《Journal of Agriculture and Food Research》：Structural changes,
in vitro bioactivities, and fecal microbiota fermentation responses of ultrasonically modified
Cassia obtusifolia seed polysaccharides
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本研究评估了超声处理对决明子多糖（CSP）结构、体外活性和肠道菌群调节潜力的影响。结果表明，CSP及其修饰产物MCSP均以甘露糖为主要单糖。超声处理显著降低了多糖的分子量，从约17.5 kDa降至3.4 kDa，而整体FT-IR图谱未观察到明显变化。超声处理还
本研究评估了超声处理对决明子多糖（CSP）结构、体外活性和肠道菌群调节潜力的影响。结果表明，CSP及其修饰产物MCSP均以甘露糖为主要单糖。超声处理显著降低了多糖的分子量，从约17.5 kDa降至3.4 kDa，而整体FT-IR图谱未观察到明显变化。超声处理还促进了MCSP中更疏松、更多孔的分级微结构的形成。与CSP相比，MCSP表现出更强的DPPH和ABTS自由基清除活性、更高的FRAP还原力以及对α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）和α-淀粉酶（α-amylase）更高的抑制活性，而其羟基自由基清除活性略低。体外粪便发酵表明，两种多糖均能调节肠道菌群。MCSP对变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）的特定亚群以及埃希氏菌属（Escherichia）和克雷伯氏菌属（Klebsiella）具有更强的作用。功能预测表明，受影响的微生物功能主要与生物合成、碳水化合物降解和能量代谢相关。总体而言，超声处理通过降低CSP的分子量和重塑其微结构，增强了其部分体外生物活性和选择性菌群调节潜力。
**决明子多糖超声修饰的结构、体外活性及肠道菌群发酵响应研究解读**
**1. 研究背景与意义**
决明子（*Cassia obtusifolia* L.）是传统药食同源植物，其干燥成熟种子在东亚地区长期用作烘焙茶饮、代茶饮、煎煮原料及药膳。种子富含多糖，这类大分子化合物是主要活性成分，具有通便、抗氧化、降血糖和免疫调节等作用。近年来，肠道菌群对宿主健康的核心作用日益明确，植物多糖因低毒性、低副作用的特点，常作为天然益生元与肠道菌群互作。然而，天然植物多糖通常分子量大、链间聚集严重、结构均一性差，这些特征限制了其溶解度、发酵性和体外活性。超声处理是一种温和的物理改性策略，通过空化、剪切和微射流作用可降低多糖分子量、改变链构象，进而改善其理化与功能特性。但目前关于决明子多糖的结构特征、体外活性与肠道菌群调节之间的系统比较研究尚不充分，超声处理对其的影响也缺乏明确证据。因此，本研究旨在系统评价超声修饰对决明子多糖结构、体外生物活性及粪便微生物群发酵响应的影响，为开发基于决明子多糖的肠道健康功能食品提供实验依据。
**2. 研究开展与主要结论**
研究人员采用超声辅助提取及柱层析方法纯化得到天然决明子多糖（CSP），再对CSP进行超声处理制备修饰多糖（MCSP）。通过凝胶渗透色谱（HPGPC）、离子色谱、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、刚果红实验和扫描电子显微镜（SEM）比较两者在分子量、单糖组成、官能团特征和微观结构上的差异；通过DPPH、ABTS、羟基自由基清除实验、还原力测定、α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制实验评价体外活性；利用体外粪便发酵模型，结合16S rRNA扩增子测序和PICRUSt2功能预测分析肠道菌群结构与功能变化。结果表明，超声处理将CSP的重均分子量从约17.5 kDa降至约3.4 kDa，使微观结构变为疏松多孔形态，且增强了部分体外抗氧化活性和消化酶抑制活性，并改变了菌群调节的选择性。该论文发表于《Journal of Agriculture and Food Research》。
**3. 关键技术方法**
研究人员采用超声辅助提取，依次通过DEAE-52纤维素柱和Sephadex G-100凝胶柱纯化获得CSP，再用超声细胞破碎仪在90 W、60 ℃下处理30 min制备MCSP。结构表征技术包括高效凝胶渗透色谱（HPGPC）测定分子量、离子色谱测定单糖组成、FT-IR分析官能团、刚果红实验评估螺旋构象、SEM观察微观形貌。活性测定涉及DPPH、ABTS、羟基自由基清除实验、铁离子还原力（FRAP）测定、α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶活性抑制实验。体外发酵采用6名健康成人（3男3女，无肠道疾病，近3个月未用抗生素）的混合粪便作为接种物，在厌氧条件下37 ℃培养48 h，对发酵产物进行16S rRNA V3-V4区测序，并采用PICRUSt2进行功能预测。
**4. 研究结果**
**4.1 多糖的提取与纯化**
超声辅助提取获得粗多糖得率21.53%。粗多糖经DEAE-52纤维素层析，水洗脱峰为主要含糖峰，收集并纯化后该组分得率43.82%；再经Sephadex G-100凝胶过滤层析，呈现单一主峰，表明CSP具有较好的均一性。
**4.2 分子量与单糖组成**
离子色谱分析显示，CSP和MCSP均主要含甘露糖（Man），并含少量半乳糖（Gal）和葡萄糖（Glc），超声处理未改变主要单糖类型。HPGPC测定显示，CSP的分子量约为17.5 kDa，MCSP约为3.4 kDa，说明超声处理显著降低了多糖的分子量。
**4.3 FT-IR分析**
CSP与MCSP的红外光谱均在3345～3353 cm
?1处出现强而宽的O-H伸缩振动峰，2930 cm
?1和2830 cm
?1附近为C-H伸缩峰，1025～1031 cm
?1附近为糖苷键C-O-C/C-O伸缩峰。超声处理未引入新的特征吸收峰，仅使O-H峰和C-O-C峰位置轻微移动，表明其影响主要涉及氢键和链构象微环境，基本骨架保持完整。
**4.4 刚果红实验**
CSP与刚果红结合后，在NaOH浓度0～0.4 mol/L范围内最大吸收波长由约492 nm红移至511 nm，表明CSP具有有序螺旋构象；MCSP在0～0.5 mol/L NaOH范围内维持较高λmax，说明其仍保留部分有序构象，分子量降低并未完全破坏其构象特征。
**4.5 扫描电镜**
SEM
