菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam.)在我国南部热带、亚热带地区种植量极为丰富。研究发现其果肉富含多种生物活性成分,如多糖类化合物、黄酮类化合物、酚类化合物等。近年来,植源性多糖因具有优异的生物活性,成为相关领域的研究热点。在前期研究发现,从菠萝蜜果肉中提取出的多糖具有显著的抗氧化活性和免疫调节活性,同时动物实验及体外酵解实验结果也表明菠萝蜜多糖在被肠道菌群利用后对肠道免疫屏障和肠道菌群具有一定的调节作用。但菠萝蜜多糖与人体肠道菌群之间的互作机制及酵解过程中的重要肠道菌尚不明确。因此,本研究运用体外酵解模型模拟菠萝Antibiotic kinase inhibitors蜜多糖在肠道内的酵解过程,在研究其体外酵解特性的基础上,挖掘具有快速响应能力的特征菌属;采用全基因组鉴定特征菌属的优势菌株并预测其基因可编码的碳水化合物活性酶类,随后利用转录组学初步探究酵解过程中特征菌株在快速响应过程中的转录谱变化;最后利用挖掘到的可食用特征菌制备菠萝蜜发酵饮料;以期理解菠萝蜜多糖与具有快速响应能力的肠道菌属之间的关联,探寻菠萝蜜多糖与人体肠道菌群间的相互联系,为菠萝蜜多糖及菠萝蜜深加工产业服务于大健康行业提供理论依据。本研究的主要内容及结果如下:Puromycin研究购买1.体外探究菠萝蜜多糖酵解特性,利用高通量测序技术和QIIMK-1775ME2生信分析技术,挖掘人体肠道菌在菠萝蜜多糖酵解过程中具有快速响应能力的特征菌属。结果表明,各组糖含量及p H的下降趋势与OD600增长趋势保持一致;在4-8 h内大量糖被消耗,p H值迅速下降,菌群快速增殖;菌群在酵解过程中产生以乙酸为主要产物的短链脂肪酸;不同时间点的菌群组成存在显著差异;仅在菠萝蜜多糖组发现双歧杆菌属的相对丰度随时间显著增加,且酵解终点的相对丰度由初始的0.39%增长至35.18%,最终成为优势菌属;在酵解的4-8 h期间,其相对丰度增长率突出,高达271%,表明菠萝蜜多糖4 h发酵液能够促进双歧杆菌属的快速增殖。因此,认定双歧杆菌属为菠萝蜜多糖酵解过程中具有快速响应能力的特征菌属,4-8 h是其快速响应的特征性时期。2.筛选酵解液中的特征菌株——双歧杆菌,基于全基因组技术对经筛选在菠萝蜜多糖酵解过程中生长良好的优势特征菌株进行鉴定及碳水化合物活性酶预测,采用转录组探究在快速响应过程中优势菌转录组谱变化,推测其利用多糖发酵液的相关机制。基于4 h时双歧杆菌出现不同于其他菌属的显著性响应的现象,通过选择性平板涂布筛选分离这一时期的优势双歧杆菌菌株,获得54株菌株,利用菠萝蜜多糖4 h发酵解液进行利用能力鉴定,最终筛选得到两株双歧杆菌。通过全基因组与NCBI数据库菌株进行ANI分析比对,确定为短双歧杆菌和长双歧杆菌亚长双歧杆菌,且预测出两株双歧杆菌含有糖苷水解酶、糖基转移酶、碳水化合物活性酶与碳水化合物结合相关的酶的编码基因。随后通过转录组学研究,发现两株双歧杆菌在利用菠萝蜜多糖发酵液的基因表达上存在明显差异:长双歧杆菌上调基因所对应的碳水化合物活性酶为GH(糖苷水解酶)家族而短双歧杆菌上调基因所对应碳水化合物活性酶家族为GT(糖基转移酶)家族。进一步的功能分析表明,短双歧杆菌上调基因所对应的功能集中在细胞酰胺代谢过程、肽代谢、基因表达、转移方面,长双歧杆菌上调基因所对应功能集中在戊糖代谢过程、己糖代谢过程、单糖代谢过程、碳水化合物代谢过程等。KEGG通路分析表明,短双歧杆菌代谢菠萝蜜多糖发酵液富集环境信息处理、遗传信息处理、人类疾病及新陈代谢这四类通路,其中代谢通路包含糖酵解/糖异生通路和碳固定,而长双歧杆菌主要富集新陈代谢通路,包括半乳糖代谢、脂肪酸降解、聚糖降解、糖酵解/糖异生等。3.菠萝蜜双歧杆菌发酵饮料的制备及工艺优化。首先对针对不同影响因素(发酵温度、发酵时间、菌接种量)进行单因素实验得到最佳范围,而后利用响应面实验确定最佳工艺条件,即接种量1.7%、发酵时间15 h、菌种比例为短双歧:长双歧=1:2、发酵温度36.5℃。在此条件下得到感官评分84.2、可溶性固形物含量5.2±0.1%Brix、p H值为4.5±0.3的具有菠萝蜜香甜气味的浅黄色饮料。综上所述,菠萝蜜多糖可以增加肠道菌群的短链脂肪酸产量,有益于肠道健康调节,且双歧杆菌属能够快速响应菠萝蜜多糖酵解,是肠道菌群与菠萝蜜多糖互作的重要肠道菌。经全基因组鉴定,筛选获得的双歧杆菌为长双歧杆菌与短双歧杆菌,且均存在可以编码碳水化合物活性酶的基因,但两者在快速响应过程利用菠萝蜜多糖发酵液的转录组谱存在差别,主要体现在碳水化合物活性酶、GO功能及与KEGG代谢通路等方面。最后,本研究利用筛选出的两株双歧杆菌(属国家规定可食用益生菌范畴)制备菠萝蜜发酵饮料,得到一款具有浓郁菠萝蜜风味的饮品。本研究不仅在理论层面为菠萝蜜多糖潜在的益生效应提供理论依据,也在产业方面为菠萝蜜精加工产业提供理论依据和研究基础。