《Food Bioscience》：Ultra-high pressure assisted extraction improves fermentation characteristics and
in vitro anti-adipogenic effect of
Bangia fusco-purpurea polysaccharide
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本研究对比了超高压辅助提取（UBFP）与传统热水提取（BFP）紫菜多糖的肠道发酵特性及抗肥胖作用。结果显示，UBFP显著提升菌群多样性，抑制有害菌生长并增加有益菌丰度，促进乙酸等短链脂肪酸生成，抑制前脂肪细胞分化及脂滴形成，其AMPK信号通路激活和PPARγ表达抑制可能介导抗脂代谢效应。
郑明静|欧阳环|赵鸾|朱彦兵|李志鹏|倪慧|江泽东|洪涛
集美大学海洋食品与生物工程学院，中国厦门361021
摘要
本研究探讨了利用超高压辅助提取（UBFP）技术提取的Bangia fusco-purpurea多糖的体外肠道微生物群发酵特性及其抗脂肪生成作用。与传统热水提取（BFP）得到的多糖相比，UBFP显著提高了肠道菌群多样性，并促进了微生物组成的有益变化，能够抑制大肠杆菌-志贺菌和链球菌等机会性病原体的生长，同时增加了肠球菌等有益细菌的数量。BFP和UBFP均增强了短链脂肪酸（SCFAs）的生成，尤其是乙酸。与对照组相比，UBFP组的总SCFAs含量增加了1.83倍。此外，UBFP发酵产物能够更好地抑制3T3-L1前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞，并降低甘油三酯和总胆固醇水平，同时抑制脂滴形成。值得注意的是，UBFP发酵产物降低甘油三酯的效果比BFP发酵产物强1.07至2.87倍（p < 0.05）。Western blot分析显示，UBFP发酵产物上调了3T3-L1细胞中的pAMPK/AMPK比值并下调了PPARγ表达，表明其抗脂肪生成作用可能通过激活AMPK信号通路和抑制PPARγ表达来实现。尽管这些生物活性是在体外模型中评估的，仍需通过体内研究进一步验证，但本研究为UBFP在促进肠道健康和调节脂质代谢方面的潜在作用提供了宝贵见解。
引言
Bangia fusco-purpurea是一种具有经济价值的可食用红藻，主要产自中国福建，属于Bangiales目。Bangia fusco-purpurea富含蛋白质和多糖等营养成分。其多糖（BFP）是一种硫酸化半乳聚糖，主要由D-半乳糖、L-半乳糖、3,6-内醚-L-半乳糖和6-O-甲基-D-半乳糖组成，具有显著的营养价值（Jiang等人，2021年）。此外，BFP还表现出多种生物活性，如α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶抑制活性、胰脂肪酶抑制活性、体外免疫诱导活性、血管紧张素酶抑制活性等（Jiang等人，2019年；Jiang等人，2021年；Zheng等人，2024a年）。传统的热水提取方法由于产量低、效率低且耗时较长，无法满足当前的生产需求（Xu等人，2017年）。超高压（UHP）辅助提取是一种创新的非热提取方法，可以提高多糖的提取效率和生物活性（Zheng等人，2023年）。UHP辅助提取还可以减少副产物的产生，改善生物聚合物的结构并调整质地（Xu等人，2017年）。对Porphyra haitanensis膳食纤维和多糖的UHP辅助提取显示出更强的抗氧化、降脂、降糖等生物活性（Ouyang等人，2023年；Shen等人，2023年；Zheng等人，2023年；Zheng等人，2024b年）。我们之前的研究表明，使用UHP辅助提取（UBFP）制备的BFP具有更低的分子量、更高的总糖含量和尿酸含量（Zheng等人，2024b年）。这些结构变化可能会影响其生物活性，例如肠道微生物群的发酵特性。通常情况下，多糖不能被胃肠道直接消化和吸收，但可以被肠道微生物群利用并调节其结构（Zheng等人，2020年）。通过肠道微生物的利用和调节，多糖可以启动多种体重调节机制，如减少食物摄入、稳定餐后血糖和延缓胃排空时间（Al Mana & Robertson等人，2018年）。此外，富含多糖等膳食纤维的饮食对肠道微生物多样性有益，但肠道微生物的多样性又会影响多糖的代谢产物，进而影响脂质代谢。Lin等人（2021年）发现亚麻籽多糖通过调节肠道微生物群发挥抗肥胖作用，其粪便细菌发酵代谢产物能够积极调节能量代谢和脂肪生成。在这些代谢产物中，短链脂肪酸（SCFAs）被认为是调节宿主能量平衡和抑制脂肪生成的关键信号分子，部分通过AMP-激活蛋白激酶（AMPK）等途径实现（Koh等人，2016年；Zheng等人，2025年）。因此，多糖与肠道菌群相互作用产生的抗脂肪生成效果可能是调节脂质代谢的机制之一。
多糖的发酵效率及其代谢产物谱型高度依赖于多糖的结构特性。值得注意的是，UBFP在体外表现出降脂作用，并能在体内高脂饮食诱导的小鼠中通过调节肠道微生物群来减轻体重（Zheng等人，2025年）。然而，UBFP的抗脂肪生成作用是否主要归因于其与多糖和肠道菌群相互作用产生的代谢产物尚不清楚。因此，我们假设UHP引起的这种结构改变可能使UBFP更有效地促进微生物代谢的有益变化，表现为机会性病原体的减少和SCFAs生成的增加，从而可能增强其对宿主细胞代谢的调节作用。为此，本研究旨在探讨UBFP在体外发酵过程中如何调节人类肠道微生物群的组成和代谢产物，并评估UBFP发酵产物对体外能量代谢和脂肪生成的影响，重点关注与脂质调节相关的途径，如AMPK信号通路。
材料与试剂
新鲜的B. fusco-purpurea采自中国福建南里岛海岸。3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯四唑溴化物（MTT）、地塞米松、1-甲基-3-异丁基黄嘌呤（IBMX）和胰岛素购自Sigma-Aldrich有限公司（美国圣路易斯）。SCFAs标准品（即乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸）购自Aladdin试剂有限公司（中国上海）。辛伐他汀购自Macklin
体外模拟肠道发酵过程中总糖和还原糖含量的变化
1显示了体外三相发酵各阶段BFP和UBFP的总糖和还原糖含量。结果表明，在发酵的升结肠阶段（V1），BFP和UBFP发酵产物的总糖和还原糖含量没有显著下降（p > 0.05），而在横结肠阶段，BFP和UBFP发酵产物的总糖含量显著下降，而还原糖含量显著增加
结论
本研究体外比较了BFP和UBFP的发酵特性及其抗脂肪生成作用。结果显示，UBFP更易被肠道微生物利用，能够快速消耗总糖并产生还原糖，同时产生更多的SCFAs。UBFP能够减少大肠杆菌-志贺菌和链球菌等病原菌的数量，并增加肠球菌和柠檬酸杆菌的数量。此外，发酵产物还...
CRediT作者贡献声明
赵鸾：验证、实验设计。朱彦兵：方法学、数据分析。李志鹏：方法学、数据分析。倪慧：撰写 – 审稿与编辑、资金申请。江泽东：撰写 – 审稿与编辑、资金申请。洪涛：撰写 – 审稿与编辑、监督、资金申请。郑明静：撰写 – 初稿、方法学、概念构思。欧阳环：撰写 – 初稿、实验设计、数据分析
未引用参考文献
Al Mana和Robertson，2018年。
资助
本研究得到了中国福建省自然科学基金青年项目（编号2024J09041）、国家自然科学基金（编号32372338）、福州-厦门-泉州国家自主创新示范区协同创新平台项目（编号2024-P-005）以及集美大学科学研究基金（编号ZQ2022040）的支持
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
