水果、蔬菜是人類所需的重要食物組成，其品種和加工保藏方式多、含有多種對人體有益的活性成分，為人類提供豐富的營養。長期以來，果蔬是公認的維生素和礦物質的重要來源。
隨著人們健康意識的提高和對食品營養保健功能的關注，果蔬的重要性越來越被人們所認識，因此多吃水果和蔬菜作為重要的一條膳食指南被廣泛推薦。水果和蔬菜在膳食指南中佔有一席之地，是因為其含有豐富的維生素、礦物質和植物化學素的成分。隨著自由基學說與抗氧化理論的發展，果蔬也被認為是天然的抗氧化原料。
近年來，隨著腸道菌群與動物健康的關係越來越明晰，各種腸-軸理論的發展，果蔬的另一個重要功能——益生元作用也越來越被認識。益生元是調節人體微生態和胃腸道穩態的重要功能因子，也是很多慢性病預防和治療的手段之一。大量研究表明果蔬是重要的益生元來源。以前認為的具有抗氧化作用的果蔬所含有的植物化學素，很可能是透過對腸道菌群的間接作用來達到益生元的功效。
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什麼是益生元
益生元（prebiotics）是由格倫·吉布索（G。R。Gibsion）首次定提出，是指“不易消化的食物成分，它可以透過選擇性地刺激結腸中的一種或少數幾種細菌的生長或活性而對宿主產生有益影響，從而增進宿主健康”。這種受到啟用的細菌應是天生具備有益作用的，如雙歧桿菌和乳酸菌。
作為益生元有以下3個標準：（1）抵抗宿主消化的能力（例如胃酸度、哺乳動物酶水解和胃腸道吸收）；（2）它們被腸道微生物發酵；（3）有選擇地刺激與健康相關的腸道細菌的生長或活動。
隨著研究的不斷深入和人們對益生菌、益生元和腸道健康的再認識，研究者對益生元的概念又有了新的認識。2016年12月，國際益生菌和益生元科學協會重新審查了益生元的定義和範圍。雖與益生元的最初含義相一致，但考慮到最新的科學和臨床發展，該小組更新了益生元的定義：被宿主微生物選擇性地利用以使其健康的基質。這個定義將益生元的概念擴充套件到可能包括非碳水化合物物質，應用於除胃腸道以外的身體部位及食物以外的其它物質，保留了選擇性微生物群介導機制的要求，對健康有益的影響必須得到證明，才能被認為是益生元。
益生元的種類包括有功能性低聚糖類（如低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚異麥芽糖等）、多糖類（現階段所發現的微藻如螺旋藻、節旋藻等）、一些天然植物（如蔬菜、中草藥、野生植物等）的提取物、蛋白質水解物、多元醇等。功能性低聚糖是最常見的益生元。
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益生元的生理功能
改善腸道微生態，減輕和預防便秘
益生元作為代謝底物，能夠被腸道菌群發酵利用，促進雙歧桿菌等有益菌增殖，還可產生氣體擴大腸道體積，減輕排便困難症狀來防止便秘。Daniel等研究了膳食纖維對健康成年人的腸道菌群組成的影響，研究發現膳食纖維干預會提高人體糞便中雙歧桿菌和乳酸桿菌的相對丰度，改善腸道健康狀況。Correa等研究了麵包中新增化學修飾抗性澱粉對大鼠骨骼和腸道健康的影響，結果發現抗性澱粉可以增加大鼠骨骼密度，促進乳桿菌增殖，改善腸道健康。
促進礦物質的吸收
益生元在腸道中經有益微生物發酵後產生短鏈脂肪酸，可以降低腸道內p H值，提高礦物質的溶解性，從而促進人體對鈣、鎂等礦物質的吸收。Ohta等研究了果寡糖對大鼠礦物質吸收能力的影響，結果顯示果寡糖能夠顯著促進大鼠對鈣、鎂等礦物質的吸收。同時研究發現可發酵寡糖或多糖也可促進鎂離子的吸收，而且在不同型別的可發酵碳水化合物上進行研究，證實了它們對不同動物的鎂吸收具有促進作用。
調節脂質代謝，降低血糖血脂
益生元可調節肝臟脂質代謝，降低機體血糖血脂水平，降低血清中膽固醇含量。它還能夠吸水膨脹，增加機體飽腹感，延長食物排出胃的時間，減緩人體吸收葡萄糖的速度，從而降低血糖反應。Adebola等研究表明益生元可以改善膽汁鹽水解酶的分泌，降低血清中膽固醇水平。Aoe等研究了低分子質量大麥β-葡聚糖對小鼠盲腸發酵、葡萄糖和脂質代謝的影響，發現大麥β-葡聚糖可以顯著降低總膽固醇和低密度脂蛋白的含量，並增加雙歧桿菌和擬桿菌數量以及盲腸短鏈脂肪酸含量。該結果表明低分子質量大麥β-葡聚糖可以透過益生元作用來影響糖脂代謝。
免疫調節，抗腫瘤
益生元具有免疫調節和抗腫瘤等活性。益生元被腸道有益菌利用後，促進其生長繁殖，產生的代謝產物可促進抗體細胞增殖，刺激腸道免疫器官生長，提高巨噬細胞的活性和機體免疫力，降低癌症的發生。Zhu等研究了枸杞多糖的益生效果，發現枸杞多糖可以透過調節腸道菌群來改善先天免疫應答，增強免疫反應。
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果蔬中的益生元
果蔬中富含多種植物化學素，主要包括多酚類化合物、生物鹼、多糖、萜烯類、類胡蘿蔔素、硫苷類、葉綠素、甜菜素和凝集素等。
天然低聚糖與益生元
許多果蔬中含有天然的低聚糖，是公認的天然益生元或益生元的提取原料，如菊苣、菊芋、蒲公英和大蒜等都是傳統益生元含量豐富的食物原料。
傳統益生元的果蔬來源及其含量
膳食纖維與益生元
膳食纖維在維持健康方面有著重要作用。目前，有研究表明果膠類膳食纖維具有調節腸道菌群，改善腸道屏障等益生元作用。Su等研究了具有益生活性的蓮子寡糖對小鼠腸道菌群調節和緩解便秘的影響，結果表明蓮子寡糖可以增加腸道有益菌數量，增強腸道中短鏈脂肪酸的濃度，對小鼠便秘具有一定緩解作用。Baenas等採用體外發酵模型對覆盆子膳食纖維的益生元效果進行評估，結果發現覆盆子膳食纖維可以增加短鏈脂肪酸的含量，具有一定益生元潛力。
酚類化合物與益生元
多酚類化合物的抗癌、抗炎，預防心腦血管疾病和抗病毒等功能作用主要依靠腸道微生物對多酚的代謝，微生物的代謝產物又反過來影響腸道菌群，進而影響人體健康。Hu等研究了多酚蛋白奈米纖維水凝膠透過調節腸道屏障，抑制促炎m RNA的表達，增加盲腸中短鏈脂肪酸含量和調節腸道菌群相對丰度來改善小鼠結腸炎。Jiao等研究了藍莓多酚提取物對高脂飲食誘導的肥胖小鼠的緩解作用，結果顯示藍莓多酚可以抑制小鼠體重增加，改善脂質代謝異常，調節腸道微生物組成，可以作為潛在的益生元製劑。
類胡蘿蔔素與益生元
類胡蘿蔔素可以到達結腸，在腸道中被微生物發酵利用，發揮生物學作用。Lyu等綜述了腸道微生物與人類疾病的關係，同時表明補充類胡蘿蔔素可以促進腸道免疫球蛋白的產生，在腸道穩態中發揮關鍵作用，還提出補充膳食類胡蘿蔔素如β-胡蘿蔔素和蝦青素等可以改善腸道免疫，促進腸道健康。富含番茄紅素的番茄和番茄產品可以降低患癌症的風險。Xia等研究表明富含番茄紅素的番茄粉可以增加高脂飼養小鼠的腸道微生物豐富性和多樣性，進而改善高脂誘導的炎症反應。
果蔬益生元作用機制
隨著果蔬益生元證據的增加，對其機制的探索越來越多，尤其是多糖類和多酚類。下圖是在一些研究的基礎上彙總的果蔬益生元潛在作用機制。果蔬益生元可以透過刺激腸道微生物的間接的方式或直接作用於一些受體來發揮健康作用。絕大部分果蔬益生元在小腸中不吸收或只有部分被吸收，在大腸中被腸道微生物發酵利用，產生的代謝產物反過來會作用於腸道菌，調節人體健康。果蔬益生元可以抑制有害菌生長，促進有益菌增殖，增強腸道菌群多樣性，調節腸道菌群組成，進而影響腸上皮細胞基因表達，影響腸道免疫。此外，果蔬益生元被有益微生物發酵產生乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸，也可以調節腸道穩態。短鏈脂肪酸能夠給腸上皮細胞提供能量，保護腸道屏障；降低腸道內p H值，抑制病原體生長；透過識別G蛋白偶聯受體（G proteincoulped receptors，GPRs）影響免疫反應，改善腸道免疫。
04
酵素中的益生元
大量的果蔬植物化學素都具有潛在的益生元功能。
如果採用益生菌來發酵，就完全有可能成為一種合生元產品，
具體產品的形式可以是泡菜、發酵果蔬汁、
酵素
、果酒、果醋等，也可以採用復配形式，如果蔬粉、嬰幼兒輔食等。
天然植物益生元在各種食物中的含量
植物酵素是一種含有豐富的生物酶、多酚、益生菌、益生元、維生素、有機酸和膳食纖維等多種生物活性物質的功能性複合物，其具有良好的抗氧化、抗炎抑菌、增強免疫和調節腸道菌群等多種生理功能。
果蔬加工方式及其對益生元功能的影響
“酵素”中的益生元是酵素中的主要功能成分之一，其中，益生元一部分來自原料本身， 另一部分是成品時新增進去的，如非消化性的低聚果糖、低聚木糖、異麥芽糖等，其目的是改善酵素口感，提高酵素中的營養成分，和防止變質。
在工業化生產中，採用二次發酵工藝，即經過後熟工藝得到微生物酵素產品，例如：糙米酵素、植物酵素等。除此之外，工業化生產還採用先進的生物萃取技術，根據一定的科學配比進行壓榨並在常溫下發酵180d以上，然後提取發酵後的酵素原液配以果寡糖及13種益生菌群再進行螯合，整個過程溫度均控制在40℃以下，生產週期一年以上，最終得到富含益生元，且更易被人體吸收的功能性酵素。
周陽發明公開了一種含小分子和益生元的瘦身酵素代餐包及其製備方法（CN201810510452。2），原料包括酵素粉、脫脂奶粉、燕麥粉、魔芋粉、葛根粉、綠豆粉、甜味劑、保鮮劑等，得到的含小分子肽和益生元的瘦身酵素代餐包含糖量低，熱量低，富含酵素和膳食纖維，營養豐富，口感好，具有減肥、降糖降脂等功效，且方便攜帶，適合現代人快節奏的生活。
韋武林等人發明公開了一種黑糖益生元新科斯糖綜合酵素及其製備方法（CN201710742871。4），材料包括：黑糖、黑麴黴菌絲、黑葡萄、刺梨、黑桑葚、黑豆、黑糯米、黑芝麻、黑木耳、黑玉米、黑棗、黑麥、白芸豆和複合益生菌等。新科斯糖具有較1F-低聚果糖更好的促生益生菌能力，被稱為“高效益生元”，也是一種新型功能性甜味劑，具有益生元的功能，不僅保持了黑糖的營養成分，還有酵素改善體內腸道微生物的動態平衡、促進新陳代謝的功能。
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益生元的應用現狀
益生元符合當代人健康消費觀念，具有多方面優點，對機體功能起到了改善作用，可以顯著提高健康水平，在多個領域中都有著廣闊的應用前景。
在食品中，主要應用於早餐穀物食品 （如燕麥片、脆米片等），嬰幼兒食品 （如調製奶粉、液體奶等），各種保健食品及飲料、糖果、糕點、麵包中；在醫藥中，主要應用於對胃腸道病人的治療；在飼料方面，益生元作為一種天然的綠色飼料新增劑應用於飼料中。國外益生元的應用始於20世紀80年代中後期，我國開始於90年代末，目前已應用於雞飼料、豬飼料和水產飼料中，使用的主要益生元有異麥芽寡糖、果寡糖、甘露寡糖等幾個品種。
酵素由於富含益生菌、益生元、礦物元素、抗氧化成分以及肽類、酶類等營養成分，也在進一步地快速發展。隨著基因工程、細胞工程等生物技術發展，食品行業開啟了以酵素類食品領銜的新一代功能性食品。隨著人們對健康的重視，以及對酵素功能性的瞭解，酵素的需求量也將會逐漸增大，因此功能型酵素產品也存在著巨大的發展潛力。
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