《食品科学》：江南大学陆文伟教授等：基于宏基因组学与非靶向代谢组学解析菊粉对健康人肠道微生态的调节作用

膳食纤维传统上被视为不能被宿主消化酶降解的“非能量营养素”，但随着多组学技术的发展，人们逐渐认识到其生态功能远超营养属性本身。越来越多的证据显示，膳食纤维是驱动“肠道菌群-代谢物-宿主”信号轴重塑的关键生态因子，在维持代谢稳态、黏膜免疫与屏障功能方面发挥着重要的调控作用。进入结肠后的纤维可被复杂的微生物酶系降解，进一步代谢生成短链脂肪酸（SCFAs）、色氨酸衍生物、多胺、胆汁酸修饰产物及一系列氧化还原活性代谢物，从而影响能量代谢、G蛋白偶联受体信号、组蛋白修饰和黏膜免疫调控。然而，纤维引发的多层级微生物功能网络往往难以通过传统的相对丰度分析准确解析，这成为精准营养与合生元策略发展的主要瓶颈。

在众多膳食纤维类型中，菊粉（INU）因结构明确、安全性高、益生元效应稳定而被广泛应用。INU由β-(2→1)果糖链构成，可完整规避小肠消化到达结肠。既往观点普遍认为INU主要促进双歧杆菌属（Bifidobacterium）及部分拟杆菌属（Bacteroides）作为“初级降解者”的增殖。近年来，多模态活性示踪与分选技术（如细胞分选、稳定同位素探针和单细胞分选培养）不断刷新对INU响应菌的传统认知。已有研究表明，来自Lachnospiraceae（如Blautia、Ruminococcus、Roseburia）、Coriobacteriaceae（如Collinsella）、Erysipelotrichaceae甚至Eggerthellaceae的部分成员在INU或其降解产物中呈现结合活性或间接代谢响应，表明INU响应谱远比传统所认为的更为广泛。更重要的是，不同供体的菌群在“INU结合-代谢活化”路径上呈现高度异质性，即使在健康人背景下亦存在显著个体差异。这种个体化反应难以通过属水平或功能群水平的分析框架解释，提示需在更高分辨率如物种水平上重新理解INU的生态效应。此外，深入至基因组与基因簇的研究揭示，不同菌株在多糖水解潜能、碳水化合物活性酶分布及多糖利用位点（PUL）结构上存在显著差异，从而决定其降解速率、底物偏好及代谢产物结构谱。因此，单纯依赖属水平数据不仅会掩盖关键功能分化，也难以解释为何部分“传统非糖利用菌”（如Eggerthella、Gordonibacter）在INU刺激下出现强烈代谢活性——这些类群可能通过与核心降解者的代谢互作途径而受益。

尽管已有大量研究探讨了INU的生理益处，但在健康人群背景下，其微生物生态效应的解析仍存在多方面局限。首先，多数研究集中于代谢异常、肠易激或炎症状态的参与者，难以区分INU对宿主胃肠道功能的影响与对微生物群的直接效应。其次，受限于16S rRNA基因测序的分辨率，多数研究停留在门和属水平分析，无法揭示物种间的功能分化及其生态影响。此外，INU相关的代谢物研究仍主要集中于SCFAs，而缺乏对整体代谢轮廓（包括芳香族代谢物、胆汁酸、生物胺及氧化还原代谢等）的系统性解析。这导致对INU如何在健康背景下驱动微生物组功能重编程仍缺乏全面认识。

在上述知识空白背景下，江南大学食品学院的李献婷、冯滢璇、陆文伟*等以健康志愿者粪便菌群为模型，构建以INU为唯一碳源的体外厌氧发酵体系，结合宏基因组测序与非靶向代谢组学，从物种分辨率、生态互作网络以及功能通路与代谢产物关联等多个层级系统解析INU对健康人肠道微生态的调节作用。不同于既往主要关注“INU是否促进特定菌属或SCFAs生成”的研究，本研究更加关注在健康稳态菌群背景下，INU作为特异性碳源如何影响群落结构的精细化筛选、物种间互作关系的重组，以及功能潜能与代谢特征之间的关联变化。通过对物种层面响应菌谱系结构的刻画、微生物互作网络组织特征的分析，以及功能基因与代谢物之间定量关联关系的整合，本研究力求在结构、功能与代谢3 个维度上更为系统地理解INU对健康菌群的影响，为益生元在健康人群中的应用提供更为完整的生态学解释。

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INU对健康人粪便菌群组成与结构的影响

本研究以健康人粪便为接种源，构建以INU为唯一碳源的体外粪菌发酵体系，并基于宏基因组测序分析其对菌群组成与结构的影响。体外发酵24 h后，与CON组（7.02±0.09）相比，INU处理显著降低了发酵体系的pH值（6.54±0.02，P＜0.001）（图1A）。在门水平上（图1B），INU发酵后菌群仍以厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为主，其次为放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria），这与Dewulf等报道的研究结果类似。但与CON组相比，INU发酵24 h后菌群结构显著变化，其中厚壁菌门、放线菌门及变形菌门的相对丰度显著上升（P＜0.05），而拟杆菌门的相对丰度显著下降（P＜0.001）（图1C）。

进一步评估了INU对菌群属水平多样性的影响，结果如图1D所示。INU发酵后粪便菌群的Shannon指数、Simpson指数及Pielou均匀度指数未发生显著变化，而Richness指数高度显著下降（P＜0.001）。基于Bray-Curtis距离的β多样性分析显示，CON与INU组样本在群落结构上显著分离（R2＝0.904 59，P＝0.014） （图1E）。在属水平差异分析中，综合差异丰度检验、LEfSe分析（LDA得分＞3.5）及RF模型结果，筛选出3 种方法共同识别的关键特征菌属。结果表明，Ligilactobacillus、Bacteroides、Bifidobacterium及Dorea等18 个属在INU组中显著富集，而Prevotella、Faecalibacterium、Megamonas及Phocaeicola等15 个属在CON组中相对丰度较高（图1F～I）。上述结果表明，INU干预显著改变了健康人来源肠道菌群的群落结构及优势菌属分布。

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INU对菌群物种水平结构与组成的影响

为在物种分辨率层面评估INU处理对菌群结构的影响，基于物种注释结果对CON组与INU组的群落多样性、组成及差异物种进行比较。由图2A可知，与CON组相比，INU组的Richness指数显著下降（P＜0.001），而Shannon指数、Simpson指数及Pielou均匀度指数无显著变化。基于Bray-Curtis距离的PCoA也显示，两组样本在物种水平上显著分离（R2＝0.902 94，P＝0.013）（图2B），提示INU发酵显著改变了菌群的整体结构，这与属水平分析结果相印证。

在物种组成方面，INU处理后多个物种的相对丰度发生明显变化（图2C）。差异丰度分析结果显示，与CON组相比，INU组中26 种物种显著富集，而22 种物种相对丰度降低（P＜0.05，组内平均相对丰度＞0.1%）（图2D）。LEfSe分析（LDA得分＞3.5）及RF分类模型进一步识别出区分两组的关键特征物种（图2E、F），且两种方法结果总体一致。综合差异丰度分析、LEfSe及RF 3 种方法共同筛选的结果发现，唾液乳杆菌（Ligilactobacillussalivarius）、单形拟杆菌（Bacteroidesuniformis）、假小链双歧杆菌（Bifidobacteriumpseudocatenulatum）和罗伊氏粘液乳杆菌（Limosilactobacillusreuteri）等23 个物种为INU组显著富集的关键响应物种，而柯普雷沃氏菌（Prevotellacopri）、普氏栖粪杆菌（Faecalibacteriumprausnitzii）和粪罗斯氏菌（Roseburiafaecis）等15 个物种则为CON组显著富集的关键响应物种。综上，INU处理显著改变了肠道菌群的物种组成，并伴随多个关键响应物种的富集或减少。

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INU干预下肠道菌群共现网络特征

为评估INU干预对粪便菌群互作模式的影响，本研究基于2.2节筛选得到的关键响应物种构建了微生物共现网络（|r|≥0.80，FDR＜0.05）。该网络共包含38 个节点和274 条显著相关连接。结果显示，INU干预后物种水平共现网络呈现出3 个相对清晰的聚集模块（图3）。簇I主要由B. pseudocatenulatum、B. uniformis、Parabacteroidesdistasonis、Phocaeicolaplebeius、P. copri clade A、Bacteroidesfluxus等物种构成。该簇内部物种间呈现较强的正相关关系；同时，该簇物种与簇II、簇III中的 R. faecis、F. prausnitzii、Ruminococcusbromii、Ruminococcustorques等物种表现为显著负相关，如B. uniformis与R. torques呈负相关（r＝-0.939）。簇II主要由L. salivarius、L. reuteri、Lactococcuslactis、Pediococcusacidilactici、R. faecis、Alistipesputredinis等物种组成。其内部相关性紧密，L. salivarius与L. reuteri（r＝0.927）、L. lactis（r＝0.976）、 P. acidilactici（r＝0.988）呈强正相关；同时，该簇物种与簇I、簇III中的P. copri clade A、P. plebeius、M. funiformis等物种呈显著负相关，L. salivarius与M. funiformis呈负相关（r＝-0.818）。簇III主要包括F. prausnitzii、R. bromii、R. torques、Eubacteriumrectale、Catenibacterium SGB4425、Gemmigerformicilis等物种。模块内部节点之间表现为显著正相关关系，如F. prausnitzii与R. bromii呈强正相关（r＝0.915）；同时，该簇物种与簇I、簇II中的B. uniformis、P. distasonis、L. salivarius等物种呈负相关，如F. prausnitzii与B. uniformis（r＝-0.867）、P. distasonis（r＝-0.818）呈负相关。综合来看，INU干预后物种水平共现网络呈现出明显的模块化与高连通特征，不同簇之间具有差异化的相关关联模式，说明菌群互作关系在网络拓扑层面发生了系统性重塑。

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INU干预的肠道菌群代谢谱特征

为探究INU对肠道菌群代谢产物的调节作用，本研究对发酵上清液进行了非靶向代谢组分析。主成分分析（PCA）结果显示，INU组与CON组在代谢物空间中明显分离，PERMANOVA检验进一步证实两组整体代谢谱存在显著差异（R2＝0.965 03，P＝0.01）（图4A）。OPLS-DA同样显示，两组样本在代谢物空间中呈明显分离（图4B）。基于OPLS-DA的VIP值筛选结果，获得INU处理影响较大的代谢物前40 项，其中与色氨酸代谢相关的吲哚-3-乙酸（IAA）具有最高的VIP值（图4C）。同时结合t检验并经Benjamini-Hochberg方法进行FDR校正（FDR＜0.05），并且以FC＞2或FC＜0.5（INU/CON）为条件筛选差异显著代谢物。火山图（图4D）和代谢物分类图（图4E）显示，INU诱导了大量代谢物丰度的改变，共有169 种代谢物显著上调、120 种显著下调，例如，IAA在INU组显著升高，而甘氨鹅脱氧胆酸在INU组显著下降。差异代谢物的聚类热图（图4F）呈现了两组代谢物丰度的清晰分群特征。将筛选得到的差异代谢物映射至KEGG数据库进行通路富集分析，结果如图4G所示。上调差异代谢物主要富集于色氨酸代谢通路，其富集显著性最高，同时还富集苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成，苯丙氨酸代谢以及缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成等氨基酸相关通路；下调差异代谢物主要富集于组氨酸代谢，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、精氨酸生物合成及β-丙氨酸代谢等通路。总体而言，INU处理引起代谢谱整体分离，并伴随多条氨基酸相关通路富集模式的改变。

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INU干预下肠道物种-代谢物互作网络的功能簇特征

基于差异代谢物通路富集结果，筛选与碳水化合物发酵、SCFAs生成及氨基酸代谢等关键代谢过程相关的差异代谢物，构建关键差异代谢物子集。随后在关键响应物种与关键差异代谢物之间计算Spearman秩相关系数，并经Benjamini-Hochberg校正后保留|r|≥0.80且FDR＜0.05的关联用于网络构建（图5）。

由图5可知，最终构建的物种-代谢物互作网络包含107 个节点和705 条显著关联边。网络结构可划分为3 个功能簇。簇I以B. pseudocatenulatum、B. uniformis和P. plebeius为主要节点，与N-乙酰神经氨酸、N-乙酰腐胺及DL-丙氨酸等代谢物呈多条强相关（|r|≥0.8），该簇关联代谢物主要包括多胺、氨基酸及氨基糖类代谢物。簇II 以L. salivarius和Doreaformicigenerans为核心节点，与D-(+)-麦芽糖和D-(+)-苹果酸等糖类或糖代谢中间产物呈显著负相关，同时与γ-氨基丁酸、4-羟甲基苯甲酸、N-乙酰鸟氨酸和硫胺素等代谢物呈显著正相关。该簇主要关联糖代谢相关代谢物，并伴随部分含氮代谢物的显著关联。簇III以F. prausnitzii和R. bromii为主要节点，与肌肽和L-精氨酸等氨基酸，犬尿喹啉酸、L-犬尿氨酸等芳香族相关代谢物和吡哆胺、去硫生物素等维生素样分子存在显著关联。总体而言，INU干预下的物种-代谢物互作网络呈现明显的模块化结构，不同功能簇在关联代谢物类型及相关方向上表现出差异。

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INU干预下微生物功能通路及关键基因与差异代谢物的关联特征

为进一步从功能层面揭示INU干预下微生物-代谢物互作网络的分子基础，在前述物种-代谢物关联分析基础上，本研究基于宏基因组功能注释结果筛选显著差异的微生物功能通路，并与差异代谢物丰度进行Spearman秩相关分析，从而构建功能通路-代谢物关联矩阵。差异通路分析结果显示，与CON组相比，INU处理后多条与碳水化合物代谢、核苷酸代谢及氨基酸代谢相关的通路发生显著变化（图6A）。其中，UDP-N-乙酰-D-葡萄糖胺生物合成途径I、葡萄糖与木糖降解超级通路、磷酸戊糖途径、肌苷-5’-磷酸生物合成途径III及硒氨基酸生物合成途径显著上调，而肌醇降解相关通路及L-色氨酸生物合成途径显著下调（FDR＜0.05）。通路-代谢物相关性分析表明，不同功能通路与代谢物之间呈现出明确的关联模式（图6B）。碳水化合物代谢相关通路（如磷酸戊糖途径及葡萄糖与木糖降解通路）与多种有机酸（如2-(6-羟基己基)-3-亚甲基琥珀酸、甲基琥珀酸）及部分氨基酸代谢物呈显著正相关（FDR＜0.05）。同时，肌苷-5’-磷酸生物合成途径III与尿苷、胸苷等嘧啶核苷相关分子之间亦表现出显著正相关关系。相比之下，L-色氨酸生物合成途径与多种色氨酸衍生代谢物（如IAA、犬尿氨酸及5-羟色氨酸）呈显著负相关，而与3-吲哚酚硫酸酯呈显著正相关（FDR＜0.05）。

在酶学层面，关键功能酶对应的KEGG同源基因差异分析结果显示，多糖降解相关碳水化合物活性酶基因（K01731、K07406、K01176、K01222）在INU组中显著上调（图6C）；SCFAs生成相关关键酶基因，包括L-乳酸脱氢酶（K00016）、磷酸乙酰转移酶（K00625）、乙酸激酶（K00925）及丁酰辅酶A脱氢酶（K00248），亦在INU组中显著升高（FDR＜0.05）。此外，色氨酸向吲哚转化的关键酶色氨酸酶（K01667）显著上调，而色氨酸合成酶α链（K01695）亦呈升高趋势。进一步的功能基因-代谢物相关性分析显示，SCFAs生成及色氨酸代谢相关功能基因与多种吲哚类代谢物呈显著正相关（|r|＝0.65～0.91，FDR＜0.05）（图6D）。其中，丁酰辅酶A脱氢酶（K00248）与异丁酸呈显著正相关 （r＝0.79），而色氨酸合成酶α链（K01695）与IAA呈最强正相关（r＝0.91），色氨酸酶（K01667）亦与IAA呈显著正相关（r＝0.82）。综上，INU干预在功能通路、关键酶编码基因及代谢产物3 个层面表现出相互关联的变化，提示肠道菌群碳水化合物利用及色氨酸代谢相关功能模块在INU发酵过程中可能存在协同响应。

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本研究通过体外粪菌发酵模型结合宏基因组测序和非靶向代谢组学技术，系统解析了INU对健康人肠道微生态的调节作用。结果表明，INU干预不仅显著重塑了菌群物种组成与共现网络结构，形成3 个模块化分簇，驱动菌群代谢谱发生系统性变化。其中，色氨酸代谢相关通路的富集最为显著，与碳水化合物活性酶利用、SCFAs生成相关的关键功能酶基因在INU组中呈现较高丰度。本研究从物种结构、功能潜能及代谢表型多个层面揭示了INU干预下肠道菌群的协同响应特征。

本研究发现以INU为唯一碳源的条件下，群落结构变化更可能由底物选择效应所驱动：具备INU/果聚糖利用能力的功能类群在群落中相对占优，而对该底物利用能力有限的类群相对丰度下降，从而表现为Richness指数显著下降，但Pielou均匀度指数相对稳定的群落重构特征。在本研究中，多类能够利用复杂碳水化合物的细菌在INU干预后呈现富集趋势，包括L. salivarius、B. pseudocatenulatum以及B. uniformis等物种。其中，Bacteroides由于普遍携带PUL，并具备广泛的底物降解能力，被认为是复杂碳源降解和碳水化合物代谢中的重要类群，这也与其在本研究中的富集趋势相一致。与此同时，双歧杆菌与乳杆菌被认为是典型的益生元响应类群，能够通过发酵果聚糖等可溶性膳食纤维产生乳酸和乙酸等代谢产物，并为部分丁酸产生菌提供可利用的中间代谢物，从而促进群落内部的交叉营养互作。值得注意的是，F. prausnitzii在INU处理后相对丰度虽有所下降，这可能与INU高效利用菌对可发酵碳源及生态位的优先占据所引发的资源竞争有关。但在物种-代谢物互作网络中仍与氨基酸、芳香族代谢物及维生素样分子保持显著关联。这一现象可能与功能冗余及交叉营养机制有关：F. prausnitzii不能直接利用INU，可能通过利用其他微生物发酵多糖过程中产生的乙酸等中间代谢产物参与群落代谢网络，从而维持代谢活性。同时，作为肠道重要的丁酸产生菌，F. prausnitzii携带完整的SCFAs合成相关基因并在群落碳水化合物代谢中发挥重要作用，其功能潜力在较低丰度水平下仍可能得以维持。本研究进一步揭示，健康稳态菌群背景下INU的作用并非简单的益生菌放大，而是通过资源驱动实现的精细化生态筛选与物种替代，与疾病模型中单一类群主导型富集形成鲜明对比，提示健康稳态菌群在面对底物扰动时可能具有较强的生态稳定性与功能补偿潜力，使益生元调控更偏向结构优化而非功能补偿。进一步的物种共现网络分析显示，INU干预驱动菌群互作模式系统性重构，形成3 个清晰的聚集模块，模块内部以正相关为主、模块间以负相关为主，反映了益生元底物驱动下的生态位竞争与物种替代，其中簇I、簇II以INU组富集物种为核心，簇III以CON组优势物种F. prausnitzii和R. bromii为核心。

非靶向代谢组分析表明，INU干预显著改变了菌群代谢谱，并引起多条氨基酸相关代谢通路的变化。其中，色氨酸代谢是上调代谢物中最显著富集的KEGG通路，上调代谢物包括L-色氨酸及其关键中间产物（如IAA）。已有研究表明，微生物来源的色氨酸代谢物，尤其是吲哚类衍生物，能够通过激活芳烃受体通路增强肠道屏障功能并调节局部免疫反应，从而维持肠道稳态。此外，INU处理显著促进了缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成通路的富集。缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸统称为支链氨基酸，既是调控能量代谢的重要底物，也可被部分肠道细菌进一步转化为SCFAs，参与肠道能量平衡的调节。下调代谢物主要富集于组氨酸代谢，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢及β-丙氨酸代谢等通路。这些通路的下调可能反映出菌群代谢由蛋白质发酵向碳水化合物发酵的转移，这与INU促进乳酸菌和双歧杆菌等糖发酵菌增殖的趋势一致，同时也可能减少氨、硫化物等潜在有害蛋白发酵产物的生成。

进一步整合宏基因组功能注释结果发现，尽管L-色氨酸生物合成通路在INU处理后呈下降趋势，但多种色氨酸衍生代谢物仍显著变化，并与相关功能基因呈显著相关。这一现象提示，INU干预下色氨酸代谢的改变更可能来源于现有底物利用方式及其在不同代谢分支间分配比例的调整，而非从头合成能力的增强。随着菌群碳水化合物利用潜力的提升，微生物对氨基酸作为能量来源的依赖可能降低，从而可能促使更多的色氨酸进入吲哚类或犬尿氨酸等代谢分支。总体而言，INU可能通过改变群落碳源利用格局，间接驱动芳香族氨基酸相关代谢的重塑，而非简单提高色氨酸合成水平。

尽管本研究从菌群结构、互作网络及代谢功能多个层面揭示了INU对健康人来源肠道微生态的调控特征，但仍存在一定局限性。首先，体外厌氧发酵模型虽可在一定程度上反映结肠微生物群对底物输入的直接响应，但无法模拟宿主免疫调控、肠道黏膜屏障及蠕动等生理因素的影响，因此，所得结果主要反映微生物层面的潜在调控趋势。其次，本研究纳入6 名健康供体构建粪菌接种物，供体数量相对有限，尽管该设计在体外发酵研究中可用于构建具有代表性的微生物群落接种体系，但在一定程度上仍限制了结果在个体差异及更广泛人群层面的外推性。此外，本研究选择24 h作为发酵终点时间点，基于在既往研究捕捉INU被充分利用并伴随代谢产物累积趋于相对稳定后的总体结局特征，但该设计对发酵过程中不同阶段的动态变化缺乏刻画，尚不能反映早期响应、过渡阶段及长期适应过程。未来有必要通过引入多时间点采样或连续培养体系，对INU发酵过程中菌群重构与代谢转向的时序特征开展更系统的解析。此外，本研究中构建的微生物共现网络及物种-代谢物关联网络基于相关性分析，能够揭示潜在互作模式，但仍难以直接推断因果关系。

尽管本研究基于体外粪菌发酵模型，但所得结果仍为理解益生元调控肠道微生态及其在精准营养中的潜在应用提供了重要线索。本研究识别的关键响应物种（如L. salivarius、B. pseudocatenulatum和B. uniformis）可能作为预测个体对INU干预响应性的潜在微生物标志物。同时，物种-代谢物互作网络呈现出的模块化结构提示，不同菌群背景可能影响底物利用效率及代谢产物生成模式，从而导致个体间对INU干预反应的差异。此外，INU显著影响色氨酸等相关代谢通路，提示其未来可在以相关代谢失衡为特征的特定人群中，进一步探索作为膳食补充干预策略的潜在应用价值。结合本研究获得的多组学整合证据，后续研究仍有必要进一步向体内验证及机制解析层面推进。例如，未来可在动物模型及人体干预实验中进一步验证INU在真实肠道环境下对肠道菌群组成及代谢功能的调控效应，以评估体外观察到的菌群重塑及代谢变化是否具有生理相关性和可重复性。同时，围绕本研究识别的关键响应物种开展单菌培养或合成菌群重构实验，并结合宏转录组学与稳定同位素示踪等技术，追踪色氨酸代谢及SCFAs生成相关功能基因的表达动态及代谢通量变化，从而加强“功能基因-代谢产物”之间的因果证据。在此基础上，若这些核心菌群特征及相关代谢物能够在更大规模人群研究中稳定预测INU干预的代谢响应，则有望作为个体分型指标，为靶向性益生元或合生元组合设计以及个体化剂量优化策略提供参考。

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结 论

本研究基于健康人粪便体外粪菌发酵模型，系统评估了INU对肠道微生态结构与代谢功能的影响。结果表明，INU作为唯一碳源输入可显著重塑菌群组成，并在群落层面形成明显的碳源选择效应。具体表现为典型碳水化合物利用菌群（如L. salivarius、B. uniformis及B. pseudocatenulatum等）显著富集，而部分在CON组中占优势的类群（如P. copri、F. prausnitzii和R. faecis等）相对丰度下降，反映出INU输入所形成的碳源驱动生态筛选效应。在生态互作层面，INU干预后的菌群共现网络形成3 个主要功能簇，簇内关联以正相关为主，而不同簇之间多表现为负相关关系，反映出底物输入驱动的群落互作关系重组及生态位结构调整。代谢组学分析进一步表明，INU显著改变菌群代谢谱，且色氨酸代谢通路上调最显著。进一步的微生物-代谢物及功能通路-代谢物关联分析表明，INU诱导的菌群变化与色氨酸代谢及SCFAs生成等关键微生物代谢过程相关。综上，INU可通过重塑菌群组成、调节群落互作网络并协同改变代谢谱，对肠道微生态系统产生多层次调控作用，本研究为理解其在健康人群中的微生态调节机制及精准营养应用潜力提供了实验依据，但其对宿主生理功能的具体影响仍有待进一步进行体内实验验证。

作者介绍

陆文伟，教授，主要研究方向为肠道微生态与营养健康，聚焦膳食-肠道微生态和健康的关系，基于大数据、人工智能和循证医学，开发肠道菌群靶向食品；围绕特定人群、特殊生理状态和特殊环境的营养健康需求，形成从原料创新、配发设计和产品开发的系统解决方案。主持或参与十四五国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金重点项目、面上基金、青年基金等国家/省部级项目9 项。以第一/通信作者在Microbiome、Gut Microbes、NPJ Biofilms and Microbiomes等高水平期刊发表SCI论文50余篇，参编中英文专著2 部，授权国家发明专利105 件。研究成果获高等学校科学研究优秀成果二等奖1 项。担任中国食品科学技术学会医学食品分会副主任委员、中国营养学会营养转化医学分会理事、中国微生物学会工业微生物学专业委员会委员、中国食品科学技术学会特殊食品分会理事等社会兼职。与拜耳、恒天然、国控星鲨、均瑶健康、东阿阿胶等企业开展了深入合作。

引文格式：

李献婷, 冯滢璇, 肖洋茜, 等. 基于宏基因组学与非靶向代谢组学解析菊粉对健康人肠道微生态的调节作用[J]. 食品科学, 2026, 47(12): 103-117. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251130-245.

LI Xianting, FENG Yingxuan, XIAO Yangqian, et al. Integrated metagenomic and untargeted metabolomic analyses reveal the regulatory effects of inulin on the healthy human gut microbiome[J]. Food Science, 2026, 47(12): 103-117. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251130-245.

实习编辑：陈师昀；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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