木龙核苷酸对人对象中微生物酵母平衡的益生元效应

抽象的

研究表明，益生菌可以通过摄入益生元来获得营养，从而更有效地发挥作用，使细菌保持健康平衡。在本研究中，我们研究了富含低聚木糖- (XOS-)的米粥对人类受试者肠道生态系统的影响。20名健康受试者参与了这项为期6周的试验，其中10名受试者饮用富含xos的米粥，而其他受试者饮用安慰剂米粥。分别于第0、1、3、4、6、7周结束时采集粪便标本进行微生物检测。结果表明，每天摄入富含xos的米粥6周后，小鼠粪便细菌计数显著增加乳酸菌SPP。和双歧杆菌属SPP。以及减少perfringens梭状芽胞杆菌在不改变厌氧细菌总数的情况下，与安慰剂粥组相比。然而，在6周干预期间，两组大肠菌群计数均有波动。综上所述，每天添加150 g含XOS的米粥6周后，肠道菌群平衡得到改善，显示了XOS添加到食品中的益生元潜力。这也表明，XOS作为一种功能成分的有效性与其作为一种益生元化合物的作用有关。

1.介绍

有人提出，动态和复杂的胃肠道微生物种群在人类健康中发挥着关键作用[1，2］.肠道菌群不仅发挥代谢活动，还参与防御入侵病原体。有研究表明，肠道微生物平衡的破坏可能导致慢性肠道疾病、结肠直肠癌、2型糖尿病和肥胖症等疾病[1］.另一方面，将改变的肠道微生物平衡恢复到一个更有益的细菌群可能有利于支持消化或人类健康，这可以通过给予益生菌和益生元或两者的组合(即合生菌)来实现[2，3.］.

益生菌是一种细菌，它为结肠的宿主内壁提供促进健康的特性[2］.最常用的和/或研究的益生菌在很大程度上是本身的种类双歧杆菌属和乳酸菌，所有这些都可以在宿主自身的微生物群和发酵食物中找到[4］.有证据表明，这些益生菌可以缓解乳糖不耐受，抑制有害细菌的生长，预防结肠癌，降低胆固醇水平，促进消化，减少炎症，并刺激免疫系统[4，5］.因此，人们认为食用富含益生菌的食物(即发酵食品)或补充剂可以补充有益的细菌种群，如属双歧杆菌属和乳酸菌，用于维持肠胃健康或预防疾病。

益生元可以滋养益生菌并鼓励它们更有效地运作，让细菌保持在健康的平衡范围内[3.］.它们是不可原形的食品成分，通常是寡糖作为益生菌的燃料，允许这些有益的微生物通过发酵过程来茁壮成长[3.］.一些常见的益生菌是果糖寡糖，吡酰脱核苷酸和乳乳糖[6- - - - - -8］.此外，其他类型的寡糖，例如异麦托隆核苷酸（IMO）和XOS，作为潜在的益生元来源，可用作食物中的功能成分[9，10］.在新兴的生物前低聚糖中，XOS因其健康、物理化学和工艺相关特性而引起了越来越多的关注。XOS是含低聚糖的混合物β-1,4-链木糖残留物，自然存在于竹笋、水果、蔬菜、牛奶和蜂蜜中[11］.XOS已被发现主要是由成员双歧杆菌属属[12］.此外，XOS的消费导致土著人口的增加双歧杆菌属大鼠胃肠道和粪便中短链脂肪酸的sp.水平[13，14］.然而，研究XOS在人口中胃肠道微生物群胃肠道微生物的研究受到限制。因此，本研究的目的是研究XOS掺入水稻粥对人受试者肠道生态系统中的益生元效应。

2.材料和方法

２.１.主题

该项目由台北医科大学 - 联合机构审查委员会批准，201209023（TMU-JIRB201209023）。通过在校园的布告栏上广告从台北医科大学招募受试者。通过使用标准的医疗问卷来评估所有志愿者的一般健康状况。除了参与研究的排除标准是胃肠道疾病和慢性病的历史。要求受试者避免在研究期间和在研究期间一周和任何可能影响微生物群的食物/补充剂的食用。在参加该研究之前，从每个科目获得书面知情同意书。在研究期间，指示受试者在研究期间维持其通常的饮食习惯和正常的生活方式，同时在干预之前为期两周的时间内进行评估。在治疗期开始之前采集基线粪便样品。

2.2。研究设计和治疗

采用随机、安慰剂对照研究设计，共20名受试者。该研究包括三个阶段:1周的磨合阶段，6周的干预阶段和1周的洗脱阶段。在为期1周的磨合阶段，所有受试者都被指导保持正常饮食，但在实验期间避免食用其他益生元和益生菌产品。20名受试者随机分为两组:XOS和安慰剂。在6周干预期间，XOS组()被指示食用含XOS的米粥(每包150克含1.2克XOS)，而安慰剂组(）被指示没有XOS消耗米粥。在XOS和安慰剂组中消耗的产品在外观，味道和颜色的外观相同。实验和安慰剂产品每天一次食用六周。从液相（第0周）的末端收集来自每个受试者的粪便标本，干预阶段（周1,3,4和6）和洗涤阶段（第7周）。要求受试者保留为期三天的饮食记录（平日和1周末），整个实验整个实验一整个实验都是一项稳定的频率和一致性记录，作为对饮食的依从性的一种方式。实验时间表如图所示1．

２.３.样品采集和微生物分析

每个受试者在第0、1、3、4、6和7周的最后一天收集粪便样本的中间部分，在−20℃下保存小于24小时后进行分析。精确地0.5克样品和15ml厌氧溶液充分混合形成样品溶液。从10开始的一系列稀释⁻¹到10.⁻⁶准备好了。使用先前开发的方法进行微生物分离和检查[15］.简而言之,双歧杆菌属SPP.．碘乙酸双歧杆菌培养基25孵育48小时(小时);乳酸菌SPP。被孵育了乳酸菌厌氧MRS与溴甲酚绿色48小时;perfringens梭状芽胞杆菌与Triceptose-硫酸盐-D-环晶琼脂孵育24-HR;将大肠菌毒性生物与肠琼脂平板一起温育24小时;用CDC厌氧血琼脂检查总厌氧生物。计数菌落时，包括30-300个菌落的板。将细菌的数量作为粪便湿重的Log CFU / g呈现。计算公式列出如下。为了双歧杆菌属SPP.．，乳酸菌计算公式为CFU/平板× 20 (50μ.L/板)×稀释倍数× 15ml /样品(g)perfringens梭状芽胞杆菌，该公式是CFU /板×稀释因子×15ml /样品（g）。

2.4。统计分析

数据以平均值±标准差表示。重复测量和配对方差分析(ANOVA)t- 使用SAS版本9.1执行。p小于0.05的值被认为是统计学意义的。

3.结果

所有受试者都成功完成了实验。参与者的特征如表所示1．年龄差异无统计学意义(与年)、体重指数(与 kg/m²)，或性别分布(2男8女对比2男8女)。

在总厌氧菌数量上没有显著差异，乳酸菌spp。双歧杆菌属SPP。，大肠杆菌和perfringens梭状芽胞杆菌在第0周(磨合阶段的结束)两组之间。干预6周后，如图所示2，实验组与安慰剂组的厌氧菌总数无统计学差异。相反，在干预期间，XOS组显著高于对照组乳酸菌在第4周和第6周，与安慰剂组参与者相比，Spp.计数(， 数字3.)，甚至在1周的洗脱期之后。在XOS组，在第6周，数量乳酸菌spp。(图3.)显著高于第0周(）.

双歧杆菌属在研究期间，除了XOS组显著增加外，XOS组和安慰剂组的spp计数保持相似(图)4）与第6周的安慰剂组相比（）和基线（图4）.然而，与第0周相比，XOS组在大肠菌群中没有显着差异（在第4周和第6周）（图5）.两组人在整个研究过程中都出现了波动。此外，与第1周和第3周相比，安慰剂组在第4周大肠菌群呈现上升趋势。与安慰剂组相比，XOS组有更少的人群perfringens梭状芽胞杆菌第6周和之后一周(图6）.然而，在第三周，安慰剂组显示了相似的计数perfringens梭状芽胞杆菌在第6周和第7周给XOS组。然而，安慰剂组的波动和突然增加发生在perfringens梭状芽胞杆菌与第3周和第0周相比，第6周和第7周的计数(图6）.

4。讨论

在本研究中，我们进行了一项随机、对照的研究，目的是评估XOS对健康人类志愿者粪便微生物区系的益生元影响，因为来自人体试验的益生元证据仍然不足。已知有超过1000种微生物栖息在人类胃肠道内，构成一个复杂的生态群落，也称为肠道菌群[16］.这个生态系统大约有10个¹⁴主要由厌氧细菌种类代表的微生物[17]而且绝大多数这些都在冒号中居住在群体达到最多10的密度¹²每克内容的计数[16］.在这些微生物群中，乳酸菌和双歧杆菌属物种是有益的，因为它们的发酵特性，而perfringens梭状芽胞杆菌对健康有害，因为它是一种机会主义病原体，具有引起食物中毒和坏死肠炎的能力[18］.研究表明，肠道微生物群对人类健康至关重要，这一生态系统的改变与多种疾病有关，如肠易激综合征、2型糖尿病和肥胖[1，16］.总体而言，结果表明细菌生长的变化被XOS掺入食品中介导。向食品添加到食品具有益生元潜力，以改变与肠道健康有关的肠道微生物群的组成。在本研究中，厌氧细菌的总数不受在整个研究中加入水稻粥的XOS的影响，表明总厌氧细菌数保持稳定而不是异常生长。此外，我们观察到含有XOS的水稻粥的消耗导致了大量增加乳酸菌SPP。和双歧杆菌属表明XOS作为一种食品成分的益生元潜力。有充分的证据表明两者乳酸菌SPP。和双歧杆菌属sp .优先能够发酵XOS，从而将其作为生长的能量来源[11，19，20.］.这里观察到XOS的益生元效应，特别是增加双歧杆菌属SPP。，与先前的干预研究一致，其中使用了含有XOS的胶囊补充剂[21］.但是，关于观察到的变化乳酸菌我们的结果与之前的一项研究相矛盾，该研究表明乳酸菌补充XOS后spp无变化[21］.这些不一致的结果可能反映了被研究对象或所采用方法的不同。

已经显示出益生元给药后的健康促进细菌的增加的群体消除了病原或潜在的致病菌的存在[7］.在目前的研究中，我们还检测了粪便大肠菌群的水平，因为这种细菌通常被用作水质污染和可能存在病原体的指标[22］.然而，观察到两个组中的粪便大肠杆菌的数量在第4周和6周内波动。难以确定这些变化是否归因于饮食干预（例如，稻米粥）或其他饮食因素，因为所有参与者都被允许消耗他们通常的饮食。然而，观察到的XOS组中的粪便大肠各数量表明含有XOS的饮食似乎更好地耐受。此外，观察到类似的反应，其中致病细菌的丰度，perfringens梭状芽胞杆菌，在XOS组的粪便样本中显著低于对照组。这些数据可以用XOS抑制生长来解释perfringens梭状芽胞杆菌；这种效应背后的机制可能是由于在结肠中XOS发酵产生短链脂肪酸(SCFAs) [13，23］.据报道，肠道pH值下降是SCFA产量增加的结果，这随后抑制了致病菌的过度生长[24］.然而，应该注意的是perfringens梭状芽胞杆菌在本研究中，安慰剂治疗后计数呈现适度上升趋势。从这一发现来看，米粥本身有可能控制perfringens梭状芽胞杆菌不能排除。此前的研究表明，食用精米似乎会增加粪便中致病菌的数量，例如perfringens梭状芽胞杆菌，与未浸没的米饭相比[25］.换句话说，这表明水稻纤维的存在可能具有抑制某种肠道病原体细菌的生长的能力[25］.此外，本研究还存在一些需要注意的局限性。首先，随着调查对象总数的增加，调查的力度也会增加。其次，饮食中的纤维会对肠道菌群产生影响[26];然而，虽然我们没有准确测量膳食纤维的总摄入量以进行组间比较，但我们将受试者随机分组，并提醒他们不要改变饮食习惯。因此，在这项研究中，纤维摄入量应该不是一个问题。

综上所述，每天饮用150 g含XOS的米粥6周后，肠道细菌相改善，提示XOS对肠道功能和健康有益。进一步研究XOS在其他食品中的应用是有必要的。

利益争夺

作者声明本论文的发表不存在利益冲突。

致谢

作者感谢台湾天源祥有限公司为本研究制作的食品样品。公司没有干涉或添加任何关于实验设计或结果的想法。

参考

1. C. M.Guinane和P. D.Cotter，“肠道微生物群在健康和慢性胃肠疾病中的作用：了解隐藏的代谢器官，”胃肠病学中的治疗进展，卷。6，不。4，pp。295-308,2013。查看在：出版商的网站|谷歌学者
2. S. Fijan，“声称具有益生菌特性的微生物:近期文献综述”，国际环境研究与公共卫生杂志，第11卷，第5期。5, pp. 4745-4767, 2014。查看在：出版商的网站|谷歌学者
3. G. R. Gibson, H. M. Probert, J. Van Loo, R. A. Rastall, M. B. Roberfroid，《人类结肠微生物群的饮食调节:更新益生元概念》，营养研究评论，卷。17，不。2，pp。259-275,2004。查看在：出版商的网站|谷歌学者
4. S. Parvez, K. A. Malik, S. Ah Kang, H.-Y。“益生菌及其发酵食品对健康有益，”应用微生物学杂志号，第100卷。6，页1171 - 1185,2006。查看在：出版商的网站|谷歌学者
5. E. R.法恩沃思，“支持益生菌健康主张的证据，”营养杂志，卷。138，不。6，pp。1250s-1254s，2008。查看在：谷歌学者
6. M.Sabater-Molina，E.Rasqué，F.Torrella和S. Zamora，“膳食葱寡糖和潜在的健康益处”中国生物化学杂志，卷。65，不。3，pp。315-328,2009。查看在：出版商的网站|谷歌学者
7. G.R.Gibson和M.B.B.Roberfroid，“人性结肠微生物群的膳食调节：引入益生元的概念”营养杂志，第125卷，第5期6，第1401-1412页，1995。查看在：谷歌学者
8. P. C. Macgillivray, H. V. Finlay，和T. B. Binns，“使用乳果糖在奶瓶喂养婴儿的肠道中创造了大量的乳酸菌，”苏格兰医学杂志，第4卷，第4期。第4页，182-189页，1959。查看在：谷歌学者
9. O. Gilad，S. Jacobsen，B. Stuer-Lauridsen，M.B.P. Pedersen，C.Garrigues和B. Svensson，“联合转录组和蛋白质组分析”双歧杆菌动物亚普。乳酸BB-12生长在木糖 - 寡糖和它们利用的模型上，“应用和环境微生物学，第76卷，第76期21, pp. 7285-7291, 2010。查看在：出版商的网站|谷歌学者
10. 学术界。钟和戴德华，“间肠明串珠菌(ATCC 13146)异麦寡糖作为家禽益生元的功效”，家禽科学，卷。83，没有。8，pp.1302-1306,2004。查看在：出版商的网站|谷歌学者
11. M. J. Vázquez, J. L. Alonso, H. Domínguez，和J. C. Parajó，《低聚木糖:制造和应用》，食品科技趋势，第11卷，第5期。11，页387-393,2000。查看在：出版商的网站|谷歌学者
12. A. Amaretti, T. Bernardi, A. Leonardi, S. Raimondi, S. Zanoni，和M. Rossi，“发酵低聚木糖的方法双歧杆菌adolescentisDSMZ 18350：动力学，新陈代谢和β木糖苷酶的活动。”应用微生物学及生物技术第97卷第1期7, pp. 3109-3117, 2013。查看在：出版商的网站|谷歌学者
13. J. M. Campbell，G.C.Fahey Jr.和B.W.Wolf，“选定的顽固的低聚糖影响大鼠的大肠肿块，肠和粪便短链脂肪酸，pH和微生物群”营养杂志，第127卷，第127期1，第130-136页，1997。查看在：谷歌学者
14. C.-k.Hsu，J.P.-W。廖，Y.-c。Chung，C.-P.hsieh和Y.-c.Chan，“木龙糖和果寡糖和果寡核苷酸影响大鼠肠道微生物症和癌前肠病病变发育，”营养杂志第134期6，第1523-1528页，2004。查看在：谷歌学者
15. 我知道了。程，H.-f.尚，T.-f.林，T.-h.王，H.S.林和S.-h.林，“发酵豆浆对肠道细菌生态系统的影响”世界胃肠学杂志，第11卷，第5期。8，页1225-1227,2005。查看在：出版商的网站|谷歌学者
16. I.Sekirov，S.L.L.Rasell，L.C.M. Antunes，以及B. B.Finlay，“健康和疾病的肠道微生物群”生理上的评论，第90卷，第5期。3，页859-904,2010。查看在：出版商的网站|谷歌学者
17. M. A. Harris, C. A. Reddy，和G. R. Carter，“来自老鼠大肠的厌氧菌”，应用和环境微生物学，卷。31，不。6，PP。907-912,1976。查看在：谷歌学者
18. F. A. Uzal, B. A. McClane, J. K.张等，“研究人类和动物发病机制的动物模型perfringens梭状芽胞杆菌感染。”兽医微生物学第179期1-2, pp. 23-33, 2015。查看在：出版商的网站|谷歌学者
19. 潘晓霞，吴涛，张磊，蔡磊，宋志刚，“低聚糖对乳酸菌生长和对模拟胁迫环境耐受能力的影响”，应用微生物学书信，第48卷，第48期3, pp. 362-367, 2009。查看在：出版商的网站|谷歌学者
20. C. E. Rycroft, M. R. Jones, G. R. Gibson，和R. A. Rastall，《益生元低聚糖发酵特性的体外比较评价》，应用微生物学杂志第91卷第1期5，第878-887页，2001。查看在：出版商的网站|谷歌学者
21. S. M. Finegold, Z. Li, P. H. Summanen等人，“低聚木糖增加了人类肠道菌群中的双歧杆菌而不是乳酸菌，”食品与函数，第5卷，第5期。3, pp. 436-445, 2014。查看在：出版商的网站|谷歌学者
22. H. a . Templar, D. K. Dila, M. J. Bootsma, S. R. Corsi，和S. L. McLellan，“人类相关粪便指标的量化显示城市流域污水是密歇根湖的污染源，”水的研究， 2016年，第10卷，556-567页。查看在：出版商的网站|谷歌学者
23. M. Okazaki，S. Fujikawa和N. Matsumoto，“木龙糖对双歧杆菌生长的影响”，“双歧杆菌和微氯，第9卷，第5期。2，第77-86页，1990。查看在：出版商的网站|谷歌学者
24. S. H. Duncan, P. Louis, J. M. Thomson和H. J. Flint，“pH值在决定人类结肠微生物群物种组成中的作用”，环境微生物学，第11卷，第5期。8，pp。2112-2122,2009。查看在：出版商的网站|谷歌学者
25. Y.Benno，K.Nodo，H.Miyoshi，T. Okuda，H. Koishi和T. Mitsuoka，“米纤维对人类粪便微生物的影响”，“微生物学和免疫学，卷。33，不。5，PP。435-440,1989。查看在：出版商的网站|谷歌学者
26. J. Slavin，“纤维和益生元：机制和健康福利”营养物质，第5卷，第5期。4，pp.1417-1435,2013。查看在：出版商的网站|谷歌学者

版权

版权所有©2016 Shyh-Hsiang Lin等。这是分布下的开放式访问文章知识共享署名许可协议如果正确引用了原始工作，则允许在任何媒体中的不受限制使用，分发和再现。