一項(xiàng)新研究表明，某些與健康有關(guān)的人類腸道微生物與飲食中的膳食纖維類型密切相關(guān)，某些類型的膳食纖維能令這些微生物茁壯成長(zhǎng)。

     這項(xiàng)研究可以用于識(shí)別能夠增強(qiáng)腸道微生物群落，促進(jìn)健康成員生長(zhǎng)的飲食結(jié)構(gòu)，也有助于開發(fā)可持續(xù)的，價(jià)格合理的膳食纖維來(lái)源。

     研究人員說(shuō)，“纖維被認(rèn)為是有益的。但纖維實(shí)際上是許多不同成分的非常復(fù)雜的混合物。此外，在食品生產(chǎn)過(guò)程中以不同方式加工的不同植物來(lái)源的纖維具有不同的成分。不幸的是，我們沒有對(duì)這些差異及其生物學(xué)意義的詳細(xì)了解。我們都知道，現(xiàn)代西方飲食中纖維含量低，這種缺乏纖維的飲食習(xí)慣與腸道重要成員的喪失有關(guān)。”

   “我們正處于食品科學(xué)革命之中，現(xiàn)在科學(xué)家們可以通過(guò)先進(jìn)的分析工具識(shí)別各種食品中存在的天然分子。由此產(chǎn)生的食品成分百科全書，有助于了解腸道微生物如何能夠檢測(cè)和轉(zhuǎn)化這些成分，使其成為滿足自身需求的產(chǎn)品。”

適合腸道的膳食纖維飲食

    膳食纖維可以促進(jìn)健康，但典型的西方飲食缺乏高纖維水果，蔬菜，全谷物和豆類。纖維含有非常多樣和復(fù)雜的分子集合。目前科學(xué)家們不清楚腸道細(xì)菌如何利用各種纖維的特定組分，再加上人類基因組擁有非常有限的基因庫(kù)來(lái)分解膳食纖維，因此這方面的研究存在空白。

    為了了解哪種類型的纖維能促進(jìn)人體腸道中不同類型有益微生物及其活性成分的生長(zhǎng)，在這項(xiàng)研究中，研究人員測(cè)試了34種食品級(jí)纖維，其中許多是從食品生產(chǎn)的副產(chǎn)品中純化出來(lái)的，例如在加工食品和飲料生產(chǎn)過(guò)程中被丟棄的水果和蔬菜中的果皮。

    研究人員采用的是無(wú)菌條件下飼養(yǎng)的小鼠，讓它們體內(nèi)殖從健康人體內(nèi)培養(yǎng)出來(lái)的一系列腸道細(xì)菌。初給含有人腸道菌群的小鼠組喂食高飽和脂肪和低纖維的人類基礎(chǔ)飲食。接下來(lái)，研究人員篩選了144種含有不同類型和數(shù)量纖維補(bǔ)充劑的衍生飲食。一部分添加，一部分不添加。研究人員監(jiān)測(cè)了添加的纖維對(duì)腸道群落成員水平的影響，以及由其基因組編碼的蛋白質(zhì)的表達(dá)。

    研究人員說(shuō)，“對(duì)不同纖維有反應(yīng)的微生物基因提供了一個(gè)重要線索，即這些腸道成員喜歡的是特定類型纖維中的哪種分子。”

    研究人員說(shuō)：“我們的篩選鑒定了食品級(jí)纖維，它們選擇性地影響屬于一組稱為Bacteroides擬桿菌的不同物種。我們的實(shí)驗(yàn)表明，在豌豆纖維中，活性物質(zhì)分子成分是一種稱為arabinan阿拉伯聚糖的多糖，而在從橙皮中回收的柑橘果膠中，則是另一種稱為homogalacturonan高聚半乳糖醛酸的多糖。”

    研究人員發(fā)現(xiàn)了腸道細(xì)菌物種之間的相互作用，這有助于解釋纖維對(duì)擬桿菌屬物種的選擇性影響。事實(shí)證明，一些擬桿菌直接相互競(jìng)爭(zhēng)消費(fèi)膳食纖維成分，而另一些則不會(huì)。研究人員認(rèn)為，了解這些關(guān)系對(duì)于開發(fā)腸道中共同生活的不同微生物群體進(jìn)行加工的食物非常重要。

人造食物顆粒

    為了剖析這些關(guān)系，研究人員開發(fā)了熒光標(biāo)記的人造食物顆粒，這些顆粒由不同類型磁性微小玻璃珠組成，其中含有來(lái)自不同纖維的不同類型的碳水化合物。將這些含營(yíng)養(yǎng)物的顆粒喂給定殖微生物群落的小鼠，其中會(huì)故意遺漏一個(gè)或多個(gè)擬桿菌，然后通過(guò)這些動(dòng)物的腸后回收食物顆粒，測(cè)量殘留在顆粒表面上的多糖的量。

    “這些人造食物顆粒充當(dāng)了生物傳感器，使我們能夠解讀包含或遺漏擬桿菌如何影響菌群處理不同珠子上存在的不同多糖，”研究人員說(shuō)。 “此外，我們能夠監(jiān)測(cè)不同飲食環(huán)境中的纖維降解情況。”

    “我們?cè)鴳岩刹煌废抵g可能存在競(jìng)爭(zhēng)，有些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手會(huì)比其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手強(qiáng)，”研究人員說(shuō)。蛋白質(zhì)組學(xué)分析和遺傳篩選證實(shí)，在該模型細(xì)菌菌群中存在的物種之間存在纖維消化等級(jí)。

    研究人員指出，含有營(yíng)養(yǎng)素的人造食物顆粒不僅可以用作生物傳感器來(lái)定義人類微生物群落的功能，還可以幫助食品科學(xué)家開發(fā)生產(chǎn)含有不同促進(jìn)健康生物活性纖維成分組合的營(yíng)養(yǎng)食品的方法。 ”