關鍵詞： 功能成分；益生元；益生菌；脫脂牛奶；腸道菌群
在食品基質中添加益生元和益生菌等功能性成分，已成為人類飲食中提高食品本身營養價值的常見做法。在全球範圍內，脫脂牛奶(SKM)是消耗最多的食物基質之一，包含均衡飲食所需的所有必需營養素。
研究評估了添加不同已知功能成分的SKM對人體腸道菌群的調節作用。將研究較多的低聚果糖(FOS)、低聚半乳糖(GOS)、甘露低聚糖(MOS)和菊粉等4種益生元和1種益生菌產品UL-250®(布氏酵母菌)按1%(w/v)的比例添加到SKM中，進行體外胃腸模擬試驗。分別用定量聚合酶鏈式反應(QPCR)和高效液相色譜(HPLC)分析每種組合對腸道菌群及其發酵代謝物(SCFA)的影響。
圖 1. ( A – G )- 不同條件下糞便發酵中存在的不同細菌種群的細菌定量 (log(CFU/mL)，平均值 ± SD)。
( A )厚壁菌門 (Firm), ( B ) 擬桿菌門 (Bdt), ( C )乳桿菌群 (Lac),( D )擬桿菌(Bac), ( E )雙歧桿菌(Bif), ( F )腸桿菌科 (Enb) 和( G )梭菌簇IV (CIV)。不同字母表示統計顯著（p< 0.05) 在同一採樣時間每個細菌組的每個條件之間的差異。IC——接種物控制；SKM——脫脂牛奶；GOS——半乳糖寡糖；MOS——甘露寡糖；FOS——低聚果糖；SB——布拉氏酵母菌。
在結腸發酵 24 小時時，IC (8.1 log (CFU/mL))、SKM + SB (7.4 log (CFU/mL) 的 Firm、Bac 和 Enb 的細菌濃度較高)) 和 SKM + FOS (6.8 log (CFU/mL))，分別。然而，這些條件與同一時間點的其餘條件沒有統計學差異（p > 0.05）。添加FOS、SB和菊粉的SKM在24 h的Bdt細菌濃度最高，分別為7.4、7.8和7.6 log（CFU/mL），與其他測試條件有統計學差異（p< 0.05)。補充 FOS 後，Bif (5.8 log (CFU/mL)) 和 CIV (4.2 log(CFU/mL)) 的值更高，與其他條件相比存在統計學差異 ( p < 0.05)。發現 IC 條件 (3.6 log (CFU/mL)) 和 SKM + FOS (3.2 log (CFU/mL)) ( p < 0.05) 的 Lac 濃度最高。另一方面，與其他條件相比，SKM + MOS 的 Bif (4.1 log (CFU/mL)) 和 CIV (2.5 log(CFU/mL)) 濃度顯著降低 ( p > 0.05)。
在 48 小時，SKM + FOS 是Firm (8.7 log (CFU/mL))、Bdt (8.3 log (CFU/mL))、Bif (6.7 log (CFU/mL)) 和 CIV ( 5.5 log(CFU/mL)) 並且與這些相同細菌組在同一時間點的其餘條件有統計學差異 ( p <0.05)。補充 FOS 也是導致更高量的 Bac (8.0 log (CFU/mL)) 和 Lac (4.3 log (CFU/mL)) 的組合；但與同一時間點的其他條件無統計學差異（p > 0.05）。Enb 中細菌數量最多的條件是 SKM（即 7.0 log (CFU/mL)）；然而，它並沒有統計學上的差異（p> 0.05) 來自 SKM + GOS 和 FOS，兩者都具有大約 7 log (CFU/mL)。在所有測試條件中，除 Lac 外，所有目標細菌數量最少的一個是 IC，儘管沒有統計學意義 ( p > 0.05)。
這些結果表明，糞便材料的生物多樣性在發酵過程中發生了變化（在 48 小時存在更多的細菌數量），並且測試的底物在整個發酵過程中具有明顯的影響。
圖 2. ( A – F )—糞便發酵 48 小時期間產生的不同有機酸的濃度 (mM，平均值 ± SD)：
( A )乳酸，( B ) 乙酸，( C )丙酸，( D ) 丁酸，( E ) 異丁酸和 ( F ) 異戊酸。不同字母表示同一採樣時間各條件之間的差異具有統計學意義（p < 0.05）。IC——接種物控制；SKM——脫脂牛奶；GOS——半乳糖寡糖；MOS——甘露寡糖；FOS——低聚果糖；SB——布拉氏酵母菌。
在 48 小時發酵結束時產生最高水平的 SCFA（即乙酸鹽 + 丙酸鹽 + 丁酸鹽）的條件是FOS (93 mM) > SKM (74 mM) > SB (72 mM) > 菊粉(68 mM) > GOS (65 mM) > MOS (59 mM) > IC (25 mM)。除了 6 小時和 24 小時，在所有採樣時間都驗證了不同條件之間的這種 SCFA 產量趨勢。
乳酸是一種有機酸，其生產模式與其他有機酸不同。所有測試條件均產生乳酸；然而，它在發酵過程的 24 到 30 小時之間消失了。IC 和 SKM + FOS 條件下 24 小時未檢測到乳酸，而其餘條件下僅在發酵 30 小時時消失。SKM + FOS 在 6 小時時乳酸產量最高（即 25.7 mM），而 IC 是同一時間點乳酸產量最低的條件（即 0.08 mM）。這些條件與其餘條件有統計學差異（p < 0.05）。
在所有時間點，SKM + FOS（即 6 h-35.5 mM、24 h-57.8 mM、30 h-59.3 mM 和 48 h-62.7 mM）的醋酸鹽產量最高，並且具有統計學意義不同於其他條件（p < 0.05）。與其他條件 ( p < 0.05) 有統計學差異的最低醋酸鹽產量是 IC（即 6 h-2.6 mM、24 h-8.3 mM、30 h-10.7 mM 和 48 h-16.3 mM）。
關於丙酸鹽的生產，在 6 小時時，在補充了測試的功能成分的條件和單獨的 SKM 之間沒有觀察到統計差異。發酵 24 h 後，SKM + FOS 成為丙酸值最高的條件 ( p < 0.05) 直到發酵過程結束（即24 h-20.3 mM、30 h-21.6 mM 和 48h-24.3 mM ）。相反，IC在所有時間點（即 6 小時不可檢測、24 小時-5.1 毫米、30 小時-5.2 毫米和 48 小時-6.7 毫米）具有最低的丙酸鹽濃度 ( p < 0.05)。
如圖2 所示，在整個 48 小時的發酵過程中，與 SKM 條件相比，所有測試成分均未增加丁酸、異丁酸和異戊酸的濃度。這些酸的濃度在所有測試條件下保持相似 ( p > 0.05)，除了 MOS，與僅 SKM（即 48 h-6.4 mM 丁酸鹽和 1.6 mM 異丁酸鹽）（p < 0.05）。
關於丙酸鹽：乙酸鹽的比率，包括 SKM 在內的所有條件在所有時間點（即 6 h-0.1-0.2、24 h-0.3-0.5、30 h-0.3-0.4 和 48 h- 0.4)。然而，在 6 小時時，IC 條件下未檢測到丙酸鹽，因此僅從 24 小時開始考慮丙酸鹽：乙酸鹽的比率，此時丙酸鹽值可檢測並遵循與其餘條件相同的模式（即 24 小時-0.6， 30 h-0.5和 48 h-0.4)。
圖 3. 糞便發酵 48 小時期間產生的總氨氮濃度（mM，平均值 ± SD）。
不同字母表示同一採樣時間各條件之間的差異具有統計學意義（p < 0.05）。IC——接種物控制；SKM——脫脂牛奶；GOS——半乳糖寡糖；MOS——甘露寡糖；FOS——低聚果糖；SB——布拉氏酵母菌。
在 0 h 時，除 SKM + GOS 和SKM + MOS 組合（即分別為 9.3 mM 和 8.6mM）（p > 0.05）外，所有條件下的總氨氮濃度都不同（p < 0.05）。
在 6 小時，總氨氮產生量最低的條件是 SKM（即 8.5 mM），而 SKM + SB 具有最高值（即 15 mM）（p <0.05）。
24h總氨氮濃度最低的條件是IC（即21.3 mM）和SKM +MOS（即23.1 mM）（p < 0.05）。另一方面，SKM + GOS 是總氨氮產量最高的條件，從 24 h 到 48 h（即 24h-36.4、30 h-39.6 mM 和 48 h-45.8mM）（p < 0.05 ）。在 30 和 48 小時，IC 再次成為總氨氮產量較低的條件（即分別為 25.4 mM 和 29.3 mM）。
從所測試的功能性成分來看，SKM+MOS、+FOS和+菊粉在48小時是總氨氮濃度最低的條件，分別為36.7 mM、39.4 mM、37 mM（p < 0.05）。
在SKM中添加低聚果糖有很好的效果，通過促進乳桿菌、雙歧桿菌和梭菌IV的生長，顯示出益生菌的潛力。此外，在整個結腸發酵過程中觀察到SCFA水平的升高和總氨氮的下降。
在各種食品基質中加入功能性成分（例如益生元和益生菌）已成為食品行業的一種常見做法，主要是因為它們對腸道微生物群的調節產生了有益的影響，從而促進了宿主的健康。脫脂奶是一種高營養食品，通常用作輸送特定功能成分和/或生物活性分子的載體。在這項研究中，添加 FOS 的 SKM 是為宿主提供最明顯的額外健康益處的組合。這些是促進有益細菌（即 Lac、Bif 和 CIV）的生長、增加SCFA 產量（即乙酸鹽和丙酸鹽）以及降低結腸發酵過程中的總氨氮濃度。
總體而言，這些結果表明，SKM+FOS組合通過對腸道菌群的正向調節，對寄主的健康最有利。
原文：de Carvalho, N.M.; Oliveira,D.L.; Costa, C.M.; Pintado, M.;Madureira, A.R. Can Supplemented Skim Milk (SKM) Boost Your Gut Health? Fermentation 2022, 8, 126.
https://doi.org/10.3390/fermentation8030126
參考文獻
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