功能食品科學與消化道的生理及功能(一)

　　中國微生態學雜志2000年第12卷第2期

陳朝暉　何嵐

　　 關鍵詞：功能食品科學消化道 生理 功能

　　1　簡　介

　　發展功能食品最有前景的部分在于通過生物制劑調節消化道功能。為了解功能食品的潛在價值及尋找新的開發點，有必要研究人體正常腸道微生物及其發酵、腸道免疫功能和消化道相關疾病。

　　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，細菌的數量和菌落結構是不同的。整個胃內的菌落計數低于10³／g（內容物），這是由胃內較高的酸度決定的。而小腸的菌量則從每毫升內容物的10⁴個到回盲部的10⁶～10⁷個，限制小腸內細菌生長的主要因素是腸內容物的排空速度及膽汁和胰液的分泌。大腸是一個密集的微生態系統，通常有幾百種細菌，典型菌量為(10¹¹～10¹²)/g，大部分為嚴格厭氧菌。

　　結腸內的多數菌為非芽胞厭氧菌，包括類桿菌、雙歧桿菌、優桿菌等。從數量上來說，人類和動物腸道中最重要的細菌是類桿菌和雙歧桿菌，它們分別佔腸道厭氧菌總計數的30%和25％。其中革蘭陰性的類桿菌屬在數量上佔絕對優勢，此屬包括水解蛋白及水解糖的兩種菌。革蘭陽性非芽胞桿菌中，以下幾種為優勢菌：嚴格厭氧的優桿菌，雙歧桿菌，它們在母乳喂養的嬰兒腸道中佔優勢；乳桿菌在溫血動物腸道中數量、品種繁多，但其生態學特性還不清楚。

　　芽胞桿菌和球菌也定居于腸道，其中芽胞梭菌最常見。兼性厭氧和嚴格厭氧的革蘭陽性球菌在數量上也很重要，如嚴格厭氧的消化鏈球菌，兼性厭氧的鏈球菌等。

　　大腸微生物在出生時獲得。最初，兼性厭氧菌佔優勢，隨後受飲食習慣的影響，形成不同的菌群結構。母乳喂養的嬰兒糞便中的優勢菌為雙歧桿菌；而配方奶粉喂養的嬰兒腸道微生群則較復雜，以雙歧桿菌、類桿菌、芽胞梭菌和鏈球菌為主。斷奶後，成人的菌群模式就建立起來了。

　　腸道微生物群的主要作用是通過發酵將上消化道未消化的糖轉化為能量。發酵的基質主要是飲食中未被上消化道消化的糖，包括抗性澱粉、非澱粉性多糖（NSP），如：纖維素、半纖維素、果膠、膠。其他可被發酵的糖：非消化性寡糖、各種糖和糖醇（ sugar alcohols）。此外，蛋白質和氨基酸則是腸球菌的生長基質，包括彈性硬蛋白、膠原和白蛋白。成人結腸每天獲得的所有基質包括20g～60g糖和5g～20g蛋白質。

　　細菌在結腸的活動存在部位的差異。右（近端）結腸特點是基質充足、pH值較低（發酵產酸所致）、排空迅速;而左（遠端）結腸則基質濃度低、pH值接近中性，細菌生長緩慢。近端結腸具較好的糖水解環境，而遠端結腸則有較好的蛋白水解環境。

　　除了發酵功能，大腸微生物在健康中還扮演其它角色。腸道微生物的繁殖構成了防止腸道致病菌入侵的腸道防禦屏障的基礎，它與免疫系統一起執行腸道的防禦功能。此外，腸道菌還可合成維生素（主要為維生素B和K）。因此通過飲食來調節腸道菌群成為發展功能食品的極好途徑。

　　2.2　發酵和短鏈脂肪酸（BINDER， et al.1994；CUMMINGS，1995；CUMMINGS， et al．1995）

　　發酵促進了細菌的生長（生物量），同時產生短鏈脂肪酸（SCFA）、H₂、CO₂、CH₄。SCFA是細菌發酵的主要終產物，是人和哺乳動物後腸（橫結腸2/3位置以下的結腸）的主要陰離子，包括乙酸、丙酸、丁酸。支鏈脂肪酸如異丁酸／戊酸鹽等則由氨基酸發酵產生。細菌代謝蛋白質所產生的其他終產物還有：NH₃、