从水相两相萃取法中获得的泽泻根粗多糖的消化特性及其对肥胖人群肠道微生物群的影响

《International Journal of Biological Macromolecules》：Digestion properties of Alismatis Rhizoma crude polysaccharide derived from aqueous two-phase extraction and their influence on gut microbiota with obesity

本研究开发盐浓度饱和油红O染色法（SCS-ORO）筛选出7种乙醇两相系统盐，其中磷酸钾系统提取的Alismatis Rhizoma多糖（ARP）有效抑制线虫脂质积累，其成分以葡萄糖和阿拉伯木糖胶为主，后者具有抗消化潜力。体外发酵发现ARP可增加肥胖患者肠道双歧杆菌和乳酸杆菌丰度，上调吲哚衍生物（色氨酸、3-吲哚乙酸等）合成，为ARP通过调节肠道菌群抗肥胖提供理论依据。

　　

高涛|赵宗华|曹天一|罗娜|李欣|熊川|冯世林|唐子忠|袁书|袁明

四川农业大学生命科学学院，雅安，625014，中国

摘要

虽然Alismatis Rhizoma多糖显示出良好的抗肥胖潜力，但仍存在一些研究空白，包括提取方法、化学组成以及与肠道微生物群的相互作用。本文开发了一种新的方法——盐浓度饱和油红O染色法（SCS-ORO），用于从28种盐中筛选出能够与乙醇形成双相系统的盐类。其中，K₂HPO₄/乙醇体系适用于提取A. Rhizoma粗多糖（ARP）。从K₂HPO₄/乙醇体系获得的ARP能够减轻Caenorhabditis elegans中的脂质积累，其主要成分是葡聚糖和阿拉伯半乳聚糖，其中阿拉伯半乳聚糖具有抗消化作用。对肥胖患者肠道微生物群的体外发酵研究表明，ARP能够增加Bifidobacterium和Lactobacillus的数量，从而上调吲哚衍生物（如色胺、3-吲哚乙酸和3-吲哚丙烯酸）的水平。这些发现为ARP通过调节肠道微生物群来对抗肥胖提供了理论基础。

引言

脂质过度积累是肥胖患者的主要临床特征，这增加了患高脂血症、糖尿病、非酒精性脂肪肝等疾病的风险[1]。根据NCD-RisC和世界肥胖联合会（WOF）的报告，全球肥胖率从1975年的4.8%上升至2016年的13.6%，预计到2030年男性肥胖率将达到17%，女性将达到22%[2]，[3]。肥胖的发生和发展与肠道微生物群密切相关[4]，[5]。肠道微生物群缺乏会降低对饮食诱导的肥胖的敏感性，而微生物群移植则能恢复这种敏感性，进一步证明了肠道微生物群与肥胖发展之间的因果关系[6]，[7]。因此，管理肠道微生物群的平衡被视为对抗肥胖的一种潜在策略。

植物多糖被认为是一种潜在的益生元，可以通过“齿轮效应”调节肠道微生物群并发挥其生物活性[8]。近年来，大量研究表明植物多糖具有抗肥胖作用[9]，[10]。其中，从Alismatis Rhizoma（一种传统中药）中提取的多糖在减少高脂饲料引起的体重增加和脂质积累方面表现出显著效果[11]。植物多糖约占A. Rhizoma干重的5%，表明它们是主要的生物活性化合物，主要由葡聚糖和阿拉伯半乳聚糖组成[12]，[13]，[14]，[15]，[16]。此外，A. Rhizoma多糖可能具有益生元作用，因为它们能够通过调节肠道微生物群稳态来缓解对乙酰氨基酚引起的急性肝损伤[15]，[16]。然而，A. Rhizoma多糖在抗肥胖作用中的益生元作用尚未得到明确。

多糖的生物活性受提取技术的影响很大[17]。近年来出现了一种绿色提取技术——水相双相系统，通常由盐和乙醇或高分子量聚合物组成。该技术具有粘度低、传质效率高、相分离容易等优点，因此在植物天然产物的提取中得到广泛应用[18]，[19]。特别是在提取植物多糖时，水相双相系统还能提高其生物活性和纯度[20]，[21]，[22]。因此，在本研究中，我们优化了A. Rhizoma多糖的水相双相体系，并研究了其对肥胖个体肠道微生物群的影响。本研究旨在从肠道微生物群的角度探索A. Rhizoma多糖的抗肥胖潜力。

材料与化学品

2022年1月，我们从中国四川省雅安市采集了Alisma plantago-aquatica L.的根茎。将其置于115°C下加热15分钟，然后在60°C下干燥以获得A. Rhizoma。随后将其粉碎成粉末并通过60目筛子过滤。依次用石油醚和甲醇去除其中的脂质、色素和三萜类化合物，最后在40°C下干燥后提取A. Rhizoma粗多糖（ARP）。

C. elegans N2和ZXW618 [

利用水相双相系统优化ARP的提取

水相双相系统是一种常用的绿色提取技术，通常由盐和乙醇或高分子量聚合物组成，广泛用于多糖的提取[18]，[19]。为了识别能够与乙醇形成双相分离的盐类，我们的研究团队创新性地开发了SCS-ORO技术（如图1a所示）。在相图中，随着盐浓度的增加，双相区域内的乙醇浓度降低，表明只有少数盐类

结论

在本研究中，我们开发了SCS-ORO方法来筛选能与乙醇形成双相系统的盐类。最终确定了7种盐（K₂HPO₄、Na₂S₂O₃、(NH₄)₂SO₄、K₂CO₃、NaH₂PO₄、(NH₄)₂SO₄和Na₂CO₃），它们能与乙醇形成双相系统。其中，K₂HPO₄/乙醇体系适用于提取ARP，最大产率为23.44±0.74 mg葡萄糖/克干重（2.34%）。此外，从K₂HPO₄/乙醇体系获得的ARP能有效减轻Caenorhabditis中的脂质积累

CRediT作者贡献声明

高涛：撰写初稿、数据可视化、实验设计、数据分析。赵宗华：数据可视化、实验设计。曹天一：实验设计。罗娜：实验设计。李欣：实验设计。熊川：实验设计。冯世林：资源获取、方法学研究。唐子忠：资源获取。袁书：撰写、审稿与编辑。袁明：撰写、审稿与编辑、概念构思。

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本论文的过程中，作者使用了DocHero AI（https://www.dochero.ai/home）来纠正英语语法错误。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审阅和编辑，并对论文内容负全责。

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。

致谢

本项目的资金支持来自四川省国际合作项目技术部（2023YFH0043）和中国西南地区作物基因探索与利用国家重点实验室（SKL-KF202318）。