人类肠道菌群种类繁多,数量庞大,堪称人体的“微生物器官”。肠道菌群不仅具有微生物消化功能,且与宿主健康具有密切关系。目前对于肠道菌群的调节尚无科学有效的手段,有研究认为钴卟啉或能调节肠道菌群。钴卟啉是所有含咕啉环的化合物的总称,包含各种形式的维生素B12及其类似物。超过76%的人体肠道微生物需要使用钴卟啉,但只有不到25%的微生物具有合成钴卟啉的基因。因此,肠道菌间存在复杂的对钴卟啉的竞争交流机制。但不同的钴卟啉究竟会对人体肠道菌群产生何种影响,其又是如何改变肠道菌群的,我们不得而知。为了解决上述问题,首先需要一个合理的研究肠道菌群的模型,由于动物肠道菌群与人类存在很大差异,同时动物实验存在周期长、重复性差等问题,因此本实验摈弃了传统的动物模型,采用体外人体肠道模拟模型,然而该模型仍存在培养基无统一标准、检测方法繁琐昂贵、数据返还周期长等缺点。针对以上情况,本论文首先对体外肠道模拟体系进行了优化,包括培养基的优化、气体环境优化、固定化发酵技术以及检测方法的优化。应用体外肠道模拟系统,通过16S rRNA测序、ITS测序、基因通路预测、及典型关联分析等检测分析方法,探究了几种钴卟啉对肠道菌群结构和代谢的影响;选取了一种模式菌通过表观层面、转录组层面和核糖体开关层面逐步深入,进行机理研究。本论文主要结论如下:（一）建立粪便菌短期扩培培养基体系,得到与人体粪便菌群更为接近的短期扩培配方和在菌密度上升最快的短期扩培配方;开发了一种用于体外模拟系统的肠道菌群的快速检测方法——气体图谱技术,通过评估得到其具有一定区分和归类样品的能力,其对菌门的定量检测准确度在70%左右;利用凝胶小球发酵技术模拟得到了更真实的肠道粘膜层菌群。（二）两种钴卟啉（甲钴胺和氰钴胺）都降低了肠道菌群α-多样性,氰钴胺显著提高了不动杆菌属的相对丰度。甲钴胺对肠道菌产丁酸有促进作用,两种钴卟啉对产毒菌淀粉酶活性都有抑制作用,都对纤维素酶活性无显著影响,两种钴卟啉都促进脂质代谢;抑制转录、氮代谢以及淀粉和蔗糖代谢;体外模拟肠道中补充溴代甲钴胺显著提高了Megasphaera spp.的相对丰度;长期补充高浓度的钴卟啉会（甲钴胺和甲溴代）导致肠道真菌失调。（三）甲钴胺和氰钴胺处理主要对大肠杆菌的磷酸盐代谢、碳代谢和ABC转运蛋白等相关基因的转录产生差异;氰钴胺素对核糖体开关的断开作用强于甲钴胺;在较高浓度的氰钴胺条件下,大肠杆菌会关闭相关的核糖体开关,减少膜转运蛋白ButB基因的翻译和合成;在甲钴胺素的条件下,大肠杆菌也可以打开相关的核糖体开关来增加细胞周期调节蛋白PocR的表达,从而实现快速生长繁殖。本论文研究了气体环境对体外模拟体系的影响;开发出了一种体外模拟系统发酵液的中肠道菌群的快速检测方法;利用凝胶小球发酵技术模拟得到了与真实人体更接近的肠道菌群。为肠道的体外模拟提供技术支持,便于后人对肠道菌群的研究;应用体外结肠模型探究了钴卟啉对肠道菌群和代谢的影响,为特殊人群的维生素B12补充和富含钴卟啉的膳食摄入提供指导。发现长期摄入高浓度的钴卟啉时,会造成肠道真菌失调,该发现可能改变临床上甲钴胺的用药情况;本论文研究了不同钴胺素可以通过调节不同的核糖体开关来影响肠道细菌的生长,为将来钴胺素调节肠道菌群的应用提供依据。