猴头菇隐藏的“肠道护卫”：新型α-葡聚糖结构曝光，益生效果惊人！

引言

近日，上海市农业科学院食用菌研究所与天津科技大学联合团队在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（Q1/IF6.2)上表了一项新研究，他们从猴头菇（Hericium erinaceus）子实体中成功提取出一种新型α-葡聚糖（代号W30E），并首次系统解析了其结构与肠道菌群调节功能。这项研究为开发针对肠道健康的天然功能食品提供了新思路^[1]。

图 1 综述图

一、W30E是什么？结构有何特别？

W30E是一种以α-(1→4)糖苷键为主链、在O-6位点带有分支的葡聚糖，主支链比例约为9:1，分子量高达1430万道尔顿。

那么，科学家是如何知道它在水溶液中是“紧密的球形”呢？这主要是通过一种叫做“高效体积排阻色谱（HPSEC）”的多检测器联用技术分析出来的。研究人员测量了两个关键指标：

1.旋转半径（Rg）：可以理解为分子链在空间中的伸展范围。

2.流体力学半径（Rh）：可以理解为分子在溶液中运动时所占“球体”的半径。

通过计算两者的比值 ρ = Rg/Rh，就能推断出分子的整体形状：

●ρ > 2.0：像一根僵直的棍子。

●ρ 在1.3-1.8之间：像一团柔软凌乱的毛线。

●ρ 在0.7-0.8之间：则是一个结构紧密、均匀的球体。

本研究中，W30E的 ρ值测得为0.70，正好落在球形结构的范围内。同时，其特性粘度也较低，这进一步佐证了它的分子链在水中折叠得非常紧密，而非伸展开来。因此，W30E在水溶液中呈现紧密的球形结构（图2、图3）。

图 2来自 H. erinaceus 子实体的 W30E 的 HPSEC 曲线 （A）、单糖组成 （B）、FT-IR 光谱 （C） 和总离子色谱图 （D）。

图 3 .W30E 的大分子和构象表征

二、W30E能“扛过”胃肠消化吗？

模拟胃肠消化实验显示，W30E在胃酸和肠道酶环境中几乎不被分解（图4），还原糖和总糖含量无显著变化。这说明它能够“全身而退”地进入结肠，成为肠道微生物的“专属食物”。

图 4 体外胃肠道消化的 Mw 色谱图 （A）。 体外发酵后的还原糖含量（B）、总糖含量（C）和 pH 值（D）。

数据以平均值 ± SD （n = 3） 表示，a-e 表示同一样本在不同时间点的 Tukey 检验的显着差异 （p < 0.05）。CON，空白对照（无任何额外的碳源）;AmY，基本碳源控制（1% 淀粉）;W30E，实验组（通过常规粉碎处理的 H. erinaceus 子实体中的 α-葡聚糖）。

三、W30E如何调节肠道菌群？

通过体外粪便发酵实验发现，W30E能显著提升肠道中有益菌（如乳酸杆菌、双歧杆菌）的数量，抑制有害菌（如梭杆菌）生长（图6C、7D）。菌群多样性分析（图5）也显示，W30E组相比淀粉组具有更高的菌群丰富度。

图 5 Sobs （A）、Ace （B）、Shannon （C） 和 Simpson （D） 人类粪便发酵样品中转基因α多样性指数 （n = 3）。发酵 48 h 后 ASV 水平的β多样性的分层聚类分析（E）和主坐标分析（PCoA）图（F）。

*、0.01 < p ≤ 0.05、**、0.001 < p ≤ 0.01、***、p ≤ 0.001。CON，空白控制（无碳源）;AmY，基本碳源控制（1% 淀粉）;W30E，实验组（来自 H. erinaceus 子实体的 0.2% α-葡聚糖 + 0.8% 淀粉）

图 6门水平转基因群落相对丰度（A）、属水平物种维恩图分析（C）和属水平 Circos 图（D）。

图 7 转基因群落与短链脂肪酸相关性的热图分析（A）。样本间物种间显着差异影响的 LDA 评分直方图 （B）。基于线性判别分析效应大小（LEfSe）分析的基因转基因物种差异，从门到物种水平（C）。属水平组间显著差异检验分析（D）。

四、短链脂肪酸产量大幅提升

W30E被肠道菌群发酵后，乙酸、丙酸等短链脂肪酸（SCFAs）产量显著增加（图7），尤其是乙酸含量高达11.83 mmol/L，远超对照组。这些脂肪酸是维护肠道屏障、调节免疫的关键物质。

图 8 不同发酵时间短链脂肪酸的浓度。各组发酵过程中醋酸（A）、丙酸（B）、正丁酸（C）、异丁酸（D）、正戊酸（E）和总短链脂肪酸浓度（F）的变化。

数据表示为平均值 ± SD （n = 3），a-e 表示同一组内不同时间段之间的显着差异 （p < 0.05），A-C 表示不同组之间在同一时间点的显着差异 （p < 0.05）。CON，空白对照（无任何额外的碳源）;AmY，基本碳源控制（1% 淀粉）;W30E，实验组（通过常规粉碎处理的 H. erinaceus 子实体的 α-葡聚糖）。

结语

这项研究不仅揭示猴头菇中新型α-葡聚糖的精细结构，更证实其具有优异的肠道菌群调节功能。未来，W30E有望成为功能性食品或益生元制剂的重要原料，为肠道健康保驾护航。

[1]   Chen S, Liu L, Feng J, et al. Preparation, Structural Characterization, and In Vitro Modulation of the Gut Microbiota Activity of a Novel α-Glucan in Hericium erinaceus[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2025, 73(14): 8338-8351.