郭泳靜，劉果，馮孔龍，宋明月，戴偉杰，黃早成，曹庸*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東省功能食品活性物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省天然活性物工程技術(shù)研究中心，廣東廣州 510642）（2.廣東惠爾泰生物科技有限公司，廣東廣州 511356）

隨著當(dāng)代社會(huì)物質(zhì)的高度發(fā)展，高血脂、糖尿病、高血壓等慢性病的發(fā)病率越來越高。20世紀(jì)60年代，Trowell等[1,2]首先列舉了這些慢性病的特征，并論證了膳食纖維在這些慢性疾病中的重要作用，使人們開始重新認(rèn)識(shí)膳食纖維的生理功能。20世紀(jì)末，西方國家開始高度重視膳食纖維的研究開發(fā)與應(yīng)用。食品、醫(yī)藥等相關(guān)行業(yè)做了大量的研究，發(fā)現(xiàn)攝入膳食纖維能夠改善多種生理健康功能，如減少餐后血糖，降低胰島素反應(yīng)[3,4]；降低膽固醇水平，預(yù)防心腦血管疾病[5]；增加飽腹感，減輕體重[6]等。近期研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維能夠調(diào)節(jié)腸道微生物群使其向有益的方向轉(zhuǎn)變[7-9]，從而調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)，增加對(duì)人體有益的代謝產(chǎn)物如短鏈脂肪酸、膽汁酸等的產(chǎn)生[10,11]。

哺乳動(dòng)物胃腸道包含500～1000種細(xì)菌，約有1014個(gè)細(xì)菌細(xì)胞。這些微生物群的基因約是哺乳動(dòng)物基因組中基因數(shù)的100倍，并可能為哺乳動(dòng)物增加許多宿主缺乏的生物活性。例如，在腸道中定殖的微生物能夠降解各種宿主自身無法消化分解的多糖，并提供各種代謝物，如膽汁酸、膽堿和短鏈脂肪酸等對(duì)宿主健康至關(guān)重要的小分子活性物質(zhì)[11]。越來越多研究[12-14]表明，膳食纖維與腸道菌群的相互作用和其代謝物短鏈脂肪酸是發(fā)揮其生理活性功能的關(guān)鍵。

我國的醬油行業(yè)市場(chǎng)需求穩(wěn)定，容量大，產(chǎn)量大。據(jù)中國調(diào)味品協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2017年我國醬油產(chǎn)量已接近8.6×106t[15]。醬油渣是醬醪抽油或壓榨后剩下的深棕色殘?jiān)?，作為醬油制作過程中的主要副產(chǎn)物，產(chǎn)量很大。醬油渣中存在豐富的營養(yǎng)成分，醬油發(fā)酵時(shí)原料中僅有蛋白質(zhì)、淀粉被部分利用，醬油渣中仍含有定量的粗蛋白、粗脂肪、膳食纖維、親脂性維生素和黃酮類小分子活性物等營養(yǎng)成分[16-19]。但未處理的醬油渣鹽含量高達(dá) 10%～25%，食用易引起食鹽中毒[20]；且未被發(fā)酵利用的油脂中所含的大量不飽和脂肪酸極易在高濕、高酸環(huán)境中變質(zhì)為過氧化脂質(zhì)，有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性，無法直接作為動(dòng)物飼料[21]。

由此，本研究采用一種特殊的發(fā)酵大豆膳食纖維-醬油渣來源的低鹽、低油、無異味的食品級(jí)膳食纖維，表征其對(duì)母豬腸道菌群及其產(chǎn)物短鏈脂肪酸的調(diào)節(jié)作用，對(duì)該特殊膳食纖維的生理活性進(jìn)行研究，為其作為動(dòng)物飼料及食品原料提供一定的科學(xué)依據(jù)，以期實(shí)現(xiàn)醬油渣的高值化開發(fā)與資源的回收利用，推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與材料

發(fā)酵大豆膳食纖維由惠爾泰生物科技有限公司提供，總膳食纖維含量占 67.77%，不溶性膳食纖維占61.77%，剩余6.00%為可溶性膳食纖維。不溶性膳食纖維中的纖維素含量占總物質(zhì)的37.37%、半纖維素和木質(zhì)素分別占17.67%和1.34%[22]。

母豬按體重、體況相近均衡分布的原則隨機(jī)分為2組（對(duì)照組和劑量組），在相同且受控環(huán)境條件下飼養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)經(jīng)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，倫理號(hào)20110107-1。

母豬基礎(chǔ)飼料的主要成分有玉米 60.10%、麥麩18.00%、豆粕11.00%、豆油3.70%和大豆皮2.20%等，參照NRC-2012豬的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配制。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)分組及飼養(yǎng)

選用妊娠期母豬，隨機(jī)分為對(duì)照組（CK）和劑量組（DF），各組3只母豬。劑量組飼喂含5%發(fā)酵大豆膳食纖維的飼料，對(duì)照組為不含發(fā)酵大豆膳食纖維的普通飼料。持續(xù)飼喂20 d后收集各組母豬糞便，存放于-80 ℃冰箱中，用于分析母豬腸道菌群及短鏈脂肪酸含量。

1.2.2 16S rDNA高通量測(cè)序分析

16S rDNA高通量測(cè)序分析由上海生工科技有限公司完成，實(shí)驗(yàn)具體流程如下：樣品中DNA的提取及采用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA的完整性。PCR擴(kuò)增：采用細(xì)菌V3-V4區(qū)通用引物341F-805R，并引入Illumina橋式PCR兼容引物，PCR結(jié)束后進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測(cè)。將PCR擴(kuò)增產(chǎn)物DNA純化回收，在Illumina Miseq?平臺(tái)上上機(jī)測(cè)序。

原始測(cè)序序列經(jīng)由在Illumina Miseq?平臺(tái)上機(jī)檢測(cè)后得到的原始圖像數(shù)據(jù)文件經(jīng)CASAVA堿基識(shí)別處理得到。后期數(shù)據(jù)處理流程為：數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)：原始序列拼接、質(zhì)控過濾、去除嵌合體和非特異性擴(kuò)增序列。OUT聚類；將處理后的序列根據(jù)其距離進(jìn)行聚類，在 97%的相似水平下將其分成 OTU（operational taxonomic units，操作分類單元），并制作韋恩圖。物種分類及差異分析：對(duì)處理后的優(yōu)質(zhì)序列進(jìn)行物種分類，計(jì)算各樣本在不同分類水平上的序列豐度，繪制物種豐度餅圖；分別采用Welch’s t-test和LEfSe篩選兩組樣本間在各分類水平上的差異物種并做圖。Alpha多樣性和Beta多樣性分析：Alpha多樣性用于反映微生物群的豐富度和均一度，通過計(jì)算ACE、Chao、Shannon、Simpson、Coverage等指數(shù)來評(píng)價(jià)；而各樣本間的差別采用 Beta多樣性分析進(jìn)行度量，采用主成分分析（principal component analysis，PCA）進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.3 糞便短鏈脂肪酸含量測(cè)定

參考Garcia等[23]的方法，取500 mg糞便于5 mL研磨離心管中，加入1.0 mL 1%磷酸溶液，放入同等體積的1 mm研磨珠，在珠磨機(jī)中研磨2 min。觀察研磨徹底后加入1 mL乙酸乙酯，用vortex渦旋振蕩，使體系充分混勻。離心取上層有機(jī)試劑層于-20 ℃冰箱備用。上機(jī)分析前，加入4-甲基戊酸作為內(nèi)標(biāo)，用于糾正每次注射樣品量間的變化和儀器響應(yīng)的微小變化。每個(gè)樣品進(jìn)行3次獨(dú)立重復(fù)提取實(shí)驗(yàn)。

氣相色譜采用極性毛細(xì)管柱DB-WAX，氦氣載氣濃度 1 mL/min，質(zhì)譜檢測(cè)器掃描范圍在 30～250m/z之間，離子源、四極桿和界面溫度分別為 230 ℃、150 ℃和280 ℃。采用分流模式，設(shè)置分流比為50:1，進(jìn)樣量5 μL，進(jìn)樣口溫度250 ℃。跑樣時(shí)柱溫起始溫度90 ℃跑3 min，然后15 ℃/min升溫至150 ℃，150 ℃下維持3 min，最后2 ℃/min升溫至160 ℃并在此溫度下維持2 min。總運(yùn)行時(shí)間為17 min。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用軟件Ecxel 2016和SPSS Statistics 26對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及差異比較，p＜0.05為數(shù)據(jù)間具有顯著性差異，p＜0.01表示差異極顯著。軟件GraphPad Prism 8用于進(jìn)行菌群豐度與短鏈脂肪酸之間的Spearman相關(guān)性分析，并繪制相關(guān)性熱圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 對(duì)母豬腸道菌群的調(diào)節(jié)

2.1.1 OUT分類和Alpha多樣性分析

如圖 1，用韋恩（Venn）圖統(tǒng)計(jì)兩組樣品中共有和獨(dú)有的OUT數(shù)目。CK和DF組母豬腸道菌群共有的OUT數(shù)為1491，而CK組和DF組中分別獨(dú)有479個(gè)和422個(gè)OUT。喂食發(fā)酵大豆膳食纖維和喂食普通飼料的母豬相比，其腸道菌群中有小部分的細(xì)菌種類發(fā)生了改變，且細(xì)菌OUT數(shù)即物種數(shù)減少。

表1 母豬的腸道菌群Alpha多樣性指數(shù)Table 1 Alpha diversity index of fecal microbiota

圖2中隨著抽取序列數(shù)的增加，各Alpha指數(shù)的稀釋性曲線均趨向平坦，且表 1中各樣本的覆蓋率（Coverage）均達(dá)到99%，說明樣品中序列沒有被測(cè)出的概率極低，此次測(cè)序深度能夠代表樣本中大多數(shù)物種，可反映樣本的真實(shí)情況。群落生態(tài)學(xué)中，單樣品的多樣性分析（即Alpha多樣性）主要由豐富度（richness）和均一度（evenness）兩個(gè)因素來衡量，豐富度指樣品中的物種數(shù)；均一度用于衡量樣品中不同物種的相對(duì)豐度。常用一系列的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析指數(shù)來進(jìn)行評(píng)估。本研究分別采用Chao和ACE指數(shù)估計(jì)腸道菌群物種總數(shù)，Chao和ACE指數(shù)越大，群落的豐富度越高；而Shannon和Simpson指數(shù)可對(duì)微生物的豐富度和均勻度進(jìn)行綜合考量[24,25]，該研究中Shannon指數(shù)越大，群落的多樣性越高，而Simpson指數(shù)越小，群落的多樣性越高。

各樣品的Alpha多樣性指數(shù)和組間的Alpha指數(shù)箱式圖分別見表1和圖3。DF組與CK組相比，Chao和Ace指數(shù)相對(duì)較小，反應(yīng)DF組的腸道菌群物種總數(shù)即OUT數(shù)目更少，與圖1Venn圖中所示結(jié)果相符合；而Shannon指數(shù)較大，Simpson指數(shù)較小，說明DF組的菌群多樣性增大，但其豐富度較小，故推測(cè)DF組母豬腸道菌群的均一度增大，即各物種的個(gè)體分布相對(duì)更均勻。但以上兩組間數(shù)據(jù)無顯著性差異。有相關(guān)文獻(xiàn)指出[26]，喂食含4%木質(zhì)纖維素的飼料使雞的腸道菌群各項(xiàng)Alpha指數(shù)均顯著增大，因此，攝入膳食纖維均能提高菌群的多樣性，但與該研究中菌群豐富度降低的結(jié)果相悖。以上結(jié)果可能原因?yàn)椋簲z入含發(fā)酵大豆膳食纖維的飲食后，促使母豬腸道菌群中特定發(fā)酵該類碳水化合物的微生物向有利方向轉(zhuǎn)變，使其相對(duì)豐度更高，從而使其他菌種的生長受到抑制甚至消亡，因此腸道菌群的豐富度降低，而均一度增加。

2.1.2 菌群結(jié)構(gòu)分析

本研究分別從門水平和屬水平對(duì)母豬的腸道菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論分析。圖4為門水平上兩組樣本的腸道菌群相對(duì)豐度餅圖，表2為DF和CK組菌群在主要門水平上的相對(duì)豐度及差異分析（相對(duì)豐度＞0.1%）。測(cè)序得到的OUT序列分屬細(xì)菌域的16個(gè)門，其中相對(duì)豐度大于0.1%的有10個(gè)門：厚壁菌門（Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、變形菌門（Proteobacteria）、螺旋體菌門（Spirochaetes）、疵微菌門（Verrucomicrobia）、放線菌門（Actinobacteria）、廣古菌門（Euryarchaeota）、念珠菌門（Candidatus Saccharibacteria）、浮霉菌門（Planctomycetes）和纖維桿菌門（Fibrobacteres），以及無法確定分類的細(xì)菌（unclassified）。兩組間各門的相對(duì)豐度略有差異，但不存在顯著性（p＞0.05）。

菌群中Firmicutes豐度最高，Bacteroidetes次之，為母豬糞便腸道菌群中的優(yōu)勢(shì)菌門，二者豐度占總序列的 90%左右，但略有浮動(dòng)，與相關(guān)研究結(jié)果一致[27,28]。在本研究中，DF組和CK組間各菌門的相對(duì)豐度無顯著性變化，可能原因有：①DF組攝入發(fā)酵大豆膳食纖維含量相對(duì)較少，且CK組普通飼料的原料中也含有一定量的膳食纖維，飼料營養(yǎng)結(jié)構(gòu)相近，母豬的腸道菌群結(jié)構(gòu)難以發(fā)生根本性的變化；②有研究發(fā)現(xiàn)，豬的腸道菌群隨年齡增長而趨向同質(zhì)化[28]，因此成年母豬的腸道菌群自身較穩(wěn)定。

表2 DF和CK組菌群在主要門水平上的相對(duì)豐度及差異分析Table 2 Relative abundance of CK and DF at the phylum level and differential analysis (%, X±SD, n=3)

表3 DF和CK組菌群在主要屬水平上的相對(duì)豐度及差異分析Table 3 Relative abundance of CK and DF at the genus level and differential analysis (%, X±SD, n=3)

圖5為屬水平上兩組樣本的腸道菌群相對(duì)豐度餅圖，表3選取各組間相對(duì)豐度大于1%的各菌屬進(jìn)行相對(duì)豐度及差異分析。OUT序列進(jìn)行分類后分別屬于153個(gè)屬，DF組和CK組各有約41%和35%的序列無法確定分類（unclassified）。兩組共有的主要屬（相對(duì)豐度＞1%）有15種，分別為Lachnospiracea_incertae_sedis、梭狀芽孢桿菌XlVa屬（ClostridiumXIVa）、鏈球菌屬（Streptococcus）、顫桿菌克屬（Oscillibacter）、巴恩斯氏菌屬（Barnesiella）、密螺旋體菌屬（Treponema）、Pseudoflavonifractor、大腸桿菌/志賀菌屬（Escherichia/Shigella）、梭狀芽孢桿菌屬（Clostridiumsensu stricto）、瘤胃球菌屬（Ruminococcus）、Subdivision5_genera_incertae_sedis、土孢桿菌屬（Terrisporobacter）和Flavonifractor。

另外DF組中梭狀芽孢桿菌IV屬（ClostridiumIV）、普雷沃氏菌屬（Prevotella）和糞球菌屬（Coprococcus）的相對(duì)豐度均大于 1%，但在 CK組中相對(duì)豐度小于1%。乳酸桿菌屬（Lactobacillus）在CK組腸道細(xì)菌中相對(duì)豐度占1.09%，DF組中僅占0.99%。在屬水平上，各樣本的腸道細(xì)菌約有 27.86%～47.73%的序列無法確定分類，占比最大。其次相對(duì)豐度較大的依次為Lachnospiracea_incertae_ sedis，ClostridiumXlVa 和Streptococcus，三者均為Firmicutes中菌屬。

Clostridium中包含有潛在的益生菌，ClostridiumXIVa、ClostridiumIV中的部分芽孢桿菌菌株已被報(bào)道可減輕炎癥及過敏性疾病[29,30]。Prevotella作為Bacteroidetes的成員，其中某些菌株在人體中被證實(shí)能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生胰島素抵抗效應(yīng)，是一種潛在的益生菌[31]。前期研究[32-34]表明，纖維素和半纖維素的添加能夠促進(jìn)Clostridiumcluster和Prevotella的生長，與本文研究結(jié)果一致。DF組中ClostridiumXIVa、ClostridiumIV和Prevotella的相對(duì)豐度均增大，可能是發(fā)酵大豆膳食纖維中纖維素和半纖維素的攝入為這些菌群提供了可發(fā)酵底物。

2.1.3 菌群豐度差異分析

本研究分別采用Welch’s t-test和LEfSe進(jìn)行組間物種差異分析。在屬水平上，DF組Slackia豐度顯著高于CK組（p＜0.05），但其在DF組中的相對(duì)豐度僅占0.01%，為Actinobacteria中的一個(gè)菌屬。其中部分菌株如Slackia isoflavoniconvertens為人類糞便中分離出的少數(shù)具有形成雌馬酚特征的菌株，其代謝底物為大豆異黃酮的兩種苷元形式-大豆苷元和染料木素，并將其轉(zhuǎn)化為雌馬酚和5-羥基雌馬酚[35,36]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，未成熟木瓜的膳食纖維經(jīng)人體糞便體外發(fā)酵后，Slackia的豐度增加，而成熟木瓜的膳食纖維無明顯變化[37]。綜上，Slackia豐度的增加的可能原因有：組成膳食纖維的部分分子量大的組分作為底物促進(jìn)其豐度增加；該發(fā)酵大豆膳食纖維中可能仍含有在醬油發(fā)酵過程中未被利用的大豆異黃酮及其苷元，但有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

圖7為LEfSe分析的進(jìn)化分支圖和柱狀圖。與CK組相比，DF組中豐度較高的物種有：ClostridiumIV和δ-變形菌綱（Deltaproteobacteria）。其中Clostridium IV在前文已進(jìn)行相關(guān)表述說明。Deltaproteobacteria為變形菌門下的一個(gè)菌綱，該菌綱中有許多產(chǎn)H2S的硫酸鹽還原細(xì)菌[37]，有研究認(rèn)為H2S可能導(dǎo)致炎癥性腸病和結(jié)腸癌[38,39]，近期研究表明H2S是胃腸道黏膜防御、修復(fù)上皮損傷的重要介質(zhì)，能夠防止非甾體類消炎藥導(dǎo)致的腸道生態(tài)失調(diào)并促進(jìn)炎癥消退[40]，且Deltaproteobacteria在人體中被發(fā)現(xiàn)可能與成年人的壓力和焦慮情緒相關(guān)[41]。本研究中 Deltaproteobacteria的上調(diào)可能是攝入發(fā)酵大豆膳食纖維后腸道菌群結(jié)構(gòu)變化而引起的，為維護(hù)腸道穩(wěn)態(tài)而生成的一種腸道內(nèi)部防御機(jī)制。

2.1.4 PCA主成分分析

圖8為所有樣本基于OUT的PCA圖，并選取了能夠最大程度反映樣品間差異的兩個(gè)坐標(biāo)軸（即PC1和 PC2），第一主成分貢獻(xiàn) 77%，第二主成分貢獻(xiàn)為10%，二者共貢獻(xiàn)87%。圖中方形點(diǎn)代表DF組，圓形點(diǎn)代表CK組，各點(diǎn)間的距離代表樣本間腸道菌群的結(jié)構(gòu)差異。DF組的各樣本分布較集中，而CK組的各樣本間距較分散。結(jié)果表明，將 5%母豬飼料替換為發(fā)酵大豆膳食纖維后，母豬的腸道菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度趨向性的變化。CK組的各樣本聚類較分散，可能是喂食普通飼料的個(gè)體自身健康狀況、年齡等其他因素造成的。

2.2 糞便短鏈脂肪酸含量分析

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

表4 各SCFAs的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程Table 4 Equation of standard curve for tested short-chain fatty acids

以4-甲基戊酸為內(nèi)標(biāo)，采用GC-MS分別測(cè)定母豬糞便中的乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸和戊酸含量。通過與標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜圖和保留時(shí)間進(jìn)行比較、以及質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫的使用對(duì)樣品中的SCFAs進(jìn)行鑒定。表4為各待測(cè)短鏈脂肪酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。除乙酸外，其余各短鏈脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的決定系數(shù)（coefficient of determination，R2）均為 0.99，線性擬合程度很高。乙酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線R2僅為0.979，可能原因是溶劑乙酸乙酯能分解為乙酸和乙醇，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致體系中的乙酸含量不穩(wěn)定，造成實(shí)驗(yàn)誤差。因此用乙酸乙酯作為溶劑難以對(duì)乙酸進(jìn)行準(zhǔn)確定量。

2.2.2 樣品中的短鏈脂肪酸含量分析

表5為CK組和DF組母豬糞便中的短鏈脂肪酸含量測(cè)定結(jié)果。除丁酸外的其他短鏈脂肪酸含量在DF組中均有增加，但差異并不顯著（p＞0.05）。僅丁酸含量在DF組中顯著增加（p＜0.05）。

對(duì)在糞便中得到的短鏈脂肪酸含量，其說明含義是有限的，該結(jié)果無法表征結(jié)腸近端發(fā)酵和短鏈脂肪酸吸收的動(dòng)態(tài)過程[42]。有學(xué)者總結(jié)，影響短鏈脂肪酸的兩大關(guān)鍵因素為膳食纖維的種類和腸道轉(zhuǎn)運(yùn)速率，并認(rèn)為加入緩慢發(fā)酵的膳食纖維后，原本在結(jié)腸近端快速發(fā)酵的膳食纖維產(chǎn)生的短鏈脂肪酸會(huì)被大量轉(zhuǎn)移到結(jié)腸遠(yuǎn)端，由此在糞便中檢測(cè)出差異性[43]。近期研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)纖維素酶處理和堿性（化學(xué)）處理后的菜籽粕均形成了大量的可溶性低聚纖維素，可顯著增加與膳食纖維降解相關(guān)微生物功能的豐度和直鏈短鏈脂肪酸的含量[44]。本研究中發(fā)酵大豆膳食纖維的纖維素和半纖維素含量高達(dá)50%以上，為緩慢發(fā)酵纖維；而更易發(fā)酵的可溶性膳食纖占 6.10%。綜上推測(cè)可能是醬油發(fā)酵過程中微生物酶的作用，使組成這些大分子碳水化合物的一部分化學(xué)鍵斷裂，更容易被腸道內(nèi)的相關(guān)微生物代謝，且延緩了可溶性膳食纖維在結(jié)腸中的發(fā)酵過程，從而使更多短鏈脂肪酸在結(jié)腸末端產(chǎn)生，并有一部分從糞便中表征出。

在腸道末端，腸道菌群發(fā)酵膳食纖維產(chǎn)生的短鏈脂肪酸可以通過擴(kuò)散或轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞，并作為胃腸道細(xì)胞的重要能量來源，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)及維持黏膜穩(wěn)態(tài)[45,46]。其中乙酸和丙酸影響飽腹感和腸道轉(zhuǎn)運(yùn)，并能通過循環(huán)系統(tǒng)直接影響脂肪組織、大腦和肝臟，特別是丙酸鹽能被肝細(xì)胞利用進(jìn)行糖異生轉(zhuǎn)化為葡萄糖[47]。而丁酸可誘導(dǎo)粘蛋白合成，使上皮細(xì)胞之間的連接收緊，并抑制組蛋白脫乙?；割惖幕钚裕瑥亩乐鼓c道炎癥和腸漏綜合征，預(yù)防結(jié)腸癌[47,48]。此外，擬桿菌門中某些細(xì)菌如擬桿菌屬會(huì)將乳酸轉(zhuǎn)化為其他短鏈脂肪酸如乙酸、甲酸或丙酸，這些脂肪酸的大量堆積會(huì)損害腸道內(nèi)壁[48]。DF組中丁酸含量的顯著提高說明發(fā)酵大豆膳食纖維可促進(jìn)丁酸的產(chǎn)生，保護(hù)腸道內(nèi)壁并預(yù)防腸道炎癥和結(jié)腸癌。

表5 CK和DF組母豬糞便中的SCFAs含量Table 5 SCFAs content in sows’ feces of CK and DF group(X±S, n=3)

2.3 腸道菌群與短鏈脂肪酸相關(guān)性分析

圖9為在屬水平上的腸道微生物群和短鏈脂肪酸間的相關(guān)性分析熱圖，圖中僅列出具有顯著相關(guān)性的微生物屬。乙酸和丙酸與各菌屬間呈現(xiàn)出相似的相關(guān)性趨勢(shì)，均與成顯著的正相關(guān)關(guān)系，和Escherichia/Shigella、Paraeggerthella顯著負(fù)相關(guān)。此外，乙酸和Anaerosporobacter顯著負(fù)相關(guān)，丙酸和Cellulosibacter顯著正相關(guān)，和Anaerobacter、Butyrivibrio顯著負(fù)相關(guān)。而丁酸和Succinivibrio、羅斯氏菌（Rothia）、假單胞菌（Pseudomonas）成顯著正相關(guān)關(guān)系。

許多研究表明，Terrisporobacter為人體中的潛在致病菌[49,50]，且該菌屬在CK組中的相對(duì)豐度更高，因此該菌屬和乙酸及丙酸的正相關(guān)關(guān)系實(shí)際存在可能性不大。已有研究表明Rothia可產(chǎn)生短鏈脂肪酸[51]。Pseudomonas在人體中被認(rèn)為是致病菌，但在植物中能夠利用各種不同的有機(jī)和無機(jī)化合物，并產(chǎn)生次級(jí)代謝物如嗜鐵素和有機(jī)酸[52]，且在本研究中其相對(duì)豐度幾乎為零，因此該菌屬可能僅微量地貢獻(xiàn)了腸道中總短鏈脂肪酸的含量，在其他可能的有害方面對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)影響幾乎無影響。

3 結(jié)論

本文以一種醬油渣來源的發(fā)酵大豆膳食纖維為研究對(duì)象，初步判斷該發(fā)酵大豆膳食纖維在一定程度改變了母豬的腸道菌群結(jié)構(gòu)，并促使腸道微生物群產(chǎn)生了更多對(duì)機(jī)體有益的短鏈脂肪酸，尤其是丁酸，進(jìn)而保護(hù)腸道內(nèi)壁，預(yù)防腸道炎癥及結(jié)腸癌。但關(guān)于發(fā)酵大豆膳食纖維對(duì)機(jī)體及其腸道菌群代謝的具體通路和作用機(jī)理仍有待進(jìn)一步深入研究。