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微量营养素产品的迭代,把握肠道菌群是关键

时间: 2020.10.20

来源:量子高科益生元,作者Walker,原题:微量营养素产品的迭代,把握肠道菌群是关键

随着新一代主力消费群体的崛起,他们更加注重生活品质,倾向购买个性化的产品,不少食品饮料企业表示“读懂年轻人的心思,真的好难”。好在宣传推广的方式和渠道逐渐多元,近年来众多品牌开始热衷“跨界”,通过品牌随着社会结构的变化以及消费模式的改变,我国膳食营养补充剂市场格局也在发生变化,根据《2019中国大健康消费发展白皮书》分析,维生素矿物质类微量营养补充剂产品市场规模占比过半,其中以钙、铁、锌以及VB、VC、VD为主。

这些微量营养素是人体正常生长发育所必需的微量元素或小分子,它们对细胞信号传导、激素产生、蛋白合成和各器官功能有重要作用。缺乏这些微量营养素会对健康造成毁灭性的后果,特别是在人类发育的早期阶段,而过量则会增加细菌感染的易感性并导致毒性。

然而,目前市面上的此类营养补充剂已经趋于饱和,如何另辟蹊径,在竞争激烈的市场上杀出一条生路?近日一篇发表在Molecular Cell上的综述文章为我们提出了一种新思路:协同肠道菌群,提高微量营养素的利用率。

文章指出:人体,尤其是肠道,在吃过一顿营养丰富的大餐后,给微生物提供了一份微量营养素的自助餐。然而,一旦感觉到细菌感染,人体就会隔离锌和铁。

作为营养免疫总体策略的一部分,宿主蛋白被从中性粒细胞和巨噬细胞中释放出来,与铁和锌结合,降低它们在系统部位和肠道中的浓度。此时,致病菌也发展出复杂的侵袭机制来克服微量营养素的缺乏,“掠夺”这些矿物质来满足自身需要。但是在健康时期这种却没有这种微营养素隔离现象,人体及其共生菌“和平”的获得这些微营养素,表明在健康和疾病中人类与微生物之间的微营养素相关相互作用具有一系列不同的特征。

以铁为例,在缺铁条件下,致病菌释放铁载体到细胞外环境中,细菌的铁载体对Fe3+有亲和力,并/或能逃避宿主蛋白的捕获,使铁与铁载体结合后保存在致病菌蛋白中,以备不时之需。致病菌还可以通过血红素结合蛋白获得血红素和血红素中的铁,或者通过细菌输入血红素系统直接结合游离血红素。细胞内血红素可以直接与血红素结合或储存在细菌蛋白中。血红素也可以被酶降解,释放Fe3+,然后可以如上使用或储存。

铁和锌对几乎所有的细菌都是必不可少的,但过量也会产生毒性。因此,细胞内锌和铁的水平必须严格控制。细菌已经进化出吸收和储存机制以满足其细胞的需要,以及当细胞内浓度过高时使用的外排机制。

Fur和Zur作为Fe和Zn依赖型调节剂,也分别负责调节铁和锌的外排。这些机制使致病菌能够排出储存的铁和锌以满足自身需要,克服营养免疫,并在肠道中战胜共生菌。

肠道共生菌对于铁和锌的储存或外排机制与致病菌相似,但是其与致病菌相比,其释放金属载体蛋白或竞争微量元素的能力要差,“侵略性”更小,而且共生菌还要与人体共享这些营养素,所以容易造成共生菌营养素缺乏。

人体和细菌均需要维生素B才能生存和生长。一些物种有完整的生物合成途径来制造这些分子,而另一些物种则必须从外源获取这些分子。

当处于B族维生素丰富的环境中时,比如人类肠道,它们就会利用这种外援输入机制,因为其成本要更低。在营养环境不同的环境中,细菌可利用环境中不同的营养素进行生长或合成B族维生素:有些菌群包含所有B族维生素的完整生物合成途径,有些菌群不包含任何途径,还有一些菌群包含部分途径。

研究表明,几乎所有的拟杆菌,梭杆菌,变形菌拥有核黄素和生物素的必要途径,厚壁菌和放线菌可以产生硫胺素。由此可以看出,B族维生素的缺乏和过量都与肠道微生物组成的改变有关,而不同的微生物组成又和合成不同的B族维生素紧密相关,因此保持肠道共生菌的多样性是满足人体B族维生素需求的必要条件,这些维生素既能与人体共享,还能促进肠道菌群的稳定性。

综上,微量营养素的缺乏和过量都与肠道微生物组成的改变有关。在通过外源膳食途径补充微量营养素的同时还需综合考虑肠道微生物群的组成,因为上述两种情况都可能为致病菌的强化定殖创造机会。而肠道共生菌与人类之间的合作具有更高的代谢效率,人体和肠道共生菌的微营养平衡可能是进化良好的合作而不是拮抗关系的产物。

因此,在设计微量营养素膳食补充剂的产品配方时,不仅要考虑微量营养素的添加剂量,还需将肠道菌群纳入研究,进而提高微量营养素在肠道内的吸收利用率。

由于致病菌有更好的矿物质金属结合能力,而肠道共生群的多样性又对合成B族维生素至关重要,因此定向增加肠道共生菌的多样性,抑制致病菌的数量成为协同微量营养素配料的选择指导思想,而作为益生元的低聚果糖/低聚半乳糖无疑是最理想的选择,其增殖有益菌抑制有害菌的特性已被广泛公认,而且作为一种不被人体消化吸收的功能性低聚糖,它的稳定性又要比益生菌高,加工及储存条件有更高的灵活性。

益生元提高矿物质吸收率方面的研究也已得到了坐实:在针对肯尼亚婴儿的一项喂养试验发现低聚半乳糖可以提高铁的吸收率达62%;而另一项实验发现低聚果糖可以提高钙的吸收(30.5±0.8mgVS27.5±1.5mg),同时提高了有益菌双歧杆菌和乳酸杆菌的数量,减少了致病菌的数量。

不仅如此,益生元还可通过增殖肠道有益菌,刺激免疫系统,改善肠道屏障功能,以提高身体的免疫力、增强体质,与许多膳食营养补充剂的可达到相辅相成的目的。

目前,我国膳食营养补充剂行业正进入高质量发展的阶段,行业孕育着巨大的发展潜力。随着行业的升级,巧妙运用“新原料、新技术、新功能”,从产品的品质及功效上下功夫,从而推进膳食营养补充剂行业的技术升级和产品革新,才能跟得上消费者需求的变化,抢占市场先机。


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