大豆活性組分和腸道菌群相互作用研究進展

人體腸道內存在數量超過100萬億的微生物，腸道菌群含有的基因數量至少是人類自身基因數量的100 倍。腸道菌群是維護人體健康的一道屏障，人體腸道內微生物群基因的多態性為人體提供了多種自身不具備的酶與生化途徑，使人體所不易消化的食物殘渣得以被發酵利用；腸道菌群的某些成員能夠合成多種蛋白質和維生素供人體利用；腸道菌群還能生成有利於人體健康的代謝產物，如短鏈脂肪酸、乳酸等，維持腸道菌群平衡，有助於抑制病原微生物生長。在影響腸道菌群的因素中，膳食的影響最為直接。膳食不僅為腸道菌群提供營養物質，幫助腸道菌群在腸道中定植、成熟，還能保持腸微生態系統穩定。因此，腸道菌群被認為是連接膳食和人體健康的重要橋樑。

在眾多膳食中，大豆及其製品在亞洲人民飲食習慣中占重要地位，並逐漸受到西方國家人民的青睞。研究表明，大豆可預防高血脂症、更年期綜合症、骨質疏鬆等疾病發生。華南農業大學食品學院的吳雪嬌、趙力超、王 麗*等人對大豆活性組分如何在菌群作用下進行有效生物轉化、腸道菌群在外源組分的擾動下如何進行菌群結構和豐度調整以及大豆組分的菌群代謝產物對人的健康影響等方面進行了綜述，以期為深入研究大豆活性成分對人體健康作用的機理提供參考。

1、大豆活性組分及其生理功能

大豆中活性組分種類繁多，對大豆活性組分的研究主要集中在普通營養素（如蛋白質、碳水化合物、脂質）、微量營養素（如維生素、礦物質）和植物化合物（如大豆異黃酮、大豆皂苷）三大類物質，這些物質具有抗氧化、降血脂、調節腸道菌群平衡等生理功能，具體如表1所示。

2、腸道菌群對大豆活性組分的影響

腸道菌群促進大豆活性組分的消化吸收

人類腸道菌群由多種微生物組成，定植在腸道中的細菌約500～1 000 種，數量高達1014。腸道內98%以上的細菌屬於厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidetes）這兩個優勢菌門，而變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinomyces）、梭桿菌門（Fusobacteria）和疣微球菌門（Micrococcus）的數量及種類較為弱勢。根據腸道菌群與宿主的不同關係，腸道菌群可分為以下3 類：1）與宿主共生的生理性細菌，也稱共生菌、有益菌，如雙歧桿菌（Bifidobacterium）、乳桿菌（Lactobacillus）等；2）與宿主共棲的條件致病菌，也稱中性菌，如腸球菌（Enterococcus）、腸桿菌（Enterobacter）等；3）病原菌，也稱有害菌，如變形桿菌（Proteobacteria）、假單胞菌（Pseudomonas）和金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等。

腸道菌群對大豆活性組分的生物轉化

大豆中的部分普通營養素和微量營養素可被胃腸道直接消化吸收，而大豆中的植物化合物如大豆異黃酮和大豆皂苷等苷類物質則不能被胃腸道直接消化吸收，該物質極性較大、脂溶性小、生物利用度較低，難以直接發揮其生理作用，只有與特定結構的腸道菌群相互作用，才能代謝產生更高生物活性和生物可利用度的新型微生物轉化物。

大豆異黃酮主要以結合型糖苷（大部分）和游離型苷元（小部分）兩種形式存在，游離型苷元能被胃腸道直接吸收，而糖苷形式能夠抵抗胃和小腸的消化作用，生物可利用度極低，只有抵達結腸後被腸道菌群進一步代謝才能被機體吸收利用。腸道微生物對膳食中大豆異黃酮的作用主要包括兩個方面：1）大豆異黃酮結合態糖苷組分在腸道微生物的作用下實現游離化；2）結腸中糖苷在腸道微生物分泌酶的作用下生成生物活性顯著提高的微生物轉化物。具體過程如圖1所示。

3、大豆主要活性組分對腸道菌群的調節作用

大豆蛋白、大豆低聚糖、大豆膳食纖維等主要活性成分對腸道微生態系統的平衡有很好的保護作用（表2），能直接或間接地調節腸道有益菌和有害菌的組成，選擇性地抑制腸道致病菌，促進Bifidobacterium、Faecalibacterium prausnitzii、Lactobacillus等有益菌的生長，降低Firmicutes和Bacteroidetes的比例，從而優化腸道菌群結構。

4、發酵豆製品對腸道菌群的調節作用

傳統發酵豆製品，如發酵豆漿、發酵豆粕、納豆等，是由大豆發酵而成，其發酵過程不僅影響食品的感官特性和保質期，而且能改善其營養價值，提高消化率，使發酵的大豆食品成為益生菌的良好來源。大量研究已證實發酵豆製品對腸道菌群具有調節能力（表3）。

發酵豆製品經過微生物及其分泌的酶系作用後，不溶性高分子物質被分解成為可溶性低分子化合物，保留了大豆異黃酮和低聚糖等原有功能性物質，這些物質都有利於有益菌生長。隨著有益菌數量增加，它們分泌的短鏈脂肪酸、抗菌肽及胞外多糖等抗菌物質濃度也會增加，最終降低腸道pH值，抑制有害菌的生長。

5、研究大豆組分與腸道菌群相互作用的技術手段

目前，研究膳食組分與複雜腸道菌群系統的相互作用，體外厭氧發酵技術是常用方法之一。該技術以腸道糞樣為接種物，能相對較好地模擬體內的恆溫、氧需求等實際情況，並且避免了腸道內環境複雜、干擾因素眾多的弊端，使得某單一因素對人體影響的研究結果更加精準。人源化的動物模型構建為研究膳食與腸道菌群相互作用提供思路，通過構建人源化的動物模型、克服以人為研究對象時無法精確控制食物成分、降低非可控因素的影響，能夠相對客觀反映膳食組分的代謝過程。

宏基因組學、轉錄組學、代謝組學等的迅速發展為大豆活性組分與腸道菌群的相互作用研究提供了極大便利。宏基因組高通量測序技術結合生物信息工具分析，有助於查找大豆活性組分在生物轉化過程中的關鍵細菌群，得到高通量、高解析度和低誤差的檢測結果。蛋白質組學分析了大豆活性組分在生物轉化過程中某些糖苷水解酶的分泌特性，並將其與腸道菌群功能聯繫起來，以達到預測菌群功能差異的作用。轉錄組學是聯繫基因組遺傳信息與功能蛋白質組的橋樑，而蛋白質組學是連接轉錄組與代謝組的關鍵環節。代謝組學技術有助於發現腸道菌群與代謝的密切關係，尋找潛在的共代謝標誌物，鑑定大豆活性組分代謝過程中的關鍵功能菌，從而了解大豆活性組分多成分、多靶點、多層次的作用機制。因此，多組學關聯分析將有助於進一步闡明大豆活性組分發揮生理活性的作用物質基礎，以及腸道菌群介導的分子機制，並從整體水平對不同層次的研究成果加以整合，可獲得研究對象的整體性特徵。

結 語

大豆中有效組分對人類的有益作用取決於其在腸道菌群作用下的代謝途徑和方式。本文綜述了大豆有效組分與腸道菌群相互作用的最新研究進展，腸道菌群可促進大豆有效成分的生物轉化，增強有效成分的代謝吸收，提高生物可利用度。同時，大豆有效成分亦可促進腸道菌群結構調整，促進益生菌繁殖，增加雙歧桿菌水平，抑制致病菌生長，降低厚壁菌門和擬桿菌門的比值，維持腸道微生態系統平衡。此外，發酵豆製品對腸道菌群結構也具有正向調節作用，並促進人體健康。

本文《大豆活性組分和腸道菌群相互作用研究進展》來源於《食品科學》2021年42卷13期265-272頁，作者：吳雪嬌，趙力超，方祥，郭穎瑜，梁文歐，馬宇昊，王麗。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200623-313。