劉苗苗，畢冉冉，孫玉敬

（浙江工業(yè)大學食品科學與工程學院 杭州 310014）

近年來，大量的流行病學研究發(fā)現增加水果蔬菜的攝入能夠促進人類健康，減少慢性非傳染性疾病的發(fā)生率。果蔬攝入量低的人群有19%發(fā)生結腸癌，31%發(fā)生心臟病，11%發(fā)生中風的概率[1-2]?！吨袊用裆攀持改稀吠扑]我國成年人每天應攝入蔬菜300～500 g，最好深色蔬菜約占一半，新鮮水果200～350 g[3-4]。果蔬中含有的植物化學成分是其發(fā)揮其健康功能的物質基礎[5-6]。過去很長一段時間果蔬植物化學素的抗氧化功能被認為是發(fā)揮健康作用的主要機制之一。近年來，隨著腸道菌群研究的深入，發(fā)現果蔬營養(yǎng)健康作用也可通過其與腸道菌群的相互作用實現。對腸道菌群的研究為果蔬功能研究拓展了新思路。

果蔬中絕大部分植物化學成分如多酚[7-8]、多糖[9]等在胃和小腸中不能消化，從而進入大腸，只有在腸道菌群的作用下進行代謝，才能被吸收并產生生理功能。這些物質通過調整腸道菌群結構，保護黏膜屏障，增加短鏈脂肪酸（SCFAs）的產量等方式產生益生作用。腸道菌群的代謝產物SCFAs 能夠進一步發(fā)揮益生功效[10]，如丁酸可促進結腸運動，減少炎癥，抑制腫瘤細胞的發(fā)展，丁酸和丙酸誘導T 調節(jié)細胞的分化，協助控制腸道炎癥。SCFAs 還作為腸道微生物群的信號化學物質，通過與脂肪組織、肝臟和大腦等遠端器官的接觸，參與調節(jié)能量代謝和食欲[11]。

腸道菌群可大致分為有益菌、中性菌和有害菌，在人體中發(fā)揮許多重要功能。人體胃腸道為腸道菌群提供寄居環(huán)境，腸道菌群則為人體提供多種生理功能[12]，其功能包括黏膜屏障功能——保護宿主免受病原體的侵害，免疫防御功能——調節(jié)免疫系統(tǒng)及免疫相關的健康問題，代謝與營養(yǎng)功能、能量調節(jié)功能——消化和吸收營養(yǎng)物質，產生必要的營養(yǎng)物質，調節(jié)衰老和內分泌狀態(tài)[12-13]。腸道環(huán)境容易受到飲食、環(huán)境、年齡等多種因素[14]影響，而飲食最容易影響腸道環(huán)境，并與微生物群落不斷相互作用[15]。

目前，國內外許多學者研究果蔬單一提取物對腸道菌群的影響，然而人體對果蔬的利用通常是以全果形式進行的。近年來，研究人員開始關注全果蔬對腸道菌群的影響，相關研究尚處于起步階段。本文綜述果蔬提取物和全果蔬與腸道菌群的相互作用研究進展。

1 果蔬對腸道菌群及其代謝的影響

厚壁菌門（Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、變形菌門（Proteobacteria）和放線菌門（Actinobacteria）是腸道中4 個主要的門，約占腸道菌群細菌組成的90%，其中厚壁菌門和擬桿菌門是最豐富的2 個門。果蔬主要通過調節(jié)腸道菌群的組成和/或代謝活動來影響人體健康。

人體中主要的腸道益生菌有：雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、乳酸桿菌屬（Lactobacillus）、普雷沃特拉菌（Prevotella）、擬桿菌屬、阿克曼氏菌（Akkermansia）。雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬是生物體腸道內重要的益生菌[16-17]，不僅可以分解代謝腸道內的益生元，產生有利于腸道微生態(tài)的代謝產物，還能在一定程度上抑制有害菌的繁殖，改善腸道內環(huán)境，因此可以維持免疫平衡，增強腸道屏障功能。普雷沃特拉菌和擬桿菌屬是健康人體腸道菌群中的主要菌種[18]，可利用復雜碳水化合物產生乙酸和丙酸，為人體提供營養(yǎng)并維持腸道的正常生理功能。阿克曼氏菌是黏液降解菌，可以特異性利用腸道中的黏蛋白[19]，改善腸道屏障功能，以及降脂、降血糖等功能[20]，故被認為是潛在益生菌。

1.1 全果蔬對腸道菌群的影響

全果蔬可以改變腸道微生物的種類、數量、豐富度和多樣性，主要通過以下3 條途徑來改變腸道菌群的結構。

第1 條途徑是果蔬全果通過直接抑制有害菌的生長而影響菌群。研究發(fā)現佛手柑全果粉對革蘭氏陰性菌中大腸桿菌ATCC 25922（Escherichia coli ATCC 25922） 和鼠傷寒桿菌ATCC 14028（Salmonella enterica ser.Typhimurium ATCC 14028） 及革蘭氏陽性菌中金黃色葡萄球菌ATCC 25923（Staphylococcus aureus ATCC 25923）和糞腸球菌ATCC 29212（Enterococcus faecalis ATCC 29212）均有抑制作用[21]。中華獼猴桃果肉（ACF）和中華獼猴桃?guī)す猓ˋCFP）顯著減少有害菌腸球菌屬（Enterococcus）、葡萄球菌（Staphylococcus）和大腸桿菌/志賀氏菌（Escherichia/Shigella）的數量[22]。黃秋葵粉（OFP）[23]可抑制變形菌門、放線菌門的增加，降低幽門螺桿菌（Helicobacter）和Coprobacter 的數量及副擬桿菌科（Parabacteroides）豐度。

第2 條途徑是果蔬全果通過富集有益菌群調節(jié)腸道菌群，增加對腸道有益的擬桿菌屬菌群的豐度及數量，使得厚壁菌門/擬桿菌門比值顯著降低而產生有益作用，或富集乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬等益生菌含量。ACF 和ACFP 明顯降低大鼠模型腸道中厚壁菌門的豐度，增加擬桿菌門的豐度，使得厚壁菌門/擬桿菌門比值顯著降低[22]。OFP[23]可通過增加擬桿菌屬豐度來降低厚壁菌門/擬桿菌門比值。ACF 和ACFP[22]顯著增加有益菌乳酸桿菌屬和巴恩斯氏菌（Barnesiella）的數量。帶皮獼猴桃果肉比獼猴桃果肉對微生物多樣性的影響更為顯著，并具有更強的促進健康作用。絲瓜全果凍干粉[24]對雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬、普雷沃特拉菌屬和擬桿菌屬的數量具有顯著促進作用。OFP 可增加巴斯德氏菌（Pasteurella）、乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬的菌群數量，增加腸道卟啉單胞菌科（Porphyromonadaceae）的豐度，從而富集有益菌，對高脂飲食（HDF）誘導的肥胖小鼠腸道微生物菌群失調有顯著改善作用[23]。

第3 條途徑是果蔬全果通過產生代謝產物間接影響腸道菌群，目前研究比較多的代謝產物是SCFAs。SCFAs 可以調節(jié)腸道環(huán)境的pH 值，也可作為結腸細胞和一些菌屬的能量來源，從而對腸道健康及腸道菌群產生有益作用。枳實（FAI）經結腸發(fā)酵可以提高結腸中SCFAs 的含量，尤其是乙酸、丙酸和丁酸的含量，間接改善腸道菌群平衡[25]。絲瓜全果凍干粉[24]促進雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬、普雷沃特拉菌屬和擬桿菌屬數量增加，普雷沃特拉菌屬和擬桿菌屬直接代謝絲瓜膳食纖維產生乙酸和丙酸。OFP[23]顯著促進結腸SCFAs（乙酸、丙酸和丁酸）的產生，尤其是選擇性增加丁酸產生菌的比例來促進丁酸的產生。

1.2 果蔬汁對腸道菌群的影響

攝入果蔬汁對腸道微生物群的組成、結構和代謝活性有正向調節(jié)作用。果蔬汁對腸道菌群的影響除了上述類似全果的3 條作用途徑外，還可以通過果汁中的有機酸進行能量競爭，透過細菌外膜提高胞內滲透壓，抑制生物大分子合成，誘導宿主產生抗菌肽等多個方面發(fā)揮抑菌作用，它可以有效降低人體腸道的pH 值，抑制沙門氏菌、大腸埃希氏菌等常見致病菌的生長，從而改善機體的健康狀況[26]。

研究發(fā)現，富含多酚的果蔬汁與乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬和腸球菌屬多樣性的增加有關[27-28]，結腸中乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬數量的增加有利于腸道健康，包括調節(jié)免疫系統(tǒng)和短鏈脂肪酸的產生。這些菌群還可以產生細菌素，表現出抗菌能力，使致病菌種群得以減少。梭狀芽胞桿菌屬（Clostridium） 數量的升高并不一定會對健康產生負面影響，該屬的一些菌種與SCFAs 的產生有關，對健康有益[29]，而其它菌種由于其代謝活性和致病性質，參與了胃腸道疾病的炎癥過程[30-31]。蔓越莓汁增加了雙歧桿菌的相對豐度，并減少假單胞菌屬（Pseudomonas）的豐度，從而改善由于幽門螺旋桿菌引起的腸道菌群紊亂[32]。100%西沙諾尼純果汁[33]可抑制腸炎沙門氏菌、大腸埃希氏菌O157、福氏志賀氏菌（Shigella flexneri）、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）等常見致病菌，而對有益菌未產生影響。飲用野生藍莓復原汁（250 mL 水中含有25 g 野生藍莓粉）[34]使雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌 （Lactobacillus acidophilus）顯著增加。鮮榨橙汁（FOJ）能夠增加乳酸桿菌屬、腸球菌屬、雙歧桿菌屬和梭狀芽胞桿菌屬的數量，減少腸桿菌屬（Enterobacteria）的數量，使總菌群豐度值降低；巴氏殺菌橙汁（POJ）能夠增加乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬，減少腸桿菌屬。橙汁處理后，細菌總豐度降低，然而不一定對腸道微生物群有負面影響[30]。

果蔬汁經益生菌發(fā)酵呈現出果蔬汁-益生菌-發(fā)酵產物復合體，該復合物也會對腸道菌群結構進行調節(jié)。植物乳桿菌發(fā)酵蘋果汁可增加腸道內擬桿菌門、放線菌門的數量，降低厚壁菌門的數量，增加乳桿菌屬的比例，降低腸球菌屬的比例，因此改善抗生素引起的腸道微生物群的紊亂[35]。將嗜酸乳酸桿菌LA5 膠囊化于龍眼巴氏殺菌汁[36]，形成嗜酸乳桿菌-龍眼汁復合體，使嗜酸乳桿菌LA5 產生良好的結腸定殖效果，能促進結腸乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬的生長，對大腸桿菌和梭狀芽胞桿菌屬 （包括厭氧菌總數）的生長有抑制作用，從而改變腸道微生物群落。

此外，臨床試驗[37]發(fā)現，20 名健康成年人在3 d 內只飲用果汁和蔬菜汁（6 瓶/d 的混合蔬菜、根、柑橘、檸檬、辣椒和香草杏仁的果汁），隨后進行14 d 的日常飲食，以探究3 d 果蔬汁是否改變了20 名健康參與者的腸道菌群，結果表明3 d 果蔬汁干預使腸道菌群發(fā)生顯著變化，其中厚壁菌門和變形菌門的比例顯著降低，擬桿菌門的相對比例顯著增加，然而在14 d日常飲食后又恢復到初始水平。

1.3 果蔬提取物對腸道菌群的影響

1.3.1 果蔬提取物——多酚 多酚（Polyphenol）是一大類廣泛存在于自然界，具有大量酚羥基結構單元的植物次生代謝產物[37]。多酚主要分為兩大類：一類是包括水楊酸、咖啡酸、槲皮素等在內的小分子酚酸類物質及黃酮類物質，另一類是單寧類的大分子物質。而膳食多酚包括酚酸類（Phenolic acids）、類黃酮類（Flavonoids）、1，2-二苯乙烯（Stilbenes）和木脂素類（Lignans）四大類，膳食多酚不能被小腸吸收，直接到達結腸作為腸道菌群的發(fā)酵底物，其代謝物也可通過與腸上皮細胞的相互作用，進一步影響腸道菌群的結構和數量。

多酚的研究通常集中在多酚提取物，通過有機試劑提取果蔬不同部分中的多酚物質，這類提取物大多是膳食多酚混合物。多酚提取物對菌群的作用比較顯著，對腸道微環(huán)境穩(wěn)態(tài)、宿主腸道健康很重要，如表1所示。多酚提取物引起的厚壁菌門及擬桿菌門變化使厚壁菌門/擬桿菌門比值降低，對降低肥胖有利。阿克曼氏菌、乳酸桿菌等對SCFAs 合成有正向調節(jié)作用，同時阿克曼氏菌與體重的降低有關。

表1 多酚提取物對腸道菌群的影響Table 1 Effects of polyphenol extract on intestinal microflora

關于多酚單體對腸道菌群影響的研究，以酚酸、黃酮類單體為主，主要集中在多酚單體對模型動物結腸菌群的影響，多酚單體對體外單菌株的作用，多酚單體為主要原料的酸奶飲品對腸道菌群的影響。它們基本都對腸道病原菌有一定抑制作用，在建立的小鼠、肉雞等動物模型中，腸道菌群出現不同程度的紊亂，而多酚單體可以使其腸道菌群的結構趨于正常，因此對紊亂的腸道菌群有正向調節(jié)作用。具體菌群變化見表2。

表2 多酚單體成分對腸道菌群的影響Table 2 Effects of polyphenol monomer composition on intestinal flora

1，2 -二苯乙烯類物質和木脂素類研究較少，白藜蘆醇是增加了DSS 模型小鼠腸道乳酸桿菌和雙歧桿菌，減少了腸桿菌的增加[48]，也可改善HFD誘導的腸道菌群失調，具體表現為降低厚壁菌門/擬桿菌門比例，顯著抑制糞腸球菌的生長，促進乳酸桿菌和雙歧桿菌的生長[49]。芝麻素[50]可以重塑腸道微生物群，使厚壁菌門和放線菌門的相對豐度顯著增加，變形菌門和擬桿菌門的相對豐度顯著降低，顯著增加大鼠糞便中益生菌乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬的數量。另一項體外動物糞便厭氧培養(yǎng)實驗表明[51]，芝麻素可增加嗜酸乳桿菌的豐度，抑制大腸桿菌的生長。高通量測序分析表明，芝麻素處理增加了益生菌如乳酸桿菌屬和Flavonifractor 的豐度，并降低了有害細菌，如擬桿菌、腸球菌、梭狀芽孢桿菌xlva 和副擬桿菌的豐度。

1.3.2 果蔬提取物——多糖 植物多糖是由許多相同或不同的單糖以α-或β-糖苷鍵構成的化合物，包括淀粉、纖維素、果膠和多聚糖等重要的生物大分子，是生物體維持生命活動的主要能源物質[66]。多糖在胃腸消化中很難分解，大多都可完整進入結腸，可以作為腸道微生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)劑，對腸道菌群組成進行調節(jié)[67]。與腸道菌群相關的多糖范圍非常廣泛，大多集中在果蔬和食用菌。

多糖對腸道微生物的調節(jié)主要有兩種方式，一是在門水平上針對厚壁菌門和擬桿菌門進行調節(jié)。HDF 促進厚壁菌門生長，減少擬桿菌門數量，引起厚壁菌門/擬桿菌門比例異常變化，大多數多糖可以恢復HDF 引起的厚壁菌門/擬桿菌門比值異常。多糖對腸道菌群調節(jié)的另一條途徑就是促進有益菌的生長，減少有害菌數量，促進有益菌生長，從而促進腸道健康。

水果多糖是最常見報道的內容，對腸道菌群影響范圍較廣。Wang 等[68]對刺梨多糖（RTFP-3）模擬胃腸消化及發(fā)酵發(fā)現，RTFP-3 在門水平上降低厚壁菌門/擬桿菌門比值。RTFP-3 提高了有益菌的相對豐度，特別是雙歧桿菌科、乳酸桿菌科、擬桿菌科和鏈球菌科（Streptococcaceae），降低有害菌的相對豐度，如毛螺菌科、韋榮氏球菌科、紫單胞菌科 （Porphyromonadaceae）、紅蝽菌科（Coriobacteriaceae）和氨基酸球菌科（Acidaminococcacea）。冬棗小分子糖[69]發(fā)酵后對致病腸道細菌大腸桿菌/志賀氏菌等有害細菌有抑制作用?；瘕埞途厶牵―FO）[70-71]增加了棲湖菌屬（Limnohabitans）、布勞特氏菌屬（Blautia）、副擬桿菌屬、乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬和擬桿菌屬等有益菌的數量。木瓜果肉中的膳食纖維（DFs）[72]經發(fā)酵增加了梭菌科（Clostridiaceae）、糞芽孢菌屬（Coprobacillus）、Bulleidia 和史雷克氏菌屬 （Slackia） 的微生物數量。無花果多糖（FCPS）[73]提高了擬桿菌門S24-7菌科、擬桿菌屬和糞球菌屬等有益微生物的豐度，抑制了與炎癥相關微生物大腸桿菌屬和梭菌屬的豐度。柑橘果膠[74-75]發(fā)酵可促進雙歧桿菌屬、擬桿菌屬和普拉梭菌（Faecalobacterium prausnitzii）等有益菌的生長，且果膠可以特異性調節(jié)腸道中的微生物群落。

塊莖類蔬菜因其淀粉及多糖含量高，也會在一定程度上影響腸道菌群組成及其代謝。生馬鈴薯淀粉[76]可以增加小鼠盲腸中阿克曼氏菌、理研菌科（Rikenellaceae）和Utterella，經盲腸代謝后丙酸含量明顯升高。山藥中的水溶性多糖CYP-1[77]降低另枝菌屬（Alistipes）、螺桿菌屬（Helicobacter）和一種未知腸道細菌的豐度。蘿卜綠多糖（PRG）[78]增加了厚壁菌門的豐度，降低了擬桿菌門和疣微菌門的豐度。蘆薈多糖（APs）[79]使厚壁菌門和疣微菌門的豐度降低，擬桿菌門和變形菌門的豐度增加。普雷沃氏菌屬、鏈型桿菌屬（Catenibacterium）、毛螺菌科、糞球菌屬和瘤胃球菌屬等與多糖和SCFAs 代謝相關的微生物豐度增加，大腸桿菌-志賀氏菌屬和韋榮氏球菌屬等有害微生物減少。低分子量朝鮮薊果膠[80]可以促進擬桿菌屬、普雷沃氏菌屬、腸球菌屬和梭菌屬的生長。

食用菌多糖也可以顯著改善腸道菌群，灰喇叭菌多糖（CCPs）[81]體外發(fā)酵可以降低厚壁菌門/擬桿菌門比值，顯著調節(jié)擬桿菌屬等有益菌群的組成和豐度。平菇（Pleurotus sajor-caju）[82]促進糞桿菌屬、雙歧桿菌屬、羅氏菌屬、布勞特氏菌屬等產SCFAs 菌的生長，降低致病性大腸桿菌-志賀氏菌屬的相對豐度。金針菇多糖（FVP）[83]可使厚壁菌門增加，擬桿菌門減少，因此顯著改變微生物群的結構和組成。

1.3.3 果蔬提取物——類胡蘿卜素 類胡蘿卜素主要有兩大類，胡蘿卜素和葉黃素。胡蘿卜素，如α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素。葉黃素，如玉米黃質，葉黃素和蝦青素[84]。在正常飲食情況下，人體小腸吸收的類胡蘿卜素只有5%～50%[85]，由于其生物利用度差，大部分類胡蘿卜素完整進入結腸，并由腸道菌群發(fā)酵并進行代謝[86]。同時類胡蘿卜素可以促進微生物群落的豐度和物種豐富度，導致微生物群落的改變[87]。

蝦青素（AST）和巖藻黃質這兩種葉黃素類類胡蘿卜素與腸道菌群作用的研究較多，AST 和巖藻黃質顯著影響盲腸菌群的豐富度和多樣性。AST[88]使盲腸炎模型小鼠厚壁菌門、乳酸桿菌科的相對豐度顯著降低，變形菌門和毛螺菌科的相對豐度顯著升高。Wu 等[84]探究了野生型C57BL/6 J（WT）和β-胡蘿卜素加氧酶2（BCO2）敲除（KO）小鼠的蝦青素積累及其對腸道菌群的影響，發(fā)現蝦青素顯著提高了藍細菌（Cyanobacteria）豐度，降低了厚壁菌門和螺旋體門（Spirochaetes）豐度。添加蝦青素顯著提高KO 雄性小鼠體內阿克曼氏菌的豐度，增加了厚壁菌門/擬桿菌門比值。AST 降低了虎河豚腸道菌群的豐富度[89]，AST 在適宜范圍內增加，柔壁菌門 （Tenericutes） 和支原菌（Mycoplasma）的相對豐度梯度增加，而變形菌門和弓形桿菌屬（Arcobacter）的相對豐度逐漸下降。AST過量，柔壁菌門和支原菌相對豐度降低，變形菌門和弓形桿菌屬相對豐度升高。Liu 等[90]發(fā)現，巖藻黃質對革蘭氏陽性菌腸球菌、金黃色葡萄球菌、糞鏈球菌（S.faecalis）和枯草芽孢桿菌（B.subtilis）均有較強的抑制作用，對革蘭氏陰性菌綠膿桿菌（P.aeruginosa）的抑制作用較弱。巖藻黃質對腸道菌群的厚壁菌門/擬桿菌門比值有正向影響[91]，同時抑制疣微菌門的生長，恢復HFD 引起的ε-變形菌綱 （Epsilon-proteobacteria）、帕拉普氏菌科（Paraprevotellaceae）豐度降低。巖藻黃質[92]顯著抑制擬桿菌屬、阿克曼氏菌、理研菌科和毛螺菌科，增加了擬桿菌門S24-7 菌科、副擬桿菌、理研菌屬、Bilophil、幽門螺桿菌、Mucispirillum 和嗅桿菌（Odoribacter）等屬的豐度。

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胡蘿卜素中，番茄紅素（LYC）可以重塑右旋糖酐硫酸鈉（DSS）誘導的結腸炎小鼠腸道菌群其腸道菌群[93]，使厚壁菌門、放線菌門和TM7 相對豐度增加，變形菌門和脫鐵桿菌門（Deferribacteres）相對豐度降低。LYC 使SCFAs 對應的腸道菌群中梭狀芽胞桿菌屬和毛螺菌科的相對豐度顯著增加，同時，增加乳桿菌屬、雙歧桿菌屬等幾種益生菌的相對豐度。β-胡蘿卜素使厚壁菌門和放線菌門的相對豐度增加，擬桿菌門和變形菌門的相對豐度降低，同時顯著增加了與炎癥細胞因子水平負相關的長棲糞桿菌的豐度[94]。杜佳等[95]研究了體外模擬消化后的孢子粉中類胡蘿卜素對人體腸道菌群的影響，發(fā)現消化后的類胡蘿卜素發(fā)酵使人體腸道中的有益菌增加，放線菌門菌群減少。而未經消化孢子粉類胡蘿卜素使變形菌門顯著增加，可能會導致人體腸道環(huán)境紊亂。

1.3.4 果蔬提取物——其它 果蔬其它提取物的研究較少，而它們對腸道菌群也具有特定的調節(jié)作用。檸檬苦素廣泛存在于柑橘類水果中，具有多種有益健康的作用。檸檬苦素[96]沿腸粘膜富集由腸道菌群代謝，發(fā)酵后明顯增加了結腸微生物區(qū)系的豐富度，22 個屬的相對豐度也發(fā)生了明顯的變化。檸檬苦素使擬桿菌門相對于厚壁菌門的比例發(fā)生了變化，使小鼠糞便中常見的梭菌目和丹毒絲菌科（Erysipelaceae）豐度顯著降低，擬桿菌增加[97]。細菌毒素和金黃色葡萄球菌感染標志物被檸檬苦素顯著抑制。

菠菜中的葉綠素[98]可以影響腸道菌群組成及其代謝產物含量的變化，體外發(fā)酵降低了兒童腸道菌群的多樣性，添加葉綠素促進柯林斯氏菌屬和雙歧桿菌屬相對豐度降低，乳桿菌屬的相對豐度升高。脫鎂葉綠素在體外結腸發(fā)酵過程中調節(jié)腸道微生物的組成，脫鎂葉綠素微生物發(fā)酵使SCFAs 以及乙酸、丙酸和丁酸的含量均有所增加[99]。

2 腸道菌群對果蔬功能性成分的分解代謝

2.1 多糖

膳食中大部分多糖不能被胃腸道直接吸收，因為人類可編碼的多糖降解酶僅限于淀粉、乳糖和蔗糖[100]。人腸道中寄居的微生物可以編碼各種碳水化合物酶，這些酶能夠對低聚糖、多糖和糖復合物進行分解代謝[101]。如雙歧桿菌專門從事各種不可消化的植物聚合物、糖蛋白和糖復合物的分解代謝[102]。雖然其蛋白水解酶和脂解酶含量較少，但有許多酶可以水解低聚糖，包括一些不太常見的連接酶，如半纖維素、阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯木聚糖、樹膠、菊粉、半乳甘露聚糖和支鏈淀粉。

同時多糖在結腸內被微生物群發(fā)酵，產生各種微生物代謝物，其中SCFAs 研究最多（主要有乙酸、丙酸和丁酸）[73]，它們是連接營養(yǎng)、腸道微生物、生理和病理的主要介質，在維持人類健康中起著重要作用。SCFAs 為上皮細胞提供能量來源，維持腸道屏障，在酸性條件下抑制致病微生物增殖[103]；SCFAs 被宿主吸收并進入不同的生物合成途徑[104]；SCFAs[10]可以防止大腸癌的發(fā)展，減少炎癥，抑制腫瘤細胞的發(fā)展；SCFAs 還作為腸道微生物群的信號化學物質，通過與脂肪組織、肝臟和大腦等遠端器官的接觸，參與調節(jié)能量代謝和食欲[11]。具體為：丁酸是結腸上皮細胞的直接能量來源，促進了細胞的增殖和分化，提高了腸道屏障的機械強度[105]；丁酸和丙酸誘導T 調節(jié)細胞的分化，協助控制腸道炎癥，也能夠促進結腸中乳酸桿菌屬和擬桿菌屬的生長，并且在循環(huán)系統(tǒng)中有各種有益的代謝效應，如改善生熱和能量消耗，這有助于減輕體重和代謝綜合征。

擬桿菌淀粉利用系統(tǒng)（Sus）中，低聚糖上包含細胞表面結合和降解淀粉所需的蛋白質，在低聚糖穿過外膜進一步解聚到細胞質周的葡萄糖之前，具有不同獨特結構特征的外膜蛋白SusD、E、F 和α-淀粉酶SusG，它們與細胞表面的淀粉相互作用產生麥芽低聚糖，麥芽低聚糖再經過SusA、SusB 進一步降解為葡萄糖，葡萄糖轉運到細胞質中為機體提供能量[106]。厚壁菌門主要利用多種轉運蛋白導入小分子糖用于細胞內運轉，常見的轉運蛋白有：ABC 轉運蛋白，磷酸烯醇丙酮酸，碳水化合物PTS 轉運蛋白，MTS 轉運蛋白[107]。

龍須菜多糖恢復了HDF 誘導的肥胖小鼠腸道菌群失調，因此提高了SCFAs 的含量，SCFAs 能夠抑制與脂肪增加呈正相關基因如過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARγ）的表達，促進與脂肪增加呈負相關基因G 蛋白偶聯受體（GPR）的表達，降低了脂質的積累[108]。蘆薈多糖[79]提高微生物群降解糖類、果糖和甘露糖的代謝能力，促進了果糖和甘露糖的代謝，同時上調了含有甘露糖-6-磷酸異構酶在內的9 種酶的基因表達。水蘇糖可作為人體腸道微生態(tài)環(huán)境的調節(jié)劑，腹瀉患者服用水蘇糖后，水蘇糖進入人體內能被雙歧桿菌上的編碼蛋白酶降解[109]。刺梨多糖、未成熟和成熟木瓜果肉中的膳食纖維、果膠和無花果多糖[68，72-75]由于果膠的直接發(fā)酵和細菌間的交互作用，總SCFAs 和單體SCFAs（包括乙酸、丙酸、丁酸等）都有所增加，并且被腸道菌群以不同的方式利用，同時發(fā)酵產物的pH 值也有所下降。

絲瓜膳食纖維[24]可能促進普雷沃菌屬和擬桿菌屬直接代謝產生乙酸和丙酸，大量乙酸存在的環(huán)境促使丁酸CoA 轉化為丁酸。黃秋葵粉[23]顯著促進結腸 SCFAs（乙酸、丙酸和丁酸）的產生，尤其是選擇性增加丁酸產生菌的比例來促進丁酸的產生。食用菌多糖能被腸道菌群分解并利用，或促進產SCFAs 菌的生長，使糞便培養(yǎng)物pH 值顯著降低，發(fā)酵后總SCFAs 及單體乙酸、丙酸和正丁酸的濃度顯著增加[81-82]。

2.2 多酚

去糖基化、甲氧基化、羥基化和C 環(huán)斷裂是多酚在腸道內的主要代謝途徑[25]。腸道細菌可將黃酮苷去糖基轉化為苷元，如新圣草苷（Neoeriocitrin）、圣草次苷轉化為圣草素，新橙皮苷、橙皮苷轉化為橙皮素，柚皮苷、蕓香柚皮苷轉化為柚皮素，野漆樹苷、異野漆樹苷轉化為芹菜素，木犀草苷轉化為木犀草素，香葉木苷轉化為香葉木素。人體腸道菌群可將柚皮素苷元、圣草素苷元和木犀草素苷元C-3′、4′處的-OH 甲基化，生成橙皮素、金圣草黃素和木犀草素。木犀草素、香葉木素、芹菜素被氫化為圣草酚、橙皮素、柚皮素。

芒果皮[113]結腸發(fā)酵后得到的多酚類化合物主要有羥基苯丙酸、羥基苯乙酸和羥基苯甲酸衍生物以及鄰苯三酚。這些代謝產物可能來源于黃酮類化合物（黃烷醇和黃酮醇）、沒食子酸酯和沒食子酸的生物轉化作用。胡蘿卜膳食纖維[47]中結合多酚的釋放后出現26 種多酚類物質及其分解代謝產物，釋放的多酚具有較強的自由基清除能力和抑制α-葡萄糖苷酶活性。

酚類物質經腸道菌群發(fā)酵也會產生SCFAs，其變化趨勢與多糖代謝產生的SCFAs 趨勢類似。微生物代謝評價發(fā)現新鮮橙汁和巴氏殺菌橙汁都增加了SCFAs 產量，使丁酸、乙酸和丙酸濃度增加，同時降低了銨產量[30-31]。陳皮提取物（多甲氧基黃酮PMFs）、嘉寶果、桑葚粉多酚發(fā)酵后SCFAs含量顯著增加，尤其是乙酸和丙酸[24，80，112]，且其增加與微生物種群的動態(tài)變化是一致的。

3 果蔬與腸道菌群交互作用對人體健康的影響

腸道氧化損傷是導致腸道環(huán)境失衡的重要因素，維持腸道微生物平衡對宿主健康至關重要[114]，而微生物失衡與代謝紊亂和/或疾病狀態(tài)相關，因此對潛在致病菌株的選擇性抑制很重要。此外，腸道中存在豐富的有益細菌，如雙歧桿菌和乳酸菌，可能提供保護，以防止腸道病原體的入侵。有益細菌能夠與腸道病原體競爭營養(yǎng)物質，強有力地粘附在腸道粘膜上，從而防止病原體粘附。果蔬引起腸道菌群及其代謝變化，從而對健康產生不同影響，如圖1所示。

圖1 果蔬引起的腸道菌群變化及其對健康的影響[27，115]Fig.1 Changes of intestinal microflora induced by fruits or vegetables and their effects on health[27，115]

3.1 肥胖

肥胖是全球范圍內非常流行的一種疾病，肥胖通常與飲食結構、環(huán)境自身條件等因素有關。飲食是一個重要的誘因，飲食引起的有益菌大量減少和各種致病菌的增加，將導致細菌和毒素易位，炎癥、脂肪代謝紊亂和肥胖；而且系統(tǒng)性或局部炎癥可以作為肥胖、胰島素抵抗和肝脂肪病的一個引發(fā)因素。顯然，腸道微生物、炎癥和肥胖之間存在密切聯系。

腸道微生物群的組成與體重狀況相關，在肥胖者體內腸道菌群多樣性降低，厚壁菌門和阿克曼氏菌增加，擬桿菌門減少[116]，引起厚壁菌門/擬桿菌門比例失衡。厚壁菌門/擬桿菌門被認為是典型的肥胖相關指標，肥胖的發(fā)生伴隨著厚壁菌門/擬桿菌門的增加[117]。S24-7 和阿克曼氏菌豐度的變化被認為是與抗肥胖生物活性相關的主要腸道微生物[118]，S24-7 是擬桿菌科未經培養(yǎng)的新分支，是碳水化合物的發(fā)酵劑，與肝臟代謝和免疫功能密切相關[119]，阿克曼氏菌通過改善代謝與肥胖呈負相關[120]。宿主和腸道細菌之間存在相互作用，體重減輕的小鼠體內，屬水平上阿克曼氏菌和Allobaculum 豐度增加，并且與體循環(huán)的瘦素濃度呈負相關[121]。一些對肥胖發(fā)育具有預防作用的植物化學物質可以選擇性地促進這兩種結腸細菌的生長[122-123]。

大量攝入類胡蘿卜素有助于抑制厚壁菌門的豐度，巖藻黃質通過誘導UCP1 的表達來刺激脂肪分解，從而有效減輕體重；它還可以通過調節(jié)血漿瘦素水平來減輕肥胖[124-125]。同時可以顯著抑制與肥胖和炎癥相關細菌的生長，促進有益菌和一些產丁酸菌的生長來減輕肥胖[126]。白藜蘆醇（RSV）[127]的抗肥胖作用顯著減少了與宿主代謝疾病相關的通路，并增加了參與小分子代謝物生成的通路。RSV 的代謝產物4-羥苯基乙酸（4-HPA）和3-羥苯基丙酸（3-HPP）有助于改善脂質代謝進而改善HFD 誘導的肥胖和代謝綜合征。4-羥基-3-甲氧基肉桂酸（HMCA）[128]的腸道代謝物3-（4-羥基-3-甲氧基苯基）丙酸（HMPA）通過增加擬桿菌門數量，減少厚壁菌門數量，調節(jié)腸道微生物與宿主代謝平衡從而減少肥胖發(fā)生。藍莓全果粉和藍莓[129]可以通過調節(jié)腸道微生物群，來降低飲食誘導的體重增加和改善胰島素敏感性。裙帶菜硫酸多糖（UPSP）可以降低HFD 誘導的小鼠的體重增加、脂肪堆積和代謝紊亂，還可以維持腸道屏障的完整性，降低代謝性內毒素血癥[130]。

3.2 糖尿病

Ⅱ型糖尿病是一種慢性代謝性疾病，其病理生理機制主要集中在氧化應激、胰島素抵抗和代謝紊亂[131]。腸道菌群通過短鏈脂肪酸代謝、膽汁酸代謝、支鏈氨基酸代謝、脂多糖分泌等途徑在Ⅱ型糖尿病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。而大多數代謝與腸道菌群穩(wěn)態(tài)及其代謝產物有關。

動物模型中，Ⅱ型糖尿病大鼠腸道中擬桿菌門和另枝菌屬菌群數量均下調，厚壁菌門（Firmicutes）和布勞特氏菌屬（Blautia）菌群數量上調，厚壁菌門/擬桿菌門明顯升高[132]。也有報道Ⅱ型糖尿病大鼠腸道中厚壁菌門數量減少，擬桿菌門豐度增加，即厚壁菌門/擬桿菌門降低[133]，這可能與菌群的個體作用方式有關。脫鐵桿菌門與鐵代謝有關，鐵代謝異?？蓪е垄蛐吞悄虿〉陌l(fā)生[134-135]。糖尿病小鼠的腸道有益菌屬乳酸桿菌屬、普雷沃氏菌科、顫螺旋菌屬的豐度顯著降低，條件致病菌螺桿菌屬、克雷伯氏菌屬（Klebsiella）、梭菌屬、腸球菌過度富集，部分產SCFAs 的菌群豐度降低[136]。乳酸桿菌屬參與調控宿主糖代謝，且其功能可能與雙歧桿菌屬協同作用有關[137]。

富含膳食多酚的飲食能夠降低Ⅱ型糖尿病的發(fā)病率。膳食多酚改變腸道菌群，促進有益細菌的生長，膳食多酚的微生物代謝產物顯示出更好的抗糖尿病活性[138]。結合酚顯著降低小鼠原生Ⅱ型糖尿病空腹血糖水平，激活骨骼肌IRS1/AKT/GLUT4 胰島素信號通路，通過調節(jié)腸道菌群的失調，豐富產丁酸菌毛螺菌科和瘤胃球菌科，改變腸道微生物群，從而降低血糖水平[139]。豌豆超微粉碎膳食纖維可以被腸道內菌群發(fā)酵，調節(jié)腸道內pH值，從而調節(jié)腸道菌群豐度及多樣性，改善糖尿病導致的腸道菌群紊亂[136]。半乳甘露聚糖可以恢復糖尿病小鼠腸道菌群組成，主要為降低厚壁菌門和梭菌門，增加擬桿菌門的相對豐度[140]。橄欖苦苷在門水平上，增加疣微菌門和脫鐵桿菌門的相對豐度，降低擬桿菌門的相對豐度。在屬水平上，增加阿克曼氏菌屬的相對豐度，降低了普雷沃氏菌屬、嗅桿菌屬、瘤胃球菌屬和副擬桿菌的相對豐度，從而改善晚期Ⅱ型糖尿病[141]。

3.3 腫瘤

炎癥微環(huán)境在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及腫瘤治療的敏感性中起重要作用，慢性感染、炎癥和癌癥之間有很強的相關性[142-143]。結直腸癌會導致腸道菌群多樣性和豐富度降低，擬桿菌門豐度增加，厚壁菌門豐度降低。乳酸桿菌和雙歧桿菌的相對豐度顯著降低，顫螺旋菌屬、脫硫弧菌屬（Desulfovibrio）、另枝菌屬、拉克氏梭狀芽孢桿菌屬（Lachnoclostridium）和副沙門氏菌（Parasutterella）的相對豐度增加[144]。腸道菌群與腸道屏障穩(wěn)態(tài)可以有效增強宿主防御機制，避免受共生細菌、病原體和外來抗原的侵害，減輕、減少炎癥反應[145]。腸道微環(huán)境失衡可以通過部分炎性因子循環(huán)增量的增加，使腸道產生的炎癥影響到遠離腸道部位疾病的發(fā)展[146]。結直腸癌與年齡和生活習慣密切相關，飲食風險因素包括紅肉、加工肉類以及酒精，另一個風險因素是炎癥性腸病。致癌細菌、腸道微生物的代謝產物和慢性炎癥反應已被確定為促進癌癥發(fā)生和發(fā)展的因素之一。

靈芝多糖 （GLP） 可能通過激活結腸細胞GPR43，響應腸道菌群組成的變化和SCFAs 產量的增加，引發(fā)抗炎和抗腫瘤作用，通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB 信號通路抑制炎癥反應和腫瘤發(fā)生[144]。棗多糖（JP）[147]能改善結腸炎引起的腸道功能障礙，從而避免結腸癌的發(fā)生。胡蘿卜素亞麻酸酯（DLA）、胡蘿卜素亞油酸酯（DL）和胡蘿卜素棕櫚酸酯（DP）[148]通過調節(jié)腸道微生物的穩(wěn)態(tài)，產生SCFAs，進而干擾腫瘤相關蛋白的表達，從而抑制MCF-7 裸鼠的腫瘤生長?？裳泳從[瘤生長，降低體內腫瘤標志物癌胚抗原 （CEA）、癌抗原125（CA125）和癌抗原153（CA153）水平。銀杏葉提取物（GLE）[149]顯著降低了變形菌門和脫鐵桿菌門的種群數量，擬桿菌門和TM7 種群數量顯著增加，GLE 調控腸道藥物轉運蛋白表達可能是調控腸道藥物轉運蛋白表達的途徑。

3.4 炎性腸病

炎癥性腸?。↖BD）擁有慢性腸道炎癥和腸道微生物菌群失調屬性，是一種發(fā)生在回腸、直腸和結腸的反復、難治性和不受控制的炎癥反應的特發(fā)性疾病，主要包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎（UC）[150]。腸道微生物是UC 的重要觸發(fā)因素，UC患者會出現腸道微生物紊亂現象，主要表現為厚壁菌門和擬桿菌門相對豐度降低，變形菌門特別是γ-變形菌門相對豐度增加[151-152]，大腸桿菌/志賀氏菌和腸桿菌具有較高的相對豐度，這些革蘭氏陰性菌能夠分泌脂多糖（LPS），而脂多糖可激活toll 樣受體4 （TLR4）并誘發(fā)炎癥。長棲糞桿菌與炎癥細胞因子水平呈負相關，是緩解UC 的潛在靶點，具有抗炎特性，可促進上皮細胞的增殖和修復，維持腸道黏膜屏障的完整性，還參與了克羅恩病患者腸上皮NF-κB 通路的抑制和減少炎癥過程的蛋白生產[153]。薩特氏菌屬（Sutterella）常見于胃腸道紊亂患者的腸道，與炎癥呈正相關[154]。腸道微生物組紊亂會導致腸道上皮細胞功能障礙和腸道黏膜損傷，最終增加腸道屏障的通透性[155-156]。此外，腸道內的促炎物質會積累，直接進入黏膜固有層，引起全身炎癥反應[93]。

發(fā)酵藍莓渣（FBP）[157]中含有36 種多酚類化合物，同時FBP 能夠促進小鼠的生長，減緩小鼠的肝臟和腸道氧化應激，因此降低腸道炎癥反應，改善腸道形態(tài)和屏障功能。芒果多酚[158]顯著改變糞便微生物組成，增加乳桿菌屬豐度，從而增加了糞便丁酸產量，因此減少炎癥的發(fā)生，多酚與傳統(tǒng)藥物相結合，是治療炎癥性腸病的一種很有前途的輔助化療。

3.5 阿爾茲海默癥

腸道微生物通過復雜的雙向通訊系統(tǒng)——腸-腦軸與大腦相連，腸-腦軸通過神經-免疫-內分泌介質將外周腸道功能與情感和認知大腦中樞結合起來[159]。年齡的增長會改變腸道微生物的數量，這不僅會導致胃腸道紊亂，還會導致中樞神經系統(tǒng)紊亂。阿爾茨海默氏?。ˋD）[160]是一種復雜的進行性發(fā)展的神經系統(tǒng)疾病，主要癥狀包括β-淀粉樣蛋白（A-β）斑塊、神經纖維纏結、記憶認知障礙、神經炎癥一系列神經退行性病變，導致認知缺陷和記憶障礙，是老年癡呆癥中最常見的一種。腸道菌群紊亂導致腸道屏障及血腦屏障通透性增加，引起全身性以及中樞神經系統(tǒng)炎癥，腸道菌群的代謝產物影響γ-氨基丁酸、5-羥色胺、β-N-甲氨基-L-丙氨酸的分泌，維生素B12的合成及N-甲基-D-天冬氨酸受體和腦源性神經營養(yǎng)因子的表達，腸道菌群紊亂，腸道微生態(tài)被破壞，病原菌過量生長均會導致AD 的發(fā)生[161]。

AD 和輕微認知障礙（MCI）患者[162]體內微生物β 多樣性明顯不同。AD 患者擬桿菌屬、毛螺菌屬和瘤胃梭菌屬減少，普雷沃氏菌屬增加。擬桿菌屬、毛螺菌屬和瘤胃梭菌屬與較好的認知功能呈正相關，而普雷沃氏菌屬則相反，MCI 患者中普雷沃氏菌屬與認知功能仍呈負相關。短雙歧桿菌干預[163]顯著提高了小鼠腸道中Allobaculum、顫螺菌屬和脫硫弧菌屬的相對豐度，同時降低了小鼠腸道中Mucispirillum 的相對豐度。短鏈脂肪酸能夠調節(jié)血腦屏障的通透性，通過腸-腦軸刺激神經遞質的產生，繼而發(fā)揮強大的抗炎作用。短雙歧桿菌治療可減輕小鼠認知功能障礙，延緩AD 進展的能力，這種能力可能是因為促進神經遞質生產（BDNF）和調節(jié)腸道微生物所致[164]。

4 結論與展望

目前，關于果蔬與腸道菌群的相互作用研究，主要是關于其中的某一類提取物或者單體對腸道菌群影響的研究，而關于腸道菌群對提取物或單體的代謝作用的研究除了多糖、膳食纖維的研究比較深入外，大部分成分在腸道菌群下的代謝變化缺少相關研究報道。

全果蔬含有多種活性成分，包括多酚、多糖、類胡蘿卜素等，是一個復雜的體系，這也給全果的研究特別是機制性的研究帶來了難度。單一組分對腸道菌群的影響是通過一定方式實現的，而復合成分之間本身就會互相影響，復合成分對腸道菌群的作用更為復雜。目前，全果對腸道菌群的研究還處于起步階段，具體組分間的促進、拮抗、抵消等作用還需要進一步探究才能確定，進而為維護腸道健康進行果蔬干預。

另外，關于腸道菌群研究的方法，現階段的發(fā)酵實驗多集中于動物模擬和體外模擬。動物模擬多集中在小鼠、大鼠模型，也有少量以仔豬、魚、果蠅為實驗模型，雖然以上都是體內實驗，但是其與人體腸道生理環(huán)境具有較大差距，因此這些研究還需要進行臨床驗證才能確定有效性。體外實驗以人腸微生物生態(tài)系統(tǒng)模擬器和厭氧培養(yǎng)箱模擬為主，雖然可以實現厭氧發(fā)酵，但是這種體外模擬與人體真實環(huán)境不同，而且體外較難模擬人體生理微環(huán)境，還需要進一步改進才能進行精密的體外模擬。另一個難點就是菌種獲取，當前實驗中多以人體糞便為菌種來源，菌群個體差異性嚴重，且不同人群腸型不同會引起菌群結構不同，因此獲取標準化菌種較難。同時糞便菌群與腸道菌群也存在一定差異。

總之，果蔬全果研究還處于起步階段，菌種標準化未建立，動物、體外模擬精確性還需進一步改善。以便為果蔬干預調節(jié)腸道進而改善人體健康提供指導。