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【转载】 人类的肠胃道及其微生物菌群——《益生元的开发与应用》节选(2)

西方营养学:纤维素/益生元

 

人类肠道的不同部位分布着数量上和性质上各不相同的各种微生物。微生物通过口腔后,其定植在很大程度上受到口腔内的PH和通向结肠速度逐步减慢的食物的影响,食物通过胃和小肠的速度与通过大肠相比是很快的。因而在大肠中便能建立起一个复杂而相对稳定的菌群,结肠中近乎中性的PH和相对较低的吸附性,有利于多种细菌的生长和繁殖。

 

                 表:决定人体肠道不同部位细菌数量的宿主因素

 

解剖学部位

口腔

十二指肠

回肠

结肠

PH

碱性

1.0-3.0

酸性至中性

中性至碱性

5.5-7.2

淤积

周期性

周期性

推进

拖长

延长/滞留

微环境

牙齿/舌

黏液

黏液

黏液

黏液/食物/隐窝/上皮

功能

咀嚼/部分消化

消化

消化/吸收

消化/吸收

消化/液体和盐分再吸收

每毫升或每克内容物细胞数

108

10-100

10-1000

104-106

1012

 

人类的大肠可分为盲肠、升结肠,横结肠,降结肠,乙状结肠及直肠等6个部分。大肠微生物群的存在,使大肠具有复杂的水解消化功能,其中包括了膳食成分的分解,主要是一些上消化道所不能水解和吸收的碳水化合物以及复杂蛋白质的水解消化。可利用的碳水化合物耗尽后,剩下的就成为膳食残渣,从升结肠通过横结肠进入降结肠形成粪便。

 

以西式饮食为主要生活方式的人其肠道细菌量可达肠内容物的50%以上,其中约有500种不同的可培养的微生物。成人中,每克干重大肠内容物的土著菌含量多大1012

 

通常大肠菌群根据其对宿主健康的影响可分为有益和有害两群,最为常见的病原菌是大肠杆菌和梭菌,它们的致病作用是感染腹泻和腐败,而有益菌的作用是促进消化和营养吸收,因此认为影响组成菌群的因素比起影响健康的因素更为重要。

 

 

质的多样性或许是对存在于大肠中的细菌菌种的动力学和稳定性的一个重要决定因素,而这些基质是由膳食残渣所产生,还可由宿主的分泌物如黏蛋白来提供。

 

结肠微生物群利用来自食物的基质和内源性的基质如黏蛋白来维持生长。

 

结肠中庞大的菌群是绝对厌氧菌,靠通过发酵来获取能量。

 

两种主要的发酵基质来自膳食的非消化性碳水化合物和不被小肠消化的蛋白质。其中碳水化合物的发酵是最有利于获得能量的,可导致结肠中的基质被分梯度地利用。

 

升结肠是个解糖区,进入大肠中大量中的大量碳水化合物在此进行发酵,当食糜消化物运送到降结肠时,其中所含可利用的碳水化合物已所剩无几,蛋白质和氨基酸便成为降结肠中细菌的主要能源。

 

然而就整体而言,细菌赖以生长的主要基质是膳食碳水化合物,据估计每天进入结肠的膳食碳水化合物约有10-60G。其中很大比例是抗性淀粉,抗性淀粉可被广泛的大肠菌群所发酵。

 

进入结肠的其余碳水化合物是非淀粉质多糖,非吸收性糖类例如棉籽糖、水苏糖、乳糖以及低聚糖例如低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖。肠道菌群降解这些碳水化合物的程度有着很大差异,非吸收性糖进入肠道后很容易被发酵,在升结肠中滞留时间很短。

 

某些糖例如棉子糖只能被选择性地发酵,而其他的糖则可维持一系列肠道细菌的生长。

 

还有进入大肠的非消化性低聚糖被发酵的程度也是不同的,某些低聚糖例如低聚果糖、低聚半乳糖、乳酮糖等可被双歧杆菌优先利用,这些导致了益生元这个概念的形成。

 

非淀粉碳水化合物包括果胶、聚阿拉伯半乳糖、菊粉、树胶和半纤维素等,这些都是可被大肠菌群所发酵的,而木质素与纤维素则就很难发酵。

 

内源性碳水化合物,主要是黏蛋白和硫酸软骨素,每天大约可提供2-3G的发酵基质。

 

大肠菌群中有解糖作用的主要的菌种有拟杆菌、双歧杆菌、胃瘤球菌、真杆菌、乳杆菌和梭菌、蛋白质和氨基酸也可被大肠中细菌用来发酵。

 

每天大约有25G蛋白质进入大肠,大肠中其他蛋白质来源有细菌分泌物、脱落的上皮细胞、细菌细胞裂解物以及黏蛋白等。主要的解蛋白质菌种属于拟杆菌和梭菌类。

 

大肠中碳水化合物被发酵而生成短链脂肪酸,主要是醋酸、丙酸和丁酸和一些其他代谢产物如乳酸盐、丙酮酸盐、乙醇、琥珀酸盐等电子接受代谢产物以及氢、二氧化碳、甲烷和硫化氢等气体。

 

短链脂肪酸能迅速被大肠黏膜所吸收而为宿主提供能源。

 

醋酸盐则主要在肌肉、肾脏、心、脑中被代谢,而丙酸盐则被肝脏所代谢,且可能是糖异生前体,它能抑制胆固醇合成。

 

另一方面,丁酸则被大肠上皮细胞所代谢而用来调节细胞的生长与分化。

 

到达大肠的蛋白质则经发酵而转变成支链脂肪酸以及一些无氮化合物。与碳水化合物发酵所不同的是,有些终产物对宿主可能有毒,像氨、胺类和酚类化合物,过度的蛋白质发酵,特别是在降结肠内可能会引发疾病,它往往在大肠这一部位发生而沿着大肠向近端发展,其例子包括了肠癌和溃疡性结肠炎。

 

 

扩展阅读:

 

《益生元的开发与应用》子目录

《益生元专辑》子目录

《吃出健康的智慧:来自哈佛医学院的健康新理念》子目录

《中国健康调查报告》子目录

《西方营养学——第六营养素》子目录

《吃出健康的智慧:来自哈佛医学院的健康新理念》子目录

《健康饮食---胃肠保健》子目录

《细胞因素》子目录

 

 

 

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