摘要：尽管果胶已被广泛研究，但由于其结构复杂，关于其对肠道微生物群影响的知识仍存在空白。本研究旨在探究果胶是否能够体外富集肠道微生物群。为此，我们从卷丹百合花中提取了一种分子量为43.9 kDa的均质RG-Ⅰ型果胶，命名为L01-B1。结构分析表明，L01-B1含有鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、半乳糖和阿拉伯糖，其摩尔比为13.4：1.8：11.1：37.2：36.5。L01-B1的主链由1,6-β-半乳糖苷、1,4-α-半乳糖醛酸苷和1,2-α-鼠李糖醛酸苷组成，而侧链则包括连接到鼠李糖C-4位的1,5-α-阿拉伯糖苷、1,4-β-半乳糖苷和T-β-葡萄糖醛酸，以及连接到半乳糖C-3位的1,3-β-半乳糖苷和T-β-半乳糖苷。
研究表明，L01-B1能够体外改变人肠道微生物群的组成，并增加长双歧杆菌的丰度。此外，我们从人粪便中分离并鉴定出长双歧杆菌亚种sueorum的DK001菌株。DK001的基因组为环状结构，基因组大小约为2.4 M。值得注意的是，L01-B1可能通过两种酶降解并改变人肠道微生物群的代谢。总的来说，这些发现为针对长双歧杆菌的干预策略提供了见解。
【前言】
越来越多的证据表明，多糖是塑造肠道微生物群组成的主要因素之一。例如，果胶、木聚糖、木葡聚糖、阿拉伯木聚糖和阿拉伯聚糖等多糖可被人类肠道微生物群降解，其分子机制也得到了深入研究。此外，体内实验表明，多糖能够选择性或特异性地富集某些细菌种类。更重要的是，许多被选择性富集的细菌种类可能具有预防疾病的功能，比如肥胖、代谢功能障碍相关脂肪性肝炎等。因此，研究能够选择性促进对人类健康有益的细菌种类生长的多糖具有重要意义。
果胶广泛存在于自然界中，且具有极其复杂的结构。通常，果胶由五大主要结构单元组成：鼠李半乳糖醛酸I、鼠李半乳糖醛酸II、均半乳糖醛酸、木半乳糖醛酸和阿拉伯半乳糖醛酸。由于果胶对人类健康的益处，近年来受到了广泛关注。作为一种膳食纤维，果胶可在体外被人类肠道中的拟杆菌属细菌降解。果胶几乎完整地抵达大肠，并在那里被500到1000种不同的微生物利用。从水果中提取的果胶能够增加宿主肠道中某些有益菌群的丰度，而从多种植物中提取的果胶也能显著提升益生菌（如双歧杆菌和乳酸菌）的含量。然而，目前尚不清楚从植物中提取的果胶究竟选择性富集了哪些特定的细菌种类，果胶结构与肠道微生物之间的关联也一直模糊不清。
卷丹百合花属于百合属，作为一种传统药物和饮食来源，具有丰富的应用历史，因其多样的药理特性而展现出巨大潜力。卷丹百合花含有多种化合物，包括多糖、皂苷、酚类、生物碱和黄酮类。通常，卷丹百合的鳞茎被用于传统医学。以往的研究主要集中在具有抗氧化和免疫调节活性的百合鳞茎多糖。然而，对于来自卷丹百合花的多糖，研究相对较少。尤其是果胶，作为卷丹百合花的主要生物活性成分，因其潜在的健康促进功能（如促进血管生成、免疫调节和抗过敏效应）而受到学术界的广泛关注。因此，研究和鉴定来自卷丹百合花的新型多糖具有重要意义。
总的来说，我们推测卷丹百合花中的多糖可能具有富集核心细菌群落或特定种类的生物活性。为此，我们提取了一种果胶多糖L01-B1，并解析了其结构。通过多组学、微生物技术和全基因组测序，我们探讨了L01-B1对体外人肠道微生物群的影响。我们的研究结果可能拓展草药多糖的功能，并为未来发现新的益生菌提供线索。
【结果部分】
1.L01-B1的分离与纯化
通过沸水提取和乙醇沉淀法，从2.0 kg百合花中获得粗多糖LLP（80 g，提取率4%）。随后，利用DEAE-Sepharose Fast Flow柱层析（离子交换柱）分离，从0.1 mol/L NaCl洗脱液中得到LLP-01（4.16 g，占2.0 kg百合花的0.2%）。接着，通过Sephacryl S-300HR凝胶渗透色谱柱进一步纯化LLP-01，得到三个组分，各组分中的多糖在大小和电荷方面相似。第二个组分被命名为L01-B1（711 mg，占2.0 kg百合花的0.03%）。图1a展示了L01-B1的分离纯化流程。L01-B1的高效液相色谱（HPLC）图谱（图1b）显示一个单一的对称尖峰，平均分子量为43.9 kDa，表明其在分子量和电荷分布上均具有均一性。苯酚-硫酸法测定结果显示，L01-B1中中性糖含量为85.23%；间羟基联苯法测定结果显示，L01-B1中糖醛酸含量为11.41%。此外，BCA蛋白定量分析表明，L01-B1中不含蛋白质。
图1.（a）从百合花中纯化L01-B1的流程图。（b）通过高效液相色谱法（HPLC）检测的L01-B1的均一性。
2.L01-B1的傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析
L01-B1的红外光谱分析结果如图S2所示。谱图显示出多糖的特征吸收峰。其中，3394.67 cm⁻¹处的峰对应于O–H的伸缩振动，2936.13 cm⁻¹处的峰代表C–H的伸缩振动。在1417.85–1041.73 cm⁻¹范围内的信号归因于C–O键，而1728.96 cm⁻¹处的峰表明存在羧基C=O的伸缩振动，这表明多糖中含有糖醛酸。
3.单糖组成及部分酸水解
单糖组成分析在高效阴离子交换色谱（HPGPC）谱图中显示出五个峰，相应的单糖比例见表1。与标准单糖谱图（图S3a）对比，确定L01-B1中的单糖峰为鼠李糖（Rha）、葡萄糖醛酸（GlcA）、半乳糖醛酸（GalA）、半乳糖（Gal）和阿拉伯糖（Ara），其摩尔比为13.4：1.8：11.1：37.2：36.5（图S3b）。L01-B1经过糖醛酸还原后，生成还原多糖RL01-B1。结果表明，RL01-B1中半乳糖（Gal）和葡萄糖（Glc）含量的增加对应于L01-B1中半乳糖醛酸（GalA）和葡萄糖醛酸（GlcA）含量的增加。
表1 L01-B1、RL01-B1、L01-B02-I、RL01-B02-I和L01-B105-I的单糖组成
部分酸水解后，通过透析分离得到的截留液和透析液经过冷冻干燥，分别得到L01-B102-I和L01-B102-O。通过HPGPC评估L01-B102-I的均一性，结果显示其为均一组分，平均分子量为26.5 kDa。随后，L01-B1在0.5 M三氟乙酸（TFA）中进一步水解，经过冷冻干燥后得到L01-B105-I（截留液）和L01-B105-O（透析液）。HPGPC分析表明，L01-B105-I的分子量为22.9 kDa，与L01-B102-I相近。此外，L01-B105-I的单糖组成与L01-B102-I相似。L01-B102-I和L01-B105-I的¹H和¹³C核磁共振（NMR）谱图相似（图S4），表明两者代表了L01-B1的重复单元结构。因此，L01-B102-I被确定为L01-B1的主链结构。
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