文章题目：Fermentation of structurally defined alginate oligosaccharides by the human gut microbiota enriched in Bifidobacterium, Bacteroides, Faecalibacterium, or Blautia

发表期刊：Marine Drugs

影响因子：5.7（2026）

通讯单位：中国海洋大学、青岛海洋生物医药研究院

        2026年2月，褐藻寡糖（Alginate oligosaccharide，AOS）正式获国家卫健委批准为新食品原料。作为一种海洋褐藻来源的天然低聚糖，AOS具有调节肠道菌群、增强免疫力和抗氧化等多重功效。研究发现，AOS能够被人体肠道菌群发酵利用并产生具有重要生物学作用的短链脂肪酸。然而，人体肠道菌群组成复杂，不同肠型的菌群如何发酵利用AOS并未得到完全阐明。

        针对上述问题，作者首先制备了不同结构的AOS（图1）。其中，SAOS-1和SAOS-2是酸水解获得的饱和寡糖，UAOS是酶降解获得的不饱和寡糖，OAOS是氧化降解获得的寡糖，SMOS是饱和甘露糖醛酸寡糖，SGOS是饱和古罗糖醛酸寡糖。六种寡糖的聚合度在2~5之间，不同的寡糖略有差异。

        在本实验中，作者选取了4种常见的人体肠道菌群肠型进行研究。这4种肠型分别是双歧杆菌肠型（Bifidobacterium）, 拟杆菌肠型（Bacteroides）,栖粪杆菌肠型（Faecalibacterium）和布劳特氏菌肠型（Blautia）。

图1 本研究所用不同结构的AOS

        作者运用体外模拟发酵研究了不同肠型人体肠道菌群对AOS的发酵利用特征（图2）。研究发现，酸水解制备获得的平均聚合度为4的饱和寡糖SAOS-1能够高效地被不同肠型人体肠道菌群发酵利用。这一研究结果提示该种寡糖的肠道菌群生物利用度最高。相对而言，由氧化降解制备获得的寡糖OAOS不易被肠道菌群发酵利用。就不同肠型而言，拟杆菌肠型（Bacteroides）的菌群发酵能力最强，这提示未来AOS的使用应该聚焦个体营养和精准营养，并且针对不同的人群进行分层。

图2 不同肠型人体肠道菌群对AOS的发酵利用分析

        肠道菌群产生的短链脂肪酸（SCFAs），主要是乙酸、丙酸和丁酸，是连接饮食、肠道微生物与人体健康的关键一环。SCFAs是结肠上皮细胞最主要的能量来源，对维持其正常功能和更新至关重要。此外，SCFAs还能够通过多种途径影响全身的新陈代谢。基于此，作者运用HPLC进一步研究了不同肠型人体肠道菌群发酵AOS过程中的SCFAs的产生情况（图3）。结果表明，对所有不同肠型的个体而言，酸水解获得的平均聚合度为4的饱和寡糖SAOS-1发酵产生最多的SCFAs。SAOS-1的发酵产酸能力远超氧化降解制备获得的寡糖OAOS和酶降解获得的不饱和寡糖UAOS。上述研究结果表面，在肠道菌群调节方面，酸水解获得的平均聚合度为4的饱和寡糖SAOS-1更具优势。

图3 不同肠型人体肠道菌群发酵利用AOS的产酸分析

        作者进一步采用16S rRNA高通量测序技术研究了SAOS-1对不同肠型肠道菌群的调节作用（图4）。结果表明，在发酵过程中，SAOS-1可以重塑不同肠型肠道菌群的结构和组成。此外，不同肠型的菌群对SAOS-1的响应存在一定差异。例如，拟杆菌肠型（Bacteroides）和布劳特氏菌肠型（Blautia）的菌群对SAOS-1的响应较强。相较而言，栖粪杆菌肠型（Faecalibacterium）和双歧杆菌肠型（Bifidobacterium）的菌群对SAOS-1的响应相对偏弱。

图4 SAOS-1对不同肠型肠道菌群的调节作用

        前期研究发现AOS具有良好的益生元效应。在本研究中作者进一步对SAOS-1发酵后不同肠型中益生菌的含量进行了对比分析（图5）。研究发现，在不同肠型中，SAOS-1的益生元效应存在显著差异。例如，对双歧杆菌（Bifidobacterium spp.）和乳球菌（Lactococcus spp.）而言，双歧杆菌肠型（Bifidobacterium）的个体具有较好的益生元效果。对具有产丁酸作用的新一代益生菌罗氏菌属（Roseburia spp.）而言，双歧杆菌肠型（Bifidobacterium）、栖粪杆菌肠型（Faecalibacterium）和布劳特氏菌肠型（Blautia）的个体具有较好的益生元效果，而拟杆菌肠型（Bacteroides）的个体益生元效果相对较弱。

图5 不同肠型肠道菌群发酵SAOS-1后特征细菌的变化

        综上，本研究首次系统阐明了不同肠型人体肠道菌群对AOS的发酵利用特征。研究表明，由酸水解制备获得的平均聚合度为4的饱和寡糖SAOS-1能够高效地被不同肠型人体肠道菌群发酵利用并且产生最多的SCFAs。就不同肠型而言，拟杆菌肠型（Bacteroides）的菌群发酵利用SAOS-1的能力最强，这提示未来AOS的使用应该聚焦个体营养和精准营养，并且针对不同的人群进行分层。

        该课题组长期致力于肠道菌群和天然多糖的互作关系研究，在肠道菌群的体外模拟发酵、肠道功能菌株的分离筛选、多糖的肠道菌群代谢机制和新一代益生菌的开发研究方面具有重要积累。欢迎对本领域有研发兴趣的企业或高校课题组洽谈合作。

        原文链接：https://doi.org/10.3390/md24070239

作者：尚庆森

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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