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人类消化道内聚集着数万亿个细菌,并且食物成分决定了人类肠道微生物群的组合。按照肠道内菌群结构的特点将肠道菌群分为了三种肠型,即拟杆肠型、普雷沃肠型和瘤胃球肠型。益生元被认为是可以促进肠道内有益菌的生长并可以代谢产生对宿主有益的代谢产物,所以益生元被广泛应用于提高肠道功能和改善肠道疾病等。大量研究证明饮食习惯与人类肠型有关,然而,决定各种肠型的因素目前仍不清楚。肠道菌群结构与年龄之间也存在某种关系,而且认为宿主在70岁以后肠道菌群开始退化,其中益生菌减少而致病菌增加。老年人肠道菌群的变化一直受到人们的关注,菌群紊乱引起的代谢差异与多种肠道疾病密切相关。本文旨在利用体外批式发酵探究年轻组(20-40岁)与中年组(40-60岁)的肠道菌群结构特征,以及这两组人群对淀粉和菊粉的代谢差异。随后又用11种不同碳源的培养基,并将样本分为拟杆肠型(Bacteroides enterotyes,ET-B)和普雷沃肠型(Prevotella enterotyes,ET-P),探究不同碳源对肠道菌群以及代谢的影响,希望找到肠型和微生物可利用的碳水化合物代谢的关系。最后利用体外连续发酵系统对普雷沃肠型进行体外模拟,探究普雷沃肠型的营养因素以及模拟条件。首先利用批式发酵对不同年龄段的粪便进行体外发酵实验,对粪便菌群和发酵液进行利用16s rRNA测序,同时利用气相色谱(Gas chromatography,GC)、薄层层析法(Thin layer chromatography,TLC)等方法检测发酵液中的短链脂肪酸(Short Chain Fatty Acids,SCFA)含量、降解率以及产气量等代谢指标。然后又以乳果糖(Lactulose,LAU),棉子糖(raffinose,RAF),低聚果糖(fructo-oligosaccharide,FOS),低聚半乳糖(galactooligosaccharide,GOS),低聚异麦芽糖(Isomaltooligosaccharide,IMO),低聚甘露糖(manno-oligosaccharide,MOS),低聚木糖(xylooligosaccharide,XOS),菊粉(inulin,INU),可溶性淀粉(starch,STA),甘露糖醇(mannitol,MAI)和木糖醇(xylitol,XYI)这11种微生物可利用的多糖(microbiota accessible carbohydrates,MACs)分别做为培养基的碳源进行体外发酵实验。最后利用体外连续发酵系统进行体外普雷沃肠型模拟实验,找到该肠型的营养条件。利用非参数检验和冗余分析等对各项数据进行统计学差异分析比较。批式发酵结果表明,年轻组(20-40岁)与中年组(40-60岁)粪便菌群结构非常相似,只有中年组肠道菌群中的拟杆菌含量明显高于年轻组。中年组对INU降解率低于年轻组,气体产量高于年轻组。在菊粉培养基中,中年组的乙酸含量较低,丙酸和丁酸的含量高于年轻组。16s rRNA测序结果表明,淀粉对两组人群的肠道菌群影响不大,但在菊粉组中,中年组的病原菌明显增多,而年轻组的有益细菌出现明显丰富。从MACs对肠型的结果看出,在所有样本中发酵后FOS,GOS,IMO,LAU,RAF,STA和XOS的菌群聚类在一起,INU,MAI和MOS聚在一起,XYI和对照组(YCFA)菌群比较相似。在连续发酵实验中,VI-IMO、pH5.5和稀释速率0.08时可以稳定模拟出普雷沃肠型,并发现amylo-α-1,6-葡萄糖苷酶和木糖裂解酶是和普雷沃肠型相关的多糖水解酶。结果表明,即使年龄非常接近的人群肠道细菌组相似,但饮食对两组人群的代谢和群落结构的影响在临近年龄之间存在差异,而且不同肠型的对MACs的代谢作用不同。我们使用体外批次和恒温器系统确定了支持两种肠型生长所需的碳水化合物和发酵参数,这有助于我们了解驱动肠型的营养要求。