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肠道微生态、膳食结构与人体健康 | 理中归元

发稿时间:2019-09-30

来源:集团企划部

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营养研究的一个重要里程碑是人们认识到了食物是由脂肪、蛋白质和碳水化合物组成的,而这3大物质是人体能量的来源。随着微生态学的发展,人们逐渐又想知道,这3大物质的摄入对我们肠道微生物群会有什么影响?如何调整膳食结构,让我们体内益生菌群体得到壮大?本期,理中归元与您一起探讨这些问题



   碳水化合物  


每天大概有20~60g的抗性淀粉和低聚糖等膳食碳水化合物可避免宿主酶的消化到达结肠。改变碳水化合物的摄入量及类型可明显而迅速地影响受试者肠道微生物及其代谢产物。

抗性淀粉(RS)能够避免小肠的消化,到达结肠并在微生物的作用下发酵产生短链脂肪酸,改善肠道环境,目前国内外对抗性淀粉影响肠道微生态的研究逐步深入。在一项人类膳食干预实验中,当受试者从正常饮食转向抗性淀粉丰富的饮食后,布氏瘤胃球菌数量增加了2倍左右。

功能性低聚糖是一类不能被人体酶解、在小肠中不被吸收的低聚糖,广泛存在于自然界中,它们可以到达大肠产生大量短链脂肪酸,具有促进双歧杆菌、乳酸杆菌增殖,抑制肠杆菌、沙门氏菌等肠道有害菌的生理功能,是典型的益生元,其中对低聚果糖和低聚半乳糖的研究最为广泛。

体外实验显示低聚果糖能够快速发酵产气,并较阿拉伯胶、豌豆表皮纤维及混合纤维(阿拉伯胶、豌豆皮纤维,低聚果糖和菊粉)产生更多的短链脂肪酸,降低体系pH值,人类饮食实验中补充的菊粉与低聚果糖混合物能够刺激双歧杆菌,尤其是青春双歧杆菌和普拉梭菌增殖;另一研究显示,补充低聚果糖后,双歧杆菌和产气柯林斯菌增殖,产生的乳酸还可以被霍氏真杆菌继续转化为丁酸。

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低聚半乳糖(GOS)是母乳中一种重要成分,早期就有研究显示12g/kg(以体质量计)的低聚半乳糖补充剂量即可有助于抑制病原细菌的生长,减缓肠道菌紊乱,目前许多配方奶粉含有低聚半乳糖,但实际上配方奶粉和母乳喂养的婴儿肠道增殖细菌种类仍有所不同,低聚半乳糖补充剂能够剌激双歧杆菌尤其是青春双歧杆菌和链状双歧杆菌,也有报道称其增加了成年人普拉梭菌的数量,该菌具有抗肠道炎症的特性。



蛋白质


每天大约有12~18g蛋白质可抵达人体结肠,这些蛋白质包括膳食蛋白质残渣和小肠分泌的酶类,其中蛋白质残渣的含量约为摄入蛋白的10%,其比例取决于食用的蛋白质的种类和数量。目前评价膳食蛋白质对肠道微生物组成影响的研究很少,主要关注在发酵产物变化的测定方面。

Dominika等对糖化豌豆蛋白对人体肠道菌群的影响进行了研究,糖化豌豆蛋白能够影响肠道共生菌的生长,尤其是乳酸杆菌和双歧杆菌数量显著提高,短链脂肪酸水平也相应提高。Mills等研究糖化牛血清白蛋白对溃疡性结肠炎结肠微生物组成及发酵的影响,并以天然牛血清白蛋白作为对照,结果显示糖化牛血清白蛋白显著提高了病人肠道有害菌如拟杆菌、梭状芽孢杆菌和硫酸盐还原菌的数量,双歧杆菌和直肠真杆菌数量减少;同时短链脂肪酸浓度显著下降,但对照组短链脂肪酸水平明显提升。

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近期一项研究将一系列已知菌株定殖到无菌小鼠肠道中,并每两周提供分别含酪蛋白、玉米油,玉米淀粉和蔗糖成分的特制饮食,结果显示饮食的改变可以影响定殖菌种的相对丰富度特别值得注意的是所有定殖菌种的丰富度均和酪蛋白显著相关;在代谢产物方面,研究发现动物蛋白可降低肠道中短链脂肪酸的浓度,提高肠道pH值和支链脂肪酸及氨的浓度;高红肉消耗人群粪便中硫化物和氮亚硝基化合物及甲酚的浓度升高。

目前许多控制体重和减肥的方法多采用高蛋白饮食,这会促进肠道有害发酵产物的生成,威胁肠道健康碳水化合物的补充可以促进细菌繁殖,限制蛋白质的利用,从而减少上述有害代谢产物的生成。例如抗性淀粉的加入提高了粪便中短链脂肪酸的含量,并降低了蛋白质代谢产物支链脂肪酸、氨和酚类的浓度;阿拉伯糖、低聚木糖能够显著影响大肠中蛋白质-碳水化合物发酵平衡,增加结肠内容物短链脂肪酸含量,减少蛋白质水解有害产物对甲酚和苯酚的含量。



脂肪



膳食脂肪主要在小肠内吸收,一项研究显示,13C标记的膳食脂肪酸7%可随粪便排出体外,膳食脂肪对人类肠道菌群影响的研究相对较少。高脂饮食相对于低脂饮食,粪便中短链脂肪酸浓度显著降低,丁酸浓度和双歧杆菌数量减少尤为明显,该研究中高脂肪饮食碳水化合物含量低,低脂肪饮食中碳水化合物含量高,而碳水化合物成分对微生物及其活动均有显著影响,该实验未能明确影响微生物组成和代谢的决定性因素是膳食中的高脂肪,还是较低浓度的碳水化合物,亦或是两者协调作用。

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研究显示,高脂饮食的小鼠肠道中拟杆菌数量明显减少,直肠真杆菌、球形梭菌作为优势菌群,而双歧杆菌数量也均有减少。Zhang等研究发现,高脂膳食诱发小鼠肥胖过程中,其肠道微生物发生了显著改变,且这种反应是可逆的,即恢复正常饮食后肥胖体征未变化,而肠道微生物区系与对照组无差异。限制西方饮食中脂肪的摄入量后,实验小鼠肠道拟杆菌丰富度上升,柔膜菌和直肠真杆菌数量降低。有研究者以添加鱼油的高脂饲料(n-3多不饱和脂肪酸)作对比,进行了关于高n-6多不饱和脂肪酸饮食对老年小鼠肠道微生态影响的研究。结果显示,n-6多不饱和脂肪酸可促进细菌过度繁殖,抑制拟杆菌和硬壁菌门的细菌繁殖,引起老年小鼠肠道微生态失调;鱼油的添加可修复这种失调,恢复肠道正常菌群组成,高脂饮食引起了肠道轻微炎症反应,氧化应激性提高,同时加剧了胃肠道微生态失衡的产生。

动物实验研究表明,高脂肪、无碳水化合物饮食对人体健康的负面影响可以通过添加益生元进行改善。实验证明,在高脂饮食中添加小麦低聚木糖可恢复双歧杆菌的数量,提高葡萄糖耐量,降低促炎细胞因子的表达,高脂饮食导致罗氏菌数量明显降低,而其数量与体质量增加,胆固醇血症以及脂肪酸吸收代谢相关基因的表达存在显著负相关,通过加入阿拉伯木聚糖可恢复罗氏菌的数量,双歧杆菌数量有所提高,炎症因子水平随之降低。

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营养与微生态

理中归元认为,膳食结构的改变能够显著影响肠道健康,含有高非消化性碳水化合物,即膳食纤维和糖醇类的饮食显然对肠道健康更有益,这些成分可以到达结肠,被微生物利用、发酵。饮食中益生元的添加能够促进肠道中益生菌的增殖,刺激短链脂肪酸的生成,降低肠道pH值,抑制病原菌肠道微生态与人体健康息息相关,可以通过饮食干预对其进行有效调节。



参考资料:


1、张晶,谭小丽,刘雄膳食主成分对肠道微生物的影响研究进展[J].《食品科学》,201536(5)305-309.

2MILLS DJ S.TUOHY KM.BOOTH J.et al.Dietary glycated proteinmodulates the colonic microbiota towards a more detrimental compasition inulcerative colitis patients and non-ulcerative colitis subjects[J].Journal ofApplied Microbiology.2008,105(3):706-714.

文/Amy 编辑/卿叶

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