膳食纖維與腸道健康

“腸道是人體最大的消化器官”“腸道是人體最大的免疫器官”“腸道健康決定著人體的健康”……更甚者因為腸道也能部分地影響人們的情緒，于是還被稱為“第二大腦”。但你可知道，腸道的健康又取決于腸道菌群的組成，而腸道菌群的組成又是由不同的膳食纖維組成決定的。所以說，食物中的膳食纖維對我們的健康意義重大。

人類腸道內所攜帶的細菌有1 000～1 150個種，每個人至少攜帶160種。一個成年人腸道內有1013～1014個細菌，它們所攜帶的基因數量是人體本身基因的100倍。腸道微生物能夠決定宿主從食物中獲取能量的效率，影響宿主的生理功能和新陳代謝，與宿主的健康狀況有密切關系。

Q： 每個人的腸道菌群結構不盡相同，什么樣的組成才是比較好的？

A： 腸道菌群無論是在數量上還是在種類上，在不同人群之間都存在差異。造成這種差異的因素有很多，如腸道內的pH值，宿主的年齡、性別以及飲食習慣等。那么什么樣的菌群組成是有益于健康的呢？我們叫它平衡的腸道菌群結構，這個所謂的平衡就是指有益菌占優勢，有害菌的功能被控制在可接受的范圍內。

Q： 腸道菌群組成是固定不變的還是變化著的？如何改變？

A： 盡管每個人的腸道菌群都不同，但隨著研究技術的發展，人們逐漸也發現了一些規律。目前已發表的研究成果將腸道菌群分成3種菌型，分別是普雷沃菌屬型，擬桿菌屬型和瘤胃球菌屬型，有專家稱菌型發現的意義不亞于當年血型的發現，可見是有多么重要了。三種菌型又與不同的代謝特征相關聯，但究竟有哪些關聯，是如何關聯的還在進一步研究中。還有另外一種給腸道菌群分類的方法，按照菌群的基因豐度分為高豐度類型和低豐度類型，進一步實驗證實，高豐度類型的人肥胖風險小，吃同樣熱量的食物脂肪增加少；而低豐度類型的人群肥胖、糖尿病、血脂異常的風險顯著增高。

還好，腸道菌群組成類型并不是一成不變的，腸道菌群組成與腸道內的pH值，宿主的年齡、性別以及飲食習慣等相關。身體不同部位的pH值基本是固定的，年齡我們也已經無法挽回，性別雖然能改但犧牲有點大，那么剩下的就是飲食習慣了。飲食習慣對腸道菌群的調節作用近年來成為研究的焦點，其中又以膳食纖維與腸道菌群的關系尤為熱門。腸道菌群通過代謝人體難以消化的膳食纖維來維持生長，同時為宿主提供某些營養物質或能量；不同的膳食纖維又會影響腸道菌群的組成。

Q： 我們為什么需要腸道微生物來消化膳食纖維？

A：眾所周知，人類以及大多數的動物體內都不存在消化某些碳水化合物的酶，也就是說，缺乏編碼這些酶的基因。在人類的進化過程中，能夠得到的養料供給隨著環境和時間的改變隨時會發生變化（小到幾小時、幾天之內的變化，大到幾個世紀上千年的變化）。不僅如此，人類是雜食動物，每一餐食物中碳水化合物的種類和數量都會有變化。而腸道就需要具備隨時調整其代謝方式的能力來適應這種變化，對于人類基因組來說，隨時發生變化或重組是不可能的。因此，將代謝復雜碳水化合物的任務“承包”給與我們共生的微生物，是一個非常有效又靈活機動的方式，能夠幫助人類適應復雜多變的飲食環境。這時候，一些具有短期適應性、具有消化幾種甚至十幾種碳水化合物能力的菌，如多形擬桿菌（Bacteroides thetaiotaomicron）、卵圓形擬桿菌（Bacteroides ovatus）等就成了首選。通過體內和體外的實驗也證實了這一假設，這些種屬的菌能夠在復雜的營養環境下重組其代謝方式，這種重組可能是在漫長的進化時間內發生，也可能因為一餐飯的前后變化就產生。其快速的重組能力和適應性很可能是由于該物種能夠快速增殖繁衍的能力。

隨著漫長的進化過程，人類“選擇”了某些微生物在腸道內定殖，但迄今為止，沒有任何一種菌能夠“承包”全部工作。由此可以假設，對于菌種本身而言，并非是能夠代謝碳水化合物的種類越多越好，而是與其編碼相關酶的能力之間存在一種平衡，或者說是制約。對腸道微生物的代謝能力進行系統地研究就會發現，如果能夠找出代謝能力最差的幾種菌（也就是能夠代謝的碳水化合物種類少），那么這幾種菌都能夠代謝的物質，就是腸道微生物都能夠代謝的物質，也就是維系腸道菌群生態穩定的關鍵物質，那么對于人類來說也就是不可或缺的營養素。

腸道微生物不僅在時間的變化中幫助我們適應飲食變化，在地理位置的變化中也起到重要作用。不同地區的人們有不同的飲食習慣，雖然這些習慣是在千百年中形成的，但對于人類基因組來說，要進化出編碼相關酶類的基因，幾千年還太短，而腸道微生物基因良好的可塑性剛好可以解決這一問題。發生在日本人腸道菌群中的變化可以說明這一問題：在日本及其周邊的地區，食用紅藻（如壽司中的紫菜）具有上千年的歷史，分離自健康日本人腸道中的一種擬桿菌（Bacteroides plebeius），就具有了降解紫菜聚糖的能力。進一步的宏基因組學分析表明，日本人腸道微生物中降解紫菜聚糖相關酶的編碼基因大量存在，而西方人腸道微生物中幾乎不存在這種基因，這種適應變化的可塑性是腸道微生物基因組的共同特征之一。

Q： 腸道微生物是如何消化膳食纖維的？

A： 如前邊所講，人類基因組只能編碼很少種類的酶來消化某些碳水化合物，而我們日常的飲食中含有豐富多樣的碳水化合物，它們大體可以分為兩類：一類是在人類消化道中能夠降解吸收的，只占很少的一部分，包括蔗糖、乳糖和可消化的淀粉；另外一類統稱為纖維，在這里指廣義的纖維，不管是不是纖維狀的物質。這些纖維因為不被消化最終會進入大腸，大腸菌群以其作為碳源并將其發酵成短鏈的脂肪酸（Short Chain Fatty Acids，SCFA），這些SCFA能夠提供給人類日常能量需要的10%。在大腸中，定植的菌群是在由黏膜和黏液分隔出來的某些區域存在的，這些分區的失效與某些疾病有密切關系，但目前還難以確定疾病是分區失效的原因還是結果。在健康的腸道中，菌群與宿主產生聯系的重要媒介就是其代謝產物，其中有些物質對腸道具有破壞作用，如吲哚、氨、胺；有些為有益作用如SCFA、木脂素（Lignans）等。

隨著宏基因組學技術的發展，腸道微生物的物種組成逐漸得到了闡釋。盡管在種和屬的水平上其組成隨著個體的變化、年齡、飲食習慣的變化而不同，但有兩個菌門是普遍存在的：革蘭氏陽性的厚壁菌門和革蘭氏陰性的擬桿菌門。其中擬桿菌門不僅有更加豐富的酶系，還形成了自身獨特的操縱子系統來編碼識別、錨定和切割多糖的元件，稱為Polysaccharide Utilization Loci （PULs）。該操縱子第一次被發現是在多形擬桿菌（Bacteroides thetaiotaomicron）對淀粉的消化中，隨后在卵形擬桿菌（Bacteroides ovatus）等菌中也有發現，一個單一的擬桿菌基因組可能含有數十個不同的PULs操縱子。當多糖出現時，菌體細胞膜外的受體首先識別并與多糖錨定，然后特殊的酶將其定點斷裂成寡糖或低聚糖，寡糖或低聚糖能夠通過細胞膜上的轉運通道進入細胞間質，在間質空間中，寡糖既是轉錄調控的信號物質，又是酶的作用底物，被降解成為單糖進入細胞質得到利用。

Q： 膳食纖維的組成對腸道菌群有哪些影響呢？

A： 腸道菌群代謝不同的膳食纖維需要不同的酶，因此，膳食纖維的組成對腸道菌群成員的動態變化具有主導作用，如一些能夠被發酵的膳食纖維會導致雙歧桿菌和乳桿菌數量的增加，因為它們對碳水化合物具有發酵作用，如藻酸鹽、殼聚糖、菊糖會導致有害菌代謝產物的減少。多項研究表明，腸道菌群組成的變化與膳食纖維的組成有關。以歐洲城市和非洲鄉下的孩子為例，在1～2歲母乳喂養的階段，兩者腸道菌群組成沒有顯著差異，而在斷奶到6歲的階段中，由于歐洲城市的飲食以肉為主而膳食纖維所占比例小，其腸道內的志賀氏菌屬和埃希氏菌屬的數量明顯高于非洲鄉下的孩子；而非洲的孩子腸道內擬桿菌門如Prevotella和Xylanibacter的數量較高，這是由于擬桿菌門具有編碼纖維素酶和木聚糖酶的基因，能夠發酵纖維素和木聚糖，而后兩者正是當地食物中常見的成分。

膳食纖維具有可食性和抗消化性，到目前為止，符合該描述的膳食纖維種類十分豐富，而且由于其結構的復雜多樣，尚未得到完整的詮釋。為了進一步研究不同結構的膳食纖維對腸道菌群的影響，有學者提出了Discrete structure的概念，即用某一部分獨特的化學結構來代表該纖維的結構，而且這一獨特的化學結構一般都會與某種細菌所攜帶的編碼基因簇產生關聯，換句話說，不同的Discrete structure能夠滿足不同菌種的需要。這些Discrete structures的產生可能是因為基因型的不同，也可能是由于生長環境的差異所造成，還可能是來自于同種植物的不同部位。以抗性淀粉（RS）為例，抗性淀粉可以分為4種：RS1，全谷物或豆類中不能被消化的淀粉；RS2，結構緊密，脫水的淀粉顆粒；RS3，加工后結構改變或退化淀粉（主要是直鏈淀粉）；RS4，化學改性或酶修飾過的淀粉。其中，各種RS還具有更進一步的結構差異，即使同為RS3，不同的亞結構也會滿足不同菌種的生長需要。體外腸道模型試驗表明，A型的RS3能夠增殖奇異菌屬（Atopobium spp.），而B型RS3具有增殖雙歧桿菌屬（Bifidobacterium spp.）的作用。研究表明，膳食纖維的來源、所含糖的類型、連接方式、糖鏈的長度、顆粒大小、異構體等都會影響它被微生物利用的情況。

膳食纖維與人體健康小問答

Q： 膳食纖維對健康有哪些益處？

A： 1.有助于腸內大腸桿菌合成多種維生素。2.纖維素比重小、體積大，在胃腸中占據空間較大，使人有飽腹感，有利于減肥。3.纖維素體積大，進食后可刺激胃腸道，使消化液分泌增多和胃腸道蠕動加快，可防治糖尿病和便秘。4.高纖維飲食可通過胃排空延緩、腸轉運時間改變、可溶性纖維在腸內形成凝膠等作用而使糖的吸收減慢；亦可通過減少腸激素來減少對胰島B細胞的刺激，減少胰島素釋放與增加周圍胰島素受體敏感性，使葡萄糖代謝加強。5.糖尿病患者進食高纖維素飲食，可改善高血糖，減少胰島素和口服降糖藥物的應用劑量。

Q： 膳食纖維有哪些種類？都存在哪些食物中？

A： 關于膳食纖維的分類，一個比較粗的分法是分為可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維。可溶性的比如果膠、樹膠、葡聚糖、海藻酸鈉等；不溶性的包括纖維素、木質素、殼聚糖、植物蠟、抗性淀粉、水蘇糖、棉籽糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚異麥芽糖、大豆低聚糖等。目前大家廣泛熟知的高膳食纖維食品是魔芋，其實膳食纖維也廣泛存在于粗糧、干豆、蔬菜、水果、海藻、菌類中。

Q： 膳食纖維吃得少對身體有哪些危害？相反地，膳食纖維會不會吃過量，吃過量對身體有害嗎？

A：國家對人體膳食纖維需要量是有研究的，目前我們國家膳食攝入量在18 g左右，而根據研究得出的推薦量是每天25～30 g，所以現在我們普遍還沒有吃夠。長期膳食纖維攝入過少，會增加許多慢性疾病的風險，最直接的比如便秘，間接一些的可以說跟癌癥、糖尿病等都有關系。但如果吃太多也有一定的不良反應，比如每天吃到45 g膳食纖維，大多數人會感到不適（可溶性的膳食纖維耐受性好于不可溶的）。如果吃到每天75～80 g，便會引起胃脹氣。但聚葡萄糖又例外，即使一天吃90 g，也不會有副作用。膳食纖維的長期高攝入量會對胃造成損傷，但在只通過飲食攝入的情況下，是不會吃過量的。

Q： 膳食纖維的保健品能代替食物中的膳食纖維嗎？

A：如果說吃了膳食纖維保健品就不用吃富含膳食纖維的食物了，更具體點說，就可以只吃大魚大肉，高糖、高蛋白、高脂肪的食物了，那肯定是不行的，因為富含膳食纖維的食物，它能供給人體的并不僅僅是膳食纖維這一種東西，還包括其他的維生素、礦物質、微量營養素甚至是我們科學尚未發現的物質。所以說“代替”是不正確的，如果平時膳食纖維獲取不足，用保健品作為補充，那是可以的。此外，膳食纖維保健品也一定要看清楚配方、廠家等標識，如果添加了較多的糖，雖然吃起來比較美味可口，但無疑會增加糖的攝入。