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1、第七节第七节 调节肠道菌调节肠道菌群的功能性食品群的功能性食品v本节要点 v1.肠道主要有益菌及其作用 v2.具有调节肠道菌群功能的物质v一、概述一、概述 v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。v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。v人体肠道中菌群数量宠大，构成复杂，共50多种属500多种菌，其中双歧杆菌，乳酸菌、消化道链球菌等专性厌氧菌约占肠道总菌量的99%，肠道菌，肠球菌等兼性厌氧菌约占总菌量的1%。它们在人体内形
2、成一个复杂的微生态系统。v肠道菌群与人体的机体健康关系密切肠道菌群与人体的机体健康关系密切。v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。v因此，肠道菌群是现代生命科学领域的重要研究课题。v人体和动植物体一样，按生态学规律在一定的生态环境中生活， 机体与机体内定居的微生物群之间的关系内生态学或微观生态学v机体与机体外环境生态 外生物态学或宏观生态学v（一）、肠道微生态（一）、肠道微生态 v 肠道微生态简介肠道微生态简介 v 在长期的进化过程中，宿主与其体内寄生的微生物之在长期的进化过程中，宿主与其体内寄生的微生物之间，形成了相
3、互依存互相制约的最佳生理状态，双方间，形成了相互依存互相制约的最佳生理状态，双方保持着物质、能量和信息的流转，因而机体携带的微保持着物质、能量和信息的流转，因而机体携带的微生物与其自身的生理、营养、消化、吸收、免疫及生生物与其自身的生理、营养、消化、吸收、免疫及生物拮抗等有密切关系。物拮抗等有密切关系。v在人体微生态系统中，肠道微生态是主要的，最活跃的，一般情况下也是对人体健康有更加显著影响的。v2、肠道菌群的确立与发展、肠道菌群的确立与发展v母体中的胎儿是在无菌环境中发育，靠母亲的抵抗力保持无菌。离开母体后不久,在新生儿皮肤、气管和消化道等表面膜上，开始滋生大量的细菌。新生儿第一次排泄的胎粪
4、是无菌的，34h后就发现有细菌，哺乳后细菌数量急剧增长。v新生儿生后34d内，其粪便中就出现双歧杆菌，到第5d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。v老年人粪便中的双歧杆菌数量大为减少，而拟杆菌和梭状芽抱杆菌则大量增加。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,与发生癌变。v（二）、肠道主要有益菌及其作用（二）、肠道主要有益菌及其作用v双歧杆菌与乳杆菌是人肠道中有益菌的代双歧杆菌与乳杆菌是人肠道中有益菌的代表，主要作用是降低肠道表，主要作用是降低肠道，v正常的肠道菌群通过生物拮抗作用构成了人体的正常的肠道菌群通过生物拮抗作用构成了人
5、体的生物屏障，阻挡外来病原体的入侵，其作用机制生物屏障，阻挡外来病原体的入侵，其作用机制为营养竞争、占位性保护、产生细菌毒素和有机为营养竞争、占位性保护、产生细菌毒素和有机酸、降低酸、降低v乳杆菌：乳杆菌是人们认识最早、也是研究较多的肠道有益菌。v最常见的应用例是从世纪年代就开始生产饮用的用人工培养的嗜酸乳杆菌及其接种培养的发酵乳和酸乳，用用以纠正便秘及其他肠道疾病。以纠正便秘及其他肠道疾病。v生物学功能：生物学功能： v（）抑制病原菌和调整正常肠道菌群：（）抑制病原菌和调整正常肠道菌群：嗜酸乳杆菌对肠道某些致具有明显的抑制作用。v（）抗癌与提高免疫能力：（）抗癌与提高免疫能力：激活胃肠免疫系
6、统，提高自然杀伤（）细胞活性；同化食物与内源性和肠道菌群所产生的致癌物；减少葡萄糖苷酶、葡萄糖醛酸酶、硝基还原酶、偶氮基还原酶的活性，这些被认为与致癌有关；分解胆汁酸。 v（）调节血脂：（）调节血脂：该菌能减低高脂人群的血清胆固醇水平，而对正常人群则无降脂作用。其解释机制为，对内源性代谢的调节与利用和使短链脂肪酸加速代谢。v（）乳杆菌促进乳糖代谢：（）乳杆菌促进乳糖代谢：乳杆菌可分解乳糖，加速其代谢。v2双歧杆菌对人体健康有益作用十分明显，以至成为近年保健食品开发的一个热点。v（）抑制肠道致病菌：v（）抗腹泻与防便秘：v（）免疫调节与抗肿瘤：v（）调节血脂：v（）合成维生素和分解腐败物：v（三
7、）、肠道菌群失调肠道菌群栖息在（三）、肠道菌群失调肠道菌群栖息在人体肠道的共同环境中，保持一种微观人体肠道的共同环境中，保持一种微观生态平衡。生态平衡。v如果由于机体内外各种原因，导致这种平衡的如果由于机体内外各种原因，导致这种平衡的破坏，某种或某些菌种过多或过少，外来的致破坏，某种或某些菌种过多或过少，外来的致病菌或过路菌的定植或增殖，或者某些肠道菌病菌或过路菌的定植或增殖，或者某些肠道菌向肠道外其他部位转移，向肠道外其他部位转移， 即称为肠道菌群失即称为肠道菌群失调。调。v肠道菌群的稳定性与菌群、宿主和环境三方面因素肠道菌群的稳定性与菌群、宿主和环境三方面因素有关有关v在菌群方面，细菌间存
8、在相互作用；在菌群方面，细菌间存在相互作用；v在宿主方面，胃酸能选择性地抑制或杀灭外来菌，在宿主方面，胃酸能选择性地抑制或杀灭外来菌，以维持胃及小肠上端的菌群平衡；以维持胃及小肠上端的菌群平衡；v环境因素对胃肠道菌群也有一定的影响，尤其是饮环境因素对胃肠道菌群也有一定的影响，尤其是饮食与用药。食与用药。v引起肠道菌群失调的原因较多，v如婴幼儿喂养不当、营养不良、中老年年老体弱；肠道与其他系统急慢性疾病、长期使用抗生素、激素、抗肿瘤药、放疗或化疗等，均可引起肠道菌群失调。v肠道菌群失调表现： v腐败菌显著增多、双歧杆菌与乳腐败菌显著增多、双歧杆菌与乳杆菌减少杆菌减少常见于中老年人，大多数情况下无
9、临床症状，甚至可以认为不是异常现象，但可有消化吸收功能与食欲不佳、腹涨、产气、便秘等一般不适反映，这是改善肠道菌群功能食品最为适用的人群。v肠道菌群的比例失调按比例失调程度分为度肠道菌群的比例失调按比例失调程度分为度： v度由于某种食物或药物引起轻微短期的大肠菌与肠球菌减少减少，原因去除后即可恢复。 v度为正常肠道菌显著减少，过路菌增多显著减少，过路菌增多，可引起肠道异常发酵及各种肠炎，如各种致病菌引起的食物中毒及消化道传染病；白色念珠菌、放线菌、隐球菌、毛霉菌引起的真菌性肠炎。v度为肠道正常菌被抑制，而由过路菌所代替正常菌被抑制，而由过路菌所代替，如由服用抗生素引起的难辨梭状芽孢杆菌引起的伪
10、膜性肠炎等。 v（四）、肠道微生态的调整（四）、肠道微生态的调整v近年来人们不论是在理论上或应用上都十分重视肠道微生态，并力求使其向有益于人体健康方向调整。v调整的措施可归纳为二大方面：调整的措施可归纳为二大方面： v一般性调整措施；一般性调整措施； v利用有益活菌制剂及其增殖促进因子；利用有益活菌制剂及其增殖促进因子；v1.一般性调整措施一般性调整措施 v（1）强调婴儿的母乳喂养。）强调婴儿的母乳喂养。母乳喂养婴儿肠道中的双歧杆菌占肠道菌群的比例远远高于人工喂养儿； v（2）膳食结构合理化）膳食结构合理化。尤其是保持乳品在膳食构成上的适宜比例，由于乳品能提供乳糖、降低肠道pH及其他原因，而有
11、利于乳杆菌、双歧杆菌等有益菌的增殖并有效地抑制腐败菌与致病菌； v（3）适当控制抗生素一类制菌药物的应用）适当控制抗生素一类制菌药物的应用，长期应用是造成肠道菌群失调的重要原因之一；v2.利用有益活菌制剂及其增殖促进利用有益活菌制剂及其增殖促进因子因子v利用有益的活菌制剂及其促进增殖制剂，利用有益的活菌制剂及其促进增殖制剂，保证或调整有益的肠道菌群构成，从而收到特定的健康利益，是当前国内外保健食品开发有效的、重要的领域。v二、有毒发酵产物对机体健康的危二、有毒发酵产物对机体健康的危害害v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
12、。v肠道每天产生的腐败发酵产物、细菌毒素及致癌物等物质，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。v1肿瘤病变肿瘤病变v高脂肪膳食刺激分泌大量的胆汁酸,继而产生过量的次级胆汁酸及类固醇(筒族化合物),这与结肠癌的高发病率关系很大。v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。v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。v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
13、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。v2.衰老和成人病衰老和成人病v随着年龄的增大,由于胃肠液分泌量的减少，肠道内的双歧杆菌活菌数会逐渐减少，这种趋势在老态龙钟的老年人身上，尤为明显地表现出来。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。v已知精神压力精神压力会导致机体的内分泌失调而影响人体健康，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。v三、肠道菌群对机体健康的影响三、肠道菌群对机体健康的影响v（一）肠道菌群与免疫（一）肠道菌群与免疫v肠道内的常驻菌群和暂驻菌群，通常都
14、不是致病的，在机体防御功能健全的个体，这些细菌很少有致病性在机体防御功能健全的个体，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。反而是构成机体防御表现的重要因子。v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，肠内正常菌群对宿主发挥有益或有害的作用，取决于宿主的免疫功能水平。v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来进行抗衡,与肠道有关的淋巴组织也产生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。v乳杆菌对机体的保护作用，主要是促进宿主巨噬细胞
15、对抗抗原，使得血液单核细胞活动至感染部位，从而有效地提高了抗菌作用。双歧杆菌具有免疫促进作用。 v(二二)肠道菌群与肿瘤肠道菌群与肿瘤v1.肠道菌群的致癌性v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，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，处于精神畸变至昏迷状态。v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：v致癌物质前体受肠道菌群所产生的酶的作用，释放出致癌活性物质。v致癌物在肝脏中活化后与葡萄糖酸结合，随胆汁进
16、入肠腔经肠道菌的作用释放出致癌活性成分。v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。v2.肠道菌群的抗癌性肠道菌群的抗癌性v关于乳酸菌的抗肿瘤作用,表现在如下三个方面：v抑制有毒酶的活力，使肠道内的致癌物质前体成非活性状态或抑制状态，不能转化为致癌物质。v增强对肿瘤增长的抑制作用。v增加机体的免疫力。v(三三)肠道菌群与衰老肠道菌群与衰老v调查发现，长寿老人的肠道菌群保持着其成年期的状态，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其年轻时的状态，乳酸杆菌较多，而葡萄球菌等数量较少。v（四）肠道菌群与感染（四）
17、肠道菌群与感染v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,引起肠道菌群变动的主要因素,会提高对宿主感染的敏感性。v肠道菌群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道菌群平衡破坏，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，或者经大手术及患有白血病、恶性肿瘤晚期、重症糖尿病、自身免疫疾病等时，这些细菌就会异常增殖而引起自发性感染，侵入机体健康时不能繁殖的脏器中，对机体造成危害。 v(五五)肠道菌群对
18、宿主营养的影响肠道菌群对宿主营养的影响v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。v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道菌群的发酵，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。 v四、调节肠道菌群功能性食品的开发四、调节肠道菌群功能性食品的开发原理原理v人类不可能生活在无菌环境中，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了良好的肠道环境、平衡的肠道菌群，对人类的健康长寿显得十分重要。v如肠道内有
19、害菌数增加，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。v随着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，导致肠道菌群偏离最佳状态时。除了注意避免不良环境与不良健康状态，科学、合理地摄入一些具有调节肠道菌群的功能性食品，具有很好的作用。v这类功能性食品的功效成分，包括两类：v乳酸菌(特别是双歧杆菌)活菌制剂及其发酵制品。v双歧杆菌增殖因子。v要使摄入的乳酸菌活菌制剂或其发酵制品发挥其应有的功效，则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。v人体肠道固有的乳酸菌具备这种能力，而那些非肠道固有乳酸菌通常不具备这种能
20、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。v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。v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双歧杆菌增殖因子，但这些作为商品应用显然过于昂贵。v近年开发的增殖因子，包括功能性低聚糖和膳食功能性低聚糖和膳食纤维纤维等产品，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中已显示出其良好的前景。v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。v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。v但是，目前对膳食
21、纤维的发酵特性研究得还不够深入，尚无法与低聚糖的双歧杆菌增殖特性直接比较。v功能性低聚糖优于膳食纤维的特点体现在功能性低聚糖优于膳食纤维的特点体现在:v较小的有效剂量较小的有效剂量,每天仅需每天仅需0.73g,视不同品种而定。视不同品种而定。v在推荐量范围内不会引起腹泻。在推荐量范围内不会引起腹泻。v具有一定的甜味具有一定的甜味,甜味特性良好甜味特性良好,无不理想的组织结无不理想的组织结构或口感特性。构或口感特性。v易溶于水易溶于水,不增加产品的黏度。不增加产品的黏度。v物理性质稳定物理性质稳定,不螯合矿物元素。不螯合矿物元素。v易加入工业化食品中。易加入工业化食品中。v健康人肠道菌群的组成非
22、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。 v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在排粪之前，在人体内迅速繁殖。v五、具有调节肠道菌群功能的物质五、具有调节肠道菌群功能的物质 v国内外研究开发的具有调节肠道菌 群功能的物质主要是两种：v（一）、有益活菌制剂（一）、有益活菌制剂 v通称主要是以双歧杆菌和各种乳杆菌为主，也有其他细菌。商品名称很多，如以双歧杆菌为有效菌的贝菲得、回
23、春生、双岐王、 金双岐金双岐、丽株肠乐；以乳杆菌或乳杆菌与双歧杆菌为有效菌种的有昂立号、三株昂立号、三株、裴菲康等； 也有以需氧菌为主的活菌制剂，利用其耗氧特点，在肠道内形成厌氧环境，从而有利于占肠道菌群绝大部分的厌氧菌与兼性厌氧菌的生长，而保持肠道菌群的正常构成。有以蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等为活性菌的促菌生、整肠生等制剂。v（二）、有益菌增殖促进剂（二）、有益菌增殖促进剂 v为有益菌促生物，针对，针对双歧杆菌的有人称双歧杆菌的有人称为双歧因子为双歧因子等。等。通过这类物质使机体 自身的生理性固有的菌增殖，形成以有益菌占优势的肠道生态环境。这种物质的研究起源于发现母乳中含有双歧杆菌增殖因子，后来又观察到母乳喂养儿与非母乳喂养儿肠内双歧杆菌的数量有明显差异，且后者的抵抗力不如前者。v（三）、有益菌及其增殖因子的综合制剂（三）、有益菌及其增殖因子的综合制剂 v鉴于双歧杆菌与乳杆菌在制剂形式、保存与人服用后均有许多不稳定因素，所以人们主张将这类有益菌与增殖促进剂并用。在改善肠道菌群构成和降低肠道与缓解便秘上的功效却是明显的，可靠的。尽管其中有益的菌不多，甚至极少，仍然在改善这类肠道功能上，效果卓著。v所以当前在这类保健食品的开发上，这种有益菌及其增殖因子并用的产品是值得推广的。
