《Food Research International》：Comprehensive evaluation of
Ganoderma lucidum extracts: digestion kinetics, gut microbiota modulation, and immunoregulatory mechanisms
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灵芝水提物与乙醇提物在体外消化过程中的活性成分释放特性及其通过调节肠道微生物代谢产物和免疫相关通路发挥协同免疫调节作用，为功能性食品开发提供理论依据。
蒋天佳|朱荣业|郭秀亮|李健|朱轩|鲍若涵|陈杰
浙江工商大学食品科学与生物技术学院，中国杭州310018
摘要
灵芝（Ganoderma lucidum）具有药用和食用价值，其功效得益于β-葡聚糖和灵芝酸等生物活性成分，这些成分可通过多种途径调节免疫反应。然而，灵芝提取物的消化过程及其与微生物群的相互作用尚未得到充分研究，而且口服后会在消化过程中发生显著降解，导致生物利用度较低（<10%）。提取方法对成分稳定性、消化行为及代谢产物谱的影响也尚不明确。为填补这些知识空白，本研究采用体外胃肠道消化模型结合RAW 264.7巨噬细胞实验和RNA测序技术，分析了灵芝的水提物和乙醇提取物。结果表明，“消化-代谢-免疫”过程受提取方法、浓度和消化阶段的影响，肠道微生物群的调节有利于抗炎作用，并增加结肠丁酸盐的产生。免疫学评估进一步证实了提取物具有抑制炎症介质的作用，并调节了与免疫相关的通路，RNA-Seq分析还确定了参与这些过程的关键调控基因，为优化基于灵芝的功能性食品和推进精准营养应用提供了依据。
引言
人体肠道微生物环境是一个复杂的生态系统，对维持代谢稳态、调节免疫反应和支持生理功能至关重要（Sanders等人，2019年）。肠道微生物群的失调与多种疾病相关，尤其在炎症性肠病（IBD）的发病机制中起重要作用（Tilg等人，2020年）。IBD患者的肠道微生物群失调会导致免疫激活异常，从而加重疾病进展（Liu等人，2021年）。肠道微生物通过调节免疫系统及产生必需代谢物（如短链脂肪酸SCFAs）来影响健康（Descamps & Thaiss，2018年；Hessler等人，2023年；Krautkramer等人，2021年）。目前IBD的治疗手段存在局限性，因此针对肠道微生物组的调节策略具有很大潜力。
膳食多糖和三萜类化合物在调节肠道微生物群方面发挥关键作用。多糖作为微生物调节剂，可改善代谢综合征和肠道屏障完整性（Gill等人，2021年；Slavin，2013年；Zhang等人，2022年）。来自植物和真菌的天然多糖（如壳聚糖和藻类多糖）可通过多靶点机制缓解结肠炎（Huo等人，2022年；Kim等人，2023年；Xie等人，2019年；Yang等人，2022年）。三萜类化合物与宿主和微生物群之间存在复杂相互作用：例如，苹果中的三萜类化合物可恢复微生物平衡（Mueller等人，2013年），灵芝中的三萜类化合物可调节厚壁菌门（Firmicutes）/拟杆菌门（Bacteroidetes）的比例（Tong等人，2023年），人参和甘草中的三萜类化合物可改善代谢内毒素血症（Han等人，2024年；Jain等人，2022年）。这些天然化合物具有重要的免疫调节能力。
灵芝是一种著名的药用和食用真菌，在传统东亚医学中广泛应用。其生物活性成分（如多糖和三萜类化合物）具有免疫调节、抗氧化和代谢调节作用（Boh，2013年；Li等人，2016年）。灵芝中的多糖可通过重塑肠道微生物群来改善代谢综合征，而三萜类化合物可减轻肠道炎症（Hapuarachchi等人，2018年；Yang等人，2023年）。但目前的研究主要集中在单一成分上，多种成分的协同作用及其对“消化-微生物群-免疫”轴的调节效应尚未得到充分探讨。灵芝水提物和乙醇提取物的体外消化特性及其与微生物群代谢产物的关联仍需进一步研究。
尽管取得了一些进展，但大多数现有研究仅关注单一的灵芝成分或单一提取产物。水提物和乙醇提取物的比较效果，以及提取方式对消化行为、微生物发酵、代谢产物生成和免疫反应的影响仍不够明确。特别是这些提取物的消化命运及其与微生物群代谢产物的关联尚未系统研究。
本研究旨在全面评估灵芝水提物和乙醇提取物的消化特性、肠道微生物群调节作用及免疫调节效果。首先通过体外静态消化模型比较了不同提取方法得到的多糖和三萜类的消化稳定性，随后利用体外肠道发酵系统结合16S rRNA测序、电子鼻分析和高效液相色谱技术分析了微生物群组成、发酵气体和SCFA的产生情况。最后通过脂多糖刺激的巨噬细胞实验评估了免疫调节效果及其机制。这种综合方法揭示了灵芝水提物和乙醇提取物的差异性和互补性，为其在功能性食品开发和炎症疾病干预中的合理应用提供了科学依据。本研究从食品科学角度出发，未将诱导肠道微生物群失调作为实验目的，研究结果也不涉及对疾病相关微生物群紊乱的治疗效果。
材料
所使用的灵芝（红灵芝）在直径为14厘米的模拟野生环境中培养，具有圆形和致密的质地。培养周期为300天，来自浙江科达生物技术有限公司的栽培基地（坐标：119°12′E，28°10′N）。主要试剂包括消化酶（α-淀粉酶、胰酶和胃蛋白酶，购自Sigma-Aldrich）、SCFA标准品（上海Macklin生化技术有限公司）和抗氧化剂检测试剂。
提取物及其消化产物中的多糖和三萜类化合物含量
学生t检验结果显示，灵芝水提物（ST）和乙醇提物（CT）中的粗多糖和三萜类化合物含量存在显著差异（表1，p < 0.05）。具体而言，水提物中的多糖含量（25.43 ± 0.14 mg/mL）明显高于乙醇提物（0.10 ± 0.02 mg/mL），这归因于多糖的水溶性，使其更易从水中提取。相比之下，乙醇提物中的三萜类化合物含量较低。
结论
本研究通过三阶段体外消化模型结合细胞和转录组分析，系统阐明了灵芝水提物和乙醇提取物在消化动力学、肠道微生物群调节和免疫调节方面的差异机制。结果表明，提取方法和消化阶段共同影响了生物活性成分的释放：乙醇提物在胃消化过程中表现出浓度依赖性的多糖释放。
作者贡献声明
蒋天佳：撰写、审稿与编辑、项目监督、概念构思。朱荣业：初稿撰写、数据验证、软件使用、方法学设计、数据分析。郭秀亮：资源获取、资金筹措。李健：资金筹措。朱轩：方法学设计。鲍若涵：撰写、审稿与编辑、资源协调。陈杰：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、资源协调、概念构思。
伦理声明
作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益冲突或个人关系。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。
致谢
本研究得到了浙江省教育厅科研项目（Y202352419）、台州市科技计划（23nya13）以及浙江省高校访问工程师校企合作项目（FG2023316）的资助。
