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功能食品科学与消化道的生理及功能(一)

来源:中国微生态学杂志 作者:陈朝晖何岚 2004-9-30
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摘要: 发展功能食品最有前景的部分在于通过生物制剂调节消化道功能。为了解功能食品的潜在价值及寻找新的开发点,有必要研究人体正常肠道微生物及其发酵、肠道免疫功能和消化道相关疾病。2消化道微生物群:生理和功能2。1正常微生物群(GIBSONMACFARLANE,1995)在消化道的不同部位,细菌的数量和菌落结构是不同的。...


  发展功能食品最有前景的部分在于通过生物制剂调节消化道功能。为了解功能食品的潜在价值及寻找新的开发点,有必要研究人体正常肠道微生物及其发酵、肠道免疫功能和消化道相关疾病。

  2 消化道微生物群:生理和功能

  2.1 正常微生物群(GIBSON&MACFARLANE,1995)

  在消化道的不同部位,细菌的数量和菌落结构是不同的。整个胃内的菌落计数低于103/g(内容物),这是由胃内较高的酸度决定的。而小肠的菌量则从每毫升内容物的104个到回盲部的106~107个,限制小肠内细菌生长的主要因素是肠内容物的排空速度及胆汁和胰液的分泌。大肠是一个密集的微生态系统,通常有几百种细菌,典型菌量为(1011~1012)/g,大部分为严格厌氧菌。

  结肠内的多数菌为非芽胞厌氧菌,包括类杆菌、双歧杆菌、优杆菌等。从数量上来说,人类和动物肠道中最重要的细菌是类杆菌和双歧杆菌,它们分别占肠道厌氧菌总计数的30%和25%。其中革兰阴性的类杆菌属在数量上占绝对优势,此属包括水解蛋白及水解糖的两种菌。革兰阳性非芽胞杆菌中,以下几种为优势菌:严格厌氧的优杆菌,双歧杆菌,它们在母乳喂养的婴儿肠道中占优势;乳杆菌在温血动物肠道中数量、品种繁多,但其生态学特性还不清楚。

  芽胞杆菌和球菌也定居于肠道,其中芽胞梭菌最常见。兼性厌氧和严格厌氧的革兰阳性球菌在数量上也很重要,如严格厌氧的消化链球菌,兼性厌氧的链球菌等。

  大肠微生物在出生时获得。最初,兼性厌氧菌占优势,随后受饮食习惯的影响,形成不同的菌群结构。母乳喂养的婴儿粪便中的优势菌为双歧杆菌;而配方奶粉喂养的婴儿肠道微生群则较复杂,以双歧杆菌、类杆菌、芽胞梭菌和链球菌为主。断奶后,成人的菌群模式就建立起来了。

  肠道微生物群的主要作用是通过发酵将上消化道未消化的糖转化为能量。发酵的基质主要是饮食中未被上消化道消化的糖,包括抗性淀粉、非淀粉性多糖(NSP),如:纤维素、半纤维素、果胶、胶。其他可被发酵的糖:非消化性寡糖、各种糖和糖醇( sugar alcohols)。此外,蛋白质和氨基酸则是肠球菌的生长基质,包括弹性硬蛋白、胶原和白蛋白。成人结肠每天获得的所有基质包括20g~60g糖和5g~20g蛋白质。

  细菌在结肠的活动存在部位的差异。右(近端)结肠特点是基质充足、pH值较低(发酵产酸所致)、排空迅速;而左(远端)结肠则基质浓度低、pH值接近中性,细菌生长缓慢。近端结肠具较好的糖水解环境,而远端结肠则有较好的蛋白水解环境。

  除了发酵功能,大肠微生物在健康中还扮演其它角色。肠道微生物的繁殖构成了防止肠道致病菌入侵的肠道防御屏障的基础,它与免疫系统一起执行肠道的防御功能。此外,肠道菌还可合成维生素(主要为维生素B和K)。因此通过饮食来调节肠道菌群成为发展功能食品的极好途径。

  2.2 发酵和短链脂肪酸(BINDER, et al.1994;CUMMINGS,1995;CUMMINGS, et al.1995)

  发酵促进了细菌的生长(生物量),同时产生短链脂肪酸(SCFA)、H2、CO2、CH4。SCFA是细菌发酵的主要终产物,是人和哺乳动物后肠(横结肠2/3位置以下的结肠)的主要阴离子,包括乙酸、丙酸、丁酸。支链脂肪酸如异丁酸/戊酸盐等则由氨基酸发酵产生。细菌代谢蛋白质所产生的其他终产物还有:NH3、吲哚、酚和胺。

  大肠内的SCFA可通过检测血中水平来观察。然而,仅乙酸在外周血中明显出现,并在时间和数量上与大肠中的基质发酵相关。


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