调节肠道菌群的功能性食品介绍

正常菌群，是微生物与大生物在共同历史进化过程中，形成的微生态系统。正常菌群在人体内分布广泛，尤以肠道中的带菌数量最多。现代社会紧张快节奏的生活，加上抗生素、激素和同位素等的大量使用，严重干扰着机体内正常微生物与宿主之间的生态平衡，特别是肠道菌群的平衡。

肠道菌群与人体的机体健康关系密切。肠道内有些细菌可产生致癌或促癌物质，但也有些细菌却又把这些物质分解使其无毒，并保持肠道菌的平衡，维护人体的健康。因此，肠道菌群是现代生命科学领域的重要课题。

一、肠道菌群的确立和发展

母体中的胎儿是在无菌环境中发育的，靠母亲的抵抗力保持无菌。离开母体后不久，新生儿在皮肤、气管和消化道等黏膜上，开始滋生大量的细菌。新生儿第一次排泄的胎便是无菌的，3～4h后就发现有细菌，哺乳后细菌数量急剧增长。

新生儿生后3～4d内，其粪便中就出现双歧杆菌，到第5天时成为优势菌。随着婴儿的生长发育，到断乳时肠道菌群的组成与成年人相近似。其特点是：

①出现拟杆菌、真杆菌、梭状菌等厌氧菌群，并成为优势菌；

②肠杆菌与链球菌减少；

③双歧杆菌的菌种出现变化，从婴儿双歧杆菌、短双歧杆菌、两歧双歧杆菌与长双歧杆菌等，变为长双歧杆菌、青春双歧杆菌与两歧双歧杆菌的成人型菌群；

④婴儿特有的婴儿双歧杆菌消失，其优势菌变成青春双歧杆菌。

成人粪便中的双歧杆菌数量也占优势，但数量不如婴儿多，同时拟杆菌、真杆菌、需氧菌增多。老年人粪便中的双歧杆菌数量大为减少，而拟杆菌和梭状芽孢杆菌则大量增加。肠道菌群的这种变化，易使老年人的肝脏、内分泌、心血管和神经系统受影响，易于出现癌变。

二、有毒发酵产物对机体健康的危害

食品经消化吸收所剩残余物到达结肠后，在被发酵过程中会形成许多有毒的代谢产物，给人体的健康带来很多不利的影响。

（一）有毒发酵产物的种类和数量

在人体结肠内形成的有毒发酵产物包括氨（肝毒素）、胺（肝毒素）、亚硝胺（致癌物）、苯酚与甲苯酚（促癌物）、吲哚与3—甲基吲哚（致癌物）、雌性激素（被怀疑为致癌物或乳腺癌促进物）、次级胆汁酸（致癌物或结肠癌促进物）、糖苷配基（诱变剂）等。

因为肠道排泄物（粪便）中有40%～50%为细菌团聚物，所以在肠道中因发酵作用而产生有毒代谢产物的数量不容忽视。分析表明，300g湿粪便中包含的有毒代谢产物有186mg氨、1.4mg苯酚、12.2mg甲苯酚、8.5mg吲哚和3.3mg 3—甲基吲哚。据估计，1个体重70kg的成人体内，每天以0.067～0.67mg的速率产生N—二甲基亚硝胺，此数据是小鼠最低致癌剂量的10～100倍。

已知参与生成这些有毒代谢产物的细菌包括：大肠杆菌与梭状芽孢杆菌（代谢产物为氨、胺、亚硝胺、苯酚、吲哚、糖苷配基和次级胆汁酸）、拟杆菌和粪链球菌（代谢产物为亚硝胺、糖苷配基和次级胆汁酸）、变形杆菌（代谢产物为氨、胺和吲哚）等。

（二）参与形成有毒发酵产物的酶

有毒发酵产物，是由有害的细菌中的酶所产生的，酶的产生又依赖于这些细菌及肠胃生态。这些酶包括β—葡糖苷酶、β—葡糖苷酸酶、硝基还原酶、偶氮还原酶、甾醇-7-α—脱氢木聚糖酶和Azoreductase酶。

梭状芽孢杆菌中的Azoreductase酶及β—葡糖苷酶的活力最高，在拟杆菌、真细菌和消化链球菌中其活性较低，在双歧杆菌中则几乎没有活性。

（三）有毒发酵产物对机体健康的危害

肠道每天产生的腐败发酵产物、细菌毒素与致癌物等物质，一部分作用于肠管，一部分经过吸收，长时间对肝、心、肾和脑等重要脏器造成损害，引起肿瘤、动脉硬化、高血压、肝损害、自体免疫病和免疫力衰退等。

1.肿瘤病变

高脂肪膳食刺激分泌大量的胆汁酸，继而会产生过量的次级胆汁酸及类固醇（甾族化合物），这与结肠癌的高发病率关系很大。

大量摄入肉类食物，会造成有害微生物酶及其有毒代谢产物的增加。如西方膳食方式，易造成体内亚硝胺的大量产生和积累，这被认为与高结肠癌发病率有一定的关系。

与结肠癌相似，乳腺癌的发生也与高脂肪或高肉食的膳食习惯有关。某些肠道微生物会将大量分泌的胆汁酸转变成过量的雌性激素，这仅是一个潜在的对雌性激素起作用的显著因素，被认为是引起乳腺癌高发病率的原因之一。

2.衰老和成人病

随着年龄的增大，人体胃肠液的分泌量会减少，肠道内的双歧杆菌活菌数会逐渐减少，这种趋势在老年人身上，尤为明显。双歧杆菌活菌数的减少，被认为是衰老、免疫力下降和成人病（如肿瘤）发生的重要原因。

精神压力会导致机体的内分泌失调从而影响人体健康，精神压力同样也会改变肠道微生物菌群的平衡，使双歧杆菌数急剧减少，而有毒微生物却大量增殖。

三、肠道菌群对机体健康的影响

（一）肠道菌群与免疫

肠道内的常住菌群和暂住菌群，通常都不是致病的。在机体防御功能健全的个体中，这些细菌很少有致病性，反而是构成机体防御表现的重要因子。但在免疫功能不健全的机体内，肠道菌在肠外定居，会引起条件感染症；在肠内也会黏附于膜细胞上皮产生肠毒素，或造成肠炎与腹泻。也就是说，肠内正常菌群会对宿主发挥有益或有害的作用，随宿主免疫功能水平而不同。

肠道是肠内菌群与宿主的最大接触场所。为了对抗细菌酶的分解作用，肠道会分泌IgA进行抗衡，与肠道有关的淋巴组织也产生了IgA。研究表明，肠道周围产生的IgA对维持机体健康有重要作用。

乳杆菌对机体的保护作用，主要是促进宿主巨噬细胞对抗抗原，使得血液单核细胞活动至感染部位，从而有效地提高抗菌作用。双歧杆菌具有免疫促进作用。喂养长双歧杆菌的无菌小鼠，要比未处理的无菌小鼠活得长时。口服或静脉内注射具有致死作用的埃希大肠杆菌或静脉内注射肉毒素，当有活性长双歧杆菌存在时，小鼠在第2周内就可诱导产生抗致死作用。但在无胸腺的无菌鼠中却无此现象。由此可见，长双歧杆菌可诱导抗埃希大肠杆菌感染的细胞介导免疫。

（二）肠道菌群与肿瘤

1.肠道菌群的致癌性

肠道中大肠杆菌、梭状芽孢杆菌之类细菌的发酵产物氨、酚、胺和吲哚等，在正常情况下经由肝脏解毒后随尿液排出体外。当肝脏发生病变失去对上述毒物的解毒作用时，这些有毒发酵产物就进入体内循环系统，毒害大脑神经，使晚期肝硬化患者的中枢神经系统发生紊乱，使患者处于精神畸变至昏迷状态。

肠道中的氨，是引起上述肝昏迷的主要原因。氨的生成主要来自尿素的水解，少部分来自氨基酸的脱氨作用。肠道内的肠杆菌、消化链球菌、梭状芽孢杆菌和真细菌都能产生尿素酶，将尿素水解成氨和二氧化碳，体内每日有20%～25%的尿素被水解。所形成的氨通过肝脏转化后再用来合成尿素，以解除毒性。当肝脏发生病变特别是肝脏硬变时，就会失去解毒功能，氨进入静脉循环系统后会引起高氨血和中毒症状。

在机体的肝癌病变中，肠道正常菌群所发挥的致癌或促癌作用方式，可能包括：

①致癌前体物受肠菌群所产生的酶的作用，释放出致癌活性物质；(www.xing528.com)

②致癌物在肝脏中活化后与葡萄糖酸结合，随胆汁进入肠腔经肠道菌的作用释放出致癌活性成分；

③食品中的致癌物质前体，在肠道内经细菌的作用转变成致癌物或促癌物。

2.肠道菌群的抗癌性

在实验动物身上，乳酸菌对许多肿瘤细胞具有一定的抗肿瘤活性。到目前为止几乎所有的乳酸菌均被试验过，认为具有抗肿瘤活性的乳酸菌种类还是有限的，主要是乳杆菌、链球菌、明串珠菌和双歧杆菌属中的几个种和亚种。

关于乳酸菌的抗肿瘤作用，表现在如下三个方面：

①抑制有毒酶的活性，使肠道内的致癌前身物质成非活性状态或抑制状态，不能转化为致癌物质；

②增强对肿瘤增长的抑制作用；

③增加机体的免疫力。

关于乳酸菌的抗肿瘤作用机理，主要有以下两个方面：

①乳酸菌产生的菌体外肽多糖，具有免疫原性质，能增强机体的免疫功能，可达到抗肿瘤的目的；

②乳酸菌能够改善肠道菌群的组成，抑制有害细菌的繁殖，刺激有益菌的增殖。

（三）肠道菌群与衰老

调查发现，长寿老人的肠道菌群保持着成年期的状态，双歧杆菌数量高，拟杆菌、梭状芽孢菌和芽孢杆菌等数量较少。即使在90～105岁的长寿者中，双歧杆菌数量还保持年轻时的状态，乳酸杆菌较多，而葡萄球菌等数量少。

（四）肠道菌群与感染

正常人体内肠道菌群是稳定而不易变动的，这种稳定的肠道菌群保卫着宿主使其免遭各种病原菌对肠道的感染。另一方面，引起肠内菌丛变动的主要因素，会提高对宿主感染的敏感性。

肠内菌丛中存在的梭状芽孢杆菌、葡萄球菌、绿脓菌等病原性有害菌，在健康机体中它们的繁殖受到抑制，一般没有致病性。如果遇到由于营养失衡、过度劳累、使用抗生素等引起肠内菌丛平衡破坏，或服用类甾醇激素、免疫抑制剂和施行放射性疗法等导致机体防御力降低，或者大手术、白血病、恶性肿瘤末期、重症糖尿病、自身免疫疾病等时，这些细菌就会异常增殖引起自发性感染，侵入健康时不能繁殖的脏器中，对机体造成危害。

（五）肠道菌群对宿主营养的影响

肠道菌群可以合成一些维生素与蛋白质，如维生素B₁、维生素B₂、维生素B₆、维生素B₁₂、维生素K、烟酸、泛酸、生物素和叶酸等，可被宿主部分吸收利用。肠道菌群也会与宿主争夺维生素K、维生素B₁等一些营养成分。可溶性膳食纤维在大肠内受到肠内菌的发酵，会生成醋酸、丙酸、酪酸等短链脂肪酸，其能量为机体部分利用。

四、调节肠道菌群功能性食品的开发

人类不可能生活在无菌环境中，人从一出生就有细菌进入体内并终生结伴相随。肠道菌群与人的健康的密切关系说明，良好的肠内环境、平衡的肠道菌群，对人的健康长寿显得十分重要。如肠内有害菌增加，则会引起肝脏和胃肠功能障碍，导致动脉硬化、高血压、肿瘤及加速衰老进程等后果。

年龄的增大导致机体衰老、肠道菌群失衡时，或由于外界不良环境及机体不良的健康状态，导致肠道菌群不在最佳状态时，人们除了应注意避开不良环境与保持健康状态还要科学合理地摄入些具有调节肠道菌群的功能性食品。

这类功能性食品的功效成分，包括两类：

①乳酸菌（特别是双歧杆菌）活菌制剂及发酵制品；

②双歧杆菌增殖因子。

要使摄入的乳酸菌活菌制剂或发酵制品发挥其应有的功效，要求摄入的乳酸菌能够抵御消化道不良环境，并能在肠道内定植。人体肠道固有的乳酸菌具备着这样的能力，而那些非肠道固有乳酸菌通常不具备这种能力。因此，活菌制剂必须用能在人体肠道内定植的微生物来制造。

双歧杆菌增殖因子，就是可促进双歧杆菌生长、增殖的活性物质。母乳中含有能促进婴儿体内双歧杆菌增殖的成分，因此一些早期的研究主要集中于探索从初乳中分离和鉴定出的双歧杆菌增殖因子，但这些作为商品应用显然过于昂贵。近年开发的增殖因子，包括功能性低聚糖和膳食纤维等产品，由于其成本较低、性能较为稳定且增殖效果明显，故应用在功能性食品已显示出良好的前景。

低聚糖独特的生理功能，完全归功于其独有的发酵特性，即双歧杆菌增殖特性。膳食纤维特别是水溶性膳食纤维，也是因为其独有的发酵特性，而具备相类似的功效。但是，目前对膳食纤维的发酵特性研究得还够深入，尚无法与低聚糖的双歧杆菌增殖特性直接相比较。

功能性低聚糖优于膳食纤维的特点，体现在：

①较小的有效剂量，每天仅需0.7～3g，视不同品种而定；

②在推荐量范围内不会引起腹泻；

③具有一定的甜味，甜味特性良好，无不理想的组织结构或口感特性；

④易溶于水，不增加产品的黏度；

⑤物理性质稳定，不螯合矿物元素；

⑥易加入工业化食品中。

健康人肠道菌群的组成非常稳定，往食品中添加乳杆菌或双歧杆菌等肠道菌，不会取代原有肠道菌，但有助于维持固有菌群的平衡。经常食用含有乳杆菌和双歧杆菌的功能性食品，能迅速改变消化道菌群的代谢功能。这说明，不同的乳酸菌，能在某种程度上显示出宿主的特性。这些外来细菌的某些特性（适应胃肠区域不良生长环境），使其能在人体内存活若干时间，并在排粪之前，在人体内迅速繁殖。

表9-3所示为具有调节肠道菌群功效的典型配料。

表9-3 具有调节肠道菌群功效的典型配料