文章题目：How proinflammatory oligosaccharides are produced from carrageenan in mammalian gut? Key roles of Bacteroides xylanisolvens, Bacteroides zhangwenhongii, andBacteroides difficilis

发表期刊：International Journal of Biological Macromolecules

影响因子：8.5（2025）

通讯单位：中国海洋大学，青岛海洋生物医药研究院

        卡拉胶作为食品添加剂在全球范围内具有广泛应用。然而，近年来，其安全性受到越来越多的质疑。其中的一个主要原因是卡拉胶在肠道中可以被降解代谢产生具有潜在致炎作用的寡糖。众所周知，肠道菌群在膳食多糖的降解代谢过程中发挥重要作用。然而，究竟何种细菌能够降解代谢卡拉胶并将其转化为具有致肠炎作用的寡糖并未得到完全阐明。

图1.健康人体及实验动物来源肠道菌群对卡拉胶的降解代谢分析

        本研究选取食品工业中应用最为广泛的Kappa-卡拉胶，通过肠道菌群体外模拟发酵研究发现，不同人体的肠道菌群具有不同的卡拉胶代谢功能。其中，70%个体的肠道菌群可以将卡拉胶降解为卡拉胶寡糖。这一比例在小鼠中为7%，在大鼠中为81%。上述研究结果提示，尽管卡拉胶寡糖具有潜在的致炎作用，但是其能否在消化道中产生高度依赖于个体的肠道菌群。

图2.不同宿主来源卡拉胶降解菌的降解特性研究

        通过系统的培养组学技术，作者进一步研究发现，健康人体及实验动物肠道中的卡拉胶降解菌主要为解木聚糖拟杆菌（Bacteroides xylanisolvens），张文宏拟杆菌（Bacteroides zhangwenhongii）和艰难拟杆菌（Bacteroides difficilis）。其中，小鼠肠道中的卡拉胶降解菌主要为解木聚糖拟杆菌，大鼠肠道中的卡拉胶降解菌主要为张文宏拟杆菌和艰难拟杆菌，健康人体肠道中的卡拉胶降解菌主要为解木聚糖拟杆菌和张文宏拟杆菌。进一步研究表明，上述三种细菌均可以发酵利用卡拉胶并将其降解为聚合度为2-6的系列不饱和寡糖。

图3.三种卡拉胶降解菌中的碳水化合物活性酶分析

        全基因组测序和生物信息学分析表明，三种卡拉胶降解菌均含有约450种不同的碳水化合物活性酶（CAZymes）。进一步研究发现，三种卡拉胶降解菌均含有Kappa-卡拉胶酶和Lambda-卡拉胶酶，而Iota-卡拉胶酶只存在于解木聚糖拟杆菌和张文宏拟杆菌。上述结果提示尽管不同的细菌均可以降解代谢卡拉胶，但是其对卡拉胶的降解利用可能存在一定的结构偏好。

图4.三种卡拉胶降解菌对不同商业化卡拉胶的降解代谢研究

        作者进一步研究了三种卡拉胶降解菌对不同商业化卡拉胶的降解利用情况。研究表明，尽管不同的卡拉胶降解菌均可以发酵利用商业化卡拉胶，但是只有特定的商业化卡拉胶可以被降解产生卡拉胶寡糖。这一结果提示卡拉胶寡糖能否在个体的消化道中产生不仅仅取决于该个体肠道中是否含有卡拉胶降解菌，更取决于进入其消化道中的卡拉胶的生产厂家或生产工艺。理论上而言，含有卡拉胶降解菌的个体只有在食用特定厂家生产的卡拉胶时其肠道中才会产生具有潜在致炎作用的寡糖。这一结果可以在一定程度上解释为什么有些实验发现卡拉胶具有致炎作用而其他实验并未发现该效应。上述研究结果也为进一步理解卡拉胶的致肠炎作用提供了参考。

        该课题组长期致力于肠道菌群和天然多糖的互作关系研究，在肠道菌群的体外模拟发酵、肠道功能菌株的分离筛选、多糖的肠道菌群代谢机制和新一代益生菌的开发研究方面具有重要积累，欢迎对本领域有研发兴趣的企业或高校课题组洽谈合作。

        原文链接：10.1016/j.ijbiomac.2025.147694

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作者：尚庆森

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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