通过高压均质化和蒸汽爆破技术调节Naematelia aurantialba多糖的物理化学性质，从而调控其作为前生物物质的效力

《Food Control》：Modulating physicochemical properties via high-pressure homogenization and steam explosion to regulate the prebiotic efficacy of Naematelia aurantialba polysaccharides

通过高压均质和蒸汽爆破预处理显著提高金色针菇多糖提取率，分子量降低导致表观黏度下降，促进肠道菌群发酵并生成差异化的短链脂肪酸，为定向开发益生多糖提供理论依据。

　　

刘丽萍|刘晓雨|冯杰|孙浩文|杨林雷|卢青青|李荣春|刘艳芳|张景松

上海农业科学院食用菌研究所，农业部食用菌资源与利用重点实验室（南方），国家食用菌工程技术研究中心，中国上海201403

摘要

Naematelia aurantialba的子实体因其富含生物活性多糖而受到重视。本研究采用高压均质化（HPH）和蒸汽爆炸（SE）作为预处理方法，以提高多糖的提取效率并改变其功能特性。与传统提取方法（NAPE，产率为36.90%）相比，HPH和SE的产率显著提高，分别为44.45%（NAPHE）和47.00%（NAPSE），这可能是由于细胞破坏更为有效。NAPE的分子量（M_w）为1.163×10⁶ g/mol，而NAPHE和NAPSE的分子量分别为5.461×10⁵ g/mol和8.569×10⁵ g/mol。此外，SE预处理还释放出一种低分子量的组分，其分子量为8.487×10⁴ g/mol（NAPSE）。这些结构变化导致表观粘度降低，从而影响了肠道微生物的发酵过程，进而产生了不同的体外益生元活性。具体而言，NAPHE和NAPSE产生的总短链脂肪酸（SCFA）浓度高于NAPE，这主要归因于它们富集了产生乙酸和丙酸的微生物群。相反，NAPE更倾向于富集产生丁酸的微生物群。因此，所采用的方法所赋予的多糖结构特性决定了微生物对其的可利用性以及随后的发酵过程，这最终决定了其益生元功能。这为选择适当的提取技术以设计和获得目标益生元成分提供了依据。

引言

Naematelia aurantialba（N. aurantialba）属于担子菌门、层菌纲、层菌目、Naemateliaceae科和Naematelia属，是一种有价值的食用和药用真菌（Sun等人，2023年）。与广泛栽培的物种如Lentinus edodes相比，N. aurantialba的工业化栽培历史较短，最初主要依赖野生采集。然而，近年来由于商业化栽培技术的进步及其显著的功能特性，它受到了广泛关注。N. aurantialba的多糖（NAPs）作为其主要活性成分之一，具有多种功效，在食品、制药和化妆品行业中具有广泛应用。先前的研究集中在其降血糖、抗氧化和调节免疫系统的作用上（Sun等人，2023年；Yuan等人，2020年）。Sun等人从N. aurantialba中分离出一种多糖（NAP-3），其组成包括β-1,3-D-Manp、β-1,2,3-D-Manp、β-D-Xylp、β-1,4-D-Glcp和β-1,4-D-Rhap，具有辅助降血糖作用（Sun等人，2023年）。Yuan等人报道了一种来自N. aurantialba的葡甘露聚糖（TAP-3，624 kDa），其Man: Xyl: GlcA摩尔比为3.0:1.0:1.0，具有显著的免疫调节作用（Yuan等人，2020年）。然而，NAPs在特异性调节肠道微生物群方面的功能特性尚不清楚。肠道微生物群可以通过底物特异性调节机制利用多糖，形成包括短链脂肪酸（SCFAs）代谢在内的代谢谱（Nogal和Menni，2021年；Qu等人，2025年）。因此，假设具有不同结构的NAPs可能为肠道细菌结构和SCFAs代谢建立独特的调节网络，从而对机体产生有益影响。

N. aurantialba子实体的胶状质地使得固液分离变得复杂，而其多糖提取物的高粘度带来了更大的挑战（Yu等人，2024年）。此外，传统的NAP提取技术（如热水、酸、碱和酶法）存在一些局限性，包括处理时间较长、提取率低以及活性成分可能降解（Leong、Yang和Chang，2021年；Sun等人，2022年；Wang等人，2022年）。因此，开发高效且可持续的NAPs加工技术至关重要。高压均质化（HPH）和蒸汽爆炸（SE）作为一种环保且高效的物理预处理技术，具有能耗低和不会造成二次污染的优点，已被应用于水果、蔬菜、谷物和食用菌的加工中（Chen等人，2024年；Yi、Li、Wang、Wu和Liu，2022年）。这些技术利用高频振荡、高速剪切、高温、空化和快速压力波动等机械效应有效减小了颗粒大小（Ji和Zhu，2022年；Pirozzi和Donsì，2023年）。由此导致的细胞壁破坏减少了溶质扩散阻力，提高了可溶性成分的渗透和扩散，最终提高了目标组分的产率（Ji等人，2022年；Zhang等人，2025年；Zhou等人，2022年）。然而，将HPH和SE技术应用于N. aurantialba的多糖提取仍较为有限。

与传统方法相比，HPH和SE不仅提高了多糖的提取率，还诱导了多糖的特异性降解或修饰。这些变化有效地改变了其物理化学性质，从而增强了其生物活性（Chen等人，2024年；Xie等人，2021年；Zhang等人，2025年）。Zhang等人发现，SE预处理通过降低Clerodendranthus spicatus多糖的分子量（M_w）和改变单糖组成，增强了其降血糖效果（Zhang等人，2025年）。先前的研究表明，对Plantago asiatica L.种子的多糖进行HPH处理通过减小颗粒大小和改变表面形态，增强了其抗氧化能力和小鼠结肠/盲肠中的SCFAs产生（Hu、Nie和Xie，2013年）。我们之前的研究也表明，SE预处理显著降低了Hericium erinaceus多糖的分子量（M_w），同时改变了其表观粘度和凝胶强度，并增强了肠道SCFAs的产生（Chen等人，2024年）。尽管先前的研究显示HPH和SE引起的结构变化可以增强多糖的生物活性，但NAPs的结构-活性关系，尤其是在调节肠道微生物群方面的作用，仍需进一步研究。因此，我们假设阐明加工-结构-活性关系将有助于定制具有目标结构特性的NAPs，从而精确调节肠道微生物组成和SCFAs的产生，从而带来潜在的健康益处。

因此，本研究旨在通过HPH和SE技术提高NAPs的提取效率，并系统研究它们对NAPs的结构、流变学和功能特性的影响。此外，还利用体外粪便发酵模型来阐明预处理引起的结构变化如何差异性地调节肠道微生物群落。对微生物群产生的SCFAs的系统性分析进一步揭示了与NAPs利用偏好相关的底物特异性代谢模式。这些发现为研究各种NAPs的肠道微生物组介导的生物活性奠定了重要基础。

材料与试剂

N. aurantialba的子实体来自中国云南省昆明市的云南君仕杰生物技术有限公司。SCFA标准品（乙酸、丙酸和丁酸）购自Macklin（上海）。BCA蛋白浓度测定试剂盒和可溶性淀粉购自Solarbio（北京）。所有化学品均来自中国上海的Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.，均为分析级。

N. aurantialba多糖的制备与成分测定

获得了N. aurantialba的粗多糖

不同预处理下N. aurantialba子实体的SEM分析

SEM是一种用于观察样品表面形态的定性方法，可以获取尺寸、形状和分布等信息（Hu等人，2019年）。通过SEM研究了HPH和SE处理对N. aurantialba子实体的影响，并分析了微观结构变化，以推测多糖的释放机制。

如图2A所示，经过传统破碎后，样品呈现出不同大小的椭球形形态

结论

HPH和SE预处理显著提高了N. aurantialba子实体中多糖的提取率。所得到的NAPHE和NAPSE组分表现出不同的结构和流变学特性，主要表现为较低的分子量和表观粘度。特别是NAPSE显示出最明显的低分子量分布和最低的粘度。三种NAPs具有相似的单糖组成（葡萄糖、木糖、甘露糖、葡萄糖醛酸）

CRediT作者贡献声明

刘丽萍：撰写——初稿、正式分析、概念构思。刘艳芳：撰写——审稿与编辑、资金获取、概念构思。冯杰：方法学、研究、正式分析。刘晓雨：可视化、方法学、研究。张景松：验证、资金获取、概念构思。李荣春：研究、正式分析。孙浩文：方法学、研究。卢青青：研究、正式分析。杨林雷：方法学

未引用的参考文献

Liu等人，2021年；Nogal和Menni，2021年。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了中国云南省张景松专家工作站（项目编号202305AF150084）、中国云南省昆明市张景松药用真菌专家工作站（项目编号YSZJGZZ-2022043）以及中国农业研究系统专项基金（项目编号CARS-20）的财政支持。