来源：Semantic Scholar | 编译：DNA Lab Space
导语
肠道菌群是维系人体健康的重要“隐形器官”，而食源性多糖作为益生元是调控菌群结构的有力手段。传统食药用真菌茯苓（*Wolfiporia cocos*）的多糖成分已被证实具有免疫调节、抗炎等多种生物活性，但其作为肠道微生物碳源的行为却鲜有系统研究。Ma等人通过体外模拟结肠发酵，首次全面揭示了茯苓多糖在人体粪便微生物群落中的降解动力学、短链脂肪酸生成谱以及对关键功能菌群的选择性富集作用，为茯苓多糖开发为精准化肠道微生态调节剂提供了关键证据。该研究结果发表于《Foods》期刊。
研究背景
人体肠道内定殖着数万亿微生物，其代谢产物（如短链脂肪酸）在维持肠屏障完整性、调节免疫应答以及影响宿主能量代谢等方面发挥核心作用。饮食中的不可消化多糖是远端肠道菌群的主要碳源和能量来源，不同结构的多糖会选择性支持特定菌群的生长，进而塑造截然不同的代谢输出。因此，筛选具有靶向调节能力的新型多糖成为营养学和微生态研究的热点。
茯苓（*Wolfiporia cocos*）是我国传统利水渗湿类药材，其菌核富含β-葡聚糖、杂多糖等多种真菌多糖。既往药理学研究多聚焦于茯苓多糖经肠道吸收后对系统性免疫的调节，而忽略了这些大分子多糖在未被小肠消化吸收时即进入结肠，直接作为肠道菌群的发酵底物。早期零星研究表明，茯苓水提物可改变大鼠肠道菌群组成，但关于纯净茯苓多糖在人体肠道微生态系统中的具体发酵命运，包括降解速率、产酸特性及菌群应答的精细图谱，仍属空白。这严重制约了茯苓多糖从传统功能因子向现代益生元制剂的精准转化。
基于此，该研究旨在通过建立贴近生理条件的体外粪便发酵模型，系统表征茯苓真菌多糖的体外发酵特性，并利用高通量测序手段深入解析其对人体肠道微生物群落结构与功能基因潜力的影响，以期为其在功能性食品中的科学应用奠定基础。
研究方法
研究者采用水提醇沉结合色谱纯化的方法从茯苓菌核中制备获得了高纯度真菌多糖，并对其单糖组成、分子量及糖苷键连接方式进行了初步表征。随后，以三名健康供体的新鲜粪便样品为接种物，在厌氧工作站内构建了分批式静态体外结肠发酵系统。基础培养液采用含微量矿物元素和还原剂的碳酸氢盐缓冲体系，以模拟结肠近端的弱碱性厌氧环境。实验设置空白对照组（仅接种粪便菌群而无外加碳源）、茯苓多糖组以及作为阳性益生元对照的菊粉组，所有组别均于37℃恒温下持续发酵至48小时。
在预设的0、6、12、24、48小时等时间节点进行破坏性取样。通过苯酚硫酸法监测发酵液中总糖含量，以判断多糖的降解程度；采用pH计直接测定发酵液pH值变化；使用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）定量乙酸、丙酸、丁酸等主要短链脂肪酸以及乳酸、琥珀酸等中间代谢产物的累积浓度。更为关键的是，研究者对不同时间点的发酵沉淀物提取总基因组DNA，对细菌16S rRNA基因V3-V4高变区进行PCR扩增和高通量测序，并利用QIIME2流程进行扩增子序列变体（ASV）聚类、α/β多样性分析以及LEfSe差异物种判别。此外，还通过PICRUSt2软件对菌群宏基因组功能进行了预测，以间接评估代谢途径的潜在变化。
研究结果
**发酵动力学与产酸特征**
实验数据显示，茯苓多糖在人体粪便菌群作用下被有效降解利用。发酵的前12小时内，总糖含量即呈现快速下降趋势，至24小时降解速率趋缓，48小时后约有60%–70%的多糖被微生物消耗，降解曲线显著优于空白对照组。伴随多糖降解，发酵液的pH值从初始的6.8–7.0持续下降，至24小时稳定在5.6左右，表明较强的产酸代谢活动。短链脂肪酸总量在48小时内达到峰值，显著高于空白组，且其生成模式呈现明显的时间依赖性：发酵早期以乙酸和乳酸积累为主，中后期丙酸和丁酸产量大幅攀升。定量比较发现，茯苓多糖发酵体系中丁酸的终浓度接近菊粉组的水平，表明其具备促进产丁酸菌群代谢的显著能力。
**菌群组成重塑**
16S rRNA测序揭示，茯苓多糖的介入驱动了肠型层面的大幅重构。在属水平上，发酵24小时后，*Bacteroides*（拟杆菌属）的相对丰度略有下降，而多种典型的有益共生菌出现爆发性增长。LEfSe分析将*Bifidobacterium*（双歧杆菌属）、*Faecalibacterium*（普拉梭菌属）、*Blautia*（布劳特氏菌属）和*Roseburia*（罗氏菌属）鉴定为茯苓多糖组的高维生物标志物。其中，*Faecalibacterium prausnitzii*作为丁酸梭菌之外最重要的产丁酸菌之一，其相对丰度在茯苓多糖组较空白组提高了近4倍；*Bifidobacterium*属的增幅也超过一个数量级，显示出茯苓多糖具备经典益生元的“双歧因子”效应。
**菌群代谢功能预测**
PICRUSt2功能预测进一步显示，茯苓多糖显著富集了与淀粉和蔗糖代谢、半乳糖代谢及丁酸甲酯代谢相关的KEGG通路，同时涉及丙酸和丁酸产生的关键酶基因（如磷酸转丁酰酶基因和丁酸激酶基因）丰度明显上调。这从基因潜力层面佐证了宏基因组具有增强短链脂肪酸生成的定向倾向。值得注意的是，推测参与吲哚、对甲酚等蛋白发酵产物的代谢通路丰度则相对下调，提示茯苓多糖可驱动菌群从腐败发酵模式向糖分解健康模式转变。
讨论与展望
该研究从表型到机制逐层深入，首次构建了茯苓真菌多糖与人体肠道菌群相互作用的详细代谢全图。其核心价值在于明确了茯苓多糖并非惰性填充物，而是一种能被远端结肠菌群高效转化、并特别有利于丁酸产生菌生长的候选益生元。丁酸作为结肠细胞的主要能量来源，对维护肠道屏障、降低炎症水平及预防结直肠肿瘤至关重要，因此茯苓多糖针对产丁酸菌的选择性调控蕴藏着深远的健康意义。
然而，当前结果仍基于体外静态发酵模型，无法完全复现体内肠道蠕动、宿主黏膜互作及免疫反馈等复杂过程。不同供体的粪便微生物组成存在个体异质性，这可能导致人群应答的差异。此外，多糖纯化过程已去除天然茯苓菌核中的萜类等伴随小分子，这些成分在实体消费时空是否存在协同效应也需要更系统的验证。未来的研究应引入动态多腔室肠道模拟系统或无菌动物模型，进而通过人体临床干预试验，建立多糖精细结构（如支链度、溶解度）与特定功能菌簇响应的构效关系。一旦打通这一链条，茯苓多糖有望从传统药材成分转型为以肠道丁酸增量为目标的精准微生态制剂，在代谢性疾病、炎症性肠病的营养支持中占据一席之地。
参考来源
Ma, K., Kei, N., Yang, F., Lauw, S., & Chan, P. (2023). In Vitro Fermentation Characteristics of Fungal Polysaccharides Derived from *Wolfiporia cocos* and Their Effect on Human Fecal Microbiota. *Foods*, 12(21), 4014. DOI: 10.3390/foods12214014
DOI: 10.3390/foods12214014