植物多糖益生元研究进展，益生菌对肠道稳态调节的益处

植物来源的多糖作为益生元可以被肠道微生物群代谢，导致短链脂肪酸(SCFA)和神经递质等代谢物的产生。益生菌及其代谢物通过各种机制帮助平衡抗炎和促炎反应。此外，益生菌可以将益生元代谢成影响脑肠轴的神经递质，从而减少焦虑和压力。益生元和益生菌之间存在协同作用，通过微生物群-肠-脑轴维持肠道稳态。为了即兴发挥肠道内益生菌递送的口服转移模式以及活力、功效和稳定性，需要共封装。个性化营养和精准医疗开始影响益生菌和益生元的应用，人们对了解与健康和疾病相关的微生物特性的兴趣日益浓厚。本文旨在总结植物多糖的来源、类型和结构。涉及益生元和益生菌的共封装系统在未来调节肠道稳态和脑肠轴方面具有潜在的应用前景。

益生元被定义为“未消化或难以消化的食物成分，有益地刺激一个或多个有益的肠道微生物群，从而对人类健康产生积极影响”。益生元可分为五种主要类型：糖多元醇、多糖、低聚糖、抗性淀粉和纤维。近年来，源自植物的特定低聚糖和多糖引起了人们的关注，并在功能性食品领域获得了极大的关注植物多糖是从植物中提取的高分子化合物，具有结构复杂、活性多样等特点。在健康的生物体中，肠道菌群可以代谢宿主无法降解的多糖，增强肠上皮屏障功能，减少炎症，调节免疫反应，抑制病原微生物群落的生长。植物多糖，不包括淀粉，不能被人体直接消化。然而，它们可以作为益生元，通过抑制病原体和刺激免疫系统来维持胃肠道健康。它们被肠道微生物群利用和分解以产生生物活性产物，例如短链脂肪酸，这些产物调节肠道微生物群的组成和活性，从而促进人类健康。

微胶囊化是确保益生菌在食品加工、储存和通过消化道过程中存活的关键技术。它能够将各种物质封装在胶囊中，并调节它们在特定时间的释放。该技术可保护生物活性物质免受直接暴露于不利的外部条件，例如高温、强酸、活性碱和氧气。益生菌可以使用三种主要方法以封装形式递送：物理过程、物理化学过程和化学系统。物理过程包括喷雾干燥、冷冻干燥和挤出等方法。另一方面，复杂的凝血代表了物理化学过程。最后，化学过程涉及通过络合和界面聚合的分子融合等技术。

益生元已被证明可以促进特定益生菌的生长和增殖，这些益生菌具有促进生理和心理健康的特性。因此，益生元被归类为心理生物学领域。该系统受到中枢神经系统 (CNS) 和肠神经系统 (ENS) 之间相互作用的复杂调节。有几种途径与食用益生元和益生菌的潜在健康益处有关：

1、益生元和益生菌对肠道免疫的协同作用

肠道微生物在消化系统、免疫功能和全身代谢中起着至关重要的作用。此外，肠道微生物群合成必需维生素，调节肠道内的气体和酸度平衡，并与病原体竞争以增强肠道屏障的稳定性。图3显示了肠道微生物群与宿主之间的微量营养素交换。益生菌通过四种主要机制促进肠道健康：免疫调节、抗菌物质的产生、细菌毒素的抑制以及通过粘附上皮细胞与病原体竞争。植物来源的多糖通过各种机制促进特定肠道细菌的增殖。这些机制包括：(1)增强有益细菌的增殖，如双歧杆菌a和乳酸菌;(2)通过生产短链脂肪酸来优化肠道环境;(3)通过刺激益生菌产生抗菌肽来抑制病原菌;(4)通过与病原体表面凝集素相互作用来降低病原体的粘附性(图4)。低聚糖在增强肠道免疫力方面发挥作用，可以被某些益生菌发酵以产生短链脂肪酸，以及维生素和其他有益化合物。富含益生元(如菊粉和低聚果糖)以及其他植物来源的多糖的饮食可促进肠道微生物群中益生菌的增殖，从而增强它们的存在。益生元如菊粉、XOS和GOS对微生物组成有深远的影响。此外，它们作为肠道内特定微生物产生丁酸的前体。燕麦酚类化合物和燕麦β-葡聚糖作为益生元，也调节脂质代谢和肠道微生物群。益生元还通过多种机制对肠道相关淋巴组织产生间接调节作用：(1)益生元可以作为病原体的诱饵受体，导致病原体的消除;(2)益生元促进益生菌的生长和活性;(3)益生元，在微生物发酵后，释放短链脂肪酸。

图 3.肠道微生物群和宿主之间的微量营养素交换。摄入的益生元被体内的肠道微生物群代谢，分泌的代谢物有助于平衡宿主的微量营养素状态。

图 4.植物来源的多糖通过多种策略富集肠道中的特定肠道细菌。例如，支持共生细菌的生长;通过生产短链脂肪酸来改善肠道环境;促进益生菌产生抗菌肽以抑制病原体。

2、益生元和益生菌对微生物群-肠-脑轴的协同作用

图 5.脑肠轴受益生元和益生菌的调节。肠道菌群和大脑通过自主神经、肠神经、免疫系统、肠道内分泌信号、神经递质、支链氨基酸、胆汁酸、短链脂肪酸、脊髓、下丘脑-垂体-肾上腺轴、肽聚糖等通路和介质进行双向交流。

益生菌具有合成神经递质和神经调节剂的能力，可有效刺激肠脑轴，有助于降低焦虑和压力水平。这种脑肠连接包括迷走神经、内脏神经和骶神经。在人体肠道中，一系列专门用于短链脂肪酸的受体通过迷走神经将大脑与肠道连接起来。SCFAs抑制迷走神经，迷走神经广泛分布在肠道中，主要是通过与在交感神经系统中高度表达的GPR41结合。当被益生菌代谢时，短链脂肪酸与肠道中专用于短链脂肪酸的特定受体结合。

保持平衡的肠道微生物群对于最佳肠道健康至关重要，益生菌调节起着至关重要的作用。鉴于益生菌在肠道环境中对灭活的敏感性，添加益生元或微胶囊益生菌可以增加肠道中活菌的数量。在结肠中，植物多糖通过各种降解和运输系统被益生菌分解成单糖和低聚糖。然后，这些分解产物在细胞内运输以进一步降解和发酵，产生可以调节肠道的物质。益生菌和益生元协同作用，协同作用，微调肠道微生物群和免疫反应，从而协调脑肠轴。这种协同作用不仅有益于肠道，还可以缓解焦虑、抑郁、降低血糖水平等。将益生菌和益生元加入酸奶、面包和果汁等功能性食品中，不仅可以提高口感和质量，还可以预防肠道疾病，如结肠感染。