Published January 11, 2023 | Version v1
Publication Open

Influence of structural features and feruloylation on fermentability and ability to modulate gut microbiota of arabinoxylan in in vitro fermentation

Creators

  • 1. State Key Laboratory of Food Science and Technology
  • 2. Shanghai Institute of Nutrition and Health

Description

Arabinoxylan (AX) is a versatile polysaccharide that shows various effects in modulating gut microbiota and health. The influence of arabinoxylan carbohydrate structural feature and feruloylation on fermentability and the effect of modulation of gut microbiota of AX was not clear.Arabinoxylans from rice bran and corn bran (RAX and CAX), and their deferulyolated counterpart dRAX and dCAX were fermented using an in vitro fermentation model. Structural information was determined based on monosaccharide composition. Gas production of fermentation products, SCFAs production, pH change, and microbiota change were measured.RAX and dRAX posessed lower A/X ratio compared with CAX and dCAX. The gas and total SCFAs production were lower in RAX and dRAX, and the butyrate production were higher in RAX and dRAX compared with CAX and dCAX. Butyrate production was lower at dRAX compared to RAX. On the other hand, butyrate production was higher in dCAX than in CAX. The microbiota shift were different for the four fibers.The AXs from rice have a higher A/X ratio than the AXs from maize, suggesting more branching and a more complex side chain. The structural difference was crucial for the difference in fermentation pattern. Different Bacteroides species are responsible for the utilization of rice AXs and corn AXs. Although feruloylation had a minor effect on the overall fermentation pattern, it significantly affected butyrate production and alpha diversity. dRAX promoted less butyrate than RAX, which is associated with a significantly lower amount of Faecalibacterium prausnitzi. dCAX promoted more butyrate than CAX, which may be associated with a lower amount of Bacteroides ovatus and a higher amount of Blautia in dCAX compared to CAX. The effects of feruloylation on the fermentation pattern and the resulted microbiota shift of AX varied depending on the carbohydrate structure.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أرابينوكسيلان (AX) هو عديد السكاريد متعدد الاستخدامات الذي يظهر تأثيرات مختلفة في تعديل جراثيم الأمعاء وصحتها. لم يكن تأثير الميزة الهيكلية لكربوهيدرات الأرابينوكسيلان والفلورة على قابلية التخمير وتأثير تعديل الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء من AX واضحًا. تم تخمير الأرابينوكسيلانات من نخالة الأرز ونخالة الذرة (Rax و CAX)، ونظيرتها المؤجلة dRAX و dCAX باستخدام نموذج التخمير في المختبر. تم تحديد المعلومات الهيكلية بناءً على تكوين أحادي السكاريد. تم قياس إنتاج الغاز من منتجات التخمير، وإنتاج SCFAs، وتغير درجة الحموضة، وتغير الكائنات الحية الدقيقة. كان RAX و dRAX يمثلان نسبة A/X أقل مقارنة بـ CAX و dCAX. كان إنتاج الغاز وإجمالي SCFAs أقل في RAX و dRAX، وكان إنتاج الزبدات أعلى في RAX و dRAX مقارنة بـ CAX و dCAX. كان إنتاج البوتيرات أقل في DRAX مقارنة بـ RAX. من ناحية أخرى، كان إنتاج البوتيرات أعلى في dCAX منه في CAX. كان تحول الميكروبات مختلفًا بالنسبة للألياف الأربعة. تحتوي AXs من الأرز على نسبة A/X أعلى من AXs من الذرة، مما يشير إلى المزيد من التفرعات وسلسلة جانبية أكثر تعقيدًا. كان الاختلاف الهيكلي حاسمًا للاختلاف في نمط التخمير. أنواع مختلفة من البكتيريا هي المسؤولة عن استخدام AXs الأرز و AXs الذرة. على الرغم من أن الفيروليلة كان لها تأثير طفيف على نمط التخمير الكلي، إلا أنها أثرت بشكل كبير على إنتاج الزبدات وتنوع ألفا. عزز دراك أقل من الزبدات من راكس، والذي يرتبط مع كمية أقل بكثير من بكتيريا البراز براوسنيتزي. عزز دكاكس أكثر من الزبدات من كاكس، والتي قد تترافق مع كمية أقل من العناكب البيضوية وكمية أعلى من بلاوتيا في دكاكس مقارنة مع كاكس. اختلفت تأثيرات الفيرولوية على نمط التخمير وما نتج عنها من تحول ميكروبيوتي في AX اعتمادًا على بنية الكربوهيدرات.

Translated Description (French)

L'arabinoxylane (AX) est un polysaccharide polyvalent qui présente divers effets sur la modulation du microbiote intestinal et sur la santé. L'influence de la caractéristique structurelle des glucides arabinoxylanes et de la féruloylation sur la fermentescibilité et l'effet de la modulation du microbiote intestinal de l'AX n'était pas claire. Les arabinoxylanes du son de riz et du son de maïs (RAX et CAX), et leurs homologues déférulolés dRAX et dCAX ont été fermentés à l'aide d'un modèle de fermentation in vitro. L'information structurelle a été déterminée en fonction de la composition en monosaccharides. La production de gaz des produits de fermentation, la production de SCFA, le changement de pH et le changement du microbiote ont été mesurés. Le ratio A/X de RAX et dRAX était inférieur à celui de CAX et dCAX. La production de gaz et de SCFA totaux était plus faible dans RAX et dRAX, et la production de butyrate était plus élevée dans RAX et dRAX par rapport à CAX et dCAX. La production de butyrate était plus faible à dRAX qu'à RAX. En revanche, la production de butyrate était plus élevée dans le dCAX que dans le CAX. Le déplacement du microbiote était différent pour les quatre fibres. Les AX du riz ont un rapport A/X plus élevé que les AX du maïs, ce qui suggère plus de ramification et une chaîne latérale plus complexe. La différence structurelle était cruciale pour la différence dans le modèle de fermentation. Différentes espèces de Bacteroides sont responsables de l'utilisation des AX du riz et des AX du maïs. Bien que la féruloylation ait eu un effet mineur sur le schéma global de fermentation, elle a affecté de manière significative la production de butyrate et la diversité alpha. dRAX a favorisé moins de butyrate que RAX, ce qui est associé à une quantité significativement plus faible de Faecalibacterium prausnitzi. dCAX a favorisé plus de butyrate que CAX, ce qui peut être associé à une quantité plus faible de Bacteroides ovatus et à une quantité plus élevée de Blautia dans dCAX par rapport à CAX. Les effets de la feruloylation sur le schéma de fermentation et le changement de microbiote de l'AX qui en résulte varient en fonction de la structure des glucides.

Translated Description (Spanish)

El arabinoxilano (AX) es un polisacárido versátil que muestra diversos efectos en la modulación de la microbiota intestinal y la salud. La influencia de la característica estructural del carbohidrato de arabinoxilano y la feruloilación en la fermentabilidad y el efecto de la modulación de la microbiota intestinal de AX no estaba clara. Los arabinoxilanos del salvado de arroz y salvado de maíz (RAX y CAX), y su contraparte deferulyolada dRAX y dCAX se fermentaron utilizando un modelo de fermentación in vitro. La información estructural se determinó en función de la composición de monosacáridos. Se midió la producción de gas de los productos de fermentación, la producción de SCFA, el cambio de pH y el cambio de la microbiota. RAX y dRAX poseían una relación A/X más baja en comparación con CAX y dCAX. La producción de gas y SCFA totales fue menor en RAX y dRAX, y la producción de butirato fue mayor en RAX y dRAX en comparación con CAX y dCAX. La producción de butirato fue menor en dRAX en comparación con RAX. Por otro lado, la producción de butirato fue mayor en dCAX que en CAX. El cambio de la microbiota fue diferente para las cuatro fibras. Los AX del arroz tienen una relación A/X más alta que los AX del maíz, lo que sugiere una mayor ramificación y una cadena lateral más compleja. La diferencia estructural fue crucial para la diferencia en el patrón de fermentación. Diferentes especies de Bacteroides son responsables de la utilización de AX de arroz y AX de maíz. Aunque la feruloilación tuvo un efecto menor en el patrón de fermentación general, afectó significativamente la producción de butirato y la diversidad alfa. dRAX promovió menos butirato que RAX, que se asocia con una cantidad significativamente menor de Faecalibacterium prausnitzi. dCAX promovió más butirato que CAX, que puede estar asociado con una menor cantidad de Bacteroides ovatus y una mayor cantidad de Blautia en dCAX en comparación con CAX. Los efectos de la feruloilación en el patrón de fermentación y el cambio de microbiota resultante de AX variaron dependiendo de la estructura de carbohidratos.

Files

pdf.pdf

Files (1.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:952afefcd17e421f53dff6c0059f9329
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير السمات الهيكلية والفلورة على قابلية التخمر والقدرة على تعديل الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء من أرابينوكسيلان في التخمير في المختبر
Translated title (French)
Influence des caractéristiques structurelles et de la feruloylation sur la fermentescibilité et la capacité à moduler le microbiote intestinal de l'arabinoxylane dans la fermentation in vitro
Translated title (Spanish)
Influencia de las características estructurales y la feruloilación en la fermentabilidad y la capacidad para modular la microbiota intestinal del arabinoxilano en la fermentación in vitro

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4315498220
DOI
10.3389/fmicb.2022.1113601

Is supplement to
https://openalex.org/W4390983192 (Other)
https://openalex.org/W4313731179 (Other)
https://openalex.org/W3130530409 (Other)
https://openalex.org/W3019139074 (Other)
https://openalex.org/W2930322254 (Other)
https://openalex.org/W2613597970 (Other)
https://openalex.org/W2501184989 (Other)
https://openalex.org/W2014027496 (Other)
https://openalex.org/W2013796975 (Other)
https://openalex.org/W1966474796 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1928091244
  • https://openalex.org/W1970127167
  • https://openalex.org/W1988925586
  • https://openalex.org/W1991798815
  • https://openalex.org/W2000920418
  • https://openalex.org/W2024813384
  • https://openalex.org/W2036897871
  • https://openalex.org/W2077951249
  • https://openalex.org/W2078027281
  • https://openalex.org/W2086536550
  • https://openalex.org/W2094750262
  • https://openalex.org/W2105329815
  • https://openalex.org/W2123142717
  • https://openalex.org/W2127774996
  • https://openalex.org/W2139205910
  • https://openalex.org/W2148604191
  • https://openalex.org/W2151172061
  • https://openalex.org/W2164963657
  • https://openalex.org/W2185166660
  • https://openalex.org/W2319602354
  • https://openalex.org/W2345544507
  • https://openalex.org/W2361807195
  • https://openalex.org/W2396051568
  • https://openalex.org/W2401404581
  • https://openalex.org/W2579986502
  • https://openalex.org/W2590338590
  • https://openalex.org/W2620275008
  • https://openalex.org/W2621893609
  • https://openalex.org/W269727132
  • https://openalex.org/W2786241795
  • https://openalex.org/W2807194798
  • https://openalex.org/W2908767269
  • https://openalex.org/W2912789515
  • https://openalex.org/W2944690368
  • https://openalex.org/W2950680598
  • https://openalex.org/W2950890562
  • https://openalex.org/W2958641732
  • https://openalex.org/W2984090599
  • https://openalex.org/W2996830538
  • https://openalex.org/W3011983013
  • https://openalex.org/W3014535379
  • https://openalex.org/W3016889019
  • https://openalex.org/W3033888938
  • https://openalex.org/W3033920804
  • https://openalex.org/W3058215844
  • https://openalex.org/W3083389289
  • https://openalex.org/W3166790229
  • https://openalex.org/W3178987906
  • https://openalex.org/W4224049372