沈起兵，刘丽燕，刘同方，曾萍，陈少强，于燕波*

1. 深圳市绿航星际太空科技研究院（深圳 518117）；2. 李锦记（新会）食品有限公司（江门 529156）

在人和动物的肠道中栖息着数量巨大的微生物，统称为肠道菌群，其跟宿主的生理、代谢和免疫，甚至情绪和认知能力都有关联[1]，肠道菌群一旦失调会对宿主的健康产生影响。国内外航天微生态学的研究结果表明，航天特因环境会导致航天员肠道菌群失调[2-5]。双歧杆菌是一种重要的肠道有益微生物，在维持肠道微生态平衡和肠道功能中发挥重要作用。研究发现，水苏糖能被肠道内的双歧杆菌利用，促进有益菌双歧杆菌的增殖[6]。水苏糖作为一种天然植物功能成分，具有食用安全性高、功能性强、性价比好等优点[7]，是极具开发潜力的航天功能食品原料，能作为载人飞行尤其是中长期飞行任务的有效防护措施，在一定程度上缓解航天特因环境对航天员肠道菌群的不利影响。采用尾吊模拟失重环境，通过在大鼠饲料中添加水苏糖，观察食用水苏糖对大鼠肠道双歧杆菌的影响，为从膳食营养途径维护失重条件下肠道微生态的平衡提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物与分组

SD大鼠：SPF级，24只，雄性，体重120±10 g，斯贝福（北京）生物技术有限公司，动物生产许可证号SCXK（京）2019-0010。试验大鼠按体重随机分为4组，分别为地面对照组（FC组，饲喂基础饲料）、地面处理组（FTK组，饲喂添加水苏糖的饲料）、尾吊对照组（SC组，饲喂基础饲料）、尾吊处理组（STK组，饲喂添加水苏糖的饲料），SC组和STK组大鼠尾部悬吊，后肢离地无负担，躯体纵轴与水平呈25°～30°夹角，大鼠前肢接触笼底，可以自由活动和饮食。

所有大鼠均饲养在SPF级动物房。饲养条件：单养，1只/笼，饲养温度21～25 ℃，湿度45%～55%，采用12 h/12 h昼夜间断照明，饲养室条件始终保持稳定，以保证试验结果的可靠性。试验期间大鼠全天自由进食饮水，饲料根据分组情况而定，添加水苏糖的饲料为定制大鼠全价营养饲料，水苏糖添加量0.56 g/100 g，所用原料为承德京天食品科技有限公司提供的P80型水苏糖，所喂饲料均是SPF级饲料，饮用水为纯净水。

1.2 样本采集

分别在试验开始后的第7，第14，第21和第28天（D7，D14，D21和D28）采用逼迫法取大鼠新鲜粪便样品，移至事先称重的无菌试管中，盛装粪便样品后的试管再次称重，差减求得样本质量，加入1 mL生理盐水稀释，用涡旋振荡器振荡混匀，制成混悬液，用生理盐水以10倍的稀释比稀释成系列梯度稀释样品。

1.3 培养基制备

选用通用双歧杆菌选择性培养基TPY，严格按检验手册要求制备[8]。

1.4 接种与厌氧培养

取0.01 mL上述制备的系列梯度稀释样品，接种到TPY培养基上，置于厌氧环境中培养，在37 ℃下厌氧培养48 h后，观察记录菌落数。

1.5 计算与数据统计方法

菌落计数数据统计结果以对数值表示，按式（1）计算。

所有数据以平均数±标准差（x±s）表示，应用SPSS软件进行统计分析，采用组间两两比较的单因素方差分析方法，检验水平α=0.05。

1.6 一般临床观察与体重

每天观察并记录大鼠的一般状态1次，每周称量体重1次。

2 结果与分析

2.1 一般临床观察与体重

试验期间，无动物死亡，各组大鼠生活习性无明显改变，除SC组外各组大鼠一般临床观察未见异常，SC组大鼠在试验中、后期出现一定程度的病理表现，如毛色发黄不光洁、脱毛等。

试验期间大鼠体重变化见表1。各组大鼠体重均有所增长，与非尾吊组（FC组、FTK组）相比，尾吊组（SC组、STK组）大鼠体重增长有降低的趋势，说明尾吊在一定程度上影响大鼠体重，但各组间体重差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1 试验期间大鼠体重变化情况（单位：g，x±s，n=6，♂）

2.2 粪便样品中双歧杆菌检测结果

试验期间，各组大鼠粪便样本双歧杆菌检测结果见表2。与FC组比较，SC组双歧杆菌数量在试验过程中各时间点差异均具有显著性或极显著性（P＜0.05或P＜0.01），说明模拟失重条件可导致大鼠肠道内双歧杆菌明显减少；与FC组比较，FTK组双歧杆菌数量在D7，D14和D21这3个时间点显著性增加（P＜0.05），说明在非模拟失重条件下，水苏糖能促进大鼠肠道内双歧杆菌的增殖；与SC组比较，STK组双歧杆菌在试验过程中各时间点均显著性增加（P＜0.05），说明在模拟失重条件下，水苏糖也能促进大鼠肠道内双歧杆菌的增殖。

表2 大鼠粪便双歧杆菌检测结果 [x±s，x=log（CFU/g），n=6，♂]

3 讨论与结论

在航天特因环境下，多种内外部因素都会对肠道菌群的稳态特别是对肠道菌群结构与代谢活动产生持续而又复杂的影响[9]。保持肠道微生态平衡对于航天员的健康非常重要，通过观察水苏糖对模拟失重条件下双歧杆菌的影响，对于开展航天特因环境下的肠道微生态防护具有明确的指导意义。

水苏糖是天然存在的一种四糖，由α-葡萄糖、β-果糖和2个α-半乳糖以α-1, 6糖苷键连接组成，与其他功能性低聚糖一样，水苏糖是肠道内有益菌的增殖因子，有效摄入量较低[10]，其中最明显的增殖对象是双歧杆菌，能促进形成有益菌在肠道内的优势菌群地位，其发酵终产物为短链脂肪酸，也具有重要生理活性作用。

试验观察到，在模拟失重条件下，大鼠肠道内双歧杆菌的生长受到抑制，数量显著降低，这与文献报道一致[4,11]。双歧杆菌的减少不仅会影响肠道整体的功能，还会增加发生肠道内源性或外源性感染的风险[12]，因此必须采取有针对性的防护措施。食用水苏糖能够明显促进肠道有益菌双歧杆菌的增殖，无论在模拟失重条件下还是非模拟失重条件下，均有促进肠道微生态平衡的作用，能在一定程度上减轻模拟失重导致的大鼠肠道微生态失调。