目前，公认的人体所必需的营养素有7种，即蛋白质、脂肪、碳水化合物、水、维生素、矿物质和膳食纤维。自20世纪70年代随着科学家对膳食纤维的研究的不断深入，人们对益生元的兴趣日益增加。益生元有重要的营养健康作用，经常补充会对很多疾病有预防和治疗的效果。近年来，益生元的新价值被不断挖掘，也让人们对益生元有了更深的认识。
本文将全面阐述益生元的健康功效及其新价值。
什么是益生元？益生元，一个既熟悉又陌生的名字，一个能够实现人体微生态平衡的优秀配料，已经逐步走进千家万户。1995年，英国雷丁大学食品微生物学教授格兰·吉布森(Gibson)定义益生元是指“人体不消化或难消化的食物成分，选择性地刺激少数几种结肠生理活性细菌的生长和活性，从而对宿主产生健康效应”。2007年9月，联合国粮农组织(FAO)召集国际顶级专家开展了益生元技术会议，对益生元的定义作出修正，认为“益生元是一种可通过调节微生物菌群而有益于宿主健康的无生命的食品成分”。
能作为益生元的食物成分必须满足两个条件：
1.不能被哺乳类上消化道的酶所水解，最好在大肠中不被消化，能够在整个结肠内诱发糖分解代谢。
2.能选择性地刺激大肠中对宿主健康有益的细菌的生长和活性代谢。一般来说，要证明一个物质是否为益生元，要求十分严格，必须经过体外试验、动物试验和人体试验的研究。迄今为止，公认满足“益生元”要求的有3种：菊粉、低聚果糖、低聚半乳糖。
目前，市场上使用的益生元多为低聚糖类。低聚果糖(FOS)又称果寡糖、果糖低聚糖或果聚糖，是一种水溶性膳食纤维，由蔗糖和1—3个果糖分子通过β-2-1糖苷键与蔗糖中的果糖基结合而成，主要由蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖组成的混合物。低聚果糖广泛存在于自然界的36，000多种植物中，如梨、香蕉、大蒜、芦笋、小麦、大麦、韭菜、燕麦中都含有FOS。菊粉(Inulin)跟低聚果糖类似，只是其聚合度范围更大，通常为2—60之间。低聚半乳糖(GOS)是含有半乳糖的低聚糖，结构是 Gal-(Gal)n-Glc(注：Gal：半乳糖;Glc：葡萄糖，n=1—4)形式的低聚糖，是以乳糖为原料，利用β-半乳糖苷酶催化而生成的。它是目前能工业化生产的最接近母乳低聚糖的益生元。益生元的健康功效益生元的生理功能主要是通过促进人体肠道有益菌的繁殖，减少有害菌，恢复肠道微生态平衡来促进人体的健康。
低聚糖还具有膳食纤维的功能，可增加大便的持水性和容量，从而易于排出，起到“肠内清道夫”的作用，对便秘、腹泻起到双向调节，还可吸附肠道中阴离子、胆汁酸而有效降低血脂和胆固醇。改善肠道菌群，增殖有益菌大肠是人体最大的细菌库，粪便干物质中30%—50%是细菌体，人体细菌的95%以上集中在大肠，大肠内容物的含菌量每克可达1012cfu以上，代谢非常旺盛。进入大肠的碳水化合物，是经上消化道吸收后的残留物，每天约只有10—60 克，其中大部分为抗性淀粉、非淀粉多糖及非吸收性糖类和膳食蛋白等，由食物摄入非消化性的低聚糖只有几克。大肠因缺乏大肠细菌可利用的碳源，一旦有碳水化合物进入，就会对肠道菌群代谢产生重要影响。大肠利用低聚糖的能力是不同的，体外试验结果表明，双歧杆菌对各种低聚糖几乎都可以利用，而一些有害菌对大多数益生元几乎都不能利用或很难利用。
研究表明，低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖和乳酮糖等可使菌群发生改变，双歧杆菌和乳酸杆菌水平增加，有时还可使梭菌及拟杆菌的数量下降。吉布森等用模拟大肠升结肠和横结肠等不同部位的肠环境的多级发酵槽，接种粪便进行厌氧连续培养来观察低聚果糖对肠道菌群的影响，结果显示，低聚果糖可不同程度地促进所有肠道菌的生长，但只有双歧杆菌生长最快，而产气荚膜梭菌、大肠杆菌、粪肠球菌及拟杆菌等腐败菌远不如用葡萄糖作碳源时好。
人体试验也表明，各种难消化低聚糖可促进人体大肠双歧杆菌的增殖。以低聚果糖为例，日本学者光冈(Mitsuoka)就23名老年病人 (50—90岁)进行试验，在每日膳食中添加低聚果糖15克，为期2周，每日收集粪便作细菌学试验。结果表明，食用低聚果糖后其大便中双歧杆菌比试验前增加了10倍，由108cfu/克增加到109cfu/克粪便，大便中双歧杆菌的检出率，由87%增加到100%。粪便肠杆菌由108cfu/克降低到 106-7cfu/克，pH值下降0.3个单位，停止食用后双歧杆菌减少。益生元刺激人体肠道双歧杆菌等有益菌群生长，增强肠道定植抗力而改善肠道功能是因受试者的年龄、饮食、健康状况及其他因素而异。在一定的范围内，改善肠道功能的效果随使用剂量增大而增加。
长期食用益生元低聚糖，肠道菌群适应后，会增强对益生元的分解，其最大无作用量会增加，停用后效果也会逐渐消失。与益生菌一样，其调整肠道菌群的效果持久性不长，需经常不断食用。提高免疫力益生元通过促进双歧杆菌增殖来调节肠道微生态平衡，诱导肠黏膜淋巴系统的免疫活性以及激活体液免疫和细胞免疫，从局部或整体调节机体免疫功能。日本学者细野(Hosono)等进行的老鼠试验表明，低聚果糖能通过改变肠道微生态环境而促进肠黏膜的CD4+PP淋巴细胞亚群分泌IgA和白细胞介素IL-5、IL-6，并抑制Th2控制的免疫应答。曼哈塔(Manharta)等研究表明，低聚果糖通过增加PP淋巴细胞分泌，在大肠和小肠部位均能激活或诱导黏膜免疫系统，从而提高免疫力。预防便秘便秘与肠道菌群互为因果关系。肠道菌群失调可以诱发便秘，而便秘进一步加重了肠道菌群失衡。
益生元作为一种水溶性膳食纤维，不被人体消化吸收，以原形形态达到大肠，有选择性地增殖有益菌。同时，小分子的低聚果糖可产生较高的渗透压，而使结肠壁的水分析出进入结肠，使粪便变软，从而有利于缓解便秘;另外，益生元在被有益菌利用的过程中产生醋酸、丁酸等短链脂肪酸，促进肠道蠕动，促使粪便排出体外，进而缓解便秘。我国山东大学王宁的研究表明，便秘患者每日服用低聚果糖5克，连续7天后，能提高便秘患者的排便次数，改善排便状况和排便性状，对便秘患者具有一定的通便作用。抗衰老衰老的自由基学说已被国内外学者认可。
自由基是人体代谢过程中不断产生的损害自身的毒性产物，它广泛参与生理与病理过程。机体在自由基及其诱导的氧化反应下导致衰老。自由基的含量随增龄而升高，同时，自由基促成的脂质氧化作用及生成的过氧化脂类也随年龄而增加。自由基的消除主要靠氧化剂完成，特别是超氧化歧化酶 (SOD)和过氧化氢酶(CAT)。益生元能够调节肠道菌群，增殖肠道双歧杆菌，而双歧杆菌能增加血液中SOD的活性和含量，从而起到抗衰老的作用。
另外，日本学者出口(Deguchi)等研究表明，双歧杆菌可降低大鼠肠道pH值，清除氨等有害物质，可大大减轻肝脏清除这些物质的负担，因而可以减少自由基的生成。此外，双歧杆菌还能促进人体对微量元素的吸收，而许多微量元素如锰、铜、锌等处于SOD的活性中心，与SOD的活性密切相关。促进钙、铁、镁、锌等矿物质吸收矿物质在肠道系统的调节下，通过主动运转或被动扩散的形式，在胃酸、酶、肽、维生素、氨基酸、有机酸等的协助下，被肠道吸收，以满足机体的需要。
益生元通过几个方面有效促进矿物质的吸收：
1.调节体内微生态平衡，改善胃肠道功能，激活肠壁细胞，促进代谢酶活性，增强肠道吸收动力。
2.全面调节肠道，从小肠到大肠，特别是改善整个大肠微生态环境，提高肠黏膜细胞活力，增加吸收表面积，促进大肠吸收。
3.改善肠道吸收环境。益生元不被胃和小肠分解，进入大肠后全面增殖有益菌，其代谢产物产生的短链脂肪酸可降低肠道pH值，利于矿物质溶解，协助大肠对矿物质的吸收。荷兰学者豪威尔(VandenHeuvel)等用稳定性同位素方法对12个年龄14—16岁的青少年测定了15克低聚果糖对钙吸收的影响，钙吸收的百分率从47.8±16.4%(安慰剂)上升到60.1±17.2%(低聚果糖)。改善脂质代谢，降低血脂和胆固醇动物及人体实验都表明，食用低聚果糖对调节血糖、血压、降低血清胆固醇，提高HDL/LDL比例有一定的效果。
其机理如下：
1.肝脏中的胆固醇会转变成胆酸，到达小肠能帮助消化脂肪，然后胆酸会回到肝脏再转变成胆固醇。低聚果糖是水溶性膳食纤维，在小肠中能形成胶状物质将胆酸包围，胆酸便不能通过小肠肠壁被吸收再回到肝脏，而是通过消化道被排出体外。于是，当肠内食物再进行消化需要胆酸时，肝脏只能靠吸收血液中的胆固醇来补充消耗的胆酸，从而降低了血液中的胆固醇，令冠心病和中风的发病率也随之降低。低聚果糖在胃肠中还可以和脂肪结合形成纤维——脂肪复合物，部分直接排出体外，减少人体对脂肪的吸收。
2.低聚果糖促进双歧杆菌增殖，双歧杆菌可使低聚果糖分解而产生的短链脂肪酸和乳酸及其盐类。
其中，丙酸可抑制胆固醇生成有关酶类如3-羟基-3-3甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)的活性而抑制胆固醇的合成;醋酸可抑制肝脏中的葡萄糖转化为脂肪。日本山崎(Yamazaki)等就12名69岁老人进行试验，4周内每天给食低聚果糖8克，结果粪便中双歧杆菌由8.52增加到9.17cfu/克，随大便排泄出的胆固醇，由2.81±0.94毫克/克增加到8.18±2.37毫克/克。戴维森(Davidson)等对24名高胆固醇病人每天给食低聚果糖18克，6周后LDL下降14.4%，胆固醇下降8.6%。预防与治疗肝脏疾病腐败菌能产生大量的吲哚、硫化氢、胺酚等代谢产物，这些产物在肝脏用酸解毒，随尿液以葡糖醛酸盐和硫酸盐等形式排出。如果不能及时排毒，将导致肝功能紊乱和循环系统失常，干扰神经系统并影响睡眠。益生元增殖双歧杆菌，双歧杆菌在肠道能抑制腐生菌的生长和代谢以及氨等毒素的产生和吸收。此外，还可激活免疫细胞，从而减少肝脏毒素，保护肝脏。
抗肿瘤食物经消化吸收后所剩残渣到达结肠，在肠道腐败菌(大肠杆菌、梭状芽孢杆菌、拟杆菌等)的作用下，可产生许多有毒致癌代谢产物如氨(肝毒素)、胺(肝毒素)、亚硝胺(致癌物)、苯酚与甲苯酚(促癌物)、次级胆汁酸(结肠癌促进物)等。益生元通过增殖双歧杆菌，抑制腐败菌的生长，减少有毒产物的生成，并对有毒发酵产物具有吸附螯合作用，清除腐败产物和细菌毒素，减少对肠壁的刺激，净化肠道环境;另外，益生元代谢降解产生短链脂肪酸，可降低肠道pH值，抑制腐败菌的生长，从而有利于预防结肠癌等癌症疾病。
益生元新价值的发现控制体重近年来，越来越多的研究证据指出，肥胖的形成与肠道菌群密切相关。最初，研究发现，出生和生长在无菌环境中的无菌鼠比生长在常规环境中的老鼠要瘦。后来，尽管减少了食物的摄入，被注射了由常规动物盲肠中获得的菌群的无菌鼠体脂仍然增长了60%。这是最初揭示肠道菌群与肥胖的关系。雷(Ley)等人通过对动物和人体试验的研究发现，肥胖者肠道内厚壁菌门细菌数量增加，拟杆菌门细菌数量下降。随着研究的不断深入，上海交通大学赵立平教授的团队经过多年的研究，终于揪出了“致胖细菌”——阴沟肠杆菌。阴沟肠杆菌是一类肠道有害细菌，美国科学院院士戈登 (Gordon)等研究发现，肠道有害菌直接抑制了控制脂肪进出脂肪细胞的FIAF(引发禁食脂肪细胞因子，fasting- inducedadipocytefactor)基因的表达，使进入脂肪细胞的大门“保持”打开的状态，当吃高脂肪食物时，过量的脂肪就不加控制，全盘接收，导致了人体的肥胖。
益生元通过调节肠道使有益菌增殖，抑制有害菌的增长，使肠道恢复平衡状态，控制脂肪进出脂肪细胞的FIAF基因的抑制被解除，因而，可以达到控制体重的目的。荷兰马斯特里赫特大学的沃霍夫(VerhoefSP)等对31例健康的肥胖患者给予每天16克的低聚果糖治疗，通过两周的实验，结果表明，能增加试验者在用餐时的饱腹感，每天热能的摄入量比平时要降低11%左右。阿根廷国立图库曼大学的简达(Genta)等研究发现，让肥胖者每天摄入0.14克/千克的低聚果糖，经过120天后，平均体重从91.1±8.4千克下降到76.2±6.1千克。预防与调养糖尿病糖尿病是由胰岛素分泌或作用缺陷引起的，一般临床诊断指标为空腹和餐后血糖水平。糖尿病分1型和2型，以2型糖尿病居多。
以前，一直认为胰岛素分泌不足和胰岛素抵抗是糖尿病的根源。最新研究显示，肠道微生态失调引起的内毒素增多是糖尿病发生的根源。当肠道微生态遭破坏时，有害菌增多，释放大量内毒素，超过肝脏解毒能力，就对宿主产生危害。益生元通过增殖肠道内双歧杆菌，修复受损的肠道微生态，降低内毒素水平，使空腹胰岛素降低，餐后胰岛素分泌增加，胰岛素抵抗得以缓解，有效预防与调养糖尿病。阿根廷的一项研究发现，糖尿病患者每天摄入10克低聚果糖，可有效缓解胰岛素抵抗、降低血糖水平。协同提高中药的生物利用率中药的药效主要来源于苷类物质，如人参中的人参皂苷，黄芪中的黄芪甲苷，大黄有效泻下成分大黄蒽苷，龙胆所含龙胆苦苷等。
中药的给药途径大多通过口服，然而，研究表明，口服中药，其活性成分(如苷类)难以被直接吸收，必须经过肠道细菌代谢后，其产物才能发挥生物活性。当人体内有益菌减少时，苷类物质不能分解为苷元，中药的药效就不能完全发挥。益生元通过调整肠道微生态平衡，使中药活性被有效利用，经肠道选择吸收入肝脏。其中，一部分随血液循环运送到身体各脏器，直接或间接地影响生理活性物质的变化而产生药效。排毒美容美是女性一生的追求。随着现代生活和工作压力的增大，环境污染的严重，很多女性的脸部受到色斑、痘痘、毛孔粗大等的困扰，她们大多借助化妆品来解决一时的“面子”问题。然而，这只是一种 “表面功夫”，解决肌肤问题要由内而外。内部，主要指肠道，肠道的健康是美丽的根本。
研究发现，便秘和肠毒素是导致“面子”问题的关键。然而，市面上解决便秘和排毒等问题的产品并不能满足当前消费者的需求，存在损害脾胃、反复发作以及加剧肠道功能紊乱等问题，而益生元通过调整恶化的肠道微生态，增殖有益菌，减少腐败菌，产生有机酸，促进肠道蠕动，防止便秘。
另外，益生元能够抑制肠道腐败菌的生成，净化肠道环境，减少有害菌产生的毒素通过皮肤排泄，因此，通过肠道毒素和宿便的清除，让女人散发由内而外的美丽。改善抑郁和焦虑等情绪疾病最近的研究发现，肠道细菌影响小鼠的大脑神经系统的发育和行为模式的发展。美国哥伦比亚大学迈克尔·格尔森在《科学美国人》杂志上发表文章称，控制人类以及某些哺乳动物情感的五羟色胺、多巴胺以及让人情绪愉快的激素，95%是在肠道里面合成的。
因此，情绪的很大部分受肠道神经系统影响。益生元通过平衡肠道菌群，减少宿主的炎症反应，促进营养物质的吸收，恢复神经递质的正常代谢，修复神经系统，从而改善抑郁和焦虑等不良情绪。加拿大多伦多大学的一项随机双盲的研究中，随机选取39名慢性疲劳症患者，每天接受干酪乳杆菌 (Lactobacilluscasei)(2.4×1010cfu)或安慰剂，持续两个月。在干预前和干预后，根据粪便样本检测分析病人的肠道菌群，并且评估病人的抑郁和焦虑状态。
实验结果表明，与安慰剂组相比，服用干酪乳杆菌(L.casei)组不仅乳杆菌和双歧杆菌显著增加，而且焦虑症状也明显减轻。小结进入20世纪80年代以来，随着社会经济的发展，生活节奏的加快，饮食结构的不合理引起所谓的“文明病”患者日益增多。据有关部门统计，全国患不同程度便秘的人占调查人数的60%以上，高血压患者有1亿多人，肥胖症患者超过8000万人，骨质疏松病患者逾7000万人，每年发现癌症患者有240万人，儿童缺钙者占50%，全国60岁以上老年有1.3亿人，更多的人处于亚健康状态。这样一种严峻的社会人群健康状况给医疗事业带来巨大的压力，国家医保开支无限增加，严重影响国家经济建设。以双歧杆菌、乳酸杆菌和各种功能低聚糖为首的微生态保健品，是建立在医学和营养新概念基础上开发出来的新一代保健食品。
近代医学研究表明，肠道微生态平衡与否确实同人体健康有着密切关系，双歧杆菌、乳酸杆菌等人体正常有益菌能够促进肠道菌群平衡，有助于抑制有害菌和肠道腐败，预防肠道感染、减轻腹泻，缓解便秘，清除肠道腐败有毒产物，增强体质和促进营养的吸收。
随着微生态学研究的不断深入，益生元的健康价值被不断挖掘，益生元作为一种平衡人体微生态系统的优秀物料将被应用到人类生活的各个领域中，走进千家万户，守护人类的健康。