柑橘皮渣果胶低聚糖对肠道菌群的调节作用及构效关系研究

Preparation of pectic oligosaccharides (POS) from citrus dregs, a by-product of citrus processing, appears to be an effective approach to fully exploring the by-product resources of citrus processing and developing functional dietary prebiotics. Based on the in vitro monolayer HT29 intestinal epithelial cell-immobilized mucous layer model, this project is designed to investigate the preparation of different molecular weights of POS from citrus dregs by using modern separation-detection techniques and molecular biology analysis means, thereby revealing the influencing factors and law of citrus dregs-derived POS on pathogens (enteropathic Esherichia coli, EPEC) and probiotics (bifidobacterium adolescentis, BFBA). Through analyzing the influence and overall regulatory effect of citrus dregs-derived POS on the structure of the context of microbial composition in rats via metagenome sequencing, our work aims to identify the action pathway of POS in targeting intestinal microecology and clarify the corresponding action mechanism in the intestinal dominant bacteria, thus laying a theoretical foundation for the actual production of POS of different structures and molecular weights as well as providing a theoretical basis for explaining their intestinal flora-regulating mechanism.

利用柑橘加工副产品柑橘皮渣制备果胶低聚糖，是充分挖掘柑橘加工副产品资源，开发功能性膳食益生元的有效途径。本项目以柑橘皮渣制备不同分子量的果胶低聚糖为研究对象，采用现代分离及检测技术和分子生物学分析手段，通过构建体外单层HT29肠道上皮细胞-固定化粘液层模型，研究柑橘皮渣果胶低聚糖对致病菌（大肠埃希菌）和益生菌（青春双歧杆菌）的影响因素和规律，利用宏基因组测序技术，解析柑橘皮渣果胶低聚糖在大鼠体内复杂的菌群组成背景下，对肠道菌群结构的影响及整体调节作用，以明确果胶低聚糖靶向肠道微生态的作用途径，阐明POS对肠道优势菌种的影响和作用机制，为实际生产中制备不同结构、分子量果胶低聚糖奠定理论基础，为研究果胶低聚糖调节肠道菌群机理提供理论依据。

柑橘是世界第一大果树品种，利用柑橘加工副产品柑橘皮渣制备果胶低聚糖（pectic oligosaccharides, POS），可以充分挖掘柑橘加工副产品资源。为有效开发柑橘皮渣果胶低聚糖的益生元功能，本项目对柑橘皮渣果胶低聚糖进行制备、分离和分级，通过考察不同组分、浓度柑橘皮渣POS对小鼠肠道中病原菌抑制及益生菌的增殖作用的差异，分析不同组分POS对小鼠肠道菌群菌落结构组成的影响，探讨POS组分结构差异对其益生功能的影响。本项目通过制备、分离和分级，成功得到三个不同分子量组分果胶低聚糖，分别命名为POS I（> 20 KDa）、POS II（10 ~ 20 KDa）和POS III（< 10 KDa）。组分分析结果表明，POS I组分与另外两组组分含量差异显著，其鼠李糖含量较高（10.70 %），而半乳糖醛酸含量仅为另外两组的一半；POS I多糖残基丰富，且不同残基的乙酰基取代位置不同，与另外两组相比甲酯化度较低。通过观察小鼠肠道组织特征形态，发现POS对小鼠大肠肠黏膜有少许刺激作用，均造成局部黏膜层轻微水肿，但对小肠黏膜层无影响。通过灌胃，较大分子量POS I组可以显著促进肠黏膜层绒毛生长，保持黏膜层完整性。不同浓度POS灌胃对小鼠肠道菌群的影响表现明显的剂量效应，低剂量POS无益生元功能。不同组分POS均对肠道菌群中致病菌有正向抑制作用，对益生菌有良好的增殖作用，其中POS I组效果最为显著，使乳酸菌增殖2.2倍，双歧杆菌增殖1.75倍。本项目为POS开发其益生元功能提供了理论依据。