Regulating Effects of Three Polysaccharides on Gut Microbiota in Felines and Canines: Insights from In Vitro Digestion, Fecal Fermentation, and Lactic Acid Bacterial Fermentation
三种多糖对猫犬肠道微生物群的调控作用：基于体外消化、粪便发酵及乳酸菌发酵的系统研究
?? 导读
2025年4月，江苏大学食品与生物工程学院的通讯作者 Yunliang Li 和 Zhanzhong Wang 与第一作者 Huasong Bai 在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》期刊上发表了题为《Regulating Effects of Three Polysaccharides on Gut Microbiota in Felines and Canines: Insights from In Vitro Digestion, Fecal Fermentation, and Lactic Acid Bacterial Fermentation》的研究论文。
?? 摘要
本研究系统评估了褐藻多糖（FU）、芦荟多糖（AL）和酵母β-葡聚糖（YG）对猫犬肠道菌群的影响，采用体外模拟消化、粪便发酵及乳酸菌发酵模型，揭示其分子降解行为、微生物调控效应与代谢产物变化。结果显示，FU显著促进双歧杆菌、乳酸杆菌和戊糖片球菌的增殖，AL对乳酸杆菌有轻微促进，YG则活性最低。FU和AL在猫犬粪便中几乎完全被发酵利用，YG利用率约为50%。FU产乳酸最多，YG显著提升SCFA水平（尤其是犬用），超过FOS阳性对照。0.8:0.2:1比例的FU:AL:YG组合（FAY）综合表现最优。16S rRNA测序显示该组合显著富集SCFA产菌（如Megamonas, Parabacteroides）并抑制致味细菌（如Fusobacterium, Desulfovibrio）。代谢组学揭示其能减少异味物质如2-吲哚酮和5-羟基吲哚，提升次级胆汁酸如脱氧胆酸的水平，具有改善肠道环境与调节代谢的多重功能。
?? 引言
多糖是天然大分子，具有调节免疫、抗肿瘤、降糖降脂等多种生物活性，但由于消化道中缺乏特异水解酶，其主要在大肠被肠道菌群代谢利用。相较于人和小鼠，猫犬为专性或兼性肉食动物，其胃酸强、肠道短、菌群构成独特，需专门研究功能性多糖在猫犬体内的作用机制。尽管已有研究显示FU、AL和YG可调节人类菌群，本研究首次系统比较其在猫犬体外消化与粪便发酵中的生物转化及代谢调控作用。
?? 研究内容
材料特性与消化稳定性：
FU、AL和YG的分子量分别为27713、44425、29296 Da，主要成分分别为葡萄糖、半乳糖醛酸与葡萄糖醛酸；
模拟胃肠消化后，分子量有所下降，但单糖释放较少，说明多糖主要降解为低聚糖而非单糖；
AL与YG释放的还原糖相对较高，FU较稳定。
乳酸菌发酵特性：
FU促进七株乳酸菌生长，几乎与葡萄糖一致；AL适度促进，YG效果最差；
最优混合比例为0.8% FU + 0.2% AL，进一步与1% YG组合为FAY。
猫犬粪便发酵效果：
FU与AL在24小时内几乎完全被利用；YG保留较多；
FAY组乳酸产量与SCFA（尤其是丁酸、丙酸）含量显著提升，犬源SCFA浓度甚至超过FOS组；
FAY显著降低粪臭菌（Fusobacterium）数量，提升益生菌（如Megamonas）占比。
代谢组学分析：
FU和FAY组升高次级胆汁酸（如脱氧胆酸、甘氨脱氧胆酸）；
降低异味相关代谢物（如2-吲哚酮和5-羟基吲哚）；
激活胆汁分泌、神经活性物质合成及花生四烯酸代谢通路，提升肠道环境调节能力。
?? 总结与展望
本研究首次从乳酸菌发酵、体外消化与粪便代谢三个层面系统评估了FU、AL和YG在猫犬体内的功能特点。FU在益生菌促进、乳酸产量与SCFA生成方面最强，AL作为协同成分优化菌群结构，YG则在提升SCFA方面对犬类更具优势。三者组合FAY在肠道生态调节、异味控制与代谢改善方面表现最佳，具有开发为宠物专用益生元或功能营养补充剂的广阔前景。
?? 原文链接
https://doi.org/10.1021/acs.jafc.4c12847
