益生元、可发酵膳食纤维和健康声明
摘要
自20世纪70年代以来，膳食纤维对健康的积极影响越来越被人们所认识。集体术语“膳食纤维”组结构具有不同的生理效应。自1995年以来，一些膳食纤维被认为是益生菌，这意味着与胃肠道微生物数量或活性增加有关的有益的生理效应。考虑到微生物的复杂组成，很难证明这种有益的影响。相反，探讨膳食纤维在结肠中发酵形成的代谢产物，为提供纤维摄入与健康益处之间的机械联系提供了更好的前景。这类研究的积极结果有可能使描述特定健康利益的声明得到批准。这将有助于弥合“纤维差距”--即普通消费者推荐的纤维摄入量与实际纤维摄入量之间的相当大的差异。
导言
“膳食纤维”一词首先用来表示植物细胞壁不可消化的成分(1)。在20世纪70年代，人们对膳食纤维产生了很大兴趣，并结合假设膳食纤维与西方疾病如结肠癌和心脏病的发病率成反比关系的假设(2)。这些假设的依据是非洲传统高纤维饮食人群中西方疾病的发病率较低，而当更富有的人和生活在城市化社区的人采用更为西方的饮食时，西方疾病的发病率更高。3)。流行病学和干预研究都揭示了膳食纤维摄入对代谢紊乱的有益影响。欧洲联盟明确承认，根据其结构和性质，纤维具有“一种或多种有益的生理效应，如减少肠道转运时间、增加大便体积、通过结肠微生物菌群发酵、降低血液总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平、降低餐后血糖和降低血胰岛素水平”(4).
同时，增加谷物、蔬菜和水果中膳食纤维摄入量的建议已成为当前世界各地营养政策和建议的一部分。2010年美国人膳食指南(5)规定摄入相当于14g/1000卡路里的纤维是足够的，建议女性每天摄入25克，男性每天摄入38克。图1在美国有一个典型的食品标签，它将每日膳食纤维值与卡路里摄入量的百分比联系起来。欧洲食品安全管理局(EFSA)认为，每天摄入25克膳食纤维足以正常松弛，并注意到有证据表明，在成年人中，有证据表明摄入含纤维食物的食物中含有丰富纤维的食物的摄入量超过25克/天(例如，降低患冠心病和2型糖尿病的风险以及改善体重维持)，对健康有好处(例如，降低患冠心病和2型糖尿病的风险和改善体重)(6).
作为一项配套措施，为了国际贸易的利益，食品法典委员会(7)提出了膳食纤维的定义，已为许多国家所采用。在欧洲联盟(4)纤维的定义(和标签)如下：“含有三个或三个以上单体的碳水化合物聚合物，既不被人体小肠消化，也不被人体小肠吸收，属于以下类别：(一)天然存在于食用食物中的可食用碳水化合物聚合物；(二)通过物理、酶或化学手段从食品原料中获得的可食用碳水化合物聚合物，这些聚合物具有普遍接受的科学证据所证明的有益的生理效应；(三)可食用的合成碳水化合物聚合物，被普遍接受的科学证据证明具有有益的生理效应。”原料制造商一直在推动第二类和第三类的发展。后一类的显著例子是菊粉型果胶、聚葡萄糖和可溶玉米纤维。它们由结肠微生物区系发酵而成，可在肠道局部活动，或可从大肠吸收，对人体各部位产生系统影响(8)。无论如何，“膳食纤维”一词包括一组结构、性质和影响非常不同的复杂物质。因此，食物系统中膳食纤维的含量不能用于特定的健康要求。
益生菌概念
一些膳食纤维，如菊粉型果糖和半乳糖低聚糖，也被认为是益生菌.益生菌被定义为不可消化的食物成分，通过选择性地刺激结肠中的一种或有限数量的细菌的生长和/或活性，从而改善宿主的健康，从而对宿主产生有益的影响。9)。用三个标准来识别一种化合物为益生菌：“(一)对胃酸的耐受性，哺乳动物酶的水解和胃肠吸收，(二)肠道微生物的发酵，以及(三)选择性刺激与健康和健康有关的肠道细菌的生长和/或活性”(10)。然而，“关联”一词并不一定意味着一种因果关系。这些微生物本身是否直接参与了相关的益处，或者这些影响是否是由微生物代谢产物引起的，还有待证实(10).
我们今天在哪？
自从前生物概念∼20 y的提出和膳食纤维定义的提出以来，菊粉及其低聚果糖和低聚半乳糖被认为是潜在的益生菌。11)麦麸中的阿拉伯木聚糖低聚糖(12)。菊粉和低聚果糖已作为原料进入食品市场，并已向EFSA提交了关于益生菌概念的档案。益生菌的生产者声称这些效应对“肠道菌群、肠道完整、消化、肠道双歧杆菌、益生作用、益生作用和肠道健康都有好处”(13)。考虑到声明审查的一套标准，欧洲金融管理局小组得出结论：“[在卷宗中提出的]…证据并不能证明胃肠微生物群的增加是一种有益的生理效应，而且“…的消耗之间还没有建立因果关系”。食物成分，是健康声称的主题和有益的生理效应，与越来越多的胃肠微生物区系有关“(13)。因此，根据现行立法，这些物质不能被标记为益生菌，因此只能被标记为膳食纤维，但却没有提及对健康的好处。因此，与取得健康声明有关的困难仍然存在(14).
益生素和可发酵纤维：从微生物组成到微生物代谢
在过去的二十年里，下一代测序技术彻底改变了我们研究微生物群落的方式。15)。他们的应用表明，给药后微生物组分的变化并不仅限于双歧杆菌和乳杆菌物种，因此挑战的概念，益生菌只影响微生物生态系统的一小部分。一项在小鼠体内进行的益生菌喂养研究显示，102个不同的类群(16)和其他可发酵的纤维，不被认为是益生菌，也会影响肠道微生物区系的组成。在健康男性中，添加多聚葡萄糖和可溶性玉米纤维显著改变了优势门的丰度。拟杆菌和费米克特 (17).
碳水化合物益生素对微生物群落的影响比先前预期的要广泛得多，而其他可发酵的膳食纤维导致微生物区系成分发生类似的改变，这就导致人们怀疑这种益生素和可发酵纤维之间的区别。由于两种可发酵底物产生相似的效果，似乎不再适合将其分类为益生菌或非益生菌。此外，微生物区系的广泛调节，无疑使人们更难显示微生物组成变化与健康利益之间的联系，而不是以前所认为的那样。此外，由于微生物区系具有相当程度的功能冗余(18)，由于不同的细菌代谢相同的底物并产生相似的代谢物，知道“谁在那里”似乎比知道“他们在做什么”更重要。
如何研究健康效应并获得健康声明？
使用益生素或其他可发酵的膳食纤维所引起的最显著的功能改变之一是SCFAs的增加。SCFAs作为G蛋白偶联受体上的能量来源和信号分子或抑制组蛋白脱乙酰化的作用，极大地提高了人们对这些细菌代谢产物的兴趣，因为它们开始在可发酵纤维和健康益处之间提供一种机械联系。例如，SCFAs被证明可以调节能量稳态和葡萄糖代谢(19)并通过调节细胞因子的释放来影响免疫系统。20, 21)和通过在结肠中诱导调节性T细胞(22)。然而，仅仅证明微生物生态系统的功能变化--如纤维引起的SCFA产量的增加--并不足以证明组成变化--例如双歧杆菌的增加--不足以使监管机构批准健康要求。需要的是展示相关硬端点的变化。
如果你能证明在服用可发酵纤维和从这些纤维中产生同等数量的SCFA后，是否以及在多大程度上可以对临床相关变量产生类似的影响，我们就能够在可发酵纤维、结肠SCFA生产和健康利益之间提供超出关联水平的直接联系。主要的障碍是体内结肠SCFA的定量，这是由于结肠无法进入，结肠细胞对SCFA的吸收，以及结肠细胞和肝脏中的广泛代谢造成的。然而，稳定同位素技术的应用允许对来自结肠的SCFA进行选择性和灵敏的监测，为研究SCFA的营养动力学提供了一个独特的机会。稳定的同位素可以安全地应用于人类。因此，在13C大气与隔离13它们的C标记纤维组分被用来定量体内SCFA的产生，提供了一种将纤维摄入与SCFA生产联系起来的方法。这种出于实际和成本原因的实验应先从单糖组成、结构、物理化学性质和可能的共同载客等方面对所研究的纤维进行彻底的表征，以及测量SCFA产量的体外实验以及许多其他结果，其中一些结果与微生物和代谢体有关。
然后，基于为什么发酵特定的、定义明确的可发酵纤维--无论是益生菌还是非益生菌--进行发酵，上述结果将为健康主张提供依据。在不太遥远的将来，这个领域可能会进化，以便根据科学的发展来区分不同的纤维。因此，将注意力集中在可发酵的膳食纤维的特定有益效应上，而不一定要试图证明胃肠道微生物数量的增加是有益的生理效应的标志，这似乎对所有利益相关者都有直接的好处。就不同可发酵纤维的与健康相关的端点而言，可能会显示出好处，从而导致具体的健康诉求，这对于弥合所谓的纤维差距是非常有价值的。8)-即普通消费者推荐的纤维摄入量与实际摄入纤维之间的相当大的差异-以及在促进科学界普遍承认的特定健康结果方面的差异。
参考文献