text: FSHW | β-胡萝卜素与肠道菌群相互作用：类胡萝卜素利用新途径
  近年来，-胡萝卜素作为转化效率最高的VA源受到广泛关注。人体不能自我合成-胡萝卜素，必须经膳食摄取并在小肠和大肠中消化吸收，而-胡萝卜素中的长疏水多烯链严重限制了其有效生物利用率，低吸收效率使其大量停留在大肠。大量研究证明，-胡萝卜素在经过人体消化系统时，只有不足10%会被胃、肠中的消化酶消化，未被吸收利用的-胡萝卜素都将进入大肠，但大肠中大量肠道菌群与-胡萝卜素的相互作用尚未见报道。江苏省农业科学院李大婧研究员、戴竹青副研究员、江苏大学硕士研究生李智娴等利用肠道菌群体外厌氧发酵模型分析了-胡萝卜素经菌群代谢后的保留率与代谢产物生成情况；结合高通量测序分析了-胡萝卜素对肠道菌群的调节作用，为类胡萝卜素类营养素的生物效价研究提供新的视角。不同剂量-胡萝卜素与肠道菌群共培养后-胡萝卜素的保留率和代谢产物生成情况如图1所示。经肠道菌群厌氧发酵24 h后，低、中、高剂量的-胡萝卜素处理组保留率分别为（44.34±2.97）%、（35.72±6.23）%和（22.13±3.69）%，-胡萝卜素降解率分别是无菌培养组的1.46倍左右。VA和维甲酸是-胡萝卜素的主要代谢产物。VA和维甲酸的浓度均随着发酵时间的增加而增加，发酵24小时后，其浓度分别达到为（0.24±0.00）和（0.80±0.00）μg/mL，分别是无菌培养组的1.99倍和1.06倍，这表明肠道菌群对-胡萝卜素利用发挥重要作用。图1 不同剂量的-胡萝卜素在发酵溶液中24 h内-胡萝卜素的保留率（A）以及代谢产物生成情况（B）文章采用GC测定了发酵体系中的SCFAs的生成情况，各组的SCFAs浓度随发酵时间的增加而增加。发酵24小时后，低、中、高-胡萝卜素计量组的总SCFAs浓度分别为（36.25±5.51）、（44.00±1.16）、（39.80±5.56）mmol/L，分别是无-胡萝卜素组的1.87、2.26和2.05倍。其中以乙酸、丙酸和乳酸为主要的短链脂肪酸。此外，0.5mg/mL -胡萝卜素组的SCFAs产量显著高于其他两组（0.05）。文章利用Illumina Miseq平台对肠道细菌16S rDNA V3和V4区域进行高通量测序，研究了-胡萝卜素对体外厌氧发酵体系中肠道微生物的影响。结果表明添加-胡萝卜素可以提高细菌群落的丰富度与多样性，但差异不显著（0.05）。采用β多样性分析评价样本中的物种复杂性结果如图2所示。样本聚类结果表明体外厌氧发酵实验重复性较好，且各组间菌群结构差异明显，空白对照组与-胡萝卜素补充组的菌群结构差异显著。PCA图中PC1和PC2共解释了体外发酵菌群整体差异的86.367%，其中PC1解释率为76.433%，说明添加-胡萝卜素显著改变了肠道菌群的结构和组成。图2 不同处理组间的PCA分析图（A）和聚类树图（B）进一步研究了-胡萝卜素对厌氧发酵体系中肠道菌群组成的影响。各处理组肠道菌群在门和属水平上的分布情况如图3所示。各组样本肠道菌群主要由拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门和变形菌门的微生物组成。与空白对照组相比，所有-胡萝卜素处理组样本厚壁菌门相对丰度显著增加。在物种属水平上，-胡萝卜素处理增加了、、、等菌属的相对丰度，降低了、等菌属的相对丰度。结果表明，-胡萝卜素可以改变肠道的菌群组成，且促进细菌种类生长的最适-胡萝卜素浓度不同。图3 不同处理组肠道菌群门水平（A）和属水平（B）的物种组成通过Lefse和Metastats进一步分析-胡萝卜素响应关键菌株。根据LDA评分（lg）筛选相对丰度大于0.5%的OTU进行分析，结果如图4所示。低剂量-胡萝卜素组的优势菌属为、、、、等菌属；中剂量-胡萝卜素组的优势菌属为、、等菌属；高剂量-胡萝卜素组的优势菌属为等菌属。这些关键菌属是造成不同处理组之间菌群差异的主要因素。图4 基于LDA的分布直方图（A），不同组别的进化分支图（B），基于LDA分析的热图和细菌分类信息（属，科，门）（C）图5 优势物种图本文用体外厌氧发酵模型，研究了-胡萝卜素与肠道菌群的相互作用。结果表明，在肠道微生物作用下，-胡萝卜素的保留率显著降低，VA、维甲酸和SCFAs的生成量显著增加，说明肠道菌群可以降解和利用-胡萝卜素。同时，-胡萝卜素可以通过增加、以及等菌属的丰度，降低、等菌属的丰度来改变肠道菌群的组成。本研究结果表明肠道菌群可能是-胡萝卜素利用的新潜在靶点。ZhixianLi,ZhuqingDai,EnjuanShi,PengWan,GuijieChen,ZhongyuanZhangYayuanXu,RuichangGaoXiaoxiongZengDajingLi*Corresponding author.-Carotene, a typical non-oxygenated carotenoid, is the most efficient source of retinol (VA). The low bio-availability of-carotene lead to large accumulation in colon; however, the relationship between-carotene and gut microflora remains unclear. This study intends to explore the interaction between-carotene and gut microflora using anfermentation model. After 24 h fermentation, the degradation rate of-carotene was (64.28 ± 6.23)%, which was 1.46 times that of the group without gut microflora. Meanwhile, the production of VA was nearly 2 times that of the group without gut microflora, indicating that the gut microflora can metabolize-carotene into VA.-Carotene also influences the production of short-chain fatty acids (SCFAs), the production of total SCFAs in 0.5 mg/mL-carotene (BCM) group was (44.00 ± 1.16) mmol/L, which was 2.26 times that of the blank control (BLK) group. Among them, the production of acetic acid in BCM group was (19.06 ± 0.82) mmol/L, which was 2.64 time that of the BLK group. Furthermore,-carotene significantly affected the structure and composition of gut microflora, increasing the abundance of,and Lachnospiraceae, and decreasing the abundance of,and(< 0.05). This study provides a new way to understand how-carotene works in human body with gut microflora.Reference:LI Z X, DAI Z Q, SHI E J, et al. Study on the interaction between-carotene and gut microflora using anfermentation model[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(4): 1369-1378. DOI:10.1016/j.fshw.2022.10.030.或点击下方阅读原文查看文章文章编译内容由作者提供编辑：梁安琪；责任编辑：张睿梅为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于2023年5月13-14日在中国宁夏银川共同举办“生态保护与食品可持续发展国际研讨会”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。长按或微信扫码报名（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。投稿网址：https://www.sciopen.com/journal/2958-4124