大多数人认为他们摄入了足够的纤维，但研究表明至少90%的人并没有达到推荐的纤维摄入量。这意味着90%的美国人缺乏这一关键的饮食成分，而这种成分可以预防多种疾病。
纤维为肠道中的数万亿微生物提供能量，帮助它们繁衍。作为回报，这些微生物支持我们的消化和免疫系统，甚至对大脑健康也有益处。
对于那些饮食中加工食品过多的人来说，这些食品通常纤维含量低或完全没有纤维，因此很难达到每日推荐的纤维摄入量。然而，内华达大学里诺分校的一项正在进行的合作研究可能会填补这一缺口。
这项研究由该校农业、生物技术和自然资源学院营养系助理教授史蒂文·弗雷斯领导，发现了三种以前未被记录的酶，这些酶可以从蛋白质中分离出复杂的碳水化合物，无论是植物来源还是动物来源的蛋白质。例如，乳清蛋白或大豆蛋白常用于提高加工食品和烘焙食品的蛋白质含量。
当这些被称为ENGases的酶被应用于食品加工时，它们可以释放附着在膳食蛋白质上的碳水化合物。通过提前释放这些糖分，它们可以更容易地被肠道微生物群利用，作为纤维，并可能更有效地支持整体健康。
研究团队于4月8日在《食品》杂志上发表了他们的研究成果。该团队包括来自内华达大学里诺分校和土耳其Çanakkale Onsekiz Mart大学的研究人员。弗雷斯是主要研究者，他的博士生马特·博利诺是主要作者。
“这个项目挑战了我的批判性思维，并让我接触到了新的微生物学技能，这些技能将在我未来的工作中发挥作用，”博利诺说。“跨实验室合作打开了新的合作伙伴关系的大门，我希望这种合作能够继续下去。在弗雷斯教授的指导下工作尤其有收获。他的行业视角和支持帮助我成长为一个更加独立的科学家。”
弗雷斯领导的弗雷斯实验室是博利诺进行研究的地方，他拥有近十年开发膳食产品的行业经验。他的实验室的最新发现为持续改进加工食品的营养价值做出了贡献，这对那些难以达到纤维摄入推荐量的人来说是一个重要的挑战。
“健康的饮食可以帮助管理许多慢性病，如糖尿病、高胆固醇和高血压，但对于许多人来说，尝试添加富含纤维的加工食品可能是昂贵的或不吸引人的，”弗雷斯说，他也是该校实验站的研究人员。“对于那些难以获得足够富含纤维食物的人来说，我认为我们应该努力使食品——尤其是加工食品——更健康。这是我们研究的一个重要目标。”
新酶的识别、克隆和生产
研究人员在一项持续的人类粪便样本调查中发现了这些酶。参与者提供了详细的饮食日记、生活习惯和人口背景信息，并同意提交粪便样本。
该研究的选择标准旨在获取富含肠道细菌多样性的粪便样本，反映了内华达州的社会经济和人口多样性。这种方法还为研究人员提供了灵活性，以对各种肠道微生物组进行全面测试。
使用先进的DNA测序和宏基因组测序，研究人员重建了采样的肠道细菌群落的基因，识别并预测了它们的酶功能。在确定潜在序列后，他们使用大肠杆菌（E. coli）来生产这些酶，以便进行更全面的分析，确认预测的酶序列和活性。进一步的测试表明，这些酶能够释放附着在糖蛋白上的复杂碳水化合物。
接下来，研究人员将进一步研究这些释放的碳水化合物是否能在不同的微生物环境中有效发挥纤维的作用，如肠道。目标是证明这些酶确实可以在食品加工中使用，以帮助增加食物中已存在的纤维的生物可利用性。
“我们不仅仅是在补充纤维，还在探索如何解锁已经存在于食物中的纤维，”弗雷斯说。“这项研究只是理解如何在膳食推荐和实际消费模式之间架起桥梁的开始。”
内华达大学里诺分校的研究团队还包括营养学硕士学生Odunayo Abiodun，以及农业、兽医和牧场科学系副教授Amilton de Mello和他的博士生Nadini Haththotuwe Gamage。来自土耳其Çanakkale Onsekiz Mart大学的研究团队成员包括分子生物学和遗传学教授Sercan Karav和Hatice Duman。
这项研究得到了美国农业部国家食品和农业研究所的新研究者种子基金的支持，内华达州生物医学研究卓越网络（INBRE），以及美国国立卫生研究院下属的国家普通医学科学研究所（NIGMS）。额外的支持来自内华达大学里诺分校的营养系、农业、生物技术和自然资源学院、实验站以及研究与创新副校长办公室。
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