肠道菌群功能性食品 PPT课件.ppt

调节肠道菌群的功能性食品一、肠道微生态二、肠道菌群与健康三、调节肠道菌群的物质四、调节肠道菌群的功能性食品五、碳水化合物与肠道菌群一、肠道微生态在长期的进化过程中，宿主与其体内寄生的微生物之间，形成了相互依存，相互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。在人体微生物微生态系统中，肠道微生态是最主要的、最活跃的，一般情况下对人体健康有更加显著的影响，参与调理机体的生理功能。肠道菌群定义：人体肠道内正常寄生的微生物有益菌中性菌有害菌分类益生菌乳酸菌、双歧杆菌条件致病菌大肠杆菌过路菌-致病菌沙门菌、产气荚膜菌肠道寄生的主要六大菌群来源：刘昌孝.肠道菌群与健康、疾病和药物作用的影响J.中国抗生素杂志,2018,43(01):1-14.肠道菌群特点数量大-1014个，比我们自身的细胞数量都多种类多-正常人结肠结构内有400个以上的菌种稳定性-自身种类的稳定，与人体的生态学稳定肠道菌群中主要细菌的作用1、有益菌双歧杆菌与宿主为共生关系，是专性厌氧菌，肠道的优势菌群。如双歧杆菌、类杆菌、优杆菌和消化球菌等是膜菌群的主要构成者，具有营养及免疫调节作用。是1899年由法国学者tTissier从母乳营养儿的粪便中分离出的一种厌氧的革兰氏阳性杆菌，末端常常分叉，故名双歧杆菌双歧杆菌的生理功能功能作用机制来源营养作用 1.能够合成多种消化酶，促进和改善氨基酸和脂类代谢及蛋白营养 物质的消化吸收 2.在酵解过程中产生有机酸，提高微量元素的利用率 3.产生机体所必需的维生素 劳文艳，邱红.双歧杆菌微生态调节作用的应用J.中国微生态学 杂志，2002，14(5):310-311.抑菌功能 通过竞争营养与黏附位点、产生抑 菌物质、加强机体免疫力等途径，对肠道致病菌的 黏附和繁殖起到拮抗作用以及阻断致病途径 李明阳，赖富饶，陈则华.益生菌的作用机理及抗菌性研究J.农产品 加工(创新版)，2011，9:65-68.通便功能 双歧杆菌代谢过程产生的有机酸可以刺激人体肠道壁，促进肠道蠕动，利于排便。王弘杰.双歧杆菌 BB12 发酵乳功能特性的研究D.哈尔滨:哈尔滨 工业大学，2009:12-29.抗衰老功能 双歧杆菌能显著增加血液中超氧化物歧化酶(SOD)的活性及含量，协调体内自由基的氧化反应 使其降低，自由基的降低减小了对人体细胞的损伤，从而使身体健康。白明，孟祥晨.益生菌抗氧化活性及菌体抗氧化相关成分的分析J.食品与发酵工 业 2009，35(5):6-10.提高免疫力和抗癌 1.细胞免疫调节主 要通过激活 NK 细胞、吞噬细胞的活性，提高红细 胞免疫黏附作用实现。2.体液免疫调节主要 是通过刺激 B 淋巴细胞的活化增殖和分泌抗体来实 现，使机体免疫力提高。俞晓进，胡宏.双歧杆菌对小鼠单核吞噬细胞功能的影响J.中国微生态学杂志，1 9 9 3，5(3):4 5-4 9.2、中性菌条件致病菌与宿主共栖，以兼性需氧菌为主，为肠道非优势菌群，如肠球菌，肠杆菌。在肠道微生态平衡时，条件致病菌对人体无害，但在特定的条件下该菌群会具有一定的侵袭性。肠球菌肠杆菌3、有害菌多为病原菌该菌群长期定植的机会少，生态平衡时，这些菌数量少，不会治病。如变形杆菌，假单胞菌，常为韦氏梭菌等。如果数量超出正常水平，则可引发一些疾病。假单胞杆菌变形菌4、肠道微生态的调整分类方法（一）一般性调整措施 1、强调婴儿的母乳喂养大量研究已经证明，母乳喂养婴儿的肠道中双歧杆菌占肠道菌群的比例远远高于非母乳喂养婴儿。2、膳食结构合理化 保持乳品在膳食结构上的适宜比例，由于乳品能提供乳糖、降低肠道pH及其他作用，而有利于乳杆菌、双歧杆菌等有益菌的增殖，并能有效的抑制腐败菌与致病菌3、适当控制抗生素类药物的应用 长期应用抗生素类药物是造成肠道菌群失调的重要原因之一（二）利用有益菌制剂及其增殖促进因子 利用有益菌的活菌制剂及其促进增殖制剂，可以保证或调整有益的肠道菌群构成，从而保证人体健康。二、肠道菌群与健康人体内存在约12kg细菌，其中90%定值在人体肠道内。就整体而言，人体细胞是由10%人体自身细胞和90%的细菌细胞组成，而人体基因是由约2.3万的自身基因和超过300万的细菌基因组成。因此，肠道菌群被认为是人类后天获得的“第二套基因库”，也被称作被人类遗忘的一个重要“器官”。来源：梁茹,周继远.肠道菌群:从生命健康到体育运动J.运动,2018(15):1-3.细菌对人体的功能肠道微生物按一定比例组合、相互制约、相互依存的肠道菌群在数量上与宿主形成一种共生共赢的生态平衡，因此，人体肠道内有益菌的种类和数量的多少，在一定程度上可以反映出人体的健康状态。间歇性断食是体重控制和改善健康有效而自然的方法，有研究在Cell Metabolism杂志上发表间歇性断食改变肠道菌群转化脂肪组织的能力的研究结果，研究者在30d内给小鼠进行15个周期的隔日禁食(EODF)来刺激在白色脂肪组织“米色化”生成棕色脂肪，并可大幅改善肥胖、胰岛素抵抗和肝性脂肪变性。2-1 小鼠间歇性断食实验EODF使得肠道菌群的组成发生改变，增加发酵代谢产物乙酸和乳酸，增强棕色脂肪细胞中单羧酸转运蛋白-的表达，在移植了进行EODF的小鼠菌群后，无菌小鼠的脂肪棕色化被激活，代谢稳态被改善。来源：Li G L,Xie C,Lu S Y,et al.Intermittent fasting promotes white adipose browning and decreases obesity by shaping the gut microbiotaJ.Cell Metab,2017,26(4):672-685.2-2肠道菌群与免疫功能调节肠道不仅是消化吸收的场所，还是人体第一大免疫系统，成为人体免疫功能调节必不可少的一部分。肠道菌群与宿主免疫系统的相互作用是彼此间多方向的、交互式的化学交流传递通道。免疫系统的建成初期，肠道中共生微生物作为可控、安全的“外源物种”信息被人体免疫系统识别，并为外界带给人体内环境的调节作用的认识，认为肠道菌群对免疫系统的建成起到了关键作用。来源：Beyoglu D,Smith R L,Idle J R.Dog bites man or man bites dog?The enigma of the amino acid conjugationsJ.Biochem Pharmacol,2012,83:133-1339.肠道功能与免疫调节研究进展文献来源研究认为IgA可以有效地抑制细菌对肠黏膜黏附，将病原菌从体内排出，无菌小鼠产生IgA细胞及固有层淋巴细胞数量较少，而添加益生菌能诱导增加IgA，同时也能保证调节性T细胞的生长分化。Umesaki Y,Setoyama H.Structure of the intestinal flora responsible for development of the gut immune system in a rodent modelJ.Microbes Infect,2000,2(11):1343-1351.肠道菌群产生的胆汁酸，胆碱，短链脂肪酸是宿主健康必需的物质。正常肠道菌群能够刺激人体免疫系统，而且能够增强机体的免疫功能。肠道菌群的是动态的，具有代谢灵活性适应环境变化。Haiser H J,Turnbaugh P J.Is it time for a metagenomic basis for therapeuticsJ.Science,2012,336(6086):1253-1255.研究认为双歧杆菌对B淋巴细胞、NK细胞特别是巨噬细胞有激活作用，具有抗肿瘤、抗衰老、抵御病原微生物的入侵及提高黏膜的局部免疫等意义。Takeshi I,Pang I K.Microbiota regulates immune defense against respiratory tract influenza A virus infectionJ.PNAS,2011,108(13):5354-5359.2.3 肠道菌群与疾病存在人体的细菌具有广泛的功能，如影响脂肪储存、血管生成和免疫系统，调节神经系统、骨密度，保护上皮细胞损伤和病理耐受，破坏下调食物成分，具有维生素和氨基酸的生物合成和代谢药物等功能。来源：刘昌孝.肠道菌群与健康、疾病和药物作用的影响J.中国抗生素杂志,2018,43(01):1-14.肠道菌群与疾病的发生2-4肠道菌群与肥胖肥胖患者肠道内的菌群组成伴随体重变化。一篇在nature发表的论文研究发现：体重正常的野生小鼠与遗传性肥胖的ob/ob小鼠比较贪食，盲肠菌群组成中厚壁菌门比重大，而拟杆菌门降低50%，给以低脂高糖的食物，菌群组成不变。由于肠道菌群的成分 不同，肥胖者更容易从食物中 取能量生成脂肪。来源：Ley R E,Turnbaugh P J,Klein S.et al.Microbial ecology:Human gut microbes associated with obesityJ.Nature,2006,444(122):1022-1023.有研究首次揭示中国青少年肥胖的肠道菌群组成，发现一系列丰度显著异于正常人群的肠道共生菌，其中多形拟杆菌丰度在肥胖人群明显下降，肥胖人群中谷氨酸的含量显著高于正常体重人群，并且其含量与多形拟杆菌数量呈反比。通过小鼠灌胃实验证明多形拟杆菌能够降低小鼠血清谷氨酸浓度，增加脂肪细胞的脂肪分解和脂肪酸氧化过程，从而降低脂肪堆积，延缓体重增长速度、降低肥胖度。Liu R,Hong J,Xu X,et al.Gut microbiome and serum metabolome alterations in obesity and after weight-loss interventionJ.Nat Med,2017,23(7):859-868.3、肠道菌群影响因素研究发现，除了年龄因素外，饮食、运动、作息等日常生活方式的改变，服用抗生素、微生态制剂等均能改变肠道菌群，并朝着不同的方向发展。不少的研究和临床实践揭示了其中的一些规律，在如何获得健康肠道菌群方面给了一些启示，主要包括以下几方面：影响因素研究进展文献来源饮食 高脂高蛋白饮食的人肠道中拟杆菌和瘤胃菌属占主导，而高碳水化合物饮食的人则以普雷沃菌占多数 Arumugam M，Raes J，Pelletier E，et al.Enterotypes of the human gut microbiome J.Nature，2011，473(7346):174-180.运动 运动并有合理饮食者的肠道细菌 Shannon 指数比久坐不动者(高 BMI 或低 BMI)明显增高(P0.05)赵玉爽,郑松柏.肠道菌群演替及其影响因素研究进展J.实用老年医学,2018,32(05):403-407.益生菌、益生元 益生元作为益生菌的底物或发酵对象，促进双歧杆菌、乳酸杆菌等益生菌生长，抑制大肠杆菌、梭菌、肠球菌等致病菌生长来改善肠道微生态 昼夜节律 研究表明肠道菌群的改变和昼夜节律之间存在双向调节，可能是通过细菌产物的改变实现药物 阿卡波糖被发现可以显著提高糖尿病病人肠内双歧杆菌和乳酸菌的丰度，大幅度降低梭菌和拟杆菌的丰度 饮食是影响肠道菌群最常见最直接的因素。合理的膳食有助于我们获得健康的肠道菌群，主要体现在控制高脂高蛋白摄入和增加膳食纤维(尤其是可溶性膳食纤维)摄入等方面。三、调节肠道菌群的物质目前国内外研究开发的具有肠道菌群功能的物质主要分两种：有益活菌制剂，有益菌增殖促进剂主要菌产品双歧杆菌为有效菌贝菲得、回春生、双岐王、丽珠肠乐等乳杆菌或乳杆菌与双歧杆菌为有效菌昂立一号、三株、培菲康等蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌为活性菌促菌生、整肠生等（一）有益活菌制剂乳杆菌主要制品双歧杆菌主要制品（二）、有益菌增殖促进剂（益生元）能够有选择性地刺激肠内一种或几种有益菌生长繁殖，而且本身不被宿主消化的物质。通俗来说，益生元就是人体益生菌的养料。（1）应具备的条件在上消化道基本不被消化、吸收；能促进有益菌的增殖；能有效改善肠道菌群的构成；能改善宿主的肠道功能；（2)主要产品主要是一些功能性低聚糖，如低聚果糖、大豆低聚糖、异麦芽低聚糖、低聚木糖。四、调节肠道菌群的功能性食品促进消化的功能性食品1.山楂所含的解脂酶能促进脂肪类食物的消化促进胃液分泌和增加胃内霉素含有三萜类及黄酮类等药效成分、有降压、调节血脂和胆固醇的作用。2.鸡内金为家鸡胃内膜，含胃激素、角蛋白、氨基酸等促进胃液分泌增强胃的运动机能。提高消化能力。3、润肠通便功能性食品主要是膳食纤维类产品，如玉米膳食纤维、大豆膳食纤维、小麦膳食纤维、燕麦膳食纤维等，还有如高纤维营养麦片、面条，纤维饮料等五、碳水化合物与肠道菌群碳水化合物（carbohydrate）又称为糖类。是植物光合作用的产物，是一类重要的天然有机化合物，对于维持动植物的生命起着重要的作用。是人体最主要的能量来源，广泛存在于谷物、豆类和水果中。1、碳水化合物的含义碳水化合物是多羟基醛或多羟基酮及其缩合物，或者是通过水解能生成多羟基醛（或酮）的化合物。由C、H和O三种元素组成，由于它所含的氢氧的比例为二比一，和水一样，故称为碳水化合物 碳水化合物的通式：Cm(H2O)n（n=m或nm）如葡萄糖：C6H12O6 C6(H2O)6 葡萄糖的分子模型食物含量不同的食物所含碳水化合物的含量不同。例如：100g燕麦含有60g碳水化合物 100g苹果含有12g碳水化合物 100g牛肉仅含有1.2g碳水化合物我们通常所说的主食，即是指碳水化合物含量较高的食物。如：白面条（每100g含73g碳水化合物）2、碳水化合物的分类碳水化合物 简单碳水化合物 复杂碳水化合物 葡萄糖 半乳糖 果糖蔗糖乳糖麦芽糖 单糖（不能再被水解的糖）双塘（由两个单糖缩合而成）寡糖（又称低聚糖，由39个单糖分子聚合而成）多糖（由十个以上单糖分子聚合而成）淀粉:是食物最重要的组成部分糖原：动物淀粉其他：虫草多糖、灵芝多糖等 3、碳水化合物的作用供给能量：是人体能量最主要、最经济的来源，供给量为总能量的5565构成机体组织细胞的成分：每个细胞都有碳水化合物，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在。解毒和保护肝脏：摄入充足的糖可以促进肝脏的代谢和解毒功能。有益肠道功能：有些不易消化的碳水化合物可以调节肠道菌群，刺激肠道蠕动。4、碳水化合物的消化、吸收碳水化合物的消化食从口腔开始，胃酸起到一小部分的消化作用。其消化吸收主要有两种形式：小肠消化吸收和结肠发酵，主要在小肠中完成。单糖直接在小肠中消化吸收；双塘茎酶水解后再吸收；一部分寡糖和多糖水解成葡萄糖后吸收。在小肠不能消化的部分，到结肠经细菌发酵后再吸收。5、碳水化合物衍生物膳食纤维（DF）：不能被人体小肠消化吸收但具有健康意义的、植物中天然存在或通过提取（合成）的、聚合度Dp3的碳水化合物聚合物。注：引自人类营养学第二版，2001年，P885-1膳食纤维的主要化学组成成分成分成分作用作用糖类化合物 一般占原料质量的6090，纤维素 半纤维素 构成植物细胞壁的主要原料，是植物细胞壁中出CEL和木质素之外的另一类重要组分，木质素使细胞壁保持一定的韧性，作为抗氧化剂，具有与铁、锌结合的能力灰分植物细胞生命活动不可缺少的物质，如氮、硫、磷、钙等果胶质 使多细胞植物的相邻细胞彼此粘连5-2膳食纤维的分类5-4膳食纤维的理化特性与生理作用理化特性：（1）吸水性：许多膳食纤维具有很好的吸水性，增加容水量，增加粘稠度。（2）螯合作用：对胆酸和胆固醇以及微量元素具有螯合作用。（3）调整消化道菌群：膳食纤维不被人的消化道所消化，但可被肠内细菌酵解，这些菌是好气菌，很少产生致癌物。生理作用（1）降低胆固醇，预防心血管疾病与胆结石：大多数可溶性膳食纤维可降低血清胆固醇水平，尤其是可降低低密度脂蛋白胆固醇。（2）影响餐后血糖及胰岛素水平：水溶性膳食纤维可降低餐后血糖升高的幅度和降低血清胰岛素水平或提高胰岛素的敏感性。(3）改善大肠功能：包括增加粪便体积和重量，缩短在大肠的时间，改善便秘。同时增加了排便的频率，加快了肠毒素的排出，起到了抗癌的作用。（4）对抗有害物质6：膳食纤维与肠道菌群肠道菌群是机体的组成部分,维持肠道菌群的平衡对促进健康有重要意义。膳食是肠道菌群结构和功能的主要因素之一。通过膳食摄入的营养素和非营养性生物活性成分的类型、数量及食物搭配会影响肠道菌群构成和代谢。可溶性膳食纤维在结肠中作为肠道菌群的底物，被发酵而产生SCFA，选择性促进抗炎菌的增殖，并通过降低肠腔内pH值、减少毒性物质(铵、胺、苯类化合物等)的形成，改善肠道的微环境。来源:郑松柏，卢萌.膳食纤维与老年人肠黏膜屏障及肠内外 40 相关疾病J.中华老年医学杂志，2017，36(3):238-241 研究发现经常摄入酸奶、脱脂奶、咖啡和葡萄酒的人肠道菌群多样性较高，而饮用全脂牛奶和含糖苏打水者肠道菌群的多样性较低，此外，有学者经研究后提出短期饮食调节引起的菌群改变难以持续，长期的膳食模式改变才能引起人体的肠道型的转变，因此合理膳食还应长时间的坚持。来源：Wu GD，Chen J，Hoffmann C，et al.Linking long-term di-etary patterns with gut microbial enterotypesJ.Science，2011，334(6052):105-108.来源：聂启兴,胡婕伦,钟亚东,聂少平.几类不同食物对肠道菌群调节作用的研究进展J/OL.食品科学:1-122018-11-20.膳食中含有的膳食纤维，多酚，低聚糖等物质能够通过调节肠道菌群的组成和丰度，通过调节肠道微生态改善宿主生理状态。（右图）总结越来越多的研究表明膳食能够通过与肠道菌群的相互作用影响宿主健康，而不同的食物加工方式也可能会在一定程度上影响食物的理化性质，从而影响其菌群调节效应。此外，食物除了为机体提供能量和营养以外，到底在多大程度上通过调节肠道菌群影响宿主代谢状况，以及在食物-肠道菌群-代谢通路中到底存在着怎样的机制，尚需要更多深入的研究。