低聚糖与食品应用（摄膳科普专栏功能性低聚糖作用于肠道菌群抑制肥胖的研究进展）

肠道菌群作为一种重要的环境因素，在肥胖的发生和发展中起到关键的作用。而功能性低聚糖作为新生理活性物质，在改善肥胖人群肠道菌群组成及代谢等方面的应用备受关注。

本周主要介绍功能性低聚糖的类别和生理功能，以及如何通过影响肠道菌群从而抑制肥胖疾病进行探讨。

肥胖是由于体内脂肪的体积和脂肪细胞数量增加或体脂占体重的百分比异常增高从而导致体重增加，并在某些局部过多沉积脂肪，通常用体质指数（body mass index,BMI）进行判定[1]。

随着经济水平的发展和人们生活水平的提高，肥胖的发病率在世界范围内日益升高，肥胖增加了2型糖尿病、动脉硬化、脂肪肝、高脂血症等代谢综合征的患病风险，严重影响着人们的健康及生活质量。

导致超重和肥胖的根本原因是能量的摄入与消耗的不平衡，但是对于肥胖的病因尚未完全明确。利用天然生物活性物质治疗肥胖，既可以有效避免药物治疗带来的副作用，也特别适合于体重处于超重却未到肥胖（25 kg/m2≤BMI≤29 kg/m2）的人群，已成为近年来的研究热点。

功能性低聚糖作为功能性食品中的一支主力，在世界范围内迅速崛起，具有选择性地刺激特定肠道微生物的生长活性而有益于宿主健康的特性。

有研究证实，肠道菌群组成与代谢物水平的改变在肥胖的发生与发展中起到重要的作用[2]，而功能性低聚糖主要通过改善肠道菌群的生态平衡及产生短链脂肪酸（Short chain fatty acids，SCFAs）等代谢产物来减轻肥胖症状[3]。本文主要通过介绍功能性低聚糖的类别和生理功能，以及如何通过影响肠道菌群从而抑制肥胖疾病进行了探讨。

功能性低聚糖是指由2~10个单糖通过糖苷键聚合而成，可以代替蔗糖但不易被人体胃酸酶降解，在小肠中不被吸收，但进入大肠后能促进体内双歧杆菌的增殖[4]。

目前功能性低聚糖有1000多种，其中研究最多、应用最广泛的功能性低聚糖可分为低聚果糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖等[5]。

1.1 低聚果糖

低聚果糖（Fructo-oligosaccharide, FOS），又称蔗果低聚糖、寡果糖或蔗果三糖低聚糖，是由1~3个果糖基通过β-1,2糖苷键与蔗糖分子中的果糖基结合而形成的蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）、蔗果五糖（GF4）等低聚糖的总称，甜度约为蔗糖的30%，甜味清爽，保湿性良好[6]。

低聚果糖是一种天然活性成分，也是一种优良的水溶性膳食纤维，广泛存在于天然植物中，如香蕉、球葱、大蒜、西红柿、芦笋、菊芋和麦类中。

低聚果糖在调节人体肠道菌群促进有益菌生长、促进矿物质吸收、增强人体免疫力、降低胆固醇和血糖值、调节肠道功能促进肠胃蠕动、抑制结肠癌的发生方面具有明显作用[7]。

1.2 低聚木糖

低聚木糖（Xylo-oligosaccharides，XOS）是指由2~7个木糖分子以β-1,4糖苷键结合而成的理化性质稳定且耐酸耐热的低聚糖，主要有木糖、木二糖、木三糖和三糖以上的木寡糖，甜度为蔗糖的35%，具有良好的酸、热稳定性，在酸性条件下加热至100℃也基本不分解。

低聚木糖其生理功能主要有调节肠道菌群平衡，促进益生菌的增殖，并能选择性的促进双歧杆菌的增殖；促进钙、铁等矿物质的吸收，并能增加钙、镁等离子的溶解度；此外还能提高人体免疫力抗衰老，改善脂质代谢，防止肥胖[8]。

1.3 低聚异麦芽糖

低聚异麦芽糖（Isomalto-oligosaccharides,IMO）低聚异麦芽糖的甜度为蔗糖的45%～50%。一般摄入量在每天15g～90g，低聚异麦芽糖的粘度较低，所以具有较好的流动性和操作性，同时低聚异麦芽糖的耐热耐酸性能较好。

低聚异麦芽糖能够促进肠道双歧杆菌增殖因子，降低健康年轻人群血清中胆固醇浓度，每日摄入10g低聚异麦芽糖有助于使肠道恢复正常，增加排便次数及促进结肠中微生物的活动，并且没有发现任何副作用[9]。

1.4 大豆低聚糖

大豆低聚糖（Soybean-oligosaccharides, SBOS）是一种广泛存在于豆科植物中的可溶性糖类的总称，由棉籽糖、水苏糖和蔗糖以一定比例组成，甜度约为蔗糖的70%。其中棉籽糖是由半乳糖通过α-1,6糖苷键与蔗糖的葡萄糖基连接而成的三糖；水苏糖是由棉籽糖中的半乳糖通过α-1,6糖苷键与半乳糖连接而成的四糖。

大豆中富含大豆低聚糖、大豆磷脂等具有生物活性的成分，大豆低聚糖具有难消化、甜度低、热量低、抑制血糖、降胆固醇等低聚糖共有的生理功能[10,11]。现已有大量的研究显示大豆低聚糖及其制品可以抗龋齿、降血压血脂、预防治疗便秘等。

2.1 调节肠道菌群的结构

肠道微生物群通过从宿主难以消化的食物中提取能量，产生影响宿主新陈代谢的代谢物和细胞因子，从而调节宿主与环境之间的相互作用，肠道的微生态健康关系着整个机体的正常运行。

健康状态下，肠道内的有益菌是优势菌群，通过竞争性排阻抑制致病菌的增殖，而患病、饮食环境变化、使用抗生素等医疗手段都会引起肠道菌群失衡，导致病菌增多。

有研究表明，低聚果糖可以有效改善肥胖小鼠肠道内细菌厚壁菌门与拟杆菌门的比例，提高双歧杆菌属（Bifidobacterium）、乳杆菌属（Lactobacillus）的丰度；大豆低聚糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖以及低聚半乳糖均可改善肠道菌群结构，并增加双歧杆菌属和乳杆菌属的数量[12]。

说明功能性低聚糖可以通过促进双歧杆菌、乳杆菌等有益菌的增殖、抑制有害菌的途径，间接实现对肠道菌群的调节。

2.2 影响甘油三酯和胆固醇代谢

功能性低聚糖无法被人体直接消化和吸收，但是可以被肠道微生物代谢产生短链脂肪酸（SCFAs）。肠道微生物代谢产生的SCFAs包括6种饱和脂肪族有机酸，其中乙酸、丙酸和丁酸占95%。

功能性低聚糖如菊粉、低聚果糖、低聚木糖可以改变肠道菌群代谢产生的SCFAs的浓度和比例。SCFAs可以降低肠道内环境pH，促进耐酸有益菌如双歧杆菌、乳酸杆菌的生长，抑制pH敏感型致病菌如大肠杆菌和产气荚膜杆菌的生长，同时进入宿主体内影响甘油三酯及胆固醇代谢从而减少肥胖症状。

此外，SCFAs可以激活脂肪酸氧化，抑制肝脏中脂肪酸合成，最终导致体重降低；同时，SCFAs可以增加胆汁酸排泄与肝脏摄取血液中的胆固醇，调节胆汁酸代谢[13]。

2.3 改善脂质，促进矿物质元素吸收

功能性低聚糖对机体脂质代谢影响的研究在低聚果糖和低聚异麦芽糖较多。功能性低聚糖被摄入后，双歧杆菌大量繁殖并产生胆酸水解酶等代谢产物，胆酸水解酶将结合胆酸游离，而游离的胆酸可抑制病原菌在肠道内的生长。

随着益生菌的大量代谢，当肠道PH值降到6.0时，胆汁酸就可以和胆固醇相结合而生成沉淀，随肠道内容物一起排出体外。此外，双歧杆菌和功能性低聚糖本身也可吸收胆固醇而随大便排出体外。所以，功能性低聚糖具有调节血脂和降低胆固醇的作用[14]。

尽管肥胖已成为世界范围的流行性疾病，但由于个体差异以及肥胖病理尚不明晰，现有的治疗方法并不十分理想。功能性低聚糖是一种非常有研究意义和价值的绿色添加剂，具有良好的抑制肥胖功能，现代分析技术与代谢组学理论的快速发展为揭示功能性低聚糖抑制肥胖的内在机理打下了基础。

研究功能性低聚糖抑制肥胖的机理，不仅可以为肥胖的治疗指明道路和确定靶点，而且可以降低肥胖治疗的支付成本，并为提升我国食品及农产品资源的生物转化和高值化利用提供新的思路。

鉴于功能性低聚糖的理化性质和生理功能的多样性，功能性低聚糖在食品和饲料方面的应用已十分广泛，但在医药方面的应用还相对较少。由于功能性低聚糖对肠道菌群的调节作用，其在医药研究领域会越来越重要，具有广泛的发展和应用前景。

另外，不同种类功能性低聚糖之间，与其他功能性因子的复配使用是医药研究领域的一大热点问题。目前，功能性低聚糖行业的发展正处于黄金阶段，随下游终端产品不断增长的需求，发展和应用前景广阔。

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