纤维与益生元：机理与保健效益
营养物...2013年4月5日(4)：1417-1435。2013年4月22日在线发布。 DOI：10.3390/nu5041417PMCID：PMC 3705355PMID：23609775这篇文章被引用PMC中的其他文章。摘要
膳食纤维的健康益处一直受到人们的重视。较高的膳食纤维摄入量与较少的心血管疾病有关，纤维在肠道健康中起作用，许多有效的泻药实际上隔离了纤维来源。较高的纤维摄入量与较低的体重有关。在膳食纤维中最初只包括多糖，但最近的定义将低聚糖定义为膳食纤维，而不是根据公认的总膳食纤维(TDF)方法将其作为膳食纤维进行化学测量，而是根据它们的生理效应。在美国，菊粉、低聚果糖和其他低聚糖被列为食品标签中的纤维.此外，低聚糖是最著名的“益生素”，“一种选择性发酵的成分，允许在胃肠道微生物区系的组成和/或活性方面发生特殊变化，这对宿主的健康和带来好处都是有益的。”到目前为止，所有已知和怀疑的益生素都是碳水化合物，主要是低聚糖，已知能抵抗人类小肠的消化，并到达结肠，肠道菌群在那里发酵。研究表明，菊粉和低聚果糖(Of)、乳果糖和抗性淀粉(RS)满足该定义的所有方面，包括刺激双歧杆菌，一个有益的细菌属。其他分离的碳水化合物和含碳水化合物的食品，包括半乳糖(GOS)、转半乳糖低聚糖(TOS)、聚葡萄糖、小麦糊精、刺槐胶、木虱、香蕉、全麦和全谷物玉米也有益生作用。
关键词：膳食纤维，益生素，发酵，微生物，短链脂肪酸，免疫功能1.导言
1.1.膳食纤维
“膳食纤维”这个词是1953年发明的，但高纤维食品的健康益处早已为人们所赞赏。1]。公元前430年，希波克拉底描述了粗小麦与精制小麦的通便作用。1]。在20世纪20年代，J.H.凯洛格广泛发表了关于麸皮的特性[1]，声称它增加了大便重量，促进了松弛，并预防了疾病。膳食纤维在整个20世纪30年代被研究过，直到20世纪70年代才被人遗忘。
丹尼斯？伯吉特(Denis Burkitt)通常被认为是重新普及了一种观念，即膳食纤维可以防止西方疾病的发展，包括糖尿病、心血管疾病、结肠癌和肥胖症。1]。从那时起，有关定义纤维、测量纤维和确定纤维消费对健康的益处的研究继续进行。前瞻性队列研究清楚地表明，高纤维摄入量与较少的心血管疾病有关。有关肥胖、糖尿病和癌症的数据比较复杂。膳食纤维列在关于食品的营养事实小组上，营养含量的声明允许良好(2.5克纤维)和优良(5.0克纤维)的纤维来源。
1.2.益生菌
益生菌最初被定义为“通过选择性地刺激结肠中一种或有限数量细菌的生长和/或活性，从而改善宿主健康而有益于宿主的不可消化食品成分”[2]。后来对这一定义作了改进，使之包括可能因选择性地针对特定微生物而受益的其他领域[3]：“一种选择性发酵的成分，能使胃肠道微生物区系的组成和/或活性发生特殊变化，从而带来益处。”乳酸菌和双歧杆菌是益生菌的常见目标属，与乳酸菌相比，双歧杆菌的变化更容易被发现。这可能是因为在人类结肠中的双歧杆菌通常比乳酸菌多，而且他们对低聚糖的偏好。
虽然所有的益生菌都是纤维，但并不是所有的纤维都是益生菌。将食物成分分类为益生菌需要科学证明该成分[2]:
抵抗胃酸、哺乳动物酶水解和上消化道吸收；
由肠道菌群发酵而成；
选择性地刺激肠道细菌的生长和/或活动，可能与健康和健康有关。
益生素的概念相对较新。2]。罗伯弗勒等人 [4]根据和ILSI欧洲工作队更新了益生菌的定义。富含益生菌的食物从史前时代就被食用了。奇瓦环沙漠北部干洞沉积的考古证据表明，高菊粉的沙漠植物得到了大量利用。5]。对保存完好的菊粉的分析表明，典型的成年雄性猎食者每天的菊粉摄入量约为135克/天。益生素天然存在于诸如韭菜、芦笋、菊苣、耶路撒冷洋蓟、大蒜、洋葱、小麦、燕麦和大豆等食物中。6]。据估计，在典型的美国和欧洲饮食中，每天的消费量为几克。不可消化低聚糖的热值估计在1至2千卡/克[7]。一些已知的益生素(菊粉)是低可消化碳水化合物，与胃肠耐受性受损有关，特别是当大量食用时[8,9]而其他益生菌纤维(如小麦糊精、聚葡萄糖)则具有较高的胃肠耐受性(每天30-45克)[10].
2.结肠菌群和发酵
膳食纤维和益生素作用的一个重要机制是结肠发酵和肠道微生物区系的变化。人的大肠是人体内最多样的定植和代谢活跃的器官之一。11]。多达1000种不同种类的细菌居住在结肠中，微生物数量约为10种。11–1012CFU/g含量结肠环境有利于细菌的生长，因为它的传输时间较慢，营养物质容易获得，pH也较好。12]。一般来说，细菌具有几乎完全的糖化代谢(E.，没有蛋白水解活性)可以认为是潜在有益的。这种代谢模式是典型的乳酸菌和双歧杆菌。绘制人类肠道微生物区系多样性和相互作用图，从而启动了人类肠道微生物群倡议(HGMI)[13，这是一项旨在鉴定这种细菌生态系统的努力。
与肠道免疫系统一起，结肠和粘膜菌群对阻止致病菌侵入胃肠道(GI)的屏障起着显著的作用。肠道菌群通过发酵未在上肠消化的碳水化合物来回收能量。主要的底物是内源性的(如粘液)和饮食碳水化合物，逃避消化在上消化道。它们包括抗性淀粉、非淀粉多糖(如纤维素、半纤维素、果胶和牙胶)、不可消化的低聚糖和糖醇。主要发酵途径是从未消化的碳水化合物中的己糖中生成丙酮酸。结肠细菌利用一系列碳水化合物水解酶产生氢、甲烷、二氧化碳、SCFAs(主要是乙酸、丙酸和丁酸)和乳酸。某些结肠细菌从这些发酵产物中产生能量。刺激发酵的饮食成分会导致细菌数量的增加，从而导致粪便质量的增加，从而产生大便膨胀效应。据估计，每100克发酵的碳水化合物就产生大约30克细菌。
在结肠和系统的水平上，发酵，特别是SCFA的产生起着不可或缺的作用。结肠上皮细胞优先使用丁酸盐作为能源，即使有竞争的底物，如葡萄糖和谷氨酰胺。丁酸盐被认为是决定结肠细胞代谢活性和生长的关键营养素，可能是防止结肠疾病的主要保护因素，尽管有关这一主题的数据是相互矛盾的。14]。SCFAs是水溶性的，被吸收到血流中.大脑、肌肉和组织系统地代谢乙酸，而丙酸则被肝脏清除，并可能通过干扰胆固醇的合成而降低肝脏的胆固醇生成。据认为，SCFA在肝脏、肌肉或其他外周组织中的转运和进一步代谢约占宿主每日所需能量的7%至8%[12]。发酵和SCFA的产生也通过降低肠道和粪便pH来抑制病原微生物的生长。低pH会减少肽的降解，导致氨、胺和酚类化合物等有毒化合物的形成，并降低不受欢迎的细菌酶的活性。
总之，有许多因素影响微生物区系的组成。这些变化包括宿主生理条件的变化(例如，年龄压力、健康状况)、饮食组成和环境状况(例如抗生素治疗、防腐剂卫生、等。) [15]。对某些肠道微生物促进健康特性的认识，鼓励了饮食基础上的调节人类肠道微生物区系，使其向更有益的组成和代谢方向发展。益生菌前纤维是一种可以有益地改变结肠微生物区系的纤维，自20世纪90年代中期首次被定义以来，在科学、消费者和监管方面引起了激烈的争论。最近出版了一次关于益生素和纤维对健康有益的讲习班摘要[16]并得出结论认为，需要进行更多的研究，以确定益生菌的消费与改善人类健康之间的关系。
3.当前对纤维的理解
世界各地对纤维的定义不同。有些定义基于分离纤维的分析方法，而在生理的基础上定义纤维。传统上，纤维被测量为化学成分，如纤维素、半纤维素、果胶和木质素，这是纤维中唯一的非碳水化合物成分。目前，美国依靠一种“分析方法”来确定哪些是纤维，哪些不是纤维，以便在食品标签上列出纤维含量。2001年，医学研究所为食品供应中的纤维制定了下列工作定义[17]:
膳食纤维由不可消化的碳水化合物和木质素组成，这些碳水化合物和木质素在植物中是固有的和完整的。
功能纤维由分离的、不可消化的碳水化合物组成，对人体有有益的生理作用。
这些定义承认食物供应中不可消化碳水化合物的多样性。这一定义尚未被美国食品和药物管理局(FDA)正式采用，但它包括植物、动物和制造纤维来源，在人类身上显示出有益的生理效应。
在认同膳食纤维的普遍定义方面进展缓慢18]。2009年食品法典委员会公布了膳食纤维定义[18]。关于这一定义的一些未决问题在Fahouny纤维专题讨论会上进行了辩论：(1)将聚合度在3和9范围内的不可消化碳水化合物列入或排除，由国家当局自行决定；(2)缺乏有益的生理影响清单和证实这些影响的适当标准；(3)将食物中的纤维量化的分析方法。
传统上，膳食纤维根据其溶解度进行分类，试图将生理效应与纤维的化学性质联系起来。17]。可溶性纤维被认为对血脂有好处，而不溶性纤维则与松弛作用有关。这种分离的可溶性和不溶性纤维仍然用于营养标签。然而，尽管这些常用的概括，支持可溶性纤维降低胆固醇和不溶性纤维增加大便重量的科学证据是不一致的。抗性淀粉和菊粉均为可溶性纤维，未出现降低血液胆固醇的现象，且不溶性纤维对大便重量的影响变化很大。此外，许多纤维来源主要是可溶性的，但仍然增加了大便重量，如燕麦麸皮和木耳。
最常见的食物是低膳食纤维。一般情况下，每一份食物中含有1至3克纤维。纤维含量较高的食物，如全麦谷类、豆类和干果。其他纤维来源包括含有纤维的非处方泻药、纤维补充剂和纤维强化食品.
营养事实标签是基于25克的纤维推荐每日2000卡路里的饮食。美国人通常每天消耗大约一半建议量的纤维(约15克/天)[17]。面粉、谷物和土豆是美国饮食中最受欢迎的纤维来源；而水果、豆类和坚果是最不受欢迎的来源。17].
富含纤维、全谷类、蔬菜、水果和豆类的食物不仅含有纤维。这些与纤维共载的乘客可能提供纤维的保护性健康特性，而不是纤维本身。19]。此外，纤维的附加特性，如粘度和可发酵性，在生理益处方面可能是更重要的特性。粘性纤维是那些在肠道中具有凝胶形成特性的纤维，可发酵的纤维是那些可以被结肠细菌代谢的纤维。一般情况下，可溶性纤维比不溶性纤维具有更完整的发酵和更高的粘度。然而，并不是所有的可溶性纤维都是粘稠的(例如部分水解瓜尔胶和相思胶)，一些不溶性纤维可以很好地发酵。表1).
4.纤维的健康益处
以证据为基础的审查使用公认的等级制度来检查临床营养问题的证据体[21]。典型的双盲、随机、对照试验是临床证据的金标准.对目标人群进行的干预研究在基于证据的审查中也得到了很好的评价。前瞻性队列流行病学研究为饮食和疾病关系提供了重要的支持。较低层次的知识例子是临床案例和专家意见。
动物研究和离体研究为疾病与饮食暴露之间的关系提供了重要线索，但通常不包括在基于证据的评论中。在膳食纤维的研究中，大部分关于纤维发酵的信息都是基于体外发酵模型。这些数据帮助我们比较纤维，但需要在人类临床试验中进行测试，以支持它们在临床营养中的应用。
只有人类的数据包括在本综述的健康结果膳食纤维和益生菌。在前瞻性队列研究中，通常不收集粪便样本，因此，益生菌的摄入与健康结果之间的关系很少。不存在用来测量纤维或低聚糖的生物前电位的公认方案，因此回顾性的研究包括那些将纤维或低聚糖喂入健康人体的研究，以及微生物区系的变化。对患病人群的研究不包括在本综述中，对婴儿的研究也不包括在内。
4.1.心血管疾病
每1000千卡能量消耗14克纤维的AI水平是基于对心血管疾病(CVD)的保护；因此，这一关系的数据是强有力的。17]。流行病学研究表明，充足的纤维摄入持续降低心血管疾病和冠心病的风险，主要是通过降低低密度脂蛋白(LDL)水平。随机临床试验的结果不一致，但表明纤维可能在降低C反应蛋白水平、载脂蛋白水平和血压方面发挥有益作用，所有这些都是心脏病的生物标志物。水溶性纤维(特别是β-葡聚糖、木质素、果胶和瓜尔胶)对降低血清低密度脂蛋白胆固醇浓度最有效，而不影响高密度脂蛋白(HDL)浓度。在美国，燕麦、大麦和精神菌降低血脂的能力得到了公认的健康要求。其他可溶性纤维、葡聚糖和果胶具有降低血脂的公认能力，个别国家的规定决定了标签和要求。
4.2.Ⅱ型糖尿病与血糖控制
关于纤维摄入与II型糖尿病的关系有很多理论。例如，经常食用推荐量的纤维有可能降低葡萄糖吸收率，防止体重增加，增加饮食中有益营养素和抗氧化剂的负荷，所有这些都可能有助于预防糖尿病。
大量大规模队列研究支持膳食纤维消耗与II型糖尿病的发展之间存在着强烈的反比关系。在长达14年的时间里，一个多种族群体跟踪了7.5万人.每天摄入超过15克纤维的人患糖尿病的风险显著降低。22]。食用大量不溶性纤维(超过17克/天)或谷类纤维(超过8克/天)的人患II型糖尿病的风险低于摄入量较低的人，而摄入可溶性纤维则与糖尿病风险无关。23].
干预研究提供了不一致的结果。例如，与5周的对照饮食相比，5周的燕麦β-葡聚糖(5克)显著降低餐后葡萄糖和胰岛素反应，而5周的大麦β-葡聚糖(5克或10克)则没有[24]。纳扎尔等人 [25发现当在标准早餐中添加纤维时，葡萄糖和胰岛素显著减少。许多急性干预试验未能发现膳食纤维摄入与餐后葡萄糖反应之间的关系。26].
4.3.松弛与规整
人们普遍认识到纤维对于正常的松解术是很重要的。这主要是由于纤维增加大便重量的能力。重量的增加是由于纤维的物理存在，纤维所持的水，以及发酵过程中细菌质量的增加。更大、更柔软的大便增加了排便的方便程度，减少了通过肠道的转运时间，这可能有助于预防或缓解便秘。一般来说，谷类纤维在增加大便重量方面最有效。麦麸在大便膨胀方面被认为是“金本位”，因为没有其他纤维或泻药被证明是如此有效。27]。菊粉虽然广泛发酵，但对大便重量影响不大。28]，每克纤维作为菊粉饲喂，大便增重小于1克/克。
纤维和低可消化碳水化合物对胃肠道耐受性的影响是一个值得关注的问题。并非所有纤维对耐受性都有相同的影响；低聚果糖可引起低剂量(10克)的症状。29]而其他纤维，如多聚葡萄糖和抗性淀粉，则以50克以下的剂量被消耗，而没有症状。30]。上肠的快速和完全发酵很可能与胃肠不耐受有关。
4.4.食欲控制
多种机制描述了纤维如何影响饱腹感和饱腹感[31]。更大的饱腹感可能是咀嚼某些富含纤维的食物所需时间增加的结果。咀嚼时间的增加促进唾液和胃酸的产生，这可能会增加胃胀。一些可溶性/粘性纤维结合水，这也可能增加膨胀。胃扩张被认为是引起迷走神经充盈的传入性信号，这很可能导致餐后饱腹感和餐后饱腹感。
此外，某些纤维可能减缓胃排空，降低小肠中葡萄糖的吸收速率。当葡萄糖缓慢释放时，胰岛素反应也可能减弱。缓慢、稳定的餐后血糖和胰岛素反应有时与饱腹感和饱腹感有关.
当食物通过上消化道和下消化道(GI)时，各种与饱腹感有关的激素被释放出来，信号被发送到大脑。许多这些肠道激素(E.、ghrelin、多肽yy、胰高血糖素样肽)被认为可调节饱腹感、食物摄入和整体能量平衡。32].
最近，在一项随机、双盲、安慰剂对照的临床研究中，100名超重健康的中国成年人研究了不同剂量的添加小麦糊精对长期饱腹感的影响[33]。受试者按体重指数和能量摄入量随机分为安慰剂组或8、14、18或24克/天的小麦糊精组(n=每组20名志愿者)。在−2、0、2、5、7、14、21天，用视觉模拟量表评定短期饱腹感(最长120 min)，用Likert量表评定饥饿感状况。小麦糊精增加短期饱腹感，且时间与剂量相关。饥饿状态评估21天。第5天至评价结束时，第14组和第7天第14、18 g组饥饿感明显下降，第5天24 g组餐间饥饿时间明显长于安慰剂组。在一项为期9周的研究中，对每天的卡路里摄入量进行了评估。第2周至第9周研究结束时，14克、18克和24克小麦糊精组的卡路里摄入量显著减少。
4.5.体重
前瞻性队列研究报告说，消耗较多纤维的人体重比消耗较少纤维的人轻[17]。一项研究报告称，在20个月内，每天消耗的纤维总量每增加1克，体重就减少0.25公斤[34].
纤维摄入与其他有益的生活方式因素有关，如水果和蔬菜的摄入和锻炼习惯。高纤维饮食通常会降低脂肪和能量密度，这两者都有助于保持健康的体重。豪瓦斯等人 [35]总结了50多项干预研究的结果，这些研究评估了能量摄入、体重和纤维摄入之间的关系。他们估计，每天增加14克纤维摄入量与能量摄入减少10%和在大约4个月内减少2公斤体重有关。观察到的能量摄入和体重的变化没有考虑到纤维的来源是一种天然高纤维食物或功能性纤维补充。
研究表明，肠道微生物对宿主能量平衡的调节作用表明，肥胖人群的肠道内细菌较少，远端肠道内的第一胎较瘦对照个体多，这些改变在饮食引起的体重减轻52周后被取消[36]。在自由生活的个体中，肠道微生物区系的改变可能更加困难，肠道菌群变化的长期后果尚不清楚。37].
4.6.癌
在20世纪70年代，许多报告表明大肠癌发病率的增加是由于低纤维饮食造成的。这些假设主要是基于高纤维摄入量和低纤维摄入量的国家和地区结直肠癌发病率的差异；这类数据显然缺乏因果证据。包括一些干预试验在内的几项大规模研究表明，摄入纤维与患结直肠癌的总体风险无关。例如，为期8年的息肉预防试验(Ppt)评估了高纤维(18克/1000千卡)、高果蔬和低脂饮食对结肠腺瘤性息肉复发的影响。38]。这项研究未能显示饮食对8年随访后腺瘤复发的影响。缺乏高纤维饮食干预与结直肠癌风险之间的关系可能是真实的，也可能是结直肠癌长期潜伏期的产物。
4.7.生物前效应与SCFA的产生
可发酵纤维可以通过改变肠道菌群的组成来提供许多健康益处。益生菌是一种不可消化的物质，通过选择性地刺激有限数量的本地细菌的生长或活性，为宿主提供有益的生理效应。这通常是指纤维促进双歧杆菌和乳酸菌生长的能力，它们被认为是有益于人类健康的。益生菌的好处包括改善肠道屏障功能和宿主免疫，减少潜在的致病菌亚群(如梭菌)，以及促进SCFA的产生。
菊粉、低聚果糖和氟辛烷磺酸作为益生物质得到了广泛的研究，并被证明在相当低的摄入量(每天5-8克)下显著增加了粪便双歧杆菌。从洋蓟中提取的一种很长的链状菊粉([医]Cynara脊柱侧凸)在人体内有明显的前生物效应，但耐受性好。39]。对66名健康志愿者进行了含有菊芋菊粉的果蔬注射。用荧光原位杂交技术对微生物群进行了监测。40]。从耶路撒冷洋蓟中提取的菊粉具有益生潜能。
一些其他的纤维和植物食物来源已经证明了改变肠道微生物区系的能力。表2)。结果表明，相思胶对双歧杆菌和乳酸菌的作用大于等剂量菊粉，其胃肠道副作用较小，如气体和腹胀。41]。多聚葡萄糖的消耗导致细菌数量的减少，以及乳酸菌和双歧杆菌的增加。42,43]。小麦糊精也有增加乳酸菌和减少乳酸菌的作用。产气荚膜梭菌增加双歧杆菌[44]。在一项对40名女性受试者的研究中，小麦糊精(8g/d)14天不仅增加了肠道菌群中主要有益的糖化菌类细菌，而且减少了致病菌的数量。在一个小的(n=11)妇女研究[45].
表2
人类研究的纤维显示前生物效应。
全麦早餐谷类食品有益生作用，而麦麸则没有对31名受试者进行交叉研究。46]。一种以玉米为基础的全谷物早餐谷物介导了肠道微生物区系的双歧调节，暗示了其生物前活动[47]。密苏等人 [48]测量香蕉消费量(每天2次)对微生物区系的影响。双歧杆菌的数量有所增加，尽管这项研究使用平板计数法来测量双歧杆菌。应该指出的是，目前还没有公认的测定粪便微生物活性的标准规程，因此在样本大小、纤维剂量、研究时间、收集粪便样品和定量微生物区系的方法等方面都存在很大差异。16].
我们评估了一系列碳水化合物对乳酸菌和双歧杆菌的利用能力。49]。低聚半乳糖(GOS)和乳果糖支持最有利的生长特性，而菊粉、麦芽糊精和聚葡萄糖则表现为生长不良。短链低聚糖和菊粉的混合生长较好。
不符合益生菌定义的可发酵纤维仍然通过生产SCFAs提供健康好处。三种最丰富的SCFAs分别是乙酸、丙酸和丁酸，它们各自发挥着独特的生理作用。其中，丁酸盐在结肠健康方面被认为是最有益的。丁酸盐是结肠上皮细胞的首选能源，促进正常细胞的分化和增殖。SCFAs还有助于调节钠和水的吸收，并能促进钙和其他矿物质的吸收。此外，SCFAs还能降低结肠pH值，抑制潜在病原体的生长，促进双歧杆菌和乳酸菌等有益细菌的生长。不同纤维产生的SCFA的数量和比例不同，生产速率也不同。快速发酵的纤维会导致过量的气体产生和膨胀，因此剂量是一个重要的考虑因素。发酵模式可能与纤维的分子量、链长和结构有关。短链分子，如FOS，通常比更大、更长的链分子如刺槐胶和PHGG发酵得更快。
4.8.免疫功能与炎症
一些纤维也可能通过产生SCFAs在改善免疫功能方面发挥作用。在动物研究中，在肠外喂养中加入SCFA会增加辅助性T细胞、巨噬细胞和中性粒细胞，增加自然杀伤细胞的细胞毒性。也有一些证据表明，纤维摄入增加了对疾病或感染的抵抗力。研究发现，食用低聚果糖可以减少与腹泻或呼吸道事件有关的发热疾病，并减少婴儿使用抗生素[50]。某些纤维，如β-葡聚糖，已被证明与免疫细胞相互作用，因此可以直接刺激免疫系统。可溶性的、非粘性的纤维也可能对缓解炎症症状有潜在的帮助，例如肠易激综合征(IBS)。特别是，部分水解瓜尔胶比麦麸更能改善腹痛和肠道习性，改善上皮损伤和炎症的定性评分。51].
较高的纤维摄入量与较低的死亡率有关，特别是循环、消化和非心血管疾病/非癌症炎症疾病[52]。当然，在流行病学研究中，当用食物频率仪测量纤维时，所有与纤维共生的乘客也会在暴露过程中被捕获。随着纤维摄入量的变化，特别是短链脂肪酸和微生物区系的变化，生物标志物被认为是重要的因素。
5.益生菌的健康益处
与膳食纤维相比，益生菌摄入的健康结果数据要有限得多。然而，有人建议，益生菌的摄入可能：
减少感染性腹泻和抗生素相关性腹泻的发病率和持续时间；
减少炎症和与炎症性肠病相关的症状；
发挥保护作用，预防结肠癌；
提高矿物的生物利用度和吸收能力，包括钙、镁和可能的铁；
降低心血管疾病的一些危险因素；以及
促进饱腹感和减肥，防止肥胖。
6.免疫和炎症
感染性腹泻
在一项对244名前往旅行者腹泻高或中危目的地旅行的健康受试者的研究中，每天摄入10克/天的菊粉，在旅行前2周和旅行期间2周，可以降低腹泻的发病率，减少腹泻的严重发作[53]。GOS或安慰剂(麦芽糊精)要么是在旅行前一周食用，要么是在旅行期间前往一个低风险或高风险的国家[54]。显著差异(全部p < 0.05) were observed between the GOS and placebo group in the incidence and duration of travelers’ diarrhea; there were similar findings for abdominal pain and in an overall quality of life assessment.
摄入氟辛烷磺酸和菊粉还可显著降低疾病严重程度指数，减少有利于炎症的免疫标记物，并减少钙保护素，这是血浆和粪便中的一种丰富的中性粒细胞蛋白，在炎症性肠病患者中明显升高。55]。对44例罗马Ⅱ型肠易激综合征(IBS)患者的结肠菌群改变及症状改善进行了观察。56]。GOS在3.5g/d时对粪便双歧杆菌有显著的促进作用(p < 0.005) and 7 g/day (p < 0.001). GOS at 3.5 g/day also significantly changed (all p < 0.05) stool consistency, improved flatulence, bloating, composite score of symptoms, and subjective global assessment scores (SGA). GOS at 7 g/day, significantly improved SGA and anxiety scores (both p < 0.05).
基于双歧杆菌等促进健康的细菌不会产生致癌或遗传毒性化合物的观察，益生素可能是潜在的化学还原剂，而是产生SCFAs，而SCFAs可能具有保护作用。对腺瘤和无腺瘤患者10g/d短链fos的研究，发现无腺瘤患者中有更多的阳性生物标志物。57]。6个月的随机II期化学预防试验对76名先前被切除的结肠癌或多发性/晚期结直肠腺瘤患者进行了化学预防试验，结果发现6克高氟辛烷磺酸强化菊粉(ORAFTI)没有疗效。®关于异常隐窝的数目[58].
7.钙的生物利用度和摄取
研究表明，随着益生菌的摄入，主要是果糖，钙的吸收增强。一项为期12个月的研究对100名青少年进行了为期12个月的研究，结果显示，每天摄入8克短链菊粉和长链菊粉的青少年钙吸收量显著增加，导致骨密度增加。59]。每日进食含有短及长链低聚果糖(每日9克)的谷类食物，作为控制饮食的一部分，对少女的钙吸收或滞留并无好处。60]。氟辛烷磺酸对钙代谢的益处在钙填充的个体中可能很难看到.
8.心血管疾病
尽管来自前瞻性流行病学研究的一致证据表明，膳食纤维对心血管疾病(CVD)有保护作用，但发挥这一作用的膳食纤维的成分还不明确。DRI委员会的结论是，谷物纤维是最有效的[61]。可溶性和粘性纤维似乎有利于改变CVD的生物标志物，包括低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和C-反应蛋白(CRP).分离的功能性纤维是否对CVD有保护作用尚不清楚，尽管美国食品和药物管理局允许对燕麦、大麦和精神病进行健康声明[17].
一项双盲、随机、安慰剂对照研究检查了每天服用10克菊粉/氟辛烷磺酸6个月的17名正常饮食且不改变饮食习惯的正常人的脂质调节能力。62]。与安慰剂相比，菊粉/氟辛烷磺酸对血浆三酰甘油浓度和肝脂生成无明显影响，仅导致血浆总胆固醇和低密度脂蛋白-C水平下降，HDL-C浓度升高。由于低聚糖不是粘性纤维，它们不太可能特别擅长降低膳食胆固醇的吸收。替代机制，如增加短链脂肪酸，特别是丙酸，是更有可能的机制，如果低聚糖改变脂代谢。
9.肥胖、饱腹感和减肥
对瘦肉和肥胖小鼠的研究表明，肠道微生物群通过影响从饮食中获取热量的效率以及如何利用和储存这些收获的能量来影响能量平衡。63]。为了探讨宿主基因型、环境暴露和宿主肥胖对肠道微生物群的影响，成年雌性同合子和双合子双生子的粪便微生物群落符合瘦弱或肥胖，其母亲的特征为[64]。肥胖与微生物区系的变化、细菌多样性的降低以及基因和代谢途径的表达改变有关。
我们进行了一项随机、双盲、安慰剂对照试验，以研究补充氟辛烷磺酸对超重和肥胖成年人体重和饱腹感激素浓度的影响[65]。48名健康成年人，体重指数(公斤/米)2>25例，每日21 g FOS或安慰剂(麦芽糊精)12周。补氟组体重下降1.03±0.43 kg，对照组12周体重增加0.45±0.31 kg。p=0.01)。ghrelin曲线下的一个较低的区域(AUC)p在FOS作用下，肽YY(PYY)的AUC值较高(P<0.004)。抑制的ghrelin和增强的PYY可能在一定程度上有助于减少能量摄入。在一项随机、双盲、平行的安慰剂对照试验中，10名健康成人获得了类似的结果，他们要么接受16克益生素/天，要么接受16克麦芽糖/天，为期2周[66]。益生前处理增加了呼气氢的排泄(肠道微生物发酵的标志)，增加了大约3倍，并降低了饥饿率。益生素增加血浆胰高血糖素样肽1和肽YY浓度，餐后血糖反应降低。赫斯等人[67]发现短链果糖在人体内广泛发酵，但对饱腹感和摄食无影响。最近，在一项针对超重成年人的研究中，麦芽糊精显示，每天8至24克剂量时，小麦糊精的饱腹感逐渐明显增强，饥饿感下降，这与时间和剂量有关。68].
10.生物前索赔
许多国家没有关于前生物制剂的市场前批准的要求，因为没有建立或实施健康索赔制度，尽管应当局的请求应提供科学证据。下列国家对益生素的使用和主张有具体的立场和(或)政策。
10.1.美国
2010年美国人膳食指南委员会(DGAC)完成了对自2004年以来发表的关于益生菌、益生素和健康的系统评价的非营养证据库(NEL)审查[69]。DGAC认为肠道菌群确实在健康中起作用，并认识到消费者对改变微生物区系的兴趣很高。此外，DGAC认为肠道微生物区系的研究是一个重要的新兴研究领域。然而，DGAC委员会没有足够的证据为美国人提供关于益生菌或益生菌的饮食建议。DGAC指出，虽然并不是所有的膳食纤维都是益生菌，但所有的益生素都是膳食纤维。因此，膳食纤维的推荐摄入量可以为饮食提供益生菌。总之，DGAC建议食用富含益生菌的食物(小麦、洋葱、大蒜)，以及富含益生菌的食物(酸奶)。
10.2.欧洲食品安全管理局(EFSA)
目前，EFSA小组认为，不可能确定构成“正常”微生物区系的不同细菌群的确切数目，而增加特定微生物或包括乳酸菌和/或双歧杆菌在内的任何一组微生物的数量本身就证明是有益的生理效应。欧洲食品安全局最近发表了一份指导文件，重点讨论了与胃肠和免疫系统有关的健康主张是否得到证实的两个关键问题(E.，被认为是有益的生理影响的声称效应，以及被认为适合证实健康主张的研究/结果计量)[70].
10.3.世界卫生组织/粮食及农业组织
联合国粮食及农业组织(粮农组织)认识到益生菌在粮食中可能产生的有益影响，召开了一次技术会议，开始评估益生菌的功能和健康特性[71]。粮农组织将益生菌定义为“一种不可行的食物成分，它给宿主带来了与微生物学调控相关的健康益处。”在技术会议上，一个国际专家组商定了有系统地评估用于食品安全用途的益生菌素的准则和建议的标准和方法。建议在粮农组织的主持下召开一次全面的专家协商会议。
11.结论
膳食纤维表现出一系列不同的理化性质和相应的生理效应。纤维在健康中的作用已经远远超出了改良的放线，包括心血管疾病的危险因素、体重管理、免疫功能和结肠健康等方面的好处。然而，显然并非所有纤维在其提供的健康福利的类型和范围上都是平等的。溶解性、可发酵性和粘度等特性是决定纤维在人体中的作用的重要因素。具有益生菌特性的纤维也可以作为纤维摄入的一部分，尽管缺乏关于益生菌摄入对健康个体的益处的研究。由于纤维在人体中的作用是不同的，因此从不同的来源消耗纤维是很重要的。由于世界各地的纤维摄入量还不到推荐水平的一半，增加纤维消费以促进健康和预防疾病是一项重要的公共卫生目标。
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