《功能性食品开发与应用》课件-调节肠道功能食品的开发与应用

功能性食品开发与应用第四章降低发病风险功能食品的开发与应用主要内容第一节辅助降血脂（有助于维持血脂健康水平）功能性食

品的开发与应用第二节辅助降血糖（有助于维持血糖健康水平）功能性食

品的开发与应用第三节辅助降血压（有助于维持血血健康水平）功能性食

品的开发与应用第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用第五节促进消化（有助于消化）功能性食品的开发与应用第六节辅助保护胃黏膜功能性食品的开发与应用第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用有助于调节肠道菌群肠道菌群是肠道内生存的各种细菌群落，与肠道健康有关。肠道菌群受饮食、卫生习惯、成长环境等多种因素影响。有科学研究显示，补充适宜的物质可以帮助调节肠道菌群的平衡和有益菌群的生长——《保健功能释义(2020年版）（征求意见稿）》第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用一、人类肠道菌群的含义与作用二、肠道主要有益菌及其作用三、肠道菌群失调的含义与原因四、具有调节肠道菌群功能的物质五、调节肠道菌群功能性食品的应用案例一、人类肠道菌群的含义与作用人的肠道中寄生着500多种约10万亿个细菌。人体携带的微生物主要存在于肠道，约占人体微生物总量的78.68%。在人类长期的进化过程中这些微生物和人形成了共生关系。寄居在人体体内或体表的许多种微生物对人不仅无害反而有益肠道菌群指人体肠道内正常微生物，如：双歧杆菌、乳酸杆菌等占肠道总菌量的99%肠杆菌、肠球菌等兼性厌氧菌约占总菌量的1%它们在人体内形成了一个复杂的相对和谐的微生态系统第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用一、人类肠道菌群的含义与作用肠道菌群作用：合成人体生长发育必需的多种维生素：如B族维生素(维生B2、B6、B12)，维生素K、烟酸、泛酸等；利用人体代谢的蛋白质残渣合成必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和天门冬氨酸等；参与糖类和蛋白质的代谢；促进铁、镁、锌等矿物质元素的吸收这些营养物质对人类的健康有着重要作用，人体若出现菌群失调会引起许多相关疾病第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用一、人类肠道菌群的含义与作用肠道菌群作用：肠道菌群不仅影响着人的体重、消化能力还影响到人的抵御感染和自体免疫疾病的风险甚至还控制人体对癌症治疗药物的反应。所以肠道菌群这一微生态系统是否处于平衡状态，对人体健康有着非常重要的作用目前常用益生菌（Probiotics）、益生元（Prebiotics）和合生素

(synbiotics，益生菌与益生元结合使用的生物制剂）等微生态制剂(或叫肠道菌群调节剂)人为地维持这一微生态系统平衡第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用二、肠道主要有益菌及其作用人体肠道中的菌群是一个庞大的微生态系，不但层次复杂，微生物群生物量也相当庞大，组成和数量随年龄，食物，宿主对细菌、细菌与细菌之间相互作用而发生变化，这种变化存在于整个生命过程中处于动态平衡状态正常人消化道正常菌群的分布见下表第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用部位细菌种类十二指肠乳杆菌、酵母菌空肠、回肠乳杆菌、链球菌、大肠埃希菌等盲肠、结肠双歧杆菌、类杆菌、棒状杆菌、大肠埃希菌等二、肠道主要有益菌及其作用从十二指肠到回肠末端，总菌数和活菌数是逐渐增加的，且95%以上是厌氧菌大肠中盲肠和结肠的微生态系的微生物群落较相近粪便有肠道大生态系中最大的微生物群落粪便质量的40%是微生物，而且90%以上是活的肠道主要有益菌主要代表是：双歧杆菌、乳杆菌作用：可以降低肠道pH，抑制韦永球菌、梭菌等腐败菌的增殖，减少腐败物质产生同时也因pH下降而抑制了病原菌的生存与增殖第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用二、肠道主要有益菌及其作用(一)乳杆菌血浆乳杆菌是人们认识最早、也是研究较多的肠道有益菌最初的应用是20世纪20年代生产的用人工培养的嗜酸乳杆菌生产的发酵乳和酸乳，当时主要用来调节便秘及其他肠道疾病现在已知的乳杆菌对人体健康的有益作用主要有：调整正常肠道菌群增强免疫能力调节血脂促进乳糖代谢第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用二、肠道主要有益菌及其作用1.调整正常肠道菌群嗜酸乳杆菌对肠道某些致病菌具有明显的抑制作用，因为嗜酸乳杆菌的代谢产物中含有的短链脂肪酸，也具有抗菌作用另一方面，嗜酸乳杆菌还能与外籍菌(过路菌)或致病菌竞争性地占据肠上皮细胞受体而达到抗菌作用2.增强免疫能力迄今已有的研究和报告表明这种作用，具体如下：①激活胃肠免疫系统，提高自然杀伤细胞活性；②同化食物与内源性和肠道菌群所产生的致癌物；③减少-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖醛酸酶、硝基还原酶、偶氮基还原酶的活性，这些被认为与致癌有关；④分解胆汁酸。第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用二、肠道主要有益菌及其作用3.调节血脂该菌能降低高脂人群的血清胆固醇水平，而对正常人群则无降脂作用4.促进乳糖代谢乳杆菌可分解乳糖，因而对不习惯食用鲜奶与奶制品的人，可以饮用乳杆菌发酵的酸奶，这对我国克服膳食结构中缺奶有主要应用价值当然对为数不多的真正乳糖不耐症的人也是有益的第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用二、肠道主要有益菌及其作用(二)双歧杆菌主要作用如下：抑制肠道致病菌抗腹泻与防便秘免疫调节与抗肿瘤调节血脂合成维生素和分解腐败物第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用二、肠道主要有益菌及其作用(二)双歧杆菌双歧杆菌对人体健康十分有益，主要作用如下。1.抑制肠道致病菌1994年G.Gibson曾以双歧杆菌属的五种菌种对八种病原菌作平板扩散法抗菌敏感性试验，结果所有双歧杆菌菌种均显示出较显著的抑菌作用。2.抗腹泻与防便秘双歧杆菌的重要生理作用之一是通过阻止外袭菌或病原菌的定殖以维持良好的肠道菌群状态，从而呈现出既纠正腹泻又防止便秘的双向调节功能第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用二、肠道主要有益菌及其作用(二)双歧杆菌3.免疫调节与抗肿瘤双歧杆菌的免疫调节主要表现为增加肠道IgA的水平。另一方面，双歧杆菌的全细胞或细胞壁成分能作为免疫调节剂强化或促进对恶性肿瘤细胞的疫性攻击作用。双歧杆菌还有对轮状病毒的抗性，与其他肠道菌的协同性屏障作用以及对单核-吞噬细胞系统的激活作用。4.调节血脂双歧杆菌的调节血脂作用已有不少文献报道。5.合成维生素和分解腐败物除青春双歧杆菌外，其他各种杆菌均能合成大部分B族维生素，双歧杆菌分泌的许多生理活性酶是分解腐败产物和致癌物的基础。第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用三、肠道菌群失调的含义与原因(一)肠道菌群失调的含义人体作为宿主与体内的正常菌群和外界环境构成一个庞大的微生态系统菌群失调症细菌、宿主和环境三方面生态失调所引起的疾病菌群失调分为：质的失调量的失调定位转移第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用三、肠道菌群失调的含义与原因(一)肠道菌群失调的含义1.质的失调正常情况下，消化道内厌氧菌应占优势三种情况：厌氧菌与需氧菌的优势地位发生变化消化道内应占优势的原籍菌被过路的外籍菌取代使用抗生素治疗后，体内对药物敏感菌被耐药菌取代第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用三、肠道菌群失调的含义与原因(一)肠道菌群失调的含义2.量的失调可分为三度：①一度失调可以自愈。在口服四环素等抗生素后肠道内革兰阳性杆菌数量减少，肠球菌数量增多，会引起便秘，停止服药后会自愈②二度失调不能自愈。如：慢性腹泻、便秘、肠功能紊乱等③三度失调更为严重。如急性肠炎，原籍菌被外籍菌代替第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用三、肠道菌群失调的含义与原因(一)肠道菌群失调的含义3.定位转移定位转移是菌群寄生部位的失调不同的菌群在肠道内的寄生地是固定的肠道内局部的物理、化学、生理条件决定了寄生于肠道内的菌群的生态平衡当局部生态环境发生改变，如在使用抗生素时，原籍菌在抗生素的作用下从肠黏膜上脱落下来，外籍菌取而代之，即发生定位转移定位转移常常易引起疾病第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用三、肠道菌群失调的含义与原因(二)肠道菌群失调的原因1.菌群细菌间存在相互作用。需氧菌和兼性厌氧菌消耗掉了氧气，有利于肠黏膜表面专性厌氧菌的定殖原籍菌能够定居于上皮细胞表面或黏蛋白层，是由于它们能够适应寄居区域的营养条件和环境条件，能够抵抗宿主在该区城的防御系统，并能抵御外籍菌的入侵为维持菌群的种类及数量的平衡，肠道内细菌间的相互作用机制通常有以下几方面：营养竞争、竞争性空间占位、代谢产物形成低pH及低氧化还原电位。肠道内的细菌利用这些机制，甚至产生抗菌素以及挥发性脂肪酸来抑制其他细菌生长第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用三、肠道菌群失调的含义与原因(二)肠道菌群失调的原因2.宿主酸能选择性地抑制或杀灭外来菌，以维持胃及小肠上端的菌

群平衡正常人在饥饿时胃内细菌极少当胃功能障碍，胃酸分泌减少时，尤其是在患胃癌的情况下，胃内细菌增多，甚至出现八叠球菌等腐生菌小肠的运动是防止小肠内细菌过度生长的重要机制胆汁对肠道菌群的影响报告不一。有学者认为，结合的胆汁酸在小肠有抑制外籍菌生长的作用肠道上皮细胞的表面结构对菌群分布的稳定性起了一定作用第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用三、肠道菌群失调的含义与原因(二)肠道菌群失调的原因3.环境环境因素对胃肠道菌群也有一定影响，尤其是饮食与用药使用抗生素或放疗均对胃肠道菌群有较大影响长期偏食对肠道菌群也有影响以食用糖类食品为主者，总菌数增加，肠杆菌和拟杆菌减少；脂肪摄入量高者，链球菌和双歧杆菌减少，拟杆菌明显增加；食用高蛋白饮食多者，乳杆菌减少，肠杆菌和肠球菌增加，无论是发生了优势菌与非优势菌构成的变化，还是原籍菌与过路菌的定位转移，都改变了体内微生态环境的平衡。尤其是对人体有害的菌群取代了有益菌的优势地位，将产生大量的有毒物质，破坏人体胃肠道功能、损害肝脏甚至引起癌变。第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用四、具有调节肠道菌群功能的物质(一)益生元益生元是指一些不被宿主消化吸收却能够选择性地促进体内有益菌的代谢和增殖，从而改善宿主健康的有机物质益生元主要指的是功能性低聚糖，包括：低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚乳果糖、乳糖、大豆低聚糖、低聚木糖、帕拉金糖、耦合果糖、低聚龙胆糖等益生元还包括某些多糖(抗性淀粉、云芝多糖、葡聚糖、胡萝卜多糖)、蛋白质及水解物(酪蛋白水解物、α-乳清蛋白、乳铁蛋白等)、多元醇(木糖醇、甘露醇、山梨醇、乳糖醇等)和植物及中草药提取物第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用四、具有调节肠道菌群功能的物质(二)膳食纤维膳食纤维的化学结构是以糖苷键连接的聚合物表面含有很多亲水基团，这些亲水基团使膳食纤维具有了持水力、保水力和膨胀力分子表面的活性基团可以吸附有机分子如胆固醇、胆汁酸等；化学结构中的羧基、羟基和氨基等侧链基团，可与钙、锌、铜、铅等阳离子进行可逆交换，且可优先交换铅等有害离子膳食纤维的主要作用：①具有润肠通便作用；②具有控制血糖血脂的作用；③具有降低肠癌风险的作用；④控制体重、促进生长发育、提高人体免疫力、改善情绪、预防阿尔茨海默病和提高记忆力等间接作用。第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用四、具有调节肠道菌群功能的物质(三)酶制剂消化不良根据病因的不同，一般分为：机械性消化不良主要由于胃肠动力障碍引起化学性消化不良是指胆汁缺乏或消化酶分泌不足而引起的研究证明，益生菌发挥缓解消化不良症状的一部分原因在于促进了胃肠道的消化的分泌更为直接的做法是口服充足的消化酶或促消化药物，如胃蛋白酶制剂、胰酶制剂、酶混合制剂等。第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用四、具有调节肠道菌群功能的物质(四)维生素维生素的主要作用是参与机体代谢的调节，在胃肠道消化功能方面，也起到部分调节作用B族维生素中几乎每个成员对人体的消化和代谢都有着非同一般的作用，尤其是维生素B1、畑酸、泛酸和维生素B12对于维持肠胃功能的正常运作有着很大的影响维生素A能保护并修复黏膜组织，维生素C则能帮助伤口愈合所以，对于患有肠胃溃疡的人，维生素A和维生素C有助于康复。第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用五、调节肠道菌群功能性食品的应用案例(一)产品设计微生态制剂也称微生态调节剂，是从正常菌群中分离出来的一种或几种有益菌，经过培养繁殖，通常浓缩冻干后制成的活菌制剂，是调节宿主体内微生态系统平衡的制剂。它能起到提高宿主健康水平的作用。微生态制剂可分为三类：益生菌、益生元、合生素目前在益生菌功能性食品的研究与开发中应用的菌种，主要有双歧杆菌和乳酸菌两大类，它们的培养、制备及生产工艺技术非常相似，本产品设计为双歧杆菌发酵的酸奶。第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用五、调节肠道菌群功能性食品的应用案例(二)生产工艺1.双歧杆菌的制备以脱脂乳作为菌种继代培养基，添加一些生长促进物质有利于双歧杆菌在乳中的生长和产酸，这些生长促进物质有酵母浸膏及其自溶物、牛肉浸膏、蛋白胨、胰蛋白胨、麦芽汁、胡萝卜汁等，还可添加一些低氧化还原电势物质(如维生素C、胱氨酸、半胱氨酸等)。双歧杆菌纯培养物接种入脱脂乳后，在充满氮气的厌氧条件下培养，逐步增加基质气相中的氧气来驯化培养菌株的耐氧性。经过多次继代培养，得到能适应一般静置培养条件下的选育菌株作为生产用菌株。在纯双歧杆菌微生态制剂生产过程中，为保证产品中有足够数量的双歧杆菌，目前国外多采用高密度连续培养技术。第四节调节肠道菌群功能性食品的开发与应用五、调节肠道菌群功能性食品的应用案例(二)生产工艺2.双歧杆菌酸奶的发酵选择不影响双歧杆