功能性食品對腸道菌群調節作用的研究進展

◎ 趙金勇，張 沛

（棗莊學院 食品科學與制藥工程學院，山東 棗莊 277160）

腸道菌群是當前國際社會的研究熱點。隨著研究的深入，目前已發現腸道菌群失衡與代謝疾病、免疫類疾病、胃腸道疾病、心血管疾病和神經類疾病都有著密切的關系。因此，維持腸道菌群的平衡、保持腸道菌群的健康對各類疾病的預防與治療有著重要意義。本文從腸道菌群與健康的關系、國內外功能性食品以及功能性食品（功能性低聚糖、多酚類物質、益生菌、膳食纖維）對腸道菌群調節作用的研究現狀進行了詳細地論述，以期為開發腸道菌群類保健品提供思路。

1 人體健康與腸道菌群

1.1 腸道菌群

腸道是人體最大的消化和排泄器官，其盤旋的布局被形象地稱為人體第二大腦。人體腸道內寄生著10萬億個細菌，它們能影響體重和消化能力、抵抗感染和自體免疫疾病的患病風險，還能影響人體對癌癥治療藥物的吸收。腸道菌群按一定比例組合，彼此制約、彼此依存，在數量上與宿主構成一種共生共贏的生態平衡。

1.2 腸道微生態

人體微生態系統包括口腔、皮膚、泌尿、胃腸道4個生態系統，以腸道微生態系統最為主要、最為復雜，其微生物類型包括了細菌、真菌、古菌和病毒。腸道微生態系統由腸道正常菌群及其所生活的環境共同組成，腸道微生物量占人體總微生物量的78%，腸道菌種類約有30個屬1 500多種，主要由厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌組成[1]。

1.3 腸道菌群與疾病

一旦宿主遭到自身及外界環境變化的影響，宿主與菌群之間的平衡狀態就會被打破，致使腸道微生態系統失衡，機體的各功能出現紊亂，進而可導致疾病。引發腸道菌群失調的因素有很多，包括宿主本身基因型、飲食、年齡、疾病狀態及外來菌等。近些年來，越來越多的研究發現，腸道菌群失衡與很多疾病的發生有著很密切的關系，并且發病部位不僅只限于腸道，甚至波及全身部位，還可能影響心理健康[2]，具體情況見表1。

表1 腸道菌群與疾病表

2 功能性食品

2.1 功能性食品的發展

2.1.1 功能性食品的起源

功能性食品的起源可追溯到中國古代，因為中國人使用野菜預防和治療疾病的歷史已有數千年之久[3]。功能性食品生產與研究首先由日本人于20世紀70年代提出，主要目的是轉變日本民眾的健康觀念和減少醫療費用支出，這也是現代功能性食品誕生的原因。隨著日本功能性食品的蓬勃發展，歐美等國家對此產生了強烈興趣，于20世紀80年代也紛紛開始了功能性食品的研究與開發[4]。

2.1.2 功能性食品的概念

功能性食品的概念到今天為止都沒有統一。在歐盟，功能性食品被定義為是一種可以滿足其所宣稱的對人體的某個或多個組織具備有益影響而且在某種程度上具備改善人類健康、減少疾病風險能力的食品；在日本，功能性食品是具備生理調節功效，用于改良人體健康功能的特殊用途并印有FOSHU許可標志上市的食品；在美國，功能性食品是一種經過加工而具有生理益處或具有可使慢性疾病風險降低的能力，超過傳統食物營養功能的食品類型；在我國，功能性食品是調節人體生理功能，適宜特定人群食用、不以治療疾病為目的的一類食品[5]。

雖然每個國家的概念各不相同，但都有共同點，只要有益于人體組織健康，能減少相關疾病產生的危害，對機體的生理和心理產生有益作用的食品，均可稱為功能性食品。

2.2 國內外功能食品的開發現狀

2.2.1 國內現狀

目前，我國比較規范的功能性食品廠家大約有4 000多家，其中2/3以上屬于中小企業，但上市公司不足6家。1990年國內經濟快速發展，功能性食品市場年銷售額為10億美元，2003年的SARS讓消費者重新建立了對功能性食品的信心，功能性食品市場年銷售額為50億美元，2005年超過80億美元，預計2021年將達到300億美元[6-7]。在原料方面，我國采用最多的微量元素是Ca、Fe、Zn，采用最多的維生素是維生素B、維生素C、維生素D，采用最多的中藥材有西洋參、蟲草、當歸、枸杞、阿膠、枇杷葉、人參以及鹿茸等具有中國特色的原料[8]。產品主要集中在免疫調節、排毒養顏、健腦益智、減肥以及補腎等方面，與目前一些發生率較高的亞健康類疾病相關的保健品很少。

2.2.2 國外現狀

目前，功能性食品發展已經成為全球食品生產領域最集中的部分，在美國經營功能性食品的上市企業就有500多家，在日本經營功能性食品的上市企業就有400多家。據粗略估計，1995年國外功能性食品市場年銷售額，大約在100億到400億美元。并且還正以每一年8%的速度增長，預計2021年將達到3 000億美元[9]。

近些年來，國外功能性食品在原料方面主要集中于維生素、礦物質、深海魚、蜂產品、活菌、膳食纖維、添加稀有氨基酸。產品主要集中在天然產品、特色功能的保健飲料、強化食品、強化嬰兒配方食品、提神以及抗疲勞等方面，主要包括低脂肪、低熱量、低膽固醇的保健食品，植物性食品例如保健茶、中草藥，易于吸收的軟膠囊、運動飲料等[10]。

3 功能性食品成分對腸道菌群調節作用

3.1 功能性低聚糖

3.1.1 低聚糖與功能性低聚糖

低聚糖又稱寡糖，指含有2至10個單糖分子經由糖苷鍵連接而成的低度聚合糖。按吸收能力可分為普通低聚糖和功能性低聚糖。普通低聚糖可以被人體所消化吸收。

功能性低聚糖為非消化性低聚糖，由2至10個單糖分子脫水通過α、β型糖苷鍵連接形成有直鏈和支鏈的低度聚合糖，具有甜度、粘度等糖的特性，不能被人體吸收，但進入大腸后能增殖有益細菌、抑制有害細菌[11]。

3.1.2 常見功能性低聚糖

（1）低聚果糖。低聚果糖又稱寡果糖或蔗果低聚糖，英文縮寫FOS，是廣泛存在于香蕉、馬鈴薯、小麥、大蒜中的一種天然活性物質。趙紅玲等[12]研究了雪蓮果低聚果糖體外對腸道菌的影響，通過體外實驗表明，雪蓮果低聚果糖具備對腸道菌群的調節作用，雪蓮果低聚果糖會促進雙歧桿菌的增殖，并對大腸桿菌的抑制效果明顯。付萍等[13]研究了低聚果糖調節腸道菌群作用，研究表明，受試人群服用低聚果糖后，低聚果糖對雙歧桿菌的增值數量效果最明顯，對乳酸桿菌的增殖有增加的趨勢，對腸球菌、擬桿菌的數量有減少的趨勢。

（2）大豆低聚糖。大豆低聚糖是包括大豆中的蔗糖、棉子糖及水蘇糖，是大豆中可溶性糖的總稱。英文縮寫SBOS。ZHANG等[14]研究了大豆低聚糖的心臟保護作用評價，實驗表明大豆低聚糖中的水蘇糖和棉子糖是雙歧桿菌的增殖因子，對腐生菌的生長抑制效果明顯，并能干擾有毒代謝產物的產生。張立峰等[15]研究了大豆低聚糖對腸道菌群的調節作用，研究表明，雙歧桿菌的數量和比例顯著提高，乳酸桿菌與雙歧桿菌的增加幅度大于腸桿菌和腸球菌的增加幅度。

（3）低聚異麥芽糖。低聚異麥芽糖又稱異麥芽低聚糖、分枝低聚糖，英文縮寫IMO，廣泛存在于大麥、小麥、馬鈴薯等植物。侯海榮等[16]研究了低聚果糖和低聚異麥芽糖促進斑馬魚腸道蠕動作用，以斑馬魚為實驗對象，研究表明在一定濃度內有效提高雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量，減少大腸桿菌的數量，能使早期發育的斑馬魚蠕動次數增多。楊遠志等[17]研究了低聚異麥芽糖對腸道菌群的調節作用，通過動物實驗表明低聚異麥芽糖能激發雙歧桿菌和乳桿菌的生長繁殖，對腸桿菌、腸球菌無明顯變化。

（4）低聚木糖。低聚木糖又稱木寡糖，英文縮寫XOS，廣泛存在于玉米芯、稻殼、蔗渣、麩皮等。王鑫等[18]研究了低聚木糖潤腸通便及調節腸道菌群功能的作用，研究表明，低聚木糖能使雙歧桿菌及乳桿菌的數量明顯增加，腸球菌數量雖有增加，但是遠遠小于雙歧桿菌及乳桿菌增加幅度。徐海燕等[19]研究了低聚木糖對益生菌及人腸道菌群的影響，通過用培養基模擬人體腸道表明，植物乳桿菌、長雙歧桿菌和青春雙歧桿菌有明顯的增殖趨勢，大腸桿菌有明顯下降趨勢，但腸球菌無明顯變化。

（5）低聚半乳糖。低聚半乳糖是一種具有天然屬性的功能性低聚糖，英文縮寫GOS。陳遠東等[20]研究了低聚半乳糖對早產大鼠腸道菌群的調節作用，研究表明，低聚半乳糖對雙歧桿菌、乳桿菌的增殖效果較明顯，對腸桿菌、腸球菌和產氣莢膜梭菌的增殖抑制明顯。王藝苑等[21]研究了不同濃度低聚半乳糖對初斷乳大鼠腸道菌群的影響，研究表明其對雙歧桿菌與乳酸桿菌的增殖效果顯著，對大腸桿菌、產氣莢膜菌等條件致病菌的增殖抑制效果明顯。

3.2 多酚類物質

3.2.1 茶多酚

茶多酚又名抗氧靈、維多酚，是茶葉中多羥基酚類化合物的復合物。TZOUNIS等[22]研究表明，通過體外發酵實驗發現茶多酚能促進乳酸桿菌-腸球菌、雙歧桿菌和大腸桿菌的生長，并抑制了溶組織梭菌的生長。SINGH等[23]通過動物實驗發現，在綠茶提取物的干預下，茶多酚對疣微菌門和藍細菌門的增殖效果明顯，且在和麥芽糖低聚糖協同下效果最好，乳酸桿菌、雙歧桿菌、阿克曼氏菌和羅斯氏菌的豐富度增加。

3.2.2 類黃酮

類黃酮又稱生物類黃酮，是食品中含量十分豐富的一類植物多酚，廣泛存在于蔬菜、水果、茶葉中。呂小迅等[24]研究了黃芩、黃精抗真菌作用活性部位，研究表明黃芩中的黃酮類成分對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的增殖有抑制效果。張蔚[25]研究了二氫黃酮苷及異黃酮苷與人體腸道細菌的相互作用，研究表明黃酮苷類物質對腸球菌和腸桿菌的增殖效果有抑制作用，濃度越高，抑制越明顯。

3.2.3 非類黃酮

非類黃酮，植物多酚的另一系列化合物，包括酚酸類和芪類等。LEE等[26]研究表明茶酚類及其芳香菌代謝產物對產氣莢膜梭菌、大腸桿菌、假單胞菌和沙門氏菌的增殖有抑制作用，對乳酸桿菌、雙歧桿菌的增殖有促進效果。

3.3 益生菌

益生菌是通過定殖在人體內，改變宿主某一部位菌群組成的一類對宿主有益的活性微生物。臧凱麗等[27]研究了益生菌劑對腸道疾病人群菌群結構豐度水平的調節能力，通過對不同健康狀況人群的分析表明，益生菌能降低便秘人群的擬桿菌門、理研菌科的相對豐富度，提升厚壁菌門、黏乳產堿桿菌、紅蝽桿菌科的相對豐富度，并且能提高健康人群的變形菌門、放線菌門、腸桿菌科、雙歧桿菌科、理研菌科、臭桿菌科以及脫硫弧菌科的相對豐富度[28]。

3.4 膳食纖維

膳食纖維是一種多糖，它既不能被胃腸道消化吸收，也不能產生能量，被稱為人體必不可少的第七營養素[29]。白冰瑤等[30]研究了紅棗膳食纖維改善小鼠功能性便秘及調節腸道菌群的功能，通過動物實驗并采用平板計數法表明，紅棗膳食纖維使益生菌乳桿菌和雙歧桿菌的數量增長明顯，而腸桿菌、腸球菌和產氣莢膜梭菌受到強烈抑制。

4 結語

功能性食品中功能性低聚糖、多酚類物質、益生菌、膳食纖維，都會對腸道菌群產生很大影響。在眾多腸道菌群中，雙歧桿菌最易受到影響，幾乎所有報道都會指出功能性食品會使它的豐富度增加，還有許多功能性食品能促進乳桿菌的生長。除了這2種被顯著提升的菌群外，還有相當高比例的文章指出，功能性食品能抑制梭菌類，如產氣莢膜梭菌、溶組織梭菌和大腸桿菌等致病菌的生長。功能性食品與腸道菌群的關系極其微妙，致使它們之間的相互作用更加復雜多變。用功能性食品來調節腸道菌群的組成，通過改善腸道菌群的組成進而影響疾病的發生發展，其相關作用機制還需進一步地研究。目前，腸道菌群已被證實可通過腦—腸軸對機體產生影響，同時有研究報道攝入功能性食品可調節腸道菌群的組成，因此，開發功能性食品調節腸道菌群從而預防疾病發生或影響一些疾病的發展，將是未來保健品開發的一個重要方向。