目前，公認的人體所必需的營養素有7種，即蛋白質、脂肪、碳水化合物、水、維生素、礦物質和膳食纖維。自20世紀70年代隨著科學家對膳食纖維的研究的不斷深入，人們對益生元的興趣日益增加。益生元有重要的營養健康作用，經常補充會對很多疾病有預防和治療的效果。近年來，益生元的新價值被不斷挖掘，也讓人們對益生元有了更深的認識。
本文將全面闡述益生元的健康功效及其新價值。
什么是益生元？益生元，一個既熟悉又陌生的名字，一個能夠實現人體微生態平衡的優秀配料，已經逐步走進千家萬戶。1995年，英國雷丁大學食品微生物學教授格蘭·吉布森(Gibson)定義益生元是指“人體不消化或難消化的食物成分，選擇性地刺激少數幾種結腸生理活性細菌的生長和活性，從而對宿主產生健康效應”。2007年9月，聯合國糧農組織(FAO)召集國際頂級專家開展了益生元技術會議，對益生元的定義作出修正，認為“益生元是一種可通過調節微生物菌群而有益于宿主健康的無生命的食品成分”。
能作為益生元的食物成分必須滿足兩個條件：
1.不能被哺乳類上消化道的酶所水解，最好在大腸中不被消化，能夠在整個結腸內誘發糖分解代謝。
2.能選擇性地刺激大腸中對宿主健康有益的細菌的生長和活性代謝。一般來說，要證明一個物質是否為益生元，要求十分嚴格，必須經過體外試驗、動物試驗和人體試驗的研究。迄今為止，公認滿足“益生元”要求的有3種：菊粉、低聚果糖、低聚半乳糖。
目前，市場上使用的益生元多為低聚糖類。低聚果糖(FOS)又稱果寡糖、果糖低聚糖或果聚糖，是一種水溶性膳食纖維，由蔗糖和1—3個果糖分子通過β-2-1糖苷鍵與蔗糖中的果糖基結合而成，主要由蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖組成的混合物。低聚果糖廣泛存在于自然界的36，000多種植物中，如梨、香蕉、大蒜、蘆筍、小麥、大麥、韭菜、燕麥中都含有FOS。菊粉(Inulin)跟低聚果糖類似，只是其聚合度范圍更大，通常為2—60之間。低聚半乳糖(GOS)是含有半乳糖的低聚糖，結構是 Gal-(Gal)n-Glc(注：Gal：半乳糖;Glc：葡萄糖，n=1—4)形式的低聚糖，是以乳糖為原料，利用β-半乳糖苷酶催化而生成的。它是目前能工業化生產的最接近母乳低聚糖的益生元。益生元的健康功效益生元的生理功能主要是通過促進人體腸道有益菌的繁殖，減少有害菌，恢復腸道微生態平衡來促進人體的健康。
低聚糖還具有膳食纖維的功能，可增加大便的持水性和容量，從而易于排出，起到“腸內清道夫”的作用，對便秘、腹瀉起到雙向調節，還可吸附腸道中陰離子、膽汁酸而有效降低血脂和膽固醇。改善腸道菌群，增殖有益菌大腸是人體最大的細菌庫，糞便干物質中30%—50%是細菌體，人體細菌的95%以上集中在大腸，大腸內容物的含菌量每克可達1012cfu以上，代謝非常旺盛。進入大腸的碳水化合物，是經上消化道吸收后的殘留物，每天約只有10—60 克，其中大部分為抗性淀粉、非淀粉多糖及非吸收性糖類和膳食蛋白等，由食物攝入非消化性的低聚糖只有幾克。大腸因缺乏大腸細菌可利用的碳源，一旦有碳水化合物進入，就會對腸道菌群代謝產生重要影響。大腸利用低聚糖的能力是不同的，體外試驗結果表明，雙歧桿菌對各種低聚糖幾乎都可以利用，而一些有害菌對大多數益生元幾乎都不能利用或很難利用。
研究表明，低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚異麥芽糖和乳酮糖等可使菌群發生改變，雙歧桿菌和乳酸桿菌水平增加，有時還可使梭菌及擬桿菌的數量下降。吉布森等用模擬大腸升結腸和橫結腸等不同部位的腸環境的多級發酵槽，接種糞便進行厭氧連續培養來觀察低聚果糖對腸道菌群的影響，結果顯示，低聚果糖可不同程度地促進所有腸道菌的生長，但只有雙歧桿菌生長最快，而產氣莢膜梭菌、大腸桿菌、糞腸球菌及擬桿菌等腐敗菌遠不如用葡萄糖作碳源時好。
人體試驗也表明，各種難消化低聚糖可促進人體大腸雙歧桿菌的增殖。以低聚果糖為例，日本學者光岡(Mitsuoka)就23名老年病人 (50—90歲)進行試驗，在每日膳食中添加低聚果糖15克，為期2周，每日收集糞便作細菌學試驗。結果表明，食用低聚果糖后其大便中雙歧桿菌比試驗前增加了10倍，由108cfu/克增加到109cfu/克糞便，大便中雙歧桿菌的檢出率，由87%增加到100%。糞便腸桿菌由108cfu/克降低到 106-7cfu/克，pH值下降0.3個單位，停止食用后雙歧桿菌減少。益生元刺激人體腸道雙歧桿菌等有益菌群生長，增強腸道定植抗力而改善腸道功能是因受試者的年齡、飲食、健康狀況及其他因素而異。在一定的范圍內，改善腸道功能的效果隨使用劑量增大而增加。
長期食用益生元低聚糖，腸道菌群適應后，會增強對益生元的分解，其最大無作用量會增加，停用后效果也會逐漸消失。與益生菌一樣，其調整腸道菌群的效果持久性不長，需經常不斷食用。提高免疫力益生元通過促進雙歧桿菌增殖來調節腸道微生態平衡，誘導腸黏膜淋巴系統的免疫活性以及激活體液免疫和細胞免疫，從局部或整體調節機體免疫功能。日本學者細野(Hosono)等進行的老鼠試驗表明，低聚果糖能通過改變腸道微生態環境而促進腸黏膜的CD4+PP淋巴細胞亞群分泌IgA和白細胞介素IL-5、IL-6，并抑制Th2控制的免疫應答。曼哈塔(Manharta)等研究表明，低聚果糖通過增加PP淋巴細胞分泌，在大腸和小腸部位均能激活或誘導黏膜免疫系統，從而提高免疫力。預防便秘便秘與腸道菌群互為因果關系。腸道菌群失調可以誘發便秘，而便秘進一步加重了腸道菌群失衡。
益生元作為一種水溶性膳食纖維，不被人體消化吸收，以原形形態達到大腸，有選擇性地增殖有益菌。同時，小分子的低聚果糖可產生較高的滲透壓，而使結腸壁的水分析出進入結腸，使糞便變軟，從而有利于緩解便秘;另外，益生元在被有益菌利用的過程中產生醋酸、丁酸等短鏈脂肪酸，促進腸道蠕動，促使糞便排出體外，進而緩解便秘。我國山東大學王寧的研究表明，便秘患者每日服用低聚果糖5克，連續7天后，能提高便秘患者的排便次數，改善排便狀況和排便性狀，對便秘患者具有一定的通便作用。抗衰老衰老的自由基學說已被國內外學者認可。
自由基是人體代謝過程中不斷產生的損害自身的毒性產物，它廣泛參與生理與病理過程。機體在自由基及其誘導的氧化反應下導致衰老。自由基的含量隨增齡而升高，同時，自由基促成的脂質氧化作用及生成的過氧化脂類也隨年齡而增加。自由基的消除主要靠氧化劑完成，特別是超氧化歧化酶 (SOD)和過氧化氫酶(CAT)。益生元能夠調節腸道菌群，增殖腸道雙歧桿菌，而雙歧桿菌能增加血液中SOD的活性和含量，從而起到抗衰老的作用。
另外，日本學者出口(Deguchi)等研究表明，雙歧桿菌可降低大鼠腸道pH值，清除氨等有害物質，可大大減輕肝臟清除這些物質的負擔，因而可以減少自由基的生成。此外，雙歧桿菌還能促進人體對微量元素的吸收，而許多微量元素如錳、銅、鋅等處于SOD的活性中心，與SOD的活性密切相關。促進鈣、鐵、鎂、鋅等礦物質吸收礦物質在腸道系統的調節下，通過主動運轉或被動擴散的形式，在胃酸、酶、肽、維生素、氨基酸、有機酸等的協助下，被腸道吸收，以滿足機體的需要。
益生元通過幾個方面有效促進礦物質的吸收：
1.調節體內微生態平衡，改善胃腸道功能，激活腸壁細胞，促進代謝酶活性，增強腸道吸收動力。
2.全面調節腸道，從小腸到大腸，特別是改善整個大腸微生態環境，提高腸黏膜細胞活力，增加吸收表面積，促進大腸吸收。
3.改善腸道吸收環境。益生元不被胃和小腸分解，進入大腸后全面增殖有益菌，其代謝產物產生的短鏈脂肪酸可降低腸道pH值，利于礦物質溶解，協助大腸對礦物質的吸收。荷蘭學者豪威爾(VandenHeuvel)等用穩定性同位素方法對12個年齡14—16歲的青少年測定了15克低聚果糖對鈣吸收的影響，鈣吸收的百分率從47.8±16.4%(安慰劑)上升到60.1±17.2%(低聚果糖)。改善脂質代謝，降低血脂和膽固醇動物及人體實驗都表明，食用低聚果糖對調節血糖、血壓、降低血清膽固醇，提高HDL/LDL比例有一定的效果。
其機理如下：
1.肝臟中的膽固醇會轉變成膽酸，到達小腸能幫助消化脂肪，然后膽酸會回到肝臟再轉變成膽固醇。低聚果糖是水溶性膳食纖維，在小腸中能形成膠狀物質將膽酸包圍，膽酸便不能通過小腸腸壁被吸收再回到肝臟，而是通過消化道被排出體外。于是，當腸內食物再進行消化需要膽酸時，肝臟只能靠吸收血液中的膽固醇來補充消耗的膽酸，從而降低了血液中的膽固醇，令冠心病和中風的發病率也隨之降低。低聚果糖在胃腸中還可以和脂肪結合形成纖維——脂肪復合物，部分直接排出體外，減少人體對脂肪的吸收。
2.低聚果糖促進雙歧桿菌增殖，雙歧桿菌可使低聚果糖分解而產生的短鏈脂肪酸和乳酸及其鹽類。
其中，丙酸可抑制膽固醇生成有關酶類如3-羥基-3-3甲基戊二酰輔酶A(HMG-CoA)的活性而抑制膽固醇的合成;醋酸可抑制肝臟中的葡萄糖轉化為脂肪。日本山崎(Yamazaki)等就12名69歲老人進行試驗，4周內每天給食低聚果糖8克，結果糞便中雙歧桿菌由8.52增加到9.17cfu/克，隨大便排泄出的膽固醇，由2.81±0.94毫克/克增加到8.18±2.37毫克/克。戴維森(Davidson)等對24名高膽固醇病人每天給食低聚果糖18克，6周后LDL下降14.4%，膽固醇下降8.6%。預防與治療肝臟疾病腐敗菌能產生大量的吲哚、硫化氫、胺酚等代謝產物，這些產物在肝臟用酸解毒，隨尿液以葡糖醛酸鹽和硫酸鹽等形式排出。如果不能及時排毒，將導致肝功能紊亂和循環系統失常，干擾神經系統并影響睡眠。益生元增殖雙歧桿菌，雙歧桿菌在腸道能抑制腐生菌的生長和代謝以及氨等毒素的產生和吸收。此外，還可激活免疫細胞，從而減少肝臟毒素，保護肝臟。
抗腫瘤食物經消化吸收后所剩殘渣到達結腸，在腸道腐敗菌(大腸桿菌、梭狀芽孢桿菌、擬桿菌等)的作用下，可產生許多有毒致癌代謝產物如氨(肝毒素)、胺(肝毒素)、亞硝胺(致癌物)、苯酚與甲苯酚(促癌物)、次級膽汁酸(結腸癌促進物)等。益生元通過增殖雙歧桿菌，抑制腐敗菌的生長，減少有毒產物的生成，并對有毒發酵產物具有吸附螯合作用，清除腐敗產物和細菌毒素，減少對腸壁的刺激，凈化腸道環境;另外，益生元代謝降解產生短鏈脂肪酸，可降低腸道pH值，抑制腐敗菌的生長，從而有利于預防結腸癌等癌癥疾病。
益生元新價值的發現控制體重近年來，越來越多的研究證據指出，肥胖的形成與腸道菌群密切相關。最初，研究發現，出生和生長在無菌環境中的無菌鼠比生長在常規環境中的老鼠要瘦。后來，盡管減少了食物的攝入，被注射了由常規動物盲腸中獲得的菌群的無菌鼠體脂仍然增長了60%。這是最初揭示腸道菌群與肥胖的關系。雷(Ley)等人通過對動物和人體試驗的研究發現，肥胖者腸道內厚壁菌門細菌數量增加，擬桿菌門細菌數量下降。隨著研究的不斷深入，上海交通大學趙立平教授的團隊經過多年的研究，終于揪出了“致胖細菌”——陰溝腸桿菌。陰溝腸桿菌是一類腸道有害細菌，美國科學院院士戈登 (Gordon)等研究發現，腸道有害菌直接抑制了控制脂肪進出脂肪細胞的FIAF(引發禁食脂肪細胞因子，fasting- inducedadipocytefactor)基因的表達，使進入脂肪細胞的大門“保持”打開的狀態，當吃高脂肪食物時，過量的脂肪就不加控制，全盤接收，導致了人體的肥胖。
益生元通過調節腸道使有益菌增殖，抑制有害菌的增長，使腸道恢復平衡狀態，控制脂肪進出脂肪細胞的FIAF基因的抑制被解除，因而，可以達到控制體重的目的。荷蘭馬斯特里赫特大學的沃霍夫(VerhoefSP)等對31例健康的肥胖患者給予每天16克的低聚果糖治療，通過兩周的實驗，結果表明，能增加試驗者在用餐時的飽腹感，每天熱能的攝入量比平時要降低11%左右。阿根廷國立圖庫曼大學的簡達(Genta)等研究發現，讓肥胖者每天攝入0.14克/千克的低聚果糖，經過120天后，平均體重從91.1±8.4千克下降到76.2±6.1千克。預防與調養糖尿病糖尿病是由胰島素分泌或作用缺陷引起的，一般臨床診斷指標為空腹和餐后血糖水平。糖尿病分1型和2型，以2型糖尿病居多。
以前，一直認為胰島素分泌不足和胰島素抵抗是糖尿病的根源。最新研究顯示，腸道微生態失調引起的內毒素增多是糖尿病發生的根源。當腸道微生態遭破壞時，有害菌增多，釋放大量內毒素，超過肝臟解毒能力，就對宿主產生危害。益生元通過增殖腸道內雙歧桿菌，修復受損的腸道微生態，降低內毒素水平，使空腹胰島素降低，餐后胰島素分泌增加，胰島素抵抗得以緩解，有效預防與調養糖尿病。阿根廷的一項研究發現，糖尿病患者每天攝入10克低聚果糖，可有效緩解胰島素抵抗、降低血糖水平。協同提高中藥的生物利用率中藥的藥效主要來源于苷類物質，如人參中的人參皂苷，黃芪中的黃芪甲苷，大黃有效瀉下成分大黃蒽苷，龍膽所含龍膽苦苷等。
中藥的給藥途徑大多通過口服，然而，研究表明，口服中藥，其活性成分(如苷類)難以被直接吸收，必須經過腸道細菌代謝后，其產物才能發揮生物活性。當人體內有益菌減少時，苷類物質不能分解為苷元，中藥的藥效就不能完全發揮。益生元通過調整腸道微生態平衡，使中藥活性被有效利用，經腸道選擇吸收入肝臟。其中，一部分隨血液循環運送到身體各臟器，直接或間接地影響生理活性物質的變化而產生藥效。排毒美容美是女性一生的追求。隨著現代生活和工作壓力的增大，環境污染的嚴重，很多女性的臉部受到色斑、痘痘、毛孔粗大等的困擾，她們大多借助化妝品來解決一時的“面子”問題。然而，這只是一種 “表面功夫”，解決肌膚問題要由內而外。內部，主要指腸道，腸道的健康是美麗的根本。
研究發現，便秘和腸毒素是導致“面子”問題的關鍵。然而，市面上解決便秘和排毒等問題的產品并不能滿足當前消費者的需求，存在損害脾胃、反復發作以及加劇腸道功能紊亂等問題，而益生元通過調整惡化的腸道微生態，增殖有益菌，減少腐敗菌，產生有機酸，促進腸道蠕動，防止便秘。
另外，益生元能夠抑制腸道腐敗菌的生成，凈化腸道環境，減少有害菌產生的毒素通過皮膚排泄，因此，通過腸道毒素和宿便的清除，讓女人散發由內而外的美麗。改善抑郁和焦慮等情緒疾病最近的研究發現，腸道細菌影響小鼠的大腦神經系統的發育和行為模式的發展。美國哥倫比亞大學邁克爾·格爾森在《科學美國人》雜志上發表文章稱，控制人類以及某些哺乳動物情感的五羥色胺、多巴胺以及讓人情緒愉快的激素，95%是在腸道里面合成的。
因此，情緒的很大部分受腸道神經系統影響。益生元通過平衡腸道菌群，減少宿主的炎癥反應，促進營養物質的吸收，恢復神經遞質的正常代謝，修復神經系統，從而改善抑郁和焦慮等不良情緒。加拿大多倫多大學的一項隨機雙盲的研究中，隨機選取39名慢性疲勞癥患者，每天接受干酪乳桿菌 (Lactobacilluscasei)(2.4×1010cfu)或安慰劑，持續兩個月。在干預前和干預后，根據糞便樣本檢測分析病人的腸道菌群，并且評估病人的抑郁和焦慮狀態。
實驗結果表明，與安慰劑組相比，服用干酪乳桿菌(L.casei)組不僅乳桿菌和雙歧桿菌顯著增加，而且焦慮癥狀也明顯減輕。小結進入20世紀80年代以來，隨著社會經濟的發展，生活節奏的加快，飲食結構的不合理引起所謂的“文明病”患者日益增多。據有關部門統計，全國患不同程度便秘的人占調查人數的60%以上，高血壓患者有1億多人，肥胖癥患者超過8000萬人，骨質疏松病患者逾7000萬人，每年發現癌癥患者有240萬人，兒童缺鈣者占50%，全國60歲以上老年有1.3億人，更多的人處于亞健康狀態。這樣一種嚴峻的社會人群健康狀況給醫療事業帶來巨大的壓力，國家醫保開支無限增加，嚴重影響國家經濟建設。以雙歧桿菌、乳酸桿菌和各種功能低聚糖為首的微生態保健品，是建立在醫學和營養新概念基礎上開發出來的新一代保健食品。
近代醫學研究表明，腸道微生態平衡與否確實同人體健康有著密切關系，雙歧桿菌、乳酸桿菌等人體正常有益菌能夠促進腸道菌群平衡，有助于抑制有害菌和腸道腐敗，預防腸道感染、減輕腹瀉，緩解便秘，清除腸道腐敗有毒產物，增強體質和促進營養的吸收。
隨著微生態學研究的不斷深入，益生元的健康價值被不斷挖掘，益生元作為一種平衡人體微生態系統的優秀物料將被應用到人類生活的各個領域中，走進千家萬戶，守護人類的健康。
