摘要：低聚异麦芽糖是一种具有良好生理功能的益生元类物质，具有改善或防止便秘的作用，可以被广泛的应用于各种食品、医药、保健品等。本文综述了便秘人群的状况及便秘与肠道菌群的关系，并对低聚异麦芽糖防止便秘的机理进行了分析。
关键词：低聚异麦芽糖 肠道菌群 便秘
前言
在人们日常生活中往往被忽视的胃肠道功能失调性疾病——便秘。便秘是指大便密结不通，排便时间延长或憋大便而排出不畅的一种病症。据调查我国约有10%的人存在便秘问题。研究发现，引起便秘的因素虽然很多，但其中肠道菌群是一个很重要的因素，便秘者肠内菌群十分不平衡，粪便中的有益菌比健康者降低25%以上，也有研究指出在50%的便秘者粪便中，并无有益菌存在。益生元低聚异麦芽糖因具有重要的理化特性与生理功能，因此作为食品配料得到迅速发展。目前已被广泛的应用于各种食品、医药、保健品等。它通过调节肠道的微生态环境与肠道菌群的平衡，增加粪便的持水性等作用，可有效的改善或防止便秘。
1益生元低聚异麦芽糖的结构特点
Gibson定义益生元是“不被消化的食物成分，可以选择性的结肠中的一种或少数几种细菌的生长或活性而对宿主产生有益影响，从而增加宿主健康”[1]。有益生元功能的物质主要是一些非(或难)消化性低聚糖，如低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖、大豆低聚糖等，此外还包括一些天然植物提取物、蛋白质水解物、多元醇等，目前研究主要集中在低聚糖类物质。
大量研究表明低聚异麦芽糖（Isomaltooligosaccharide，IMO）是一种具有良好生理功能的益生元，它是以淀粉为原料，经过特殊酶的作用而制成的，是指2－10个葡萄糖分子之间至少有一个以а1.6糖苷键结合而成的一类支链状低聚糖，包括异麦芽糖、异麦芽三糖、潘糖，以及异麦芽四糖及以上的各支链寡糖等。低聚异麦芽糖因含有а1.6糖苷键而在胃肠道内既不能水解，也不能被消化吸收，而直接到达大肠，被那里的有益菌所利用；它的生理功能主要是通过促进人体肠道内有益菌的繁殖，优化菌群平衡来实现的具有和益生菌一样的功能；还具有膳食纤维的功能，可增加大便持水性和容量，从而易于排出；可吸附肠道中阴离子，胆汁酸而有效的降低血脂和胆固醇；能诱导有利于宿主健康的肠道局部免疫或全身免疫反应，具有增强免疫力的作用。此外，还可以被发酵产生短链脂肪酸而降低肠道的pH值，从而抑制肠道病原菌微生物，增殖双歧杆菌，以及提高矿物质的可利用性。
2 便秘人群的现状调查及便秘与肠道菌群的关系
2.1 便秘人群的现状调查
随着人们饮食结构的改变以及精神心理和社会因素等多方面的影响，便秘已成为影响现代人生活质量的重要因素之一。于普林等[2]对6个城市8252名60岁以上的常住老年人进行横断面流行病学调查，发现老年人便秘城市患病率为10.9%，农村为12.3%，农村高于城市（P﹤0.01），老年人便秘总患病率为11.5%，随着年龄的增长患病率增加。
对北京、天津和西安地区对60岁以上老年人的调查发现，发生慢性便秘的比率高达20%；而对北京地区18至70岁成年人进行的随机分级调查发现，慢性便秘的发病率为超过60%；女性比男性高4倍[3]。北京、西安等地区的流行病学调查显示[4]：慢性便秘发病率在6.07%-9.18%，天津刘世信等[5]报道该市区人群便秘患病率流行病学，以随机抽样方法入户问卷调查2030人，便秘者90人，患病率为4.43%。而美国一项调查显示20%的健康人群受到便秘的困扰，而且便秘也与结肠癌、心、脑血管以及老年性痴呆等发生有关[6]。
2.2 引起便秘的原因分析
便秘的种类大致可分为两种类型。一种称为“机能性便秘”。这是大肠或直肠的作用减弱，或老是忍住便意而引起的便秘。另外一种是“器质性便秘”。这是因为某种疾病导致肠管变细，或大肠长异物，使得大便难以通过肠管而引起的便秘。此外，也有因先天性大肠形状异常，而引起便秘的情况。这两种便秘之中，绝大多数的人都是患的机能性便秘。而机能性便秘又分为“一时性便秘”和“习惯性便秘”两种。因旅行、搬家等生活环境改变，或精神紧张、烦恼所暂时引起的便秘，称为“一时性便秘”；由于食量减少，胃或结肠的排便反射不够充分，也是其中的原因。因大肠排泄的作用，持续减低所引起的便秘，称为“习惯性便秘”，即所谓的慢性便秘，可分为“迟缓性”、“直肠性”、“痉挛性”三种类型。
2.3 便秘与肠道菌群的关系
便秘是一种病症，经调查，便秘是一种相当普遍的病症，有相当比例的男人和女人都经历过便秘。引起便秘的因素很多，其中肠道菌群是一个很重要的因素。例如，双歧杆菌，它在维持正常的肠道蠕动方面具有重要作用，由于双歧杆菌和其它专性厌氧性菌有产酸功能，它能使肠腔内处于一个酸性环境，具有调节肠道正常蠕动、维持生理功能的作用。如果肠道双歧杆菌缺乏时，肠道的蠕动功能降低，肠腔内的粪便就不易排出体外，造成便秘。长期的便秘会使粪便内大量的有害物质反复刺激肠壁，就有可能产生直肠癌。所以，长期习惯性便秘并不是正常表现，应给予重视。
便秘与肠道菌群的关系，早在20世纪20年代便有相关的研究，许多研究一致指出，如能增加肠内的有益菌，即可迅速有效改善便秘。研究发现，便秘者肠内菌群十分不平衡，粪便中的有益菌比健康者降低25%以上，也有研究指出在50%的便秘者粪便中，并无有益菌存在。
已有文献调查显示[7]，几乎所有便秘人群均发生不同程度的菌群失调。张旭等调查南京便秘与非便秘老年人肠道微生态菌群，通过采集50岁以上便秘与非便秘老人粪便，做厌氧和需氧菌培养、计数与鉴定。结果显示：老年人群中有一定菌群失调改变，便秘组老年人双歧杆菌含量明显降低。
毕洪玲等[8]观察58例便秘患者粪便菌群的变化规律，并与56例健康人比较，结果健康对照组与便秘组比较，便秘组粪便中的双歧杆菌、类杆菌均显著减少（P﹤0.01），乳杆菌减少显著（P﹤0.05）；梭杆菌增加非常显著（P﹤0.01），肠杆菌增加显著（P﹤0.05），B/E值减低非常显著（P﹤0.01）。其结果证实便秘人群肠道菌群的微生态平衡受到破坏，主要表现在双歧杆菌为主的益生菌数量显著减少，腐败梭菌等条件致病菌数量显著增高。
张桂兰等[9]动态观察30例老年性便秘患者粪便菌群的变化规律，并与32例健康老年人比较。结构显示老年性便秘组肠杆菌显著增高（P﹤0.05），梭杆菌增加非常显著（P﹤0.01）；类杆菌和双歧杆菌减低非常显著（P﹤0.01）。老年性便秘人群肠道菌群正常结构的生态平衡受到破坏。以双歧杆菌为主的有益菌数量非常显著的减少，腐败菌等条件致病菌数量增加显著。
龙泽荣等[10]对便秘型肠易激综合症患者与健康人群肠道菌群的变化进行研究，42例便秘组与38例对照组比较，结果显示，便秘型肠易激综合症肠道菌群结构的变化可能与梭状芽孢杆菌类致病菌增高，双歧杆菌类有益菌的降低有密切的关系。
周景欣等[11]调查便秘与非便秘人群肠道菌群状况，考察便秘人群服用双歧杆菌低聚果糖后肠道菌群改善的情况。结果显示便秘人群中出现肠道菌群失调，便秘组双歧杆菌、乳杆菌含量明显降低，服用双歧杆菌低聚果糖合生元后肠道菌群状况恢复到正常人群水平，对改善便秘人群肠道菌群失调，治疗便秘有一定的疗效作用。
3 低聚异麦芽糖防止便秘的机理分析
3.1 低聚异麦芽糖调节肠道菌群的作用
大量的研究均表明低聚异麦芽糖具有增值双歧杆菌、乳酸菌等肠道有益菌的作用。许多研究者通过体外试验来证明低聚异麦芽糖增值有益菌的作用，大致的方法为：将培养基中添加适量低聚异麦芽糖后，将双歧杆菌等菌株接种在该培养基中，于37℃，某pH条件下厌氧培养24h~48h，再观察接种菌群的变化情况。尽管具体的研究方法和条件不同，这些研究还是得出了较为一致的结论：低聚异麦芽糖IMO对有益菌（双歧杆菌、乳杆菌、类杆菌等）有显著的增殖作用，而对有害菌（大肠杆菌、梭菌、拟杆菌等）有显著的抑制作用。低聚异麦芽糖，能同低聚半乳糖一样，可以被多种双歧杆菌（两歧双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌等）利用进而生长繁殖[12-16]。
许多研究表明，摄入低聚异麦芽糖对动物的肠道菌群有改善作用，并且对已失调的肠道菌群有修复作用。如姚景会[17]对喂食低聚异麦芽糖的小鼠肠道内四种细菌（双歧杆菌、乳杆菌、肠杆菌、肠球菌）的数量变化进行了研究，结果表明：高剂量组表现出双歧杆菌的增殖作用，中剂量组的肠杆菌显著减少，低剂量组则表现出肠杆菌显著增加，试验结果比较不稳定。李志刚[18]的研究表明，高剂量组和中剂量组的双歧杆菌的数量均有显著增加，低剂量组的肠球菌数量明显减少。顾清[19]的研究表明：灌服前与灌服后比较，高剂量组双歧杆菌、乳杆菌为显著增殖，肠杆菌、肠球菌显著减少。中剂量组仅有肠杆菌、肠球菌显著减少；低剂量组仅有肠杆菌显著减少。
从1988年起，日本昭和产业公司对低聚异麦芽糖进行了大量的人体试验研究，最终确认了低聚异麦芽糖有增加肠道内双歧杆菌数量的效果和改善肠道内环境的效果。低聚异麦芽糖也因此被批准为改善肠道的特定保健用食品。他们的系列研究表明，低聚异麦芽糖的摄入量范围为2~20g/d 时就能够引起肠内双歧杆菌增殖。若摄食低聚异麦芽糖（8~20g/d）7天，双歧杆菌的增殖就呈显著水平，在肠内的比率会由原来的14.8%增至24.5%。若摄入量为10g/d，只需连续食用14天，双歧杆菌的数量就会显著增加，比率由原来的8.4%增至20.1%，但此时其它菌群没有明显变化。若停用1周后再继续摄食1周，除双歧杆菌的数量呈显著水平外，乳杆菌开始明显增殖，而梭菌、拟杆菌等的生长开始受到了抑制，拟杆菌的比率由72.7%降至50.1%[20,21]。
国内也进行了相关研究[22]，确证了健康成人在食用低聚异麦芽糖（7.5~15g/d）14天后，肠道内双歧杆菌和乳杆菌的数量均有显著增殖，且分别增加20倍和30倍左右。同时，梭菌显著减少，肠杆菌、肠球菌无明显变化。
3.2 低聚异麦芽糖防止便秘的机理
一些研究者认为摄取功能性低聚糖对人体的有益作用的机理与摄取膳食纤维对人体的作用是相同的，因为它们都可以增加粪便的体积，缩短排便的时间（增强肠胃系统的健康），控制葡萄糖的含量以及调节甘油三酯的代谢[23,24]。此外，由于低聚异麦芽糖能导致双歧杆菌的量增加，双歧杆菌通过糖代谢相应增加了丙酸、丁酸等胃酸的分泌量，这些有机酸促进了肠道蠕动，使肠道运动亢进，同时通过渗透压增加粪便水分，从而使排便性状得到改善。长期食用低聚异麦芽糖，能有效的防止和治疗便秘。
3.3低聚异麦芽糖对防止或治疗便秘人群的研究状况
Hsiao等[25]评价了低聚异麦芽糖对于老年人肠道功能和营养状况的影响。以7名有慢性便秘史的老年人（平均年龄75.2±4.0）为试验对象，进行为期30天的控制低纤维饮食和接下来30天的添加低聚异麦芽糖（含有10g活性成分）的饮食，每5天为一个阶段。IMO可以使排便频率、粪便的湿重和干重增加了两倍、70%和55%，而粪便的醋酸盐和丙酸盐的浓度增加了近2.5倍；平均血清钠的浓度降低，其他的血液指标没有明显变化；而对人体测量参数和营养吸收没有显著影响。试验最后5天，粪便中细菌的含量从约53％增加到约70％，而可溶性成分的平均含量降低了10％。也就是说，摄入IMO后，粪便菌群量从5.0±0.4g/d显著增加至9.9±1.2；而粪便中植物和可溶性组分的含量却没有显著变化。这说明服用IMO可以有效改善肠道运动、粪便排泄和大肠中微生物的发酵，从而改善了老年人的便秘现象，而没有任何的副作用产生。
便秘和高血脂常困扰着血透析患者，Wang等[26]研究表明了异麦芽糖低聚糖IMO对20个血透病人的慢性重型便秘和高血脂症的治疗效果，结果表明IMO可显着增强肠道蠕动，在4周内改善了76.3% + 30.9 %的患者的便秘情况。此外，IMO具有良好的耐受性，且可有效地降低血透病人的总胆固醇和甘油三脂含量，并提高高密度脂蛋白胆固醇。
Toshiyuki等[27]研究了31个健康志愿者在摄食10g/d或15g/d的IMO后排便的情况。受试者之前有过便秘且5天内仅排便少于3次的，服用IMO后排便频率显著增加，并呈一定的剂量关系。无腹胀腹泻现象。短链脂肪酸的含量与粪便中的双歧杆菌数量、排便频率、粪便pH有显著相关性。结果表明：摄入IMO10g/d，不仅可以改善肠道菌群和肠内环境，而且可以增加排便频率，粪便中的醋酸对肠道环境的改善有重要作用。
4 低聚异麦芽糖的应用
因低聚异麦芽糖的甜味、加工性质十分接近砂糖或麦芽糖，制取容易，价格便宜。因此，低聚异麦芽糖可广泛用于各种食品中，充分发挥其调节肠道菌群的作用，为食品工业的发展和人类健康做出一定贡献，其应用领域如下：①饮料：果蔬汁饮料、茶饮料、豆奶、含酒精饮料、乳酸菌饮料、粉末速溶饮料等；②乳制品：婴儿奶粉、鲜乳、调味乳、发酵乳等；③糖果及糕点：高级奶糖、口香糖、泡泡糖、各种中西式糕点等；④冷饮、果酒、果酱、蜂蜜加工品、焙烤食品等。⑤具有调节肠道的医药、保健品等。
参考文献
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