论文部分内容阅读
随着国民经济的不断发展,消费理念也从温饱型需求转向营养型需求,膳食营养和人体健康的关系也得到了广泛的重视和研究。肉类食品是优质蛋白质的重要来源,而加工肉制品种类繁多,典型的加工方式有乳化、腌制、煮制和烟熏等,相应的肉制品有乳化肠、咸肉、红烧肉和水煮肉等。不同加工方式会影响蛋白质的结构,进而可能影响蛋白质在体内的消化、吸收和营养价值,但相关的变化规律和机制研究甚少,有待进一步研究。本论文系统研究了不同加工肉制品蛋白质摄入后在体内的消化吸收规律及其对肠道微生物和生理指标的影响,并探究膳食、肠道微生物与宿主之间的互作关系,以期为科学膳食提供一定的理论依据。主要研究内容和结果如下:
1.不同加工肉制品蛋白质摄入对小鼠生理指标的影响研究
为了探究不同加工肉制品蛋白质的摄入后对小鼠生理健康状态的影响,通过提取不同加工肉制品的蛋白质,在测定营养成分(蛋白质、脂肪、水分等)的基础上根据AIN-93G的配方来配制饲料,饲喂C57BL/6J小鼠8个月,饲喂周期内每两周测定体重,并在饲喂结束后采集小鼠血液和附睾脂,并测定生长和生理指标的变化。结果表明:体重随饲喂时间的延长而增加,且饲喂两个月后,大豆蛋白、酪蛋白和肉蛋白组逐渐出现差异(P<0.05)。肉蛋白组之间的加工方式对蛋白质的营养价值无显著影响,在6-8月饲喂周期内酪蛋白组小鼠体重有下降趋势。与非肉蛋白组相比,肉蛋白组更易引起脂肪沉积,以红烧肉和水煮肉组最高,乳化肠和咸肉组次之。在非肉蛋白组中,大豆蛋白体重最高(P<0.05),却没有最高的脂肪沉积。酪蛋白组体重最低(P<0.05),与脂肪沉积水平正相关。大豆蛋白组的IL-10水平显著高于水煮肉组(P<0.05),但与其他组无显著性差异,饲喂时间是影响炎症因子水平的影响因素。综上所述,与酪蛋白组相比,肉蛋白组更能有效促进小鼠生长。与大豆蛋白组相比,肉蛋白组更易引起脂肪沉积。
2.不同加工肉制品蛋白质摄入对小鼠体内消化的影响研究
为了探究不同加工肉制品蛋白质摄入在体内的营养吸收情况,分别对十二指肠、空肠、盲肠和结肠内容物提取蛋白质并进行LC-MS-MS分析,鉴定蛋白质产物并进行生物信息学分析。结果表明:总体上,肠道内容物总蛋白含量从十二指肠到结肠均呈下降趋势,且与大豆蛋白和酪蛋白组相比,水煮肉组的蛋白浓度下降速率最高(P<0.05)。在肠道内容物中均能检测到膳食、宿主和微生物蛋白的成分。就膳食蛋白而言,各组膳食蛋白的鉴定成分不同,在大豆蛋白和酪蛋白组鉴定出一些酶类和未定性蛋白,而在肉蛋白组还能检测到肌钙蛋白C,肌红蛋白和肌球蛋白-4等肉蛋白的主要成分。就宿主蛋白而言,以酪蛋白组为对照,实验组中均存在差异表达的宿主蛋白,且差异蛋白参与了蛋白质体内消化、代谢,氨基酸的代谢和合成,消化酶的分泌、合成和活性等方面的网络通路(P<0.05)。就微生物蛋白而言,主要是放线菌门、乳杆菌属等微生物在十二指肠和空肠分泌,而产丁酸菌、梭菌和厌氧菌属等微生物在盲肠和结肠分泌。与酪蛋白组相比,肉蛋白组在空肠和结肠的差异蛋白表达和大豆蛋白组存在显著差异(P<0.05)。因此,膳食蛋白的来源不仅影响其本身的消化吸收,还会影响宿主蛋白分泌和肠道微生物蛋白的组成。
3.不同加工肉制品蛋白质摄入对小鼠肠道微生物的影响研究
为了进一步探究不同蛋白质消化产物对肠道微生物组成的影响,分别提取十二指肠、空肠、盲肠和结肠内容物的DNA,进行16S rRNA基因的V4区域扩增产物测序得到肠道微生物中的菌群结构,并根据肠道微生物的表达情况做后续的生物信息学分析,针对预测的结果进行体外验证实验。结果表明:不同加工肉制品蛋白质的摄入对肠道微生物的影响显著,主要集中在肠道微生物更富集的盲肠和结肠段。非肉蛋白组和肉蛋白组差异显著(P<0.05),肉蛋白组中以乳化肠和水煮肉组差异显著(P<0.05)。微生物多样性随着从十二指肠到结肠呈现逐渐升高的趋势,但放线菌门丰度呈现下降趋势。在十二指肠,肉蛋白组的厚壁菌门/拟杆菌门比值要显著低于酪蛋白组(P<0.05)。大豆蛋白、酪蛋白和乳化肠组的疣微菌门的丰度较高(P<0.05)。在空肠,酪蛋白组的厚壁菌门/拟杆菌门比值仍然最高,红烧肉组最低(P<0.05)。在盲肠,厚壁菌门丰度显著增加,拟杆菌门丰度显著降低,肉蛋白组有着较低丰度的毛螺旋菌科NK4A136,却有着较高丰度的Ruminiclosididium9,Lachnoclostridium和痛胃球菌科(P<0.05)。在结肠,非肉蛋白和肉蛋白组差异最为明显,乳化肠的厚壁菌门/拟杆菌门比值最低,且肉蛋白组的疣微菌门丰度要显著低于大豆蛋白和酪蛋白组(P<0.05)。水煮肉的粪便杆菌科丰度最高,大豆蛋白组最低(P<0.05)。在肉蛋白组中,水煮肉组中毛螺旋菌科NK4A136的丰度比乳化肠组更高(P<0.05)。乳酸菌随着肠段其丰度逐渐降低,但在咸肉组丰度不断增加。A.muciniphila在咸肉组中呈现从十二指肠到盲肠先上升,再下降至结肠段的趋势,而在其他肉蛋白组中尤其是水煮肉组其丰度一直上升且在结肠段显著上升,但是在大豆蛋白和酪蛋白组呈现逐步降低的趋势。双歧杆菌在大豆蛋白、酪蛋白和咸肉组相对丰度一直上升,但在红烧肉和水煮肉中呈现下降的趋势。通过MDSINE软件得到优势菌属间的互作网络,表明乳酸杆菌会抑制双歧杆菌的生长,而且双歧杆菌会促进A.muciniphila的生长。通过WGCNA网络分析得到与膳食、肠段相关的OTU共表达模块,大多数属于厚壁菌门的毛螺旋菌科,少数属于消化链球菌科和瘤胃球菌科,同时通过PICRUSt对肠道微生物的功能进行分析,表明在消化系统功能中,四个肠段的微生物功能均有差异,在十二指肠和空肠,肉蛋白组要显著高于酪蛋白组(P<0.05)。在盲肠段,乳化肠和大豆蛋白组要显著低于水煮肉和酪蛋白组(P<0.05)。在结肠段,乳化肠组要显著高于大豆蛋白和红烧肉组(P<0.05)。因此,膳食蛋白的来源对肠道微生物的组成和结构影响显著。除蛋白质组成不同影响外,肉制品的其他相关成分(盐分)也可能会对肠道微生物有影响。
4.高盐膳食对小鼠肠道微生物的影响研究
为了探究高盐膳食(咸肉)中盐分含量对肠道微生物的影响,根据AIN-93G配制饲料饲喂6周龄C57BL/6J小鼠低盐(0.25%)和高盐(3.15%)饲料8周,饲喂期间定期称量体重和采食量。在饲喂结束后采集血液用于血清炎症因子的测定,采集粪便提取DNA并通过16S rRNA基因的V4区扩增产物测序得到粪便中的微生物组成和结构。结果表明:无论何种膳食成分,拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和疣微菌门都是粪便样本中的主要菌门。高盐膳食增加了小鼠肠道微生物的Firmicutes/Bacteroidetes比例,提高了毛螺旋菌科和瘤胃球菌科的丰度,降低了乳杆菌科的丰度(P<0.05)。0天低盐组和8周低盐组之间有59个OTU的丰度存在显著差异(P<0.05)。0天高盐组和8周高盐组之间有56个OTU的相对丰度发生了显著变化(P<0.05)。短期的高盐、低盐膳食的撮入并没有显著地改变小鼠的体重和采食量,也没有造成机体内的炎症水平的变化,仅低盐组IL-17A的表达水平随着时间增长有所下降(P<0.05)。饲喂时间是影响机体炎症因子表达水平的主要因素。因此,盐分含量对生理指标和肠道微生物的影响是有限的,其他器官的生理指标还有待进一步深入研究。
1.不同加工肉制品蛋白质摄入对小鼠生理指标的影响研究
为了探究不同加工肉制品蛋白质的摄入后对小鼠生理健康状态的影响,通过提取不同加工肉制品的蛋白质,在测定营养成分(蛋白质、脂肪、水分等)的基础上根据AIN-93G的配方来配制饲料,饲喂C57BL/6J小鼠8个月,饲喂周期内每两周测定体重,并在饲喂结束后采集小鼠血液和附睾脂,并测定生长和生理指标的变化。结果表明:体重随饲喂时间的延长而增加,且饲喂两个月后,大豆蛋白、酪蛋白和肉蛋白组逐渐出现差异(P<0.05)。肉蛋白组之间的加工方式对蛋白质的营养价值无显著影响,在6-8月饲喂周期内酪蛋白组小鼠体重有下降趋势。与非肉蛋白组相比,肉蛋白组更易引起脂肪沉积,以红烧肉和水煮肉组最高,乳化肠和咸肉组次之。在非肉蛋白组中,大豆蛋白体重最高(P<0.05),却没有最高的脂肪沉积。酪蛋白组体重最低(P<0.05),与脂肪沉积水平正相关。大豆蛋白组的IL-10水平显著高于水煮肉组(P<0.05),但与其他组无显著性差异,饲喂时间是影响炎症因子水平的影响因素。综上所述,与酪蛋白组相比,肉蛋白组更能有效促进小鼠生长。与大豆蛋白组相比,肉蛋白组更易引起脂肪沉积。
2.不同加工肉制品蛋白质摄入对小鼠体内消化的影响研究
为了探究不同加工肉制品蛋白质摄入在体内的营养吸收情况,分别对十二指肠、空肠、盲肠和结肠内容物提取蛋白质并进行LC-MS-MS分析,鉴定蛋白质产物并进行生物信息学分析。结果表明:总体上,肠道内容物总蛋白含量从十二指肠到结肠均呈下降趋势,且与大豆蛋白和酪蛋白组相比,水煮肉组的蛋白浓度下降速率最高(P<0.05)。在肠道内容物中均能检测到膳食、宿主和微生物蛋白的成分。就膳食蛋白而言,各组膳食蛋白的鉴定成分不同,在大豆蛋白和酪蛋白组鉴定出一些酶类和未定性蛋白,而在肉蛋白组还能检测到肌钙蛋白C,肌红蛋白和肌球蛋白-4等肉蛋白的主要成分。就宿主蛋白而言,以酪蛋白组为对照,实验组中均存在差异表达的宿主蛋白,且差异蛋白参与了蛋白质体内消化、代谢,氨基酸的代谢和合成,消化酶的分泌、合成和活性等方面的网络通路(P<0.05)。就微生物蛋白而言,主要是放线菌门、乳杆菌属等微生物在十二指肠和空肠分泌,而产丁酸菌、梭菌和厌氧菌属等微生物在盲肠和结肠分泌。与酪蛋白组相比,肉蛋白组在空肠和结肠的差异蛋白表达和大豆蛋白组存在显著差异(P<0.05)。因此,膳食蛋白的来源不仅影响其本身的消化吸收,还会影响宿主蛋白分泌和肠道微生物蛋白的组成。
3.不同加工肉制品蛋白质摄入对小鼠肠道微生物的影响研究
为了进一步探究不同蛋白质消化产物对肠道微生物组成的影响,分别提取十二指肠、空肠、盲肠和结肠内容物的DNA,进行16S rRNA基因的V4区域扩增产物测序得到肠道微生物中的菌群结构,并根据肠道微生物的表达情况做后续的生物信息学分析,针对预测的结果进行体外验证实验。结果表明:不同加工肉制品蛋白质的摄入对肠道微生物的影响显著,主要集中在肠道微生物更富集的盲肠和结肠段。非肉蛋白组和肉蛋白组差异显著(P<0.05),肉蛋白组中以乳化肠和水煮肉组差异显著(P<0.05)。微生物多样性随着从十二指肠到结肠呈现逐渐升高的趋势,但放线菌门丰度呈现下降趋势。在十二指肠,肉蛋白组的厚壁菌门/拟杆菌门比值要显著低于酪蛋白组(P<0.05)。大豆蛋白、酪蛋白和乳化肠组的疣微菌门的丰度较高(P<0.05)。在空肠,酪蛋白组的厚壁菌门/拟杆菌门比值仍然最高,红烧肉组最低(P<0.05)。在盲肠,厚壁菌门丰度显著增加,拟杆菌门丰度显著降低,肉蛋白组有着较低丰度的毛螺旋菌科NK4A136,却有着较高丰度的Ruminiclosididium9,Lachnoclostridium和痛胃球菌科(P<0.05)。在结肠,非肉蛋白和肉蛋白组差异最为明显,乳化肠的厚壁菌门/拟杆菌门比值最低,且肉蛋白组的疣微菌门丰度要显著低于大豆蛋白和酪蛋白组(P<0.05)。水煮肉的粪便杆菌科丰度最高,大豆蛋白组最低(P<0.05)。在肉蛋白组中,水煮肉组中毛螺旋菌科NK4A136的丰度比乳化肠组更高(P<0.05)。乳酸菌随着肠段其丰度逐渐降低,但在咸肉组丰度不断增加。A.muciniphila在咸肉组中呈现从十二指肠到盲肠先上升,再下降至结肠段的趋势,而在其他肉蛋白组中尤其是水煮肉组其丰度一直上升且在结肠段显著上升,但是在大豆蛋白和酪蛋白组呈现逐步降低的趋势。双歧杆菌在大豆蛋白、酪蛋白和咸肉组相对丰度一直上升,但在红烧肉和水煮肉中呈现下降的趋势。通过MDSINE软件得到优势菌属间的互作网络,表明乳酸杆菌会抑制双歧杆菌的生长,而且双歧杆菌会促进A.muciniphila的生长。通过WGCNA网络分析得到与膳食、肠段相关的OTU共表达模块,大多数属于厚壁菌门的毛螺旋菌科,少数属于消化链球菌科和瘤胃球菌科,同时通过PICRUSt对肠道微生物的功能进行分析,表明在消化系统功能中,四个肠段的微生物功能均有差异,在十二指肠和空肠,肉蛋白组要显著高于酪蛋白组(P<0.05)。在盲肠段,乳化肠和大豆蛋白组要显著低于水煮肉和酪蛋白组(P<0.05)。在结肠段,乳化肠组要显著高于大豆蛋白和红烧肉组(P<0.05)。因此,膳食蛋白的来源对肠道微生物的组成和结构影响显著。除蛋白质组成不同影响外,肉制品的其他相关成分(盐分)也可能会对肠道微生物有影响。
4.高盐膳食对小鼠肠道微生物的影响研究
为了探究高盐膳食(咸肉)中盐分含量对肠道微生物的影响,根据AIN-93G配制饲料饲喂6周龄C57BL/6J小鼠低盐(0.25%)和高盐(3.15%)饲料8周,饲喂期间定期称量体重和采食量。在饲喂结束后采集血液用于血清炎症因子的测定,采集粪便提取DNA并通过16S rRNA基因的V4区扩增产物测序得到粪便中的微生物组成和结构。结果表明:无论何种膳食成分,拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和疣微菌门都是粪便样本中的主要菌门。高盐膳食增加了小鼠肠道微生物的Firmicutes/Bacteroidetes比例,提高了毛螺旋菌科和瘤胃球菌科的丰度,降低了乳杆菌科的丰度(P<0.05)。0天低盐组和8周低盐组之间有59个OTU的丰度存在显著差异(P<0.05)。0天高盐组和8周高盐组之间有56个OTU的相对丰度发生了显著变化(P<0.05)。短期的高盐、低盐膳食的撮入并没有显著地改变小鼠的体重和采食量,也没有造成机体内的炎症水平的变化,仅低盐组IL-17A的表达水平随着时间增长有所下降(P<0.05)。饲喂时间是影响机体炎症因子表达水平的主要因素。因此,盐分含量对生理指标和肠道微生物的影响是有限的,其他器官的生理指标还有待进一步深入研究。