果胶是一种广泛存在于植物细胞壁中的异质多糖，在食品工业中常被用作可溶性膳食纤维，用作凝胶剂、增稠剂和乳化剂（Hu, Chen, Wu, Zhu, & Ye, 2021; Zheng et al., 2020）。众所周知，果胶无法被胃和小肠中的消化酶分解利用，但大肠中的肠道微生物群可以产生特定的降解酶，这些酶能够水解果胶中的糖苷键，生成寡糖和单糖（Ríos-Covián et al., 2016），这些寡糖和单糖随后被发酵产生短链脂肪酸（SCFAs）。乙酸、丙酸和丁酸具有复杂的调节作用，将饮食与代谢联系起来，并与表观遗传调控相互作用，从而影响细胞周期进展、细胞凋亡和自噬等关键细胞过程，最终调节免疫系统的稳态（Li et al., 2025; Singh et al., 2014; Singh et al., 2019）。不同结构的果胶对肠道微生物群的调节作用不同，进而影响SCFAs的含量和类型。因此，果胶促进健康的能力从根本上取决于其化学结构，这是其功效的物质基础。
从结构上看，果胶是一类由三种主要成分组成的异多糖：均聚半乳醛酸（HG）、鼠李半乳醛酸I（RG-I）和鼠李半乳醛酸II（RG-II）。HG区域由通过α-1,4糖苷键连接的D-GalA残基组成，部分C-6羧基被甲基酯化（Shpigelman et al., 2014）。RG-I区域由主链和侧链组成，主链由[→4)-α-D-GalA-(1→2)-α-L-Rha-(1→]单元交替构成，侧链主要包含半乳糖和阿拉伯糖。RG-II区域的主链由通过α-1,4糖苷键连接的D-GalA残基组成，侧链为寡聚形式（Qi et al., 2023）。除了分子量、单糖组成和酯化程度（DE）等基本结构参数外，果胶的结构还包括多尺度精细结构特征，如不同的糖苷键类型和空间构象（Kaczmarska, Pieczywek, Cybulska, & Zdunek, 2022）。值得注意的是，空间构象与果胶的结构密切相关，对果胶的健康益处起着关键作用（Zhang et al., 2023; Cui, Zhao, Wang, Meng, & Zheng, 2022）。因此，果胶的化学结构极其复杂，研究其化学结构与功能特性之间的关系是一项艰巨的任务。
最近越来越多的研究表明，果胶中的RG-I区域对肠道微生物群具有显著的调节作用，具有抗炎、抗肥胖和免疫调节作用（Huang et al., 2024; Niu et al., 2023）。高分子量的柑橘RG-I果胶比低分子量的果胶更能有效调节肠道微生物群并产生更高水平的SCFAs，这可能归因于侧链含量的差异（Wu et al., 2023）。此外，我们之前的研究发现，RG-I型柑橘果胶显著抑制了硫酸葡聚糖诱导的小鼠杯状细胞的减少和肠黏膜层的破坏，有效保护了肠黏膜。RG-I果胶的紧凑构象促进了肠道菌群的快速定植和SCFAs的产生，增强了其肠道保护作用（Cui, Zhao, Wang, Meng, & Zheng, 2022）。然而，在考虑RG-I型果胶产生的SCFAs含量时，必须考虑侧链的长度及其对空间构象的影响。最近的研究表明，从大蒜残渣中提取的富含RG-I和半乳糖侧链的果胶具有很强的乳化性和抗氧化性（Qiu et al., 2025）。然而，目前几乎没有研究关注阿拉伯糖和半乳糖侧链对体外发酵特性的影响。因此，研究阿拉伯糖和半乳糖侧链对RG-I柑橘果胶的空间构象和发酵特性的影响至关重要。
在本研究中，使用α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶和β-半乳糖苷酶分别去除了RG-I富集的柑橘果胶中的阿拉伯糖和半乳糖侧链，系统地表征了改性果胶的化学结构和发酵特性，并通过皮尔逊相关性分析研究了RG-I果胶的关键结构信息与发酵特性之间的关系。进一步通过宏基因组测序获得了与碳水化合物活性酶（CAZymes）相关的差异基因，揭示了影响发酵特性的侧链的潜在机制。我们的研究结果将为RG-I富集果胶的结构-活性关系提供科学依据，并为设计具有更好发酵特性和健康促进效果的果胶提供新的思路。
