网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

FSHW | 牦牛骨胶原蛋白水解物对小鼠肠道微生物群的结构及短链脂肪酸含量的影响

0
分享至

Introduction

牦牛(Bos grunniens)是我国高山草原地带的特色牲畜。随着旅游业和物流业的快速发展,消费者对牦牛肉的需求也在不断增加。然而,在牦牛肉加工和生产过程中,作为副产物的牦牛骨却未得到充分利用。随着对牦牛骨成分研究的不断深入,牦牛骨胶原蛋白水解物由于具有多种生理活性而备受关注。四川大学贾冬英教授团队利用木瓜蛋白酶制备了牦牛骨胶原蛋白水解物。研究发现,牦牛骨胶原蛋白水解物具有良好的吸水性和持水能力,油脂吸收、乳化和发泡性能佳,适合在食品及化妆品领域开发应用。北京工商大学宋焕禄教授团队曾利用单一或混合蛋白酶制备牦牛骨胶原蛋白水解物并研究其生理活性。结果表明,制备的多种牦牛骨胶原蛋白水解物具有抗氧化活性和金属离子(如Cu 2+ 、Ca 2+ 和Fe 2+ )螯合能力。中国农业大学罗永康教授团队研究发现,牦牛骨胶原蛋白水解物能够通过提高先天免疫和适应性免疫有效预防和改善环磷酰胺诱导的BALB/c小鼠免疫抑制作用。此外,中国农业科学院张春晖研究员团队针对牦牛骨胶原蛋白水解物抗骨质疏松的作用和机制进行了深入的研究。结果表明,牦牛骨胶原蛋白水解物具有较好的促成骨细胞增殖活性,能够明显改善去卵巢大鼠骨质疏松症状,且呈现良好的剂量-效应关系。以上研究表明,牦牛骨胶原蛋白水解物具有多种生理活性,可以作为功能性成分应用于功能食品领域。

定殖在宿主肠道中的微生物在促进食物消化,维持肠道健康,调节免疫等方面发挥着重要作用。考虑到肠道微生物群对人类健康的重要性,有必要在开发功能性食品或膳食补充剂时评估它们改变肠道微生态的能力。因此,为进一步促进牦牛骨胶原蛋白水解物在功能食品领域的应用,应全面研究牦牛骨胶原蛋白水解物对肠道菌群结构的影响。在这项研究中,在为期两周的实验期间,每天通过灌胃为小鼠补充牦牛骨胶原蛋白水解物。两周后,提取粪便中的粪便细菌DNA并通过16S rRNA测序进行测序,以研究小鼠肠道菌群的改变。通过气相色谱法检测每只小鼠粪便中的SCFAs。该研究将对牦牛骨胶原蛋白水解物的功能产生新的认识,并进一步促进牦牛骨胶原蛋白水解物作为生物活性成分在功能食品开发中的应用。

Results and Discussion

牦牛骨胶原蛋白水解物的表征

本研究首先使用碱性蛋白酶、中性蛋白酶和风味蛋白酶联合酶解牦牛骨胶原蛋白制备了牦牛骨胶原蛋白水解物(yak bone collagen hydrolysates,YBCH)。为明确YBCH的组成,测定了YBCH中蛋白质、水分和灰分的浓度。通常,酸溶性蛋白质由游离氨基酸和肽组成。YBCH中酸溶性蛋白质和游离氨基酸的浓度分别达到(91.01±0.55)g/100 g和(3.13±0.35)g/100 g。因此,可以计算出YBCH中肽的质量百分比约为87%。显然,YBCH主要由肽组成。此外,YBCH的分子量分布通过尺寸排阻色谱柱测定。结果表明,分子量在3000 Da以下的肽段约占89%,而分子量在5000 Da以上的肽段仅占3.59%(图1)。

1牦牛骨胶原蛋白水解物中肽的相对分子质量分布

BALB/c小鼠肠道菌群变化

实验小鼠分为四组,即对照组(NC),低剂量组(LD)、中剂量(MD)组和高剂量组(HD)。每笼每天摄食量为16~23 g,每天每笼饮水量为10~15 g。各组每日食物和水摄入量差异无统计学意义(P>0.05,LSD检验)。各组小鼠的体重在试验过程中各组之间没有差异。这些结果表明,小鼠在灌胃期间对食物和水没有偏好。

四组之间的物种丰富度(Chao和Ace)没有差异(P>0.05,Kruskal-Wallis检验)。同时,也没有观察到物种多样性(Shannon和Simpson)的差异(P>0.05,Kruskal-Wallis检验)。然而,当将LD、MD组的平均水平与对照组NC的平均水平进行比较时发现物种多样性呈下降趋势。通过使用PLS-DA显示了每组之间的β-多样性。结果显示,给小鼠补充YBCH后,各组粪便微生物群的β-多样性存在差异。在门水平上,厚壁菌门和拟杆菌门占粪便微生物群的最大比例,其次是T7,相对丰度低于0.5%的其他门被归类为“其他”(图2A)。结果表明,与NC相比,YBCH灌胃组中拟杆菌的相对丰度(LD、MD和HD分别为(60.16±8.97)%、(62.91±5.24)%和(61.24±10.6)%)显着增加。此外,在给小鼠灌胃YBCH后,厚壁菌门的相对丰度显着降低。LD、MD和HD组中厚壁菌门的相对丰度分别为(36.95±10.3)%、(34.51±4.48)%和(37.31±10.5)%。然而,NC组中厚壁菌门的相对丰度为(51.16±9.19)%(图2C)。因此,在NC组和YBCH饲养组之间,厚壁菌门与拟杆菌门的比例存在显着差异(图2D,P<0.05,LSD测试)。此外,在厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度上观察到NC组和MD组之间的高度显着差异(P<0.01,LSD检验)。

图2 小鼠肠道菌群在门水平上的组成

粪便微生物群的预测功能

根据KEGG(京都基因和基因组百科全书)数据库分析粪便微生物群的预测功能。与NC组相比,YBCH组在KEGG代谢途径2级的预测功能差异如图3所示。在LD组中,“其他次级代谢的生物合成”的预测功能显着增加。NC组,“异生素生物降解和代谢”、“细胞运动”和“信号转导”降低。MD组和NC组之间共有8个预测函数存在差异。MD组的“脂质代谢”、“辅因子和维生素的代谢”、“其他次级代谢的生物合成”、“聚糖生物合成与代谢”和“消化系统”的预测功能显着改善,而“细胞运动”、“信号转导”和“转录”减少。观察到HD组的预测功能“异生素生物降解和代谢”降低。

图3 肠道菌群的功能预测

粪便中SCFAs的浓度

表1显示了小鼠粪便中SCFA的浓度。与NC组相比,醋酸、丙酸、异丁酸、丁酸浓度显着升高(P<0.05,Kruskal-Wallis检验),MD组异戊酸浓度显着升高增加(P<0.01,Kruskal-Wallis检验)。MD组乙酸、丙酸和丁酸浓度分别比NC组增加79.7%、89.2%和78.8%。与NC组相比,HD组异丁酸水平升高(P<0.05,Kruskal-Wallis检验)。NC组与LD组无差异。

表1 各组粪便中SCFA浓度(μmol/g)

Conclusion

本研究考查了YBCH对BALB/c小鼠肠道微生物群组成和SCFAs产生的影响。结果表明,在YBCH饲喂后,肠道菌群中两个重要属(毛螺菌科和S24-7)的相对丰度发生了变化,并且SCFA的产量增加。此外,预测MD组的脂质和聚糖代谢功能将得到增强。未来,应进一步研究这些变化对小鼠代谢表型的实际影响。

第一作者

郭自涛,江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程中心助理研究员。主要从事活性物质生物制造及功能评价相关领域的应用基础研究及技术开发。近3年以第一作者或共同通讯作者在Food Research International、Food & Function、Journal of Functional Food、Food Bioscience等国际期刊发表论文6篇,中文核心期刊论文3篇。主持国家重点研发计划项目子课题1项,江苏省博士后科研资助项目1项。

通信作者

张梁,江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心教授、博士生导师、校长办公室主任。主要从事活性物质生物制造、环境生物修复、发酵过程工程相关领域的应用基础研究及应用技术开发,主持承担了国家自然科学基金、国家“863”计划目标导向课题等国家级课题6项、江苏省工业前瞻性项目、陆军预研等省部级课题十余项,发表SCI论文60余篇;申请国家发明专利70余项,其中已获授权37项;申请国际专利8项,其中已获美国、欧洲等专利授权4项;参编“十一五”、“十二五”国家规划教材2部;荣获省部级科技奖励2项。获得江苏省杰出青年基金和霍英东青年教师基金,入选江苏省“六大人才高峰”计划、教育部“新世纪优秀人才计划”和江苏省高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师培养计划。获聘中国酒业协会酒精分会技术委员会委员、中国粮油学会玉米深加工分会理事、江苏生态学会理事等。

Supplementation with yak (Bos grunniens) bone collagen hydrolysate altered the structure of gut microbiota and elevated short-chain fatty acid production in mice

Zitao Guoa,b, Dalong Yic, Bo Hud, Lingyu Zhua,b, Ji Zhanga,b, Yuliang Yanga,b, Chunyu Liua,b, Yi Shia,b, Zhenghua Gua,b, Yu Xina,b, Huaigao Liuc, Liang Zhanga,b,*

a National Engineering Research Center of Cereal Fermentation and Food Biomanufacturing, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

b Jiangsu Provincial Research Center for Bioactive Product Processing Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

c Anhui Guotai Biotechnology Co., Ltd, Xuancheng 242100, China

d National Engineering Research Center for Functional Food, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

*Corresponding author.

Abstract

In this study, yak bone collagen hydrolysate (YBCH) was produced by mixed proteases and provided to standard-diet mice at a different dose (low dose (LD), medium dose (MD), and high dose (HD)) to investigate its effects on the composition of gut microbiota and short-chain fatty acids (SCFA) production. It was found that YBCH was mainly composed of small molecular peptides whose molecular weight below 2000 Da. Notably, supplementation with different doses of YBCH could significantly downregulate the ratio of Firmicutes to Bacteroidetes in the fecal microbiota. At the family level, the Lachnospiraceae abundance was significantly reduced in the YBCH gavage groups (mean reduction ratio 41.7%, 35.2%, and 36.4% for LD, MD, and HD group, respectively). The predicted functions of gut microbes in the MD group were significantly increased at “lipid metabolism” and “glycan biosynthesis and metabolism”. Moreover, the SCFA production in the YBCH groups was elevated. Especially, the concentration of acetic acid, propionic acid, and butyric acid in the MD group was separately increased 79.7%, 89.2%, and 78.8% than that in the NC group. These results indicated that YBCH might be applied in the development of functional food for intestinal microecological regulation.

Reference:

GUO Z T, YI D L, HU B, et al. Supplementation with yak (Bos grunniens) bone collagen hydrolysate altered the structure of gut microbiota and elevated short-chain fatty acid production in mice[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(5): 1637-1645. DOI:10.1016/j.fshw.2023.02.017.

文章编译内容由作者提供

编辑:梁安琪;责任编辑:张睿梅

封面图片来源:图虫创意

《食品科学》编辑部拟定于2023年8月4-5日南京举办“第十届食品与生物学科高水平SCI论文撰写与投稿技巧研修班”,为期两天。欢迎您参加此次培训班。

为进一步深入研究食品产业科技创新基础理论,保障食品质量与安全,研发具有营养和保健功能的食品,推动食品科学研究的进步,带动食品产业的技术创新,更好地保障人类身体健康和提高生活品质,北京食品科学研究院和中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志在成功召开前十届“食品科学国际年会”和四届“食品科学与人类健康国际研讨会”及二十余次食品专题研讨会的基础上,将与国际谷物科技协会(ICC)、南京农业大学、南京财经大学、南京师范大学、南京工业大学、东南大学、江苏省农业科学院、徐州工程学院、昆明理工大学于2023年8月6-8日中国江苏南京共同举办“第十一届食品科学国际年会”。

为进一步促进动物源食品科学的发展,带动产业的技术创新,更好的保障人类身体健康和提高生活品质,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家肉类加工工程技术研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办,贵州大学、贵州轻工职业技术学院共同主办,贵州医科大学、钛和中谱检测技术(厦门)有限公司支持协办,中国食品杂志社《肉类研究》杂志、《乳业科学与技术》杂志、《Food Science of Animal Products》承办的“2023年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”即将于2023年10月28-29日贵州贵阳召开。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
布林肯此次访华意义重大,切不可低估影响力!

布林肯此次访华意义重大,切不可低估影响力!

涛哥锐评
2024-04-29 14:05:10
控球还落后!西班牙3-0克罗地亚半场数据:控球48%-52%,射门6-7

控球还落后!西班牙3-0克罗地亚半场数据:控球48%-52%,射门6-7

直播吧
2024-06-16 00:54:14
惨败之夜,苏格兰内乱:主帅助教当众互喷!12年之耻!20万人绝望

惨败之夜,苏格兰内乱:主帅助教当众互喷!12年之耻!20万人绝望

风过乡
2024-06-15 07:46:49
退休金待遇比较高的人,一般都是什么类型的人呢?

退休金待遇比较高的人,一般都是什么类型的人呢?

社保小达人
2024-06-08 12:57:46
460000人连夜逃亡,中东战争出现大爆发,第一时间犹太人全都跑了

460000人连夜逃亡,中东战争出现大爆发,第一时间犹太人全都跑了

博文聊世界
2024-06-13 07:59:10
这是一张遗照,他被割舌、断手、剜掉双眼,弟弟是国家主席

这是一张遗照,他被割舌、断手、剜掉双眼,弟弟是国家主席

华人星光
2024-06-14 17:07:27
2025款特斯拉Model Y内饰曝光,太惊喜!

2025款特斯拉Model Y内饰曝光,太惊喜!

看看娱乐与体育
2024-06-15 07:09:45
德云社突发意外,天津评剧院院长曾昭娟,参加高峰收徒仪式被拦截

德云社突发意外,天津评剧院院长曾昭娟,参加高峰收徒仪式被拦截

综艺拼盘汇
2024-06-15 18:13:53
喜欢喝茶的注意了!中山大学研究团队:每多喝一杯茶,阿尔茨海默症的患病风险增加48%及以上!

喜欢喝茶的注意了!中山大学研究团队:每多喝一杯茶,阿尔茨海默症的患病风险增加48%及以上!

梅斯医学
2024-05-26 07:51:40
彻底洗不清!森林北负面新闻接连被扒,感情混乱还作,这可咋整啊

彻底洗不清!森林北负面新闻接连被扒,感情混乱还作,这可咋整啊

华人星光
2024-06-14 16:57:00
姆总说欧洲杯更难?魔笛:我认为世界杯更难,因为球队来自全世界

姆总说欧洲杯更难?魔笛:我认为世界杯更难,因为球队来自全世界

直播吧
2024-06-15 00:12:06
王红权星封杀后首露面,与往常差距巨大,满脸胡茬面容憔悴

王红权星封杀后首露面,与往常差距巨大,满脸胡茬面容憔悴

娱记掌门
2024-06-14 14:07:31
阿里全球数学竞赛题我承认,我拼尽了洪荒之力也没看懂题目[尬笑]

阿里全球数学竞赛题我承认,我拼尽了洪荒之力也没看懂题目[尬笑]

石辰搞笑日常
2024-06-16 01:01:08
黄一鸣孩子有继承权吗?王思聪前女友豆得儿破防,状态令人担心

黄一鸣孩子有继承权吗?王思聪前女友豆得儿破防,状态令人担心

素素娱乐
2024-06-13 08:27:35
凯特王妃终于来了!带王室三宝出席庆典,穿白裙亮相瘦得让人心疼

凯特王妃终于来了!带王室三宝出席庆典,穿白裙亮相瘦得让人心疼

娱记掌门
2024-06-16 00:20:13
1988年,于凤至晚年在美国别墅里的珍贵留影

1988年,于凤至晚年在美国别墅里的珍贵留影

视点历史
2024-06-15 18:11:58
49岁女人自述:瞒着老公出轨16年,回归家庭后,老公给我致命一击

49岁女人自述:瞒着老公出轨16年,回归家庭后,老公给我致命一击

星辰故事屋
2024-06-01 20:23:42
瑞士和平峰会前一天,俄总统普京提出和平条件,乌必须撤出四州

瑞士和平峰会前一天,俄总统普京提出和平条件,乌必须撤出四州

山河路口
2024-06-14 21:44:19
22岁卡车司机,带45岁女人跑长途,两人最喜欢经过百里无人区

22岁卡车司机,带45岁女人跑长途,两人最喜欢经过百里无人区

牛城王小帅
2024-06-14 11:45:37
徐将军,你认同“武将不怕死”吗?

徐将军,你认同“武将不怕死”吗?

吃瓜体
2024-06-04 19:42:50
2024-06-16 02:20:49
食品科学杂志
食品科学杂志
食品类科技学术期刊
11021文章数 9902关注度
往期回顾 全部

科技要闻

TikTok开始找退路了?

头条要闻

563支AI队伍和姜萍考同一份试卷:最高34分 都没进决赛

头条要闻

563支AI队伍和姜萍考同一份试卷:最高34分 都没进决赛

体育要闻

莱夫利,让困难为我让路

娱乐要闻

江宏杰秀儿女刺青,不怕刺激福原爱?

财经要闻

新情况!高层对人民币的态度180°转弯

汽车要闻

东风奕派eπ008售21.66万元 冰箱彩电都配齐

态度原创

时尚
艺术
亲子
本地
教育

艳压四方的刘亦菲,也没能赢她

艺术要闻

穿越时空的艺术:《马可·波罗》AI沉浸影片探索人类文明

亲子要闻

儿童“婚礼”寓教于乐,不必过度解读

本地新闻

粽情一夏|海河龙舟赛,竟然成了外国人的大party!

教育要闻

厉害!长沙15岁初三少年闯进2024年阿里巴巴全球数学竞赛决赛

无障碍浏览 进入关怀版