FSHW | 坛紫菜多糖的结构表征及体外酵解特性的研究

2023-02-02 08:13:00

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硫酸多糖是广泛存在于海藻中的结构成分，在食品工业中被广泛用作凝胶剂（琼脂）和增稠剂（卡拉胶）。它们还具有有用的生物活性，如降血脂、抗氧化和益生元活性。坛紫菜是一种经济上重要的大型红色海藻，在中国沿海广泛种植，尤其是在福建和浙江省。坛紫菜硫酸多糖主要由半乳糖和3,6-脱水半乳糖组成。近年来，坛紫菜多糖（PHP）以其降血脂、抗氧化和抗凝等生物活性日益受到人们的关注，其在功能性食品中的应用潜力巨大。

肠道微生群落对人类健康有重要影响，具有许多功能，如帮助维持上皮屏障、调节和成熟免疫系统以及产生各种有益健康的代谢产物。未消化的多糖被结肠内的肠道菌群发酵和利用，调节肠道菌群的组成，增加短链脂肪酸（SCFA）的产生。SCFA是一种含有1到6个碳原子的脂肪酸，而乙酸、丙酸和丁酸是肠腔中主要的SCFA。由特定多糖种类产生的不同SCFA之间的分布与其单糖组成、糖苷键、链分支和构象以及表面形貌有关。因此，确定多糖的结构和链构象有助于了解其构效关系。一种从褐藻中提取得到的多糖具有益生作用，并提高SCFA的产量。同样，一种从红藻中提取得到的多糖也具有益生作用，并促进SCFA的产生。有研究表明坛紫菜粗多糖可以调节微生物组成并促进SCFA的产生。迄今为止，还没有报道纯化的坛紫菜多糖对肠道菌群的调节，以及它们的结构与肠道菌群组成调节之间的关系。本研究假设从坛紫菜中分离的多糖组分（PHP2）具有调节肠道微生物的作用。

福建农林大学陈培琳博士和曾红亮副教授等研究坛紫菜多糖组分（PHP2）的结构和发酵特性。通过FT-IR、甲基化分析、NMR和原子力显微镜（AFM）对其结构进行了表征。分别用16srrna基因测序扩增和气相色谱法（GC）来评估微生物组成和SCFA产生的变化。

从坛紫菜中提取纯化了一种新的硫酸化葡萄糖半乳聚糖（PHP2）。PHP2主要由半乳糖、甘露糖和葡萄糖组成。PHP2具有羟基、硫酸基和分支结构。提出了PHP2的假设结构，包括主干结构：→4)Gα(1→6)G4Sβ(1→4)Glc(1→4和侧链Man(1→6)Glc。PHP2具有不规则的球形链构象。PHP2促进了大鼠粪便微生物区系中SCFA的产生，并影响了微生物代谢途径的通量分布。对代谢功能的预测表明，PHP2可能能够调节胆固醇代谢，并提供其他有益于健康的作用。大鼠粪便微生物群降解PHP2的一个可能机制是通过Desulfovibrio（去除硫酸盐）、Ruminococcaceae_UCG-005和Ruminococcus_2（多糖链降解）进行初始降解，然后由其他属（如Phascolarctobacterium、Escherichia-Shigella和Prevotella_9）代谢单糖和低聚糖。目前的研究表明，除了与硫酸多糖相关的功能性食品外，PHP2作为益生元功能性食品成分似乎还有相当大的潜力。

第一作者

陈培琳，工学博士，主要研究方向：功能性碳水化合物结构表征、功能性碳水化合物活性、功能性碳水化合物与肠道菌群相互作用。目前共发表学术论文：18篇，其中第一作者9篇，以第一作者在Food Research International、International Journal of Biological Macromolecules、Food Science and Human Wellness等国际期刊发表SCI论文7篇，参与国家自然青年科学基金1项。

通信作者

曾红亮，博士，副教授，博士生导师，福建农林大学食品科学与营养健康研究院副院长，福建省食品添加剂和配料工业协会会长。福建省杰出青年基金获得者，福建省高校领军青年拔尖人才，福建省高校新世纪优秀人才支持计划人选，第五届福州青年科技奖获得者，爱尔兰农业部农业与食品发展局访问学者，《食品工业科技》首届青年编委。

长期从事食品加工技术、食品营养与肠道菌群、海洋生物资源开发与综合利用等领域的研究工作，主持国家自然科学基金、福建省自然科学基金杰出青年、福建省区域发展重大项目等10余项，主持和参与完成10项成果，获福建省科技进步一等奖1项（第二完成人）、二等奖1项（第一完成人）；以第一作者或通讯作者发表论文70余篇，其中SCI/EI收录50余篇；获国家发明专利授权15件，参编教材/专著2部，担任《Trends in Food Science & Technology》、《Gut Microbes》、《Critical reviews in food science and nutrition》、《Food Chemistry》、《Carbohydrate Polymers》、《Journal of Agricultural and Food Chemistry》、《现代食品科技》等多个高水平期刊审稿人

Reference:

CHEN P L, LIU L, CHENG Z R, et al. Structure elucidation and in vitro rat intestinal fermentation properties of a novel sulfated glucogalactan from Porphyra haitanensis[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(2): 596-606. DOI:10.1016/j.fshw.2022.07.062.

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