肠道细菌挖掘膳食纤维以释放有益营养

圣路易斯华盛顿大学医学院的一项新研究表明，某些人体肠道微生物可以挖掘膳食纤维以提取人体无法获得的营养物质。这项研究于 6 月 27 日发表在《细胞》杂志上，阐明了食品生产的纤维副产品——例如水果和蔬菜的外皮、果皮和种子——如何成为有益于人类健康的有益生物分子的未开发来源。

许多因素，包括人口增长、气候变化和 大流行造成的社会混乱，都将注意力集中在粮食生产上。这包括考虑食品制造过程中产生的大量废物以及通常丢弃的食物的潜在营养价值。这些副产品流中存在的纤维成分反映了它们的不同来源以及食品制造过程中应用的不同类型的步骤。

“这些副产品流可以代表以前未表征的生物分子的可持续和可扩展的来源，以及难以大量获得的已知生物分子，”资深作者、医学博士、罗伯特·J·格拉泽杰出大学教授 Jeffrey I. Gordon 说爱迪生家庭基因组科学与系统生物学中心主任。“例如，2020年全球柑橘产量约1.4亿吨。加工水果总重量的一半左右用于生产果汁，每年产生数千万吨柑橘产品废料。我们作为‘生物化学大师’转向我们的肠道微生物，并询问他们能够从这些纤维中释放或挖掘哪些类型的通常无法获得的生物分子。”

研究人员首先研究了拥有一系列常见人类肠道微生物的小鼠组，以及在没有任何微生物的情况下维持的所谓无菌小鼠。老鼠被喂食美国许多人典型的高脂肪、低纤维饮食，无论是否补充从橙子或豌豆中回收的纤维。研究人员确定 N-甲基血清素是一种分子，只有当小鼠被人类肠道微生物群定植并被给予含有橙色纤维的饮食时，这种分子才会释放出来。

他们测试了 49 种不同类型的人类肠道细菌，发现了一种属于一种肠道细菌物种的菌株——卵形拟杆菌——能够有效地从橙色纤维中提取 N-甲基血清素。使用创新的分子分析，他们确定这种菌株能够产生我们自己的人类基因组中缺乏的酶——这些酶起到分子剪刀的作用，可以分解将 N-甲基血清素包裹在橙色纤维中的复杂糖的结构。

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