为 65.95% 和 71.14%，糖醛酸含量分别为 16.90% 和 27.27%。这些

结论

在本研究中，系统比较了利用解淀粉芽孢杆菌介导的发酵 (BAC) 和超声 - 纤维素酶复合方法 (CEL-U) 从罗布麻叶中提取的多糖在结构特征、发酵性和肠道菌群调节潜力方面的差异。结果表明，提取策略显著影响多糖结构，特别是分子量、糖醛酸含量和构象特征。

与 CEL-U 相比，

CRediT 作者贡献声明

Linlu Xiao: 写作 - 审阅与编辑，写作 - 初稿，软件，形式分析，数据整理。Yilai Wan: 软件，调查。Mengyu Jiang: 调查。Zhen Liu: 调查。Guandi Chen: 调查。Sheng Ke: 调查。Jiahui Jiang: 调查。Song Guo: 调查。Peng Yu: 调查。Haotian Wu: 调查。Anqi Wang: 调查。Ming Ning: 写作 - 审阅与编辑，监督，调查，资金获取。Zhongkai Zhou: 可视化，

关于在写作过程中使用生成式 AI 和 AI 辅助技术的声明

在本工作的准备过程中，作者使用了 ChatGPT (OpenAI) 来改善语法和增强语言清晰度。使用这些工具后，作者根据需要审阅和编辑了内容，并对出版文章的内容承担全部责任。

未引用参考文献

Dai et al., 2015

Hu et al., 2024

Li et al., 2022

Li et al., 2021

Purushe et al., 2010

竞争利益声明

作者声明，没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了石河子大学科学技术研究计划(KJGG202411)、石河子大学高层次人才项目(RCZK202354)、新疆维吾尔自治区“天池英才”项目、教育部海洋资源化学与食品技术重点实验室 (TUST) 开放基金项目、教育部 (编号：EMTUST-23-01) 的支持。

伦理声明

已获得所有参与者或其法定代表人的书面知情同意，同意参与研究并发布文章。已遵守参与者的隐私权。

本研究遵守了研究所在地相关的法律、监管框架和指南。

本研究已获得石河子大学伦理委员会批准。

(批准号：SHZU20250630)

Linlu Xiao|Yilai Wan|Mengyu Jiang|Zhen Liu|Guandi Chen|Sheng Ke|Jiahui Jiang|Song Guo|Peng Yu|Haotian Wu|Anqi Wang|Ming Ning|Zhongkai Zhou