中式食品加工与装备创新团队揭示不同结构低分子量硫酸软骨素的体外发酵特性

近日，中国农业科学院农产品加工所中式食品加工与装备创新团队在探究不同结构低分子量硫酸软骨素（LMCSs）的体外发酵特性方面取得重要进展，相关研究成果发表于国际权威期刊《International Journal of Biological Macromolecules》(JCR一区，IF=7.7)。加工所2021级博士研究生王康宇为论文第一作者，张春晖研究员与郭玉杰副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2024YFF1106503）和中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP-2025）的资助。

前期研究发现，肠道微生物组成及其代谢产物活性与膳食多糖的分子结构密切相关。硫酸软骨素（CS）是一种功能性阴离子多糖，具有抗炎、抗氧化等多种生物活性；CS可通过水解、抽氢和脱氨基反应降低分子量，制备不同分子结构特点的LMCSs。为探明LMCSs分子结构差异对肠道微生物群组成和代谢产物的影响，本研究分别采用氧化、脱氨基和水热降解的方法制备了不同分子结构特点的LMCSs并分别开展了体外发酵相关研究，阐明不同LMCSs对肠道微生物群及其代谢产物的调节作用。

本研究表明，氧化、脱氨基和水热降解能降低CS分子量，制备具有不同结构的LMCSs，分别命名为LMCSO、LMCSD和LMCSH。体外发酵研究表明，不同分子结构的LMCSs对肠道微生物群及其代谢产物组成存在明显差异影响，碳水化合物代谢程度的顺序为CS > LMCSH > LMCSO > LMCSD。值得注意的是，在发酵过程中LMCSs中的葡萄糖醛酸（GlcA）更容易被肠道微生物利用。与未降解的CS相比，LMCSs显著提高了肠道微生物的丰富度和均匀性，其中LMCSD组表现最为突出。分析肠道微生物组成发现，脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）可能是CS及LMCSs的主要降解菌种。研究表明，LMCSs能显著降低有害菌大肠埃希氏菌属-志贺氏菌属（Escherichia-Shigella）的丰度，并增强了短链脂肪酸的产量；且LMCSO组对有害菌群降低作用效果最显著。除此之外，LMCSs还能调控N-乙酰-D-葡萄糖胺-6-磷酸（GlcNAc-6P）、乳酸和孕酮等有益代谢产物的生成；聚类分析表明，关键代谢产物GlcNAc-6P与拟杆菌属（Bacteroide）、严格梭菌属-1（Clostridium_sensu_stricto_1）和副拟杆菌属（Parabacteroides）的丰度呈显著正相关。

该研究通过体外发酵技术，探究了不同分子结构LMCSs对肠道微生物及其代谢产物组成的调控作用，并阐明了潜在的分子机制，为肠道微生物调节活性LMCSs的靶向制备提供了数据支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143051

不同结构低分子量硫酸软骨素的体外发酵特性