试验设计

         样品：低聚木糖（XOS）以及XOS、菊粉、低聚果糖和部分水解瓜尔胶的混合物（MIX）。

 饮食：HFD组、XOS组和MIX组均采用高脂饮食，其中60％的能量来自脂肪（猪油是主要的能量来源），而LFD组11％的能量来自脂肪（小麦淀粉是主要的能量来源）。XOS组的饮食含有8%（w/w）的XOS 95P，而MIX组的饮食含有2.7%的XOS95P、2.7%的Meritene、1.3%的Orafti P95和1.3%的Orafti GR。

 实验方法：雄性5周龄的C57BL/6J BomTac小鼠，在适应过程中喂食了8天的低脂饮食，适应后，小鼠被喂食含有纤维素作为纤维源的对照饮食（HFD或LFD）之一，或喂食纤维素被XOS或MIX替代的两种实验饮食之一，期间小鼠自由采食不同的日粮，并自由获得饮用水，持续9周。体重和食物摄入量每周登记一次；在处死时，小鼠禁食4小时，然后在颈椎脱位后从静脉中抽血，通过离心分离血样制备血清，并在分析前储存在-80℃。之后分析小鼠体脂含量和瘦体重、称重附睾脂肪组织和盲肠、测量血糖水平、检测血浆中的胰岛素、血清淀粉样蛋白A；收集小鼠盲肠内容物用于SCFA分析、提取盲肠微生物群的DNA并对DNA浓度进行测量。

试验结果

（1）生理观察

 如图1所示，从第二周到研究结束，LFD组的体重增长显著低于HFD对照组；在研究的最后几周，XOS组和HFD对照组之间出现了体重增加较低的趋势，但仅在第8周有明显差异（P<0.05）。

 如表2所示，食物摄入量，以每天的能量摄入量计算，在LFD组明显较低，但在喂食HFD的三个组之间没有观察到显著的差异；检测脂肪组织的身体脂肪含量，显示喂食LFD小鼠的脂肪含量显著较低，而所有喂养HFD的组在脂肪含量上是相等的。各组之间没有观察到瘦肉组织体质量的差异。与HFD对照组相比，只有LFD的血糖和胰岛素水平显著降低；切除盲肠，并对有盲肠内容物（总）和无盲肠内容物（组织）进行称重，与HFD对照组相比，XOS和MIX都显著增加了盲肠总重和盲肠组织的总重量。

（2）盲肠中的SCFAs

 如表3所示，HFD和LFD对照组的SCFAs总浓度和单个浓度非常相似，表明脂肪和淀粉的量对盲肠SCFAs的形成影响不大。对照组饮食的盲肠浓度也显著低于含有XOS和MIX的饮食，其中包括总SCFAs（HFD组平均48.6 μmol/g，XOS和MIX组分别为76.6μmol/g和67.8 μmol/g），乙酸（平均35. 5 μmol/g vs XOS的52.7 μmol/g和MIX的47.7 μmol/g），丙酸（平均5.3 μmol/g vs XOS的9.3和MIX的9.6 μmol/g）以及丁酸（平均5.0 μmol/g vs XOS的11.9 μmol/g和MIX的7.7 μmol/g）；而喂食XOS组的丁酸浓度明显（P<0.05）高于喂食MIX的组。SCFAs在对照组（LFD和HFD）的分布也非常相似，XOS组的丁酸比例高于喂食其他饮食的组，而喂食MIX组的丙酸比例更高。

（3）微生物群分析

 如图2A所示，在较高的分类水平上，不同饮食组之间的分类概况没有强烈的视觉差异。如图2B所示， XOS组中的大多数读数映射到嗜热双歧杆菌，而其他处理中则以假长双歧杆菌为主（p<0.05）。

 如图3所示，视觉差异在科和属的水平上是明显的。与热图相关的系统发育分析也显示了一个初步的证据，即相对于HFD和LFD对照，XOS和MIX处理的微生物组更为相似。几个细菌属在各种处理中都有明显的不同（P≤0.05）；最明显的是喂食MIX和XOS的小鼠盲肠中的拟杆菌、双歧杆菌、Dehalobacterium和副拟杆菌的增加。XOS组也显示出毛螺菌科和螺杆菌水平的升高。与HFD相关的拟杆菌是mucispirillum属、安德克氏菌属、颤螺菌属和理研菌属，S24-7属与LFD处理有很强的相关性。

 如图4所示，总SCFAs、丁酸和乙酸与XOS的处理密切相关，而MIX则与丙酸关系更密切，主要的区别是MIX实际上与拟杆菌、双歧杆菌、脱卤杆菌和丙酸有更好的相关性，而XOS与丁酸、副拟杆菌和其他一些在上述分析中未发现的细菌有更强的关联。MIX与HFD及其相关细菌高度负相关，其中包括一些细菌科，包括疣微菌科、肠杆菌科和理研菌科；LFD处理缺乏强的共关联，并与XOS及其共关联细菌呈负相关。

 如图5A所示，双歧杆菌在MIX和XOS组的丰度显著高于HFD和LFD对照组；如图5B所示，与LFD组相比，S24-7的丰度在HFD组中急剧下降，而MIX和XOS组的丰度则介于这两个极端之间；如图5C所示毛螺菌科的丰度在HFD组很低，在MIX组明显较高，在XOS组更高。

试验结论

 本文研究了低聚木糖（XOS）以及XOS、菊粉、低聚果糖和部分水解瓜尔胶的混合物（MIX）对喂食高脂饮食（HFD）小鼠的影响，结果显示XOS组的盲肠中乙酸、丙酸和丁酸的含量显著高于HFD组，且XOS组的丁酸含量高于MIX组；XOS组的盲肠微生物群比HFD组含有更多的双歧杆菌、毛螺菌科和S24-7细菌；与XOS饮食相比，MIX饮食中的纤维多样性并没有提供任何优势；以上结果表明XOS是一种有前景的候选益生元。

参考资料：

Karin Berger, Stephen Burleigh, Maria Lindahl, et al. Xylooligosaccharides Increase Bifidobacteria and Lachnospiraceae in Mice on a High-Fat Diet, with a Concomitant Increase in Short-Chain Fatty Acids, Especially Butyric Acid[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021, 69(12):3617-3625.