不同红藻多糖对鱼丸体外模拟消化发酵过程的影响

《Food Hydrocolloids》：Effects of different red algal polysaccharides on the simulated digestive fermentation of fish balls in vitro

红藻多糖通过体外胃肠消化和结肠发酵模型研究了其对鱼丸蛋白降解及菌群的影响，发现卡拉胶抑制消化而PHP/BFP促进蛋白分解及有益菌增殖，为功能性食品开发提供依据。

　　

郑明静|张楠|马梦涵|洪涛|杨远帆|江泽东|倪慧|欧玉佳

福建厦门集美大学食品与生物工程学院，361021

摘要

体外胃肠道消化和结肠发酵模型被建立起来，以研究红藻多糖如何影响基于鱼糜的鱼丸的消化行为和微生物反应。结果表明，卡拉胶可以显著抑制蛋白质消化和淀粉水解（p < 0.05），而琼脂则降低了蛋白质的消化率，但不影响淀粉的降解。相比之下，添加1.00%的PHP或BFP可以增强蛋白质的分解，尤其是PHP在胃中的游离氨基酸浓度最高，为508.58 ± 12.96 μmol/mL（p < 0.05）。在发酵过程中，含有红藻多糖（特别是卡拉胶和PHP）的鱼丸表现出丙酸和乙酸产量的显著增加（p < 0.05）。这些处理还促进了有益细菌（如乳酸菌和阿克曼氏菌）的生长，同时减少了链球菌的数量。研究结果表明，红藻多糖可以影响消化过程，改变发酵代谢物谱，并支持更有利的肠道微生物群的发展。这些发现为红藻多糖在改善基于鱼糜产品的营养功能和健康相关特性方面的潜在应用提供了宝贵的见解。

引言

鱼糜是一种去除了肌浆蛋白、脂质、血液和其他杂质的肌原纤维蛋白浓缩物（Chen等人，2020年）。新鲜或冷冻的鱼糜可以加工成有弹性的凝胶食品（例如鱼丸），由于其高质量的蛋白质、不饱和脂肪酸以及补充必需营养素的能力而受到消费者的青睐（Jia等人，2015年；Zheng等人，2022年）。然而，鱼糜中的肌原纤维蛋白在冷冻储存过程中容易发生变性，导致鱼糜产品的凝胶质量下降。添加多糖可以通过增强凝胶的强度、咀嚼性和保水性来解决这个问题（Sun等人，2023年；Zhang等人，2023年）。此外，如藻酸盐等多糖被发现可以通过形成坚固的交联网络来抑制鱼糜中的蛋白质水解，从而阻止胃蛋白酶接触其底物（Leng等人，2025年）。此外，像卡拉胶和PHP这样的红藻多糖可以在体外影响淀粉和蛋白质的消化特性（Li等人，2023年）。我们之前的研究还表明，富含多糖的海坛紫菜和紫菜粉末可以增强鱼丸的胆盐结合能力和胰脂肪酶抑制率（Chen等人，2023年）。然而，除了研究多糖或鱼丸在口腔、胃和小肠阶段的消化特性外，关于多糖对鱼丸结肠发酵特性的影响的研究还很少。

多糖是红藻的主要活性物质和膳食营养元素，包括卡拉胶、琼脂、海坛紫菜多糖（PHP）和紫菜多糖（BFP）。大多数红藻多糖在人体上消化道中未被消化；然而，它们可以通过结肠中的肠道菌群在结肠中进行发酵（Shen等人，2023年；Shen, Hong等人，2023年；Zheng等人，2022年；Xu等人，2020年）。红藻多糖，如PHP和BFP，可以通过上调有益肠道细菌的相对丰度来改善肠道菌群的结构和多样性（Chen等人，2021年）。此外，含有红藻多糖的鱼丸已被证明可以促进Caco-2细胞中的葡萄糖和氨基酸的吸收和运输（Wang等人，2025年）。然而，不同红藻多糖如何影响鱼丸的消化和发酵仍不清楚，特别是它们是否可以改变肠道菌群利用的碳和氮源，从而产生不同的益生菌效应。

使用肠道菌群的体外模拟消化和结肠发酵模型可以更好地评估食物消化率和营养成分的释放行为（David-Birman等人，2013年）。因此，我们构建了一个体外模拟的胃肠道消化系统和一个三阶段肠道菌群发酵系统（升结肠-横结肠-降结肠），并研究了不同红藻多糖（浓度为0.50%和1.00%）对鱼丸中蛋白质和淀粉消化特性的影响。此外，还确定了短链脂肪酸（SCFAs）的变化以及结肠发酵过程中肠道菌群的结构和多样性。这些发现可以为进一步研究多糖调节鱼糜产品消化和发酵特性的机制提供科学依据。

材料与化学品

冷冻银鲤鱼糜购自福建安井食品有限公司（中国福建）。海坛紫菜来自中国漳州的东山岛。紫菜来自福建莆田的龙凤祥食品有限公司。卡拉胶（LV-R-03，纯度99%，食品级）和琼脂（QI00，纯度99%，食品级）均购自福建Lvxin食品有限公司。葡萄糖苷酶和猪胆盐购自上海宇源

蛋白质消化率

在体外模拟的胃消化过程中（图1a），随着消化时间的延长，鱼丸的蛋白质消化率逐渐增加。从30分钟到120分钟，添加了PHP的鱼丸组表现出更高的蛋白质消化率，其中1.00%的PHP组有显著提升（p < 0.05）。当消化时间达到300分钟时，1.00%的卡拉胶组的蛋白质消化率最低，比空白组低28.48%

结论

研究了不同红藻多糖对体外模拟消化和鱼丸发酵特性的影响。结果表明，卡拉胶抑制了蛋白质消化和淀粉水解，而1.00%的PHP和BFP增强了蛋白质消化率，并在胃消化过程中增加了游离氨基酸的含量。在体外模拟的肠道发酵过程中，添加了卡拉胶和PHP的鱼丸显著增加了SCFAs

作者贡献声明

杨远帆：写作 – 审稿与编辑，数据分析。江泽东：写作 – 审稿与编辑，监督，资金获取。倪慧：写作 – 审稿与编辑，概念构思。欧玉佳：写作 – 审稿与编辑，概念构思。郑明静：写作 – 初稿撰写，实验研究，资金获取。张楠：实验研究，数据分析。马梦涵：实验研究，数据分析。洪涛：写作 – 审稿与编辑，数据分析

未引用参考文献

Dou等人，2025年；Duan等人，2023年；Qiao等人，2022年；Sun等人，2024年；Shen等人，2023年；Versantvoort等人，2005年；Wang等人，2021年；You等人，2020年；Zheng等人，2022年。

利益冲突

作者确认他们与本文所述的工作没有利益冲突。

利益冲突声明

?作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（授权号U24A20469）的联合资金支持，并部分得到了福州-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）和福建省科技经济一体化服务平台项目（B21022）的支持。