对于肠道微生物来说，并不是所有类型的纤维都是相同的

根据圣路易斯华盛顿大学医学院的一项新研究，当喂食膳食纤维中的特定类型成分时，某些与健康有关的人类肠道微生物会茁壮成长。

这项工作是在老鼠身上进行的人类肠道细菌使用新技术来测量营养物质的加工过程，是向开发更多营养物质迈出的一步有营养的食物基于肠道关键成员的定向富集策略微生物群落．研究人员确定了有选择地增加有益微生物数量的纤维，并追踪到纤维中负责这些作用的生物活性成分。为了破译肠道群体成员如何为了这些纤维成分而相互竞争或合作，他们还发明了一种人造的食物作为监测肠道内营养处理的生物传感器的粒子。

这项研究发表在9月19日的杂志上细胞．

“我们正处于一场革命之中食品科学“我们正在使用先进的分析工具来识别各种主食中天然存在的分子，”资深作者Jeffrey I. Gordon医学博士说，他是Robert J. Glaser博士的杰出大学教授，爱迪生家族基因组科学和系统生物学中心主任和当前研究的领导者。“由此产生的食物成分百科全书提供了一个机会，让我们了解肠道微生物如何能够检测这些成分，并将其转化为产品，以满足自己的需求，并与我们分享。破解有益微生物对膳食成分的渴望是设计健康食品的关键。”

众所周知，膳食纤维可以促进健康，但典型的西方饮食缺乏高纤维的水果、蔬菜、全谷物和豆类。纤维包含非常多样和复杂的分子集合。肠道细菌所使用的各种纤维的具体成分对健康有益，目前还不清楚。自人类基因组能分解膳食纤维的基因库非常有限，还有很多肠道细菌种类体内充满了这些基因，人们依靠肠道微生物来消化纤维。

为了了解哪种纤维能促进人体肠道中不同类型有益微生物的表现，以及它们的活性成分的性质，研究人员筛选了食品公司亿滋国际(Mondelez International)提供的34种纤维。他们的清单包括在食品生产过程中经常丢弃的纤维，如水果、蔬菜皮和谷物外壳。

研究人员首先在无菌条件下饲养的小鼠身上，植入他们从健康人身上培养的肠道细菌。研究人员对这些生物的基因组进行了测序，以便清点它们的基因。含有这种人类肠道模型的老鼠组最初被喂食高饱和脂肪和低纤维的人类基础饮食。接下来，研究人员筛选了144种含有不同类型和数量纤维补充剂的衍生膳食。研究人员监测了添加纤维对模型肠道群落成员水平的影响，以及它们基因组编码的蛋白质表达。

“微生物是大师老师，”戈登说。“对不同纤维有反应的微生物基因为特定群体成员更喜欢食用特定类型纤维中的哪种分子提供了重要线索。”

第一作者Michael L. Patnode博士说，他是Gordon实验室的一名博士后研究员:“我们的筛选发现了食品级纤维，选择性地影响一组称为拟杆菌的细菌的不同物种。我们的实验表明，在豌豆纤维中，活性分子成分包括一种名为阿拉伯聚糖的多糖，而在从橘子皮中回收的柑橘果胶中，另一种名为均半乳糖醛酸的多糖负责细菌的扩张。”

研究人员发现了肠道细菌种类之间的相互作用，这有助于解释纤维对拟杆菌种类的选择性影响。事实证明，在它们的群落中，一些拟杆菌直接相互竞争，以消耗膳食纤维的成分，而另一些则遵从它们的邻居。研究人员称，了解这些关系对于开发出由肠道中共同生活的不同微生物群优化处理的食物很重要。

为了分析这些关系，Patnode创造了由不同类型的磁性、微观玻璃微珠组成的人造食物颗粒。每一种类型都含有一种特定的纤维衍生多糖结合在珠的表面，并带有一种特定类型的结合荧光标签。收集的不同类型的珠同时被引入到不同组的人类肠道微生物群落的小鼠的肠道中——有意或无意地遗漏一个或多个拟杆菌类成员。然后将食物颗粒通过这些动物的肠道后回收，并测量颗粒表面残留的多糖量。

Patnode说:“这些人造食物颗粒就像生物传感器一样，让我们能够解读包含或不包含拟杆菌类是如何影响群落处理不同珠子上不同多糖的能力的。”“此外，我们能够监测纤维在不同饮食环境下的降解。”

Gordon指出，含有营养成分的人造食物颗粒不仅可以作为生物传感器来确定人体微生物群落的功能能力，还可以帮助食品科学家开发出生产更有营养的食物的方法，其中含有促进健康的生物活性纤维成分的不同组合。

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