功能性食品對(duì)腸道菌群調(diào)節(jié)作用的研究進(jìn)展

◎ 趙金勇，張 沛

（棗莊學(xué)院 食品科學(xué)與制藥工程學(xué)院，山東 棗莊 277160）

腸道菌群是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)的研究熱點(diǎn)。隨著研究的深入，目前已發(fā)現(xiàn)腸道菌群失衡與代謝疾病、免疫類(lèi)疾病、胃腸道疾病、心血管疾病和神經(jīng)類(lèi)疾病都有著密切的關(guān)系。因此，維持腸道菌群的平衡、保持腸道菌群的健康對(duì)各類(lèi)疾病的預(yù)防與治療有著重要意義。本文從腸道菌群與健康的關(guān)系、國(guó)內(nèi)外功能性食品以及功能性食品（功能性低聚糖、多酚類(lèi)物質(zhì)、益生菌、膳食纖維）對(duì)腸道菌群調(diào)節(jié)作用的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)地論述，以期為開(kāi)發(fā)腸道菌群類(lèi)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(pán)旋的布局被形象地稱(chēng)為人體第二大腦。人體腸道內(nèi)寄生著10萬(wàn)億個(gè)細(xì)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(fēng)險(xiǎn)，還能影響人體對(duì)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(shù)量上與宿主構(gòu)成一種共生共贏的生態(tài)平衡。

1.2 腸道微生態(tài)

人體微生態(tài)系統(tǒng)包括口腔、皮膚、泌尿、胃腸道4個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，以腸道微生態(tài)系統(tǒng)最為主要、最為復(fù)雜，其微生物類(lèi)型包括了細(xì)菌、真菌、古菌和病毒。腸道微生態(tài)系統(tǒng)由腸道正常菌群及其所生活的環(huán)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(lèi)約有30個(gè)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(huán)境變化的影響，宿主與菌群之間的平衡狀態(tài)就會(huì)被打破，致使腸道微生態(tài)系統(tǒng)失衡，機(jī)體的各功能出現(xiàn)紊亂，進(jìn)而可導(dǎo)致疾病。引發(fā)腸道菌群失調(diào)的因素有很多，包括宿主本身基因型、飲食、年齡、疾病狀態(tài)及外來(lái)菌等。近些年來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群失衡與很多疾病的發(fā)生有著很密切的關(guān)系，并且發(fā)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(jiàn)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(fā)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(guó)古代，因?yàn)橹袊?guó)人使用野菜預(yù)防和治療疾病的歷史已有數(shù)千年之久[3]。功能性食品生產(chǎn)與研究首先由日本人于20世紀(jì)70年代提出，主要目的是轉(zhuǎn)變?nèi)毡久癖姷慕】涤^(guān)念和減少醫(yī)療費(fèi)用支出，這也是現(xiàn)代功能性食品誕生的原因。隨著日本功能性食品的蓬勃發(fā)展，歐美等國(guó)家對(duì)此產(chǎn)生了強(qiáng)烈興趣，于20世紀(jì)80年代也紛紛開(kāi)始了功能性食品的研究與開(kāi)發(fā)[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(méi)有統(tǒng)一。在歐盟，功能性食品被定義為是一種可以滿(mǎn)足其所宣稱(chēng)的對(duì)人體的某個(gè)或多個(gè)組織具備有益影響而且在某種程度上具備改善人類(lèi)健康、減少疾病風(fēng)險(xiǎn)能力的食品；在日本，功能性食品是具備生理調(diào)節(jié)功效，用于改良人體健康功能的特殊用途并印有FOSHU許可標(biāo)志上市的食品；在美國(guó)，功能性食品是一種經(jīng)過(guò)加工而具有生理益處或具有可使慢性疾病風(fēng)險(xiǎn)降低的能力，超過(guò)傳統(tǒng)食物營(yíng)養(yǎng)功能的食品類(lèi)型；在我國(guó)，功能性食品是調(diào)節(jié)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(lèi)食品[5]。

雖然每個(gè)國(guó)家的概念各不相同，但都有共同點(diǎn)，只要有益于人體組織健康，能減少相關(guān)疾病產(chǎn)生的危害，對(duì)機(jī)體的生理和心理產(chǎn)生有益作用的食品，均可稱(chēng)為功能性食品。

2.2 國(guó)內(nèi)外功能食品的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

2.2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)比較規(guī)范的功能性食品廠(chǎng)家大約有4 000多家，其中2/3以上屬于中小企業(yè)，但上市公司不足6家。1990年國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，功能性食品市場(chǎng)年銷(xiāo)售額為10億美元，2003年的SARS讓消費(fèi)者重新建立了對(duì)功能性食品的信心，功能性食品市場(chǎng)年銷(xiāo)售額為50億美元，2005年超過(guò)80億美元，預(yù)計(jì)2021年將達(dá)到300億美元[6-7]。在原料方面，我國(guó)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(chóng)草、當(dāng)歸、枸杞、阿膠、枇杷葉、人參以及鹿茸等具有中國(guó)特色的原料[8]。產(chǎn)品主要集中在免疫調(diào)節(jié)、排毒養(yǎng)顏、健腦益智、減肥以及補(bǔ)腎等方面，與目前一些發(fā)生率較高的亞健康類(lèi)疾病相關(guān)的保健品很少。

2.2.2 國(guó)外現(xiàn)狀

目前，功能性食品發(fā)展已經(jīng)成為全球食品生產(chǎn)領(lǐng)域最集中的部分，在美國(guó)經(jīng)營(yíng)功能性食品的上市企業(yè)就有500多家，在日本經(jīng)營(yíng)功能性食品的上市企業(yè)就有400多家。據(jù)粗略估計(jì)，1995年國(guó)外功能性食品市場(chǎng)年銷(xiāo)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(zhǎng)，預(yù)計(jì)2021年將達(dá)到3 000億美元[9]。

近些年來(lái)，國(guó)外功能性食品在原料方面主要集中于維生素、礦物質(zhì)、深海魚(yú)、蜂產(chǎn)品、活菌、膳食纖維、添加稀有氨基酸。產(chǎn)品主要集中在天然產(chǎn)品、特色功能的保健飲料、強(qiáng)化食品、強(qiáng)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(yùn)動(dòng)飲料等[10]。

3 功能性食品成分對(duì)腸道菌群調(diào)節(jié)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(chēng)寡糖，指含有2至10個(gè)單糖分子經(jīng)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(gè)單糖分子脫水通過(guò)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(jìn)入大腸后能增殖有益細(xì)菌、抑制有害細(xì)菌[11]。

3.1.2 常見(jiàn)功能性低聚糖

（1）低聚果糖。低聚果糖又稱(chēng)寡果糖或蔗果低聚糖，英文縮寫(xiě)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(zhì)。趙紅玲等[12]研究了雪蓮果低聚果糖體外對(duì)腸道菌的影響，通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)表明，雪蓮果低聚果糖具備對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，雪蓮果低聚果糖會(huì)促進(jìn)雙歧桿菌的增殖，并對(duì)大腸桿菌的抑制效果明顯。付萍等[13]研究了低聚果糖調(diào)節(jié)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(duì)雙歧桿菌的增值數(shù)量效果最明顯，對(duì)乳酸桿菌的增殖有增加的趨勢(shì)，對(duì)腸球菌、擬桿菌的數(shù)量有減少的趨勢(shì)。

（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(chēng)。英文縮寫(xiě)SBOS。ZHANG等[14]研究了大豆低聚糖的心臟保護(hù)作用評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)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(duì)腐生菌的生長(zhǎng)抑制效果明顯，并能干擾有毒代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生。張立峰等[15]研究了大豆低聚糖對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，研究表明，雙歧桿菌的數(shù)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(chēng)異麥芽低聚糖、分枝低聚糖，英文縮寫(xiě)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(jìn)斑馬魚(yú)腸道蠕動(dòng)作用，以斑馬魚(yú)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究表明在一定濃度內(nèi)有效提高雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量，減少大腸桿菌的數(shù)量，能使早期發(fā)育的斑馬魚(yú)蠕動(dòng)次數(shù)增多。楊遠(yuǎn)志等[17]研究了低聚異麥芽糖對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明低聚異麥芽糖能激發(fā)雙歧桿菌和乳桿菌的生長(zhǎng)繁殖，對(duì)腸桿菌、腸球菌無(wú)明顯變化。

（4）低聚木糖。低聚木糖又稱(chēng)木寡糖，英文縮寫(xiě)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(rùn)腸通便及調(diào)節(jié)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(shù)量明顯增加，腸球菌數(shù)量雖有增加，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(duì)益生菌及人腸道菌群的影響，通過(guò)用培養(yǎng)基模擬人體腸道表明，植物乳桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌和青春雙歧桿菌有明顯的增殖趨勢(shì)，大腸桿菌有明顯下降趨勢(shì)，但腸球菌無(wú)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(xiě)GOS。陳遠(yuǎn)東等[20]研究了低聚半乳糖對(duì)早產(chǎn)大鼠腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，研究表明，低聚半乳糖對(duì)雙歧桿菌、乳桿菌的增殖效果較明顯，對(duì)腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)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(duì)初斷乳大鼠腸道菌群的影響，研究表明其對(duì)雙歧桿菌與乳酸桿菌的增殖效果顯著，對(duì)大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜菌等條件致病菌的增殖抑制效果明顯。

3.2 多酚類(lèi)物質(zhì)

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(lèi)化合物的復(fù)合物。TZOUNIS等[22]研究表明，通過(guò)體外發(fā)酵實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)茶多酚能促進(jìn)乳酸桿菌-腸球菌、雙歧桿菌和大腸桿菌的生長(zhǎng)，并抑制了溶組織梭菌的生長(zhǎng)。SINGH等[23]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在綠茶提取物的干預(yù)下，茶多酚對(duì)疣微菌門(mén)和藍(lán)細(xì)菌門(mén)的增殖效果明顯，且在和麥芽糖低聚糖協(xié)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(lèi)黃酮

類(lèi)黃酮又稱(chēng)生物類(lèi)黃酮，是食品中含量十分豐富的一類(lèi)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(lèi)成分對(duì)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(xì)菌的相互作用，研究表明黃酮苷類(lèi)物質(zhì)對(duì)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(lèi)黃酮

非類(lèi)黃酮，植物多酚的另一系列化合物，包括酚酸類(lèi)和芪類(lèi)等。LEE等[26]研究表明茶酚類(lèi)及其芳香菌代謝產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)氣莢膜梭菌、大腸桿菌、假單胞菌和沙門(mén)氏菌的增殖有抑制作用，對(duì)乳酸桿菌、雙歧桿菌的增殖有促進(jìn)效果。

3.3 益生菌

益生菌是通過(guò)定殖在人體內(nèi)，改變宿主某一部位菌群組成的一類(lèi)對(duì)宿主有益的活性微生物。臧凱麗等[27]研究了益生菌劑對(duì)腸道疾病人群菌群結(jié)構(gòu)豐度水平的調(diào)節(jié)能力，通過(guò)對(duì)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(mén)、理研菌科的相對(duì)豐富度，提升厚壁菌門(mén)、黏乳產(chǎn)堿桿菌、紅蝽?xiàng)U菌科的相對(duì)豐富度，并且能提高健康人群的變形菌門(mén)、放線(xiàn)菌門(mén)、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(duì)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(chǎn)生能量，被稱(chēng)為人體必不可少的第七營(yíng)養(yǎng)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(diào)節(jié)腸道菌群的功能，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)并采用平板計(jì)數(shù)法表明，紅棗膳食纖維使益生菌乳桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量增長(zhǎng)明顯，而腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌受到強(qiáng)烈抑制。

4 結(jié)語(yǔ)

功能性食品中功能性低聚糖、多酚類(lèi)物質(zhì)、益生菌、膳食纖維，都會(huì)對(duì)腸道菌群產(chǎn)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(bào)道都會(huì)指出功能性食品會(huì)使它的豐富度增加，還有許多功能性食品能促進(jìn)乳桿菌的生長(zhǎng)。除了這2種被顯著提升的菌群外，還有相當(dāng)高比例的文章指出，功能性食品能抑制梭菌類(lèi)，如產(chǎn)氣莢膜梭菌、溶組織梭菌和大腸桿菌等致病菌的生長(zhǎng)。功能性食品與腸道菌群的關(guān)系極其微妙，致使它們之間的相互作用更加復(fù)雜多變。用功能性食品來(lái)調(diào)節(jié)腸道菌群的組成，通過(guò)改善腸道菌群的組成進(jìn)而影響疾病的發(fā)生發(fā)展，其相關(guān)作用機(jī)制還需進(jìn)一步地研究。目前，腸道菌群已被證實(shí)可通過(guò)腦—腸軸對(duì)機(jī)體產(chǎn)生影響，同時(shí)有研究報(bào)道攝入功能性食品可調(diào)節(jié)腸道菌群的組成，因此，開(kāi)發(fā)功能性食品調(diào)節(jié)腸道菌群從而預(yù)防疾病發(fā)生或影響一些疾病的發(fā)展，將是未來(lái)保健品開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要方向。