功能性食品对肠道菌群调节作用的研究进展

◎ 赵金勇，张 沛

（枣庄学院 食品科学与制药工程学院，山东 枣庄 277160）

肠道菌群是当前国际社会的研究热点。随着研究的深入，目前已发现肠道菌群失衡与代谢疾病、免疫类疾病、胃肠道疾病、心血管疾病和神经类疾病都有着密切的关系。因此，维持肠道菌群的平衡、保持肠道菌群的健康对各类疾病的预防与治疗有着重要意义。本文从肠道菌群与健康的关系、国内外功能性食品以及功能性食品（功能性低聚糖、多酚类物质、益生菌、膳食纤维）对肠道菌群调节作用的研究现状进行了详细地论述，以期为开发肠道菌群类保健品提供思路。

1 人体健康与肠道菌群

1.1 肠道菌群

肠道是人体最大的消化和排泄器官，其盘旋的布局被形象地称为人体第二大脑。人体肠道内寄生着10万亿个细菌，它们能影响体重和消化能力、抵抗感染和自体免疫疾病的患病风险，还能影响人体对癌症治疗药物的吸收。肠道菌群按一定比例组合，彼此制约、彼此依存，在数量上与宿主构成一种共生共赢的生态平衡。

1.2 肠道微生态

人体微生态系统包括口腔、皮肤、泌尿、胃肠道4个生态系统，以肠道微生态系统最为主要、最为复杂，其微生物类型包括了细菌、真菌、古菌和病毒。肠道微生态系统由肠道正常菌群及其所生活的环境共同组成，肠道微生物量占人体总微生物量的78%，肠道菌种类约有30个属1 500多种，主要由厌氧菌、兼性厌氧菌和需氧菌组成[1]。

1.3 肠道菌群与疾病

一旦宿主遭到自身及外界环境变化的影响，宿主与菌群之间的平衡状态就会被打破，致使肠道微生态系统失衡，机体的各功能出现紊乱，进而可导致疾病。引发肠道菌群失调的因素有很多，包括宿主本身基因型、饮食、年龄、疾病状态及外来菌等。近些年来，越来越多的研究发现，肠道菌群失衡与很多疾病的发生有着很密切的关系，并且发病部位不仅只限于肠道，甚至波及全身部位，还可能影响心理健康[2]，具体情况见表1。

表1 肠道菌群与疾病表

2 功能性食品

2.1 功能性食品的发展

2.1.1 功能性食品的起源

功能性食品的起源可追溯到中国古代，因为中国人使用野菜预防和治疗疾病的历史已有数千年之久[3]。功能性食品生产与研究首先由日本人于20世纪70年代提出，主要目的是转变日本民众的健康观念和减少医疗费用支出，这也是现代功能性食品诞生的原因。随着日本功能性食品的蓬勃发展，欧美等国家对此产生了强烈兴趣，于20世纪80年代也纷纷开始了功能性食品的研究与开发[4]。

2.1.2 功能性食品的概念

功能性食品的概念到今天为止都没有统一。在欧盟，功能性食品被定义为是一种可以满足其所宣称的对人体的某个或多个组织具备有益影响而且在某种程度上具备改善人类健康、减少疾病风险能力的食品；在日本，功能性食品是具备生理调节功效，用于改良人体健康功能的特殊用途并印有FOSHU许可标志上市的食品；在美国，功能性食品是一种经过加工而具有生理益处或具有可使慢性疾病风险降低的能力，超过传统食物营养功能的食品类型；在我国，功能性食品是调节人体生理功能，适宜特定人群食用、不以治疗疾病为目的的一类食品[5]。

虽然每个国家的概念各不相同，但都有共同点，只要有益于人体组织健康，能减少相关疾病产生的危害，对机体的生理和心理产生有益作用的食品，均可称为功能性食品。

2.2 国内外功能食品的开发现状

2.2.1 国内现状

目前，我国比较规范的功能性食品厂家大约有4 000多家，其中2/3以上属于中小企业，但上市公司不足6家。1990年国内经济快速发展，功能性食品市场年销售额为10亿美元，2003年的SARS让消费者重新建立了对功能性食品的信心，功能性食品市场年销售额为50亿美元，2005年超过80亿美元，预计2021年将达到300亿美元[6-7]。在原料方面，我国采用最多的微量元素是Ca、Fe、Zn，采用最多的维生素是维生素B、维生素C、维生素D，采用最多的中药材有西洋参、虫草、当归、枸杞、阿胶、枇杷叶、人参以及鹿茸等具有中国特色的原料[8]。产品主要集中在免疫调节、排毒养颜、健脑益智、减肥以及补肾等方面，与目前一些发生率较高的亚健康类疾病相关的保健品很少。

2.2.2 国外现状

目前，功能性食品发展已经成为全球食品生产领域最集中的部分，在美国经营功能性食品的上市企业就有500多家，在日本经营功能性食品的上市企业就有400多家。据粗略估计，1995年国外功能性食品市场年销售额，大约在100亿到400亿美元。并且还正以每一年8%的速度增长，预计2021年将达到3 000亿美元[9]。

近些年来，国外功能性食品在原料方面主要集中于维生素、矿物质、深海鱼、蜂产品、活菌、膳食纤维、添加稀有氨基酸。产品主要集中在天然产品、特色功能的保健饮料、强化食品、强化婴儿配方食品、提神以及抗疲劳等方面，主要包括低脂肪、低热量、低胆固醇的保健食品，植物性食品例如保健茶、中草药，易于吸收的软胶囊、运动饮料等[10]。

3 功能性食品成分对肠道菌群调节作用

3.1 功能性低聚糖

3.1.1 低聚糖与功能性低聚糖

低聚糖又称寡糖，指含有2至10个单糖分子经由糖苷键连接而成的低度聚合糖。按吸收能力可分为普通低聚糖和功能性低聚糖。普通低聚糖可以被人体所消化吸收。

功能性低聚糖为非消化性低聚糖，由2至10个单糖分子脱水通过α、β型糖苷键连接形成有直链和支链的低度聚合糖，具有甜度、粘度等糖的特性，不能被人体吸收，但进入大肠后能增殖有益细菌、抑制有害细菌[11]。

3.1.2 常见功能性低聚糖

（1）低聚果糖。低聚果糖又称寡果糖或蔗果低聚糖，英文缩写FOS，是广泛存在于香蕉、马铃薯、小麦、大蒜中的一种天然活性物质。赵红玲等[12]研究了雪莲果低聚果糖体外对肠道菌的影响，通过体外实验表明，雪莲果低聚果糖具备对肠道菌群的调节作用，雪莲果低聚果糖会促进双歧杆菌的增殖，并对大肠杆菌的抑制效果明显。付萍等[13]研究了低聚果糖调节肠道菌群作用，研究表明，受试人群服用低聚果糖后，低聚果糖对双歧杆菌的增值数量效果最明显，对乳酸杆菌的增殖有增加的趋势，对肠球菌、拟杆菌的数量有减少的趋势。

（2）大豆低聚糖。大豆低聚糖是包括大豆中的蔗糖、棉子糖及水苏糖，是大豆中可溶性糖的总称。英文缩写SBOS。ZHANG等[14]研究了大豆低聚糖的心脏保护作用评价，实验表明大豆低聚糖中的水苏糖和棉子糖是双歧杆菌的增殖因子，对腐生菌的生长抑制效果明显，并能干扰有毒代谢产物的产生。张立峰等[15]研究了大豆低聚糖对肠道菌群的调节作用，研究表明，双歧杆菌的数量和比例显著提高，乳酸杆菌与双歧杆菌的增加幅度大于肠杆菌和肠球菌的增加幅度。

（3）低聚异麦芽糖。低聚异麦芽糖又称异麦芽低聚糖、分枝低聚糖，英文缩写IMO，广泛存在于大麦、小麦、马铃薯等植物。侯海荣等[16]研究了低聚果糖和低聚异麦芽糖促进斑马鱼肠道蠕动作用，以斑马鱼为实验对象，研究表明在一定浓度内有效提高双歧杆菌和乳酸杆菌的数量，减少大肠杆菌的数量，能使早期发育的斑马鱼蠕动次数增多。杨远志等[17]研究了低聚异麦芽糖对肠道菌群的调节作用，通过动物实验表明低聚异麦芽糖能激发双歧杆菌和乳杆菌的生长繁殖，对肠杆菌、肠球菌无明显变化。

（4）低聚木糖。低聚木糖又称木寡糖，英文缩写XOS，广泛存在于玉米芯、稻壳、蔗渣、麸皮等。王鑫等[18]研究了低聚木糖润肠通便及调节肠道菌群功能的作用，研究表明，低聚木糖能使双歧杆菌及乳杆菌的数量明显增加，肠球菌数量虽有增加，但是远远小于双歧杆菌及乳杆菌增加幅度。徐海燕等[19]研究了低聚木糖对益生菌及人肠道菌群的影响，通过用培养基模拟人体肠道表明，植物乳杆菌、长双歧杆菌和青春双歧杆菌有明显的增殖趋势，大肠杆菌有明显下降趋势，但肠球菌无明显变化。

（5）低聚半乳糖。低聚半乳糖是一种具有天然属性的功能性低聚糖，英文缩写GOS。陈远东等[20]研究了低聚半乳糖对早产大鼠肠道菌群的调节作用，研究表明，低聚半乳糖对双歧杆菌、乳杆菌的增殖效果较明显，对肠杆菌、肠球菌和产气荚膜梭菌的增殖抑制明显。王艺苑等[21]研究了不同浓度低聚半乳糖对初断乳大鼠肠道菌群的影响，研究表明其对双歧杆菌与乳酸杆菌的增殖效果显著，对大肠杆菌、产气荚膜菌等条件致病菌的增殖抑制效果明显。

3.2 多酚类物质

3.2.1 茶多酚

茶多酚又名抗氧灵、维多酚，是茶叶中多羟基酚类化合物的复合物。TZOUNIS等[22]研究表明，通过体外发酵实验发现茶多酚能促进乳酸杆菌-肠球菌、双歧杆菌和大肠杆菌的生长，并抑制了溶组织梭菌的生长。SINGH等[23]通过动物实验发现，在绿茶提取物的干预下，茶多酚对疣微菌门和蓝细菌门的增殖效果明显，且在和麦芽糖低聚糖协同下效果最好，乳酸杆菌、双歧杆菌、阿克曼氏菌和罗斯氏菌的丰富度增加。

3.2.2 类黄酮

类黄酮又称生物类黄酮，是食品中含量十分丰富的一类植物多酚，广泛存在于蔬菜、水果、茶叶中。吕小迅等[24]研究了黄芩、黄精抗真菌作用活性部位，研究表明黄芩中的黄酮类成分对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的增殖有抑制效果。张蔚[25]研究了二氢黄酮苷及异黄酮苷与人体肠道细菌的相互作用，研究表明黄酮苷类物质对肠球菌和肠杆菌的增殖效果有抑制作用，浓度越高，抑制越明显。

3.2.3 非类黄酮

非类黄酮，植物多酚的另一系列化合物，包括酚酸类和芪类等。LEE等[26]研究表明茶酚类及其芳香菌代谢产物对产气荚膜梭菌、大肠杆菌、假单胞菌和沙门氏菌的增殖有抑制作用，对乳酸杆菌、双歧杆菌的增殖有促进效果。

3.3 益生菌

益生菌是通过定殖在人体内，改变宿主某一部位菌群组成的一类对宿主有益的活性微生物。臧凯丽等[27]研究了益生菌剂对肠道疾病人群菌群结构丰度水平的调节能力，通过对不同健康状况人群的分析表明，益生菌能降低便秘人群的拟杆菌门、理研菌科的相对丰富度，提升厚壁菌门、黏乳产碱杆菌、红蝽杆菌科的相对丰富度，并且能提高健康人群的变形菌门、放线菌门、肠杆菌科、双歧杆菌科、理研菌科、臭杆菌科以及脱硫弧菌科的相对丰富度[28]。

3.4 膳食纤维

膳食纤维是一种多糖，它既不能被胃肠道消化吸收，也不能产生能量，被称为人体必不可少的第七营养素[29]。白冰瑶等[30]研究了红枣膳食纤维改善小鼠功能性便秘及调节肠道菌群的功能，通过动物实验并采用平板计数法表明，红枣膳食纤维使益生菌乳杆菌和双歧杆菌的数量增长明显，而肠杆菌、肠球菌和产气荚膜梭菌受到强烈抑制。

4 结语

功能性食品中功能性低聚糖、多酚类物质、益生菌、膳食纤维，都会对肠道菌群产生很大影响。在众多肠道菌群中，双歧杆菌最易受到影响，几乎所有报道都会指出功能性食品会使它的丰富度增加，还有许多功能性食品能促进乳杆菌的生长。除了这2种被显著提升的菌群外，还有相当高比例的文章指出，功能性食品能抑制梭菌类，如产气荚膜梭菌、溶组织梭菌和大肠杆菌等致病菌的生长。功能性食品与肠道菌群的关系极其微妙，致使它们之间的相互作用更加复杂多变。用功能性食品来调节肠道菌群的组成，通过改善肠道菌群的组成进而影响疾病的发生发展，其相关作用机制还需进一步地研究。目前，肠道菌群已被证实可通过脑—肠轴对机体产生影响，同时有研究报道摄入功能性食品可调节肠道菌群的组成，因此，开发功能性食品调节肠道菌群从而预防疾病发生或影响一些疾病的发展，将是未来保健品开发的一个重要方向。