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益生元【摘要】益生元被定义为通过选择性的刺激一种或几种菌落中的细菌的生长与活性而对寄主产生有益的影响,进而改善寄主健康的不可被消化的食物/添加剂成分1。多数益生元被认为能促进人体有益菌的产生,包括双歧杆菌和乳酸菌属数量,以及相应的增强该部分有益菌的活力,从而达到抑制有害菌产生的目的。益生元包括:甘露寡糖、乳糖、低聚果糖以及菊粉。很多益生元由310 个分子单糖组成,该部分碳水化合物可从多种植物或酵母细胞壁中提取。多种益生元复合物通常不会随着食品加工和标准的要求限制所改变,这就令它的使用比药物和化学治疗剂更简单、效率更高。【关键词】益生元；作用；应用1. 前言最基本的益生元为碳水化合物，但定义并不排除被用作益生元的非碳水化合物物质。理论上来讲，任何可以减少现在有害菌种，而有益于促进健康的菌种或活动的物质都可以叫做益生元。此定义并没有侧重地强调某一特定的菌种。然而由于双歧杆菌和乳酸菌被认为对人体有很多有益的影响，所以一般的益生元被假设认为能促进此两种菌数量的增加或是其活性的增强。可以促进（生成促进）双歧杆菌的物质被认为为双歧因子。一些益生元可以作为双歧因子，反之亦然。但这两个概念并不相同，一般可以这么认为，益生元给益生菌提供“食物”,能够被肠道内有益细菌分解吸收，促进有益细菌生长繁殖。大家所熟悉的双歧因子就是促进肠内双歧杆菌生长的益生元。而异麦芽低聚糖和低聚果糖是益生元中最为优异的代表。 益生元是指不易被消化的食品成分，通过选择性的刺激一种或几种细菌的生长与活性而对寄主产生有益的影响，从而改善寄主健康的物质。益生元主要包括各种寡糖类物质或称低聚糖（由210个分子单糖组成）。更概括的说法是功能性低聚糖。2. 保健功效益生元被明确的制定作用于大肠菌落。2.1减轻便秘此功效已经如食用纤维的功效一样被很好的证实了。很多益生元为在大肠中发酵的碳水化合物。通过发酵产生肠气体来增大肠体积从而缩短了消化物在肠中的逗留时间。一定程度上有助于缓解便秘现象的发生。2.2降低肠pH值该作用是由于新产代谢来自从蛋白质发酵（生成氨，高pH）向更多碳水化合物发酵（生成酸）的改变。一些肠道疾病如节段性会肠炎和IBS（急性肠道综合症）的特征都是有过高的肠pH值。降低pH从而可以降低（并非治愈）这些疾病的发生。这是有益于病人的。2.3调理细菌平衡益生元可以帮助肠在经过抗生素，腹泻，压力或其它药物（非抗生素类）的干扰后恢复肠内细菌平衡。通过对某特定菌群的选择性的刺激而使平衡恢复。可能发生在很多种不同菌群上。这种刺激可以是直接的（被选择的细菌在益生元上生长）或是间接的（一些细菌释放对其它细菌生长有益的物质）。这种情况下，选择性刺激和新陈代谢的改变都起到作用。2.4影响血脂浓度被声称对一些单糖有益，但次作用并未经证实。2.5预防肠癌这一效应未经证实。但有很多迹象指出许多蛋白质发酵产物会提高患直肠癌的风险。所以蛋白质发酵的减少可以降低风险。而且碳水化合物发酵产物也许有降低直肠癌发病的可能。同样的，最佳的降低风险效应是通过改变新陈代谢而不是某类细菌来获得。2.6增强免疫益生元本身对免疫系统无任何作用。但是通过改变肠菌落从而可能影响免疫系统。该刺激可以是有益的或是无益的，有益作用是指免疫系统被激活来抵抗致病菌。无益作用是说由于刺激可能引起的过敏反应。2.7婴儿保健四岁以下儿童的肠菌落很不稳定。许多口入致病菌都可以干扰微生物菌落。可以稳定菌落的物质可被认为是益生元。一些研究指出有些商业化的单糖可以改变菌落和降低 pH 值而起到由稳定效应。3. 作用到目前为止，益生元降低疾病发生率的研究尚处于尝试性阶段，还需大量的实验来进一步深入探讨。现主要有以下几个方面的报道：1）增加肠蠕动，减少便秘；2）预防肠道感染，抑制腹泻；3）促进钙的吸收利用，减少骨质疏松症的发病率；4）降低甘油三酯和胆固醇含量，减少动脉粥样硬化和心血管疾病；5）缓解胰岛素拮抗，减少肥胖症和2型糖尿病；6）减少癌症的发病率。24. 制备方法低聚糖类益生元的制造方法大致分为5种：(1)从天然原料提取；(2)用微生物酶水解生产；(3)用微生物酶的转移反应制造；(4)用酸水解或碱转化法生产；(5)化学合成法制造。上述方法中，可从天然物中提取的益生元如棉子糖是从甜菜汁或甜菜废糖蜜中提取，水苏糖是植物泽兰中提取，大豆低聚糖从去除大豆蛋白之大豆乳清中提取，此外从胡萝b中可提取出含氮多糖及低聚糖等双歧因子。从牛奶或胰脏用木瓜蛋白酶或胃蛋白处理可得肽类双歧因子。用酸水解多糖制造功能性低聚糖，因酸水解无专一性，产品中糖类复杂，不易得到特定的低聚糖，工业上大量生产的益生元是利用生物技术的酶法水解或转移反应制造的。例如异麦芽低聚糖，低聚果糖，低聚乳糖，低聚壳聚糖等等，都是用酶法生产的。5. 正常反应由于商业用寡糖增加了碳水化合物发酵，所以同样增加气体生成。也就是说主要的副作用为肠胃胀气和膨胀感。这些反应可以发生于食用5克寡糖的敏感人群中，而在食用40克的耐性人群却不发生。所以这些副反应的发生取决于寡糖的同类和人体的接受度。6. 相关产品大多数商业用益生元为寡糖和膳食纤维。选择性非消化寡糖能提高碳水化合物发酵从而起到上述的功能。但同时也要注意并非所有寡糖都具有益效应。若要使效果生效，寡糖（或其混和物）应该在动物和人体中进行彻底的测试。目前，没有寡糖选择性的刺激某种特定的细菌。有声称说一些寡糖可以促进双歧杆菌的乳酸菌，但机体内（人体内）和机体外（实验室）实验显示所有商业用寡糖都是由大量的肠道细菌发酵而来。对于所有寡糖，当其产生作用时都是通过改变新陈代谢而非促进特定某种细菌而完成。益生元是指能促进益生菌生长繁殖的物质，其中最主要的是一些寡糖类的物质，也叫低聚糖，市面上如喜碧益生元、养肠保健品立健，其主要原料就是异麦芽低聚糖。有益菌缺少，最大的问题是引起便秘，体内的有毒物质必须要排出，否则就成为大的毒库。男女老少，都应把Oligo益生元作为每日的营养补充进去，使体内的“维和部队”，粮草齐备，弹药充足。进出顺畅了，我们体内没有了毒素，免疫力会大大提高，少感冒、少生病、远离癌症、白领会袪斑袪痘、老人会健康长寿。7. 应用领域由于优异的品质与无害性，益生元已被广泛运用到畜牧、医疗、日常保健、食物添加等行业。常见的产品有：7.1婴幼儿奶粉添加由于益生元有调理肠胃，促进消化吸收的功能，现很多婴幼儿奶粉中已添加了它，让婴幼儿更好地吸收营养。另外，婴幼儿便秘、腹泻是常见疾病，在奶粉中添加益生元有利于调整宝宝肠道菌群环境，双向调节便秘、腹泻。7.2高纯度保健品作为功能性保健品，益生元在保健品行业的产品并不多，而且纯度高的目前国内只有立健这个品牌。由于功能性成分达90%，能充分体现益生元的优势和充分利用其功能。由于是非药物，这类应用使用人群非常广泛，其中，非常适用于有肠道问题的人群。7.3日常调味添加“推进公众营养改善行动”被纳入国民经济与社会发展第十一个五年规划纲要后，2007年，由公众营养与发展中心新推出的公众营养改善项目、我国第一个针对微生态失衡而出台的项目“食物中加OLIGO（益生元）”正式启动。7.4保健食品的添加类似于猴菇饼干，在传统食品中添加益生元，这样，在食品具有的果腹、美味等功能上，促进人体健康。由于益生元具有不被消化的特性，不影响血脂、血糖，所以是高血脂、高血糖、高血压人群的优选的甜味添加剂，成为了蔗糖、葡萄糖等影响血糖的替代品。8. 功效比较不同功能性低聚糖的益生元（市场上常见的异麦芽糖低聚糖(IMO)：低聚果糖(FOS)、低聚半乳(GOS)、低聚木糖(XOS)、低聚乳果糖(LACT)、大豆低聚糖(SOS)、菊粉(Inulin)）等都属于益生元的范畴）3效果比较如下4：8.1双歧杆菌增殖效果一般而言，肠内双歧杆菌共有8种，其中以两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌、长双歧杆菌和短双歧杆菌的数量最多。不同年龄阶段人群的肠内双歧杆菌，其组成和比例有一定不同，如儿童阶段主要是婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌和长双歧杆菌，青壮年和老年人肠道中则主要是青春双歧杆菌和长双歧杆菌。随着年龄增长，或不良饮食习惯及疾病等的影响，肠内双歧杆菌数量和比例很有可能会大幅下降，不利于人体健康状态的保持。8.2乳酸杆菌增殖效果经过体外试验和临床研究4的比较试验发现，异麦芽低聚糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等对人体肠内乳酸杆菌均有明显的增殖作用。其中，低聚半乳糖对乳酸杆菌的增殖最多、也最全面3。8.3有害菌抑制效果人体肠内的有害菌主要指梭菌。此外，一些兼性菌在机体健康出现状况时，也会转化为不利于人体健康的有害菌如大肠杆菌、拟杆菌等。成功的益生元不仅要能够增殖有益菌，还要能抑制有害菌的增殖。通过体外试验7和人体临床研究567等的证实：异麦芽低聚糖对有害菌梭菌有明显的抑制作用，对潜在致病菌(如肠杆菌、肠球菌)无增殖作用。与异麦芽低聚糖一样，低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖对有害菌及兼性菌也具有很好的抑制作用7。8.4肠道菌群代谢益生元食后直达大肠，在结肠中被大肠菌群发酵为能源而利用，并产生短链脂肪酸SCFA，主要是醋酸、丙酸和丁酸以及乳酸和气体。（1）产酸量肠道菌群代谢食物所生成的有机酸，一方面可以提供人体所需的能量，另一方面，可降低肠道pH值，形成不利于病原菌生存的环境，从而有效抑制肠道腐败，并提高对矿物元素的吸收率，促进肠道蠕动而有利于排便。一般乳酸杆菌只生成乳酸，而双歧杆菌主要产醋酸和少量乳酸。益生元被肠道菌群代谢后也会生成大量有机酸，使肠道pH值降低5。其中，以低聚半乳糖、乳果糖的产酸量最大，菊粉的产酸量最小。益生元被代谢后的各种有机酸的产生量为：醋酸LACT、GOS、SOSFOS、IMO、XOSInulin；乳酸GOS、SOSXOS、IMO、LACTFOS、Inulin；丙酸LACT、Inulin、XOS、FOSSOS、COSIMO。（2）产气量人体肠道内除双歧杆菌和乳杆菌之外，几乎所有其他的菌群都能够产气，使人体出现不同程度的胀气和放屁现象。益生元被肠道菌群代谢后，可产生一定量的气体如CO2、H2、CH4等。各种益生元由于糖苷键和组成的差别，会被不同类型的产气菌利用，产生的气体也会有差别。Rycroft等通过体外试验比较了不同益生元的总产气量，发现异麦芽低聚糖和低聚半乳糖是众多益生元中总产气量最少的，而菊粉是总产气量最大的一种。另外，Oku等就低聚果糖、低聚乳果糖、异麦芽低聚糖三种益生元的氢气产生量进行了临床验证，不论是10g/d还是20g/d的食用剂量，都是低聚果糖的产氢气量最大，而异麦芽低聚糖的产氢气量最少。9. 有效剂量正常的饮食每天可以提供5克-10克的非消化性寡糖。对健康成年人寡糖有效剂量为每天15 -20克，少于15克一般为认为是服用量不足。目前市面上有很多号称是益生元的产品，但其纯度不高，比如一些奶粉、辅食、保健品等，只将添加益生元作为噱头，实则含量非常低，不能达到作用量，是欺骗消费者的手段。所以，购买益生元产品，最好要仔细查看益生元含量，含量一般达80%90%属于高纯度。10. 选择原则综上所述，低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖等在进入大肠后，都能被肠道菌群选择性地发酵(主要是被双歧杆菌与乳酸菌所利用，不被有害菌利用)，因而都是十分优秀的益生元。它们的主要差异在于被肠道菌群利用程度不同，具体表现在对不同有益菌的增殖程度、有害菌受抑制程度、产酸量和产气量等方面的差异。在实际应用中，可针对这些低聚糖的差异特点，为不同的消费群体和食品种类选择最适宜的益生元品种，比如：(1)发酵型乳制品：对于发酵型乳制品，可选择更能促进某菌种生长的益生元，帮助并协同该菌种最大化发挥对人体的健康作用。(2)婴幼儿及儿童：对于婴幼儿及儿童群体，在婴幼儿配方奶粉及配方食品的开发过程中，可选择能全面增殖双歧杆菌，且增殖率较高的益生元，如低聚半乳糖、异麦芽低聚糖等。(3)中老年人：对于中老年人群体，鉴于其便秘和肠道老化症状十分严重，可考虑选择能集益生元和膳食纤维效果于一体的低聚糖如异麦芽低聚糖、低聚果糖等，帮助中老年人恢复健康。(4)肠胃胀气敏感人群：对于对肠胃胀气较为敏感的人群，可适当避开食用大豆低聚糖、低聚果糖等容易胀气的益生元，而选择产气量最少的异麦芽低聚糖、低聚半乳糖等。总之，针对不同的食品种类和消费群体需求，都有对应的最适益生元。不能说“某种益生元是最好的益生元”，而只能说哪些是适用范围较广的益生元。因此，消费者在面对不同益生元时一定要理性选择2。参考文献1Pharmaceutiques UdL. Dietary modulation of the human colonie microbiota: introducing the concept of prebiotics J .Journal of nutrition,1995,125:1 401-1 412.2杨远志,李发财,庞明利等.益生菌和益生元在功能性食品中的应用现状及展望J.中国食品添加剂,2009,(6):187-192.DOI:10.3969/j.issn.1006-2513.2009.06.037.3胡学智;李平作;雷肇祖.益生元开发与应用J.北京:化学工业出版社,2008,:11.DOI:10.2217/fon.09.5.4黄婧,辛修锋.不同功能性低聚糖的益生元功效比较J.中国食品添加剂,2009,(z1):30-33.DOI:10.3969/j.issn.1006-2513.2009.z1.009. 5周景欣,袁杰利,李新仓等.几种益生元制剂对肠道菌群作用效果的研究J.中国微生态学杂志,2008,20(2):145-146,153.DOI:10.3969/j.issn.1005-376X.2008.02