为什么同样的益生元别人吃了有效果，而你却没有？不同益生元的效果都相同吗？是否可以对益生元进行分类，以确认最适合你的益生元呢？

今天我们共同关注益生元精准化。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。

据估计，益生元的销售额以每年15%的速度增长，到2030年，全球益生元的销售额将达到约200亿美元¹。尽管益生元成功缔造了商业价值，但对于大众来说，益生元的效果却参差不齐。益生元能否起效，很大程度上取决于个体微生物组的组成。但是，即便是健康的个体，微生物组的组成也不尽相同。

尽管基本可以预测益生元的市场需求将不断增大，但益生元的实际效果却难以估计。潜在需求与实际效果之间的差距，为天然益生元产品的制造商提供了巨大机遇，他们力图为消费者提供效果更稳健的产品。

过去十年的科研成果为这些制造商开辟了一条星光大道，有望帮助他们开发出既能拥有稳健效果，又能收获更大销售份额的益生元产品。获得成功的关键在于根据益生元纤维对肠道菌群影响的特异性对其进行分类。这种特异性似乎与益生元纤维的结构复杂度密不可分。简而言之，益生元纤维的结构很重要。

益生元通常是纤维和低聚糖，其能滋养胃肠道中的有益微生物。分解人源酶无法消化的复杂碳水化合物需要经过多个步骤。某些肠道细菌具有特定的酶，能将纤维降解成更小的分子。这些分子会被一些细菌进一步水解，人们称之为二次发酵菌。在分子的转化过程中，会产生醋酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸（SCFAs）。SCFAs及其他代谢物能够滋养肠道微生物、为肠上皮细胞提供能量、调节各种生理功能，从而维持宿主的整体健康。

一些肠道微生物可以通过代谢发酵益生元的方式生存，从而增加它们在肠道菌群中的丰度，并使它们拥有竞争优势。肠道微生物能否发酵益生元，取决于益生元纤维的组成和结构。由于每个人的菌群不尽相同，一种益生元纤维可能会对不同的人产生不同的效果。因此，人们需要筛选出一些“特定的”、可以广泛刺激更多有益细菌的纤维，从而提高益生元产品的稳健性。

我们认为，在优化益生元产品时，应该把益生元纤维的特异性纳入考量。随着人们对微生物组和益生元的理解不断深入，越来越多的研究人员将目光投向了精准益生元，它们有望稳健地改善消费者的健康。

图1. 多项研究表明，纤维的特异性可能对微生物组的组成和功能的调节有重大影响。中特异性的纤维具有全方位的优势，能够使细菌在产气量极少的情况下生成短链脂肪酸。

微生物组是人类健康研究的新兴前沿。虽然医学和科学期刊上充斥着很多令人兴奋的发现，但我们对微生物组的探索尚处于起步阶段。许多研究人员将这些复杂的生态系统视为“第二大脑”。消化道由食道、胃和肠等管状器官组成，总长大约9米，其与身体的多个系统相关。在成年人的胃肠道中，居住着数千种、数万亿个微生物，它们彼此之间相互作用，构成了庞大的群落，并影响着人类健康和日常生活的方方面面。

每个人肠道菌群的组成都是独一无二的，目前还没有“健康人类肠道菌群”的具体定义。新生儿最初的肠道细菌来自母亲和环境。在3至4岁之前，他们的肠道菌群会随着年龄的增长变得越来越复杂，此后还会不断受到饮食、生活方式、环境和遗传因素的影响。

科学家们发现，健康和疾病不仅与微生物组的组成有关，更重要的是，还与微生物组的功能有许多深远的联系。特定的肠道菌株可以影响人体的新陈代谢、免疫功能、心血管健康，甚至能通过肠-脑轴影响情绪和认知思维。

“调节肠道菌群，改善人类健康”是一个具有挑战性的命题。在竞争激烈的肠道环境中，数万亿的微生物细胞为了营养和生存而相互斗争或合作。肠道中微生物的种类、丰度和相互作用可能会有很大的个体差异，从而影响益生元纤维的效果。能否成功改善微生物组的组成，取决于干预前的基线组成情况。因此，人们需要精确靶向特定的菌株或菌株联合体。

益生元纤维的特异性是关键所在。具有简单结构的低特异性纤维可以被各种微生物利用，所以它们的效果主要取决于干预前的菌群。相反，一些特异性极高的纤维，只能作用于那些罕见的、可以发酵这些纤维的微生物。中-高特异性的纤维则刚刚好，可精准作用于广泛存在于人体中的有益微生物，从而为人体的生理机能带来益处。

图2. 一项系统性肠道发酵研究比较了三种具有不同特异性（低、中、高）的膳食纤维对24名健康成年人肠道菌群的益生元效应。

2014年，普渡大学惠斯勒碳水化合物研究中心主任Bruce Hamaker教授及其团队首次指出，具有“离散结构”的纤维可以帮助细菌在竞争激烈的肠道环境中生存²。Hamaker教授随后的研究进一步证明了纤维特异性可以在调节微生物组组成和功能方面发挥重要作用³，即：

•低特异性纤维（如低聚果糖、菊糖）很容易被各种微生物消耗，因此其对健康的积极影响高度依赖于个体原本的微生物组组成。

•高特异性纤维（如黄原胶、不溶性β-葡聚糖）只能由相对少量的肠道细菌发酵，这些细菌可能只存在于一小部分人群中。因此，它们对健康的积极影响可能有限。

•中特异性纤维（如可溶性β-葡聚糖、II型抗性淀粉）能够精确刺激对健康有重大益处的菌株，或许是开发创新性饮食干预措施的最佳候选。这种纤维能让大多数人受益，尽管可能依然无法惠及所有人。

加拿大、爱尔兰、澳大利亚等国家的研究人员已经发表了相关数据，统计结果显示了按照特异性对益生元纤维进行分类的必要性^4,5。

最近发表的一项体外研究表明，益生元纤维的结构复杂性对改善肠道菌群至关重要。该研究比较了三种不同特异性的膳食纤维对24名健康成年人肠道菌群的效果，具体为菊粉、胡萝卜鼠李糖半乳糖醛酸-I（cRG-I）和黄原胶⁶。这项研究由荷兰NutriLeads B.V.公司赞助。

首先将每个受试者的粪便样本孵育48小时。这些样本覆盖了三种主要肠型（Enterotypes），能够反映出人类肠道微生物组的多样性。随后，研究人员采用高通量体外系统性肠道发酵研究（SIFR）技术模拟消化和发酵过程，并检测肠道菌群组成和功能的变化。

结果表明，菊粉和黄原胶都会导致微生物组的组成发生变化，从而维持或加剧了个体间差异。造成这种结果的原因在于菊粉特异性较低而黄原胶特异性极高。

相比之下，cRG-I这种特异性中等偏高的纤维，选择性地促进了健康成人微生物组中常见的细菌。尽管从整体上看，受试者的肠道菌群组成仍存在差异，但cRG-I强劲地激发了所有受试者中的有益微生物。无论受试者原本的微生物组组成如何，cRG-I稳健地增加了有益菌的丰度，包括双歧杆菌（长双歧杆菌和青春双歧杆菌）及一些抗炎细菌（如普拉梭菌、Anaerobutyricum hallii、人罗斯拜瑞氏菌）。

虽然这三种益生元都显著促进了SCFAs（醋酸酯、丙酸酯和丁酸酯）的产生，但与菊粉相比，受试者菌群在cRG-I的促进下所产生的总SCFAs水平更一致。当日产SCFAs当量为1.5g/天时，接受了cRG-I的菌群产气量更低。重要的是，当菌群的日产SCFAs量低至300mg/天时，cRG-I的益生元效应依然存在。

未来，精准益生元有望特异性靶向有益的肠道共生细菌。这些细菌对健康有一系列潜在益处，如促进免疫健康、保护肠道屏障、维持身心健康。

精准益生元可以转化成面向大众消费者且具有可观效益的产品，也可被纳入个性化肠道健康方案，与益生菌、多酚等其他促进健康的成分联合使用。

参考文献：

原文链接：

https://www.nutritionaloutlook.com/view/prebiotics-is-fiber-specificity-the-key-to-increasing-the-consistency-of-prebiotic-benefits