解析酸奶油中Lactobacillus rhamnosus S_82与木寡糖共生菌群降低胆固醇的机制

《Food Microbiology》：Unraveling the cholesterol-lowering mechanism of a Lactobacillus rhamnosus S_82 and xylo-oligosaccharides synbiotic in sour cream.

酸奶油胆固醇降低研究中，利用Lactobacillus rhamnosus S_82与木寡糖的合成生物体系，通过转录组学、气相色谱和扫描电镜分析，揭示了XOS通过维持磷酸酮醇酶基因表达促进脂肪酸合成，进而增强胆固醇吸附机制，使发酵酸奶油胆固醇含量降至54mg/100g，同时保持发酵特性与感官品质。

　　

Xuemeng Fu|Wenhao Zhao|Dongyao Li|Na Zhang|Miaoshu Wang|Xia Tang|Qinghai Sheng|Hongtao Tian|Chen Li

河北农业大学食品科学与技术学院，中国河北省保定市，071000

摘要:

随着人们对营养认识的提高，以及胆固醇含量的增加，酸奶油受到了越来越多的关注，因此降低胆固醇含量变得尤为重要。合生元提供了一种新的策略，研究表明木寡糖（XOS）能够在体内和体外增强Lactobacillus rhamnosus S_82的降胆固醇能力。将这种合生元应用于奶油发酵过程中，可将胆固醇含量降低至54毫克/100克，同时保持发酵特性和感官品质。转录组学分析显示，XOS能够维持S_82中磷酸酮醇酶基因的表达，上调丙酮酸到乙酰辅酶A途径中的关键基因，为细胞膜脂肪酸合成提供足够的底物，从而促进胆固醇的吸附。气相色谱分析进一步证实了脂肪酸生物合成的增强。发酵过程中，脂质组学分析表明牛奶脂肪球中的胆固醇酯减少，脂肪球膜脂质筏的稳定性降低，这可能有助于游离胆固醇的释放。扫描电子显微镜观察证实了游离胆固醇被Lactobacillus rhamnosus吸附，从而降低了酸奶油的胆固醇水平，并增加了不饱和脂肪酸的含量，提高了营养价值。本研究为合生元在酸奶油中降低胆固醇的作用提供了新的见解。

引言

在西方饮食结构中，酸奶油因其独特的风味和质地而成为烘焙和调味品制作中不可或缺的成分（Narvhus等人，2019年）。然而，其原料——奶油含有较高的胆固醇，远高于其他发酵乳制品（Wang等人，2023年）。过量摄入膳食胆固醇会升高血浆低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），增加心血管疾病（CVD）和动脉粥样硬化的风险（Connor & Connor，2002年）。因此，降低酸奶油中的胆固醇含量至关重要。

现有的降低奶油胆固醇的方法包括酶转化、超临界萃取和β-环糊精的应用，但这些方法大多存在营养损失或生产成本高的缺点（Kolari? & ?imko，2022年）。相比之下，乳酸菌发酵是一种成本效益高的生物方法，对营养和风味的影响较小，因此受到了广泛关注（Albano等人，2018年）。合生元为降低胆固醇提供了新的途径，已被证明在调节血糖（Kolari? & ?imko，2022年；C. Li等人，2024年）、降低胆固醇（Tang等人，2020年）以及减少心血管疾病风险（Olas，2020年）方面具有潜力。Lactobacillus rhamnosus是一种被广泛研究并广泛应用的有益菌株，其GG株（LGG）已被证实具有降血糖和降血脂作用，并能改善肠道健康（J. Cheng等人，2025年；Oh等人，2026年）。基于此，我们的研究团队之前分离出了L. rhamnosus S_82菌株，该菌株与木寡糖（XOS）联合使用时，在体内和体外均表现出显著的降胆固醇效果。本研究利用这种合生元组合对酸奶油进行了发酵（Dang等人，2024年）。

目前关于益生菌介导的体外降胆固醇机制的研究包括细菌细胞对胆固醇的吸收（Lye, Rahmat-Ali等人，2010年）、胆固醇与益生菌酶解产物的共沉淀（Ishimwe等人，2015年）以及其代谢产物对胆固醇的吸附作用（Bhat & Bajaj，2018年）。然而，关于合生元在体外（尤其是在酸奶油中）降低胆固醇的具体机制的研究仍然有限。现有研究主要集中在体内机制上，如促进胆汁酸的降解和排泄（Javed等人，2025年）、调节肝脏HMGCR/LDLR基因表达（Kim等人，2021年），或通过益生元发酵产生的短链脂肪酸（如丙酸）抑制肝脏胆固醇合成（Ghorbani等人，2023年）。XOS能够调节肠道微生物群，降低总胆固醇，并减轻高脂饮食引起的肝脏损伤（F. Li等人，2021年），同时增强L. rhamnosus S_82的降胆固醇能力（Dang等人，2024年），但其具体机制尚不清楚。

因此，本研究使用L. rhamnosus S_82和XOS对酸奶油进行了发酵。通过转录组学分析在不同条件下差异表达的基因，阐明了XOS增强L. rhamnosus S_82降胆固醇能力的机制。结合扫描电子显微镜和非靶向脂质组学技术，进一步揭示了L. rhamnosus S_82和XOS在酸奶油中降低胆固醇的具体机制。本研究为合生元发酵酸奶油及其降胆固醇机制的研究奠定了基础。

材料

Millac酸奶油来自Pritchitts（英国），由牛奶制成，脂肪含量为38.83%，蛋白质含量为2.12%。Lactobacillus rhamnosus GG（LGG）购自中国普通微生物菌种保藏中心。Lactobacillus rhamnosus S_82菌株保存在本实验室（Dang等人，2024年）。

酸奶油的制备及其理化性质测定

酸奶油的制备方法参考了Khademi等人（2022年）的研究，并进行了以下修改：Lactobacillus rhamnosus LGG和S_82的发酵液在8000 × g的离心力下离心10分钟

酸奶油的理化指标和感官评价

比较了L. rhamnosus LGG和S_82在以葡萄糖（Glu）或XOS为碳源的条件下发酵酸奶油的特性及降胆固醇能力，结果显示，尽管XOS组对细菌生长和酸的产生有中等程度的抑制作用，但L. rhamnosus S_82与XOS的组合表现出更强的降胆固醇效果。如图1A和1B所示，两种菌株在两种碳源下均将酸奶油发酵至合适的pH范围（pH < 4.6），并且存活菌数

结论

本研究使用L. rhamnosus S_82和XOS对酸奶油进行了发酵。转录组学分析表明，L. rhamnosus S_82主要通过细胞膜吸附来去除胆固醇。在胆固醇存在的情况下，L. rhamnosus S_82能够维持磷酸酮醇酶基因的表达，促进XOS向丙酮酸的代谢，从而增加乙酰辅酶A的供应，进而增强脂肪酸的合成和胆固醇的吸附能力。

作者贡献声明

Hongtao Tian：研究指导、方法学设计、资金获取、概念构思。Xuemeng Fu：初稿撰写、数据可视化、验证、数据分析。Wenhao Zhao：修订与编辑、软件应用、数据分析。Dongyao Li：修订与编辑、软件应用。Qinghai Sheng：数据验证、数据管理。Chen Li：研究指导、项目管理、方法学设计、资金获取、概念构思。Na Zhang：数据验证、数据管理。Miaoshu Wang：数据验证、数据管理。

未引用文献

Lye等人，2010年。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32472359）、河北省自然科学基金（项目编号：C2023204036）、河北省教育厅科研项目（项目编号：ZD2021059）以及河北农业大学引进人才研究基金（项目编号：YJ2021035）和保定市科技创新计划（“捷邦固帅”计划）（项目编号：2024nong201）的支持。