国家自然科学基金|江南大学王琳琳副研究员：复配益生元缓解便秘效果和途径探究- 大数跨境

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国家自然科学基金|江南大学王琳琳副研究员：复配益生元缓解便秘效果和途径探究

食品工业科技编辑部

2026-02-12

导读：欢迎投稿EI期刊《食品工业科技》www.spgykj.com

EI收录，

入选中国科技期刊卓越行动计划

本文获国家自然科学基金（32172213）。

摘要

目的：便秘是一种常见的功能性胃肠疾病，需要可持续且无副作用的缓解手段。方法：本研究采用洛哌丁胺诱导小鼠便秘模型，评估了复配益生元对便秘的缓解作用。研究首先考察了复配益生元对便秘表观指标的影响，后续进一步对便秘相关胃肠调节递质、肠道屏障系统、结肠组织损伤情况、粪便内短链脂肪酸含量和肠道菌群进行了检测。结果：复配益生元可以通过下调有害菌Bilophila、Anaerovorax的相对丰度，上调有益菌Ileibacterium、Bifidobacterium的相对丰度，从而上调结肠内兴奋性胃肠调节递质含量（胃泌素和P物质），改善肠道屏障系统（上调粘蛋白2、闭锁蛋白、干细胞因子表达量，下调水通道蛋白3 mRNA相对表达量），改善结肠组织损伤，上调粪便中乙酸、丁酸含量，最终下调排首粒黑便时间（相比模型组缩短了27%），增加粪便含水量（相比模型组增加了46%），有效缓解便秘。而复配益生元与西梅汁复配后可以进一步上调有益菌Odoribacter、Faecalibaculum、Defluviitaleaceae_UCG-011的相对丰度，进一步上调结肠内胃泌素、胃动素含量，下调结肠内降钙素基因相关肽含量，上调粘蛋白2 mRNA相对表达量，上调粪便中乙酸、丁酸含量，增加小肠推进率（相比模型组增加了47%）和5 h内排便量（相比模型组增加了132%），从而更有效地缓解便秘。结论：复配益生元（每100 mL中主要含有低聚木糖3 g、水苏糖3 g、低聚半乳糖8 g）可缓解便秘，益生元与西梅汁复配后可以通过增强小肠推进率和提高菌群调节能力进而更有效地缓解便秘。本研究发现了西梅汁可以增强益生元缓解便秘的功效，为多种类低剂量益生元配方的开发提供了数据支持，为后续开发新型便秘缓解策略提供了科学依据。

作为最古老且有效的食品保鲜技术，低温贮藏在维持肌肉食品、水果和蔬菜的安全及质量方面发挥着关键作用，根据贮藏环境温度的不同，现代工业中通常以冷藏（0~4 ℃）和冷冻（低于−18 ℃）两种方式来提高产品的品质稳定性。近年来，与传统肉制品相比，调理牛排因其食用方便、营养均衡等优势，越来越受到消费者的青睐。调理牛排产品通常采用冷藏或者冷冻方式进行贮运销售。传统的冷藏技术货架期较短，难以进行长线的冷链运输；此外，尽管冷冻技术可以大幅度延长货架期，但是贮藏过程中冰晶的生长/再结晶会对肌肉组织造成剧烈的机械损伤，解冻后过多的汁液损失会直接损害行业的经济效益和消费者的健康需求。因此，有必要开发新型的低温保存技术以维持食品原有的品质。

便秘是一种常见的消化系统问题，全世界大约20% 的人口受到便秘的困扰。只有约三分之一的便秘患者会选择就医，许多患者通过自行增加纤维摄入量或使用非处方泻药来自我治疗症状，但常规药物往往表现出停药就失效或者存在副作用等问题。近年来益生元因其安全、无副作用、服用方便而受到关注。

益生元是一类不能完全被人体消化吸收，可以被肠道菌群消化利用产生益生效果的物质，对人体副作用较小。目前有多种益生元可以缓解便秘，研究发现每日分别摄入 5 g 半乳甘露聚糖、12 g 聚葡萄糖、5 g 低聚木糖、18 g 低聚半乳糖、15 g 抗性糊精均可缓解便秘。然而当前的研究多集中于单一种类，高剂量益生元缓解便秘，而忽视了所涉及的剂量是否符合既有法规的限制，比如《中华人民共和国食品安全法》设置了每日最高摄入量，低聚半乳糖摄入量应≤15 g/d，低聚甘露糖摄入量应≤1.5 g/d。相比之下，多种类、低剂量益生元复配配方因更符合法规要求而备受关注，然而目前研究对复配益生元起效剂量和配比优化的探索仍然不足。课题组前期研究以不同低聚糖替代培养基中的葡萄糖作为唯一碳源，检测缓解便秘较好的长双歧杆菌在此改良培养基中的代时，结果表明：在低聚木糖、水苏糖、低聚甘露糖和低聚半乳糖作为唯一碳源时长双歧杆菌的生长代时较短，推测这些益生元可促进长双歧杆菌在肠道的定植，而这是益生元治疗便秘的重要途径之一。

纯益生元饮品存在风味单一、有“淀粉味”的问题，降低了市场接受度。本研究引入浓缩西梅汁作为天然风味改良剂，其富含的糖，糖醇、多酚、有机酸等成分不仅能提供酸甜适口的感官特性，还可通过增强小肠蠕动提高粪便含水量的途径增强益生元饮品缓解便秘效果。

基于上述考量，本研究设计了两个多种类、低剂量复配益生元配方：益生元配方 1 在每 100 mL 中主要含有低聚木糖 1.5 g、水苏糖 2.5 g、低聚甘露糖0.75 g、低聚半乳糖 4 g，益生元配方 2 在每 100 mL中主要含有低聚木糖 3 g、水苏糖 3 g、低聚半乳糖8 g。同时将两种配方与西梅汁复配，在便秘小鼠模型中评估复配益生元和西梅汁对肠道动力、粪便含水率、胃肠调节递质、肠道屏障系统、粪便中短链脂肪酸和肠道菌群的影响。本研究意在探究可以缓解便秘的多种类，低剂量益生元配方的具体配比，同时探究西梅汁对益生元可能的增效作用。

结果与分析

2.1 复配益生元与西梅汁对便秘的缓解效果

洛哌丁胺可以与肠道内阿片类受体结合，抑制胃肠神经信号传导，进而抑制肠道平滑肌收缩，增加肠道转运时间，促进粪便硬化，产生慢传输性便秘症状。本研究参考了《保健食品功能检验与评价方法（2023 年版）》中“有助于润肠通便”动物实验的建模方法，使用洛哌丁胺构建慢传输性便秘模型。

结果如图 2 所示，相比于溶剂对照组，模型组小肠推进率极显著下降（图 2a，P<0.001），排首粒黑便时间极显著上升（图 2b，P<0.001），粪便含水量高度显著下降（图 2c，P<0.01），5 h 内粪便重量和数量极显著下降（图 2d、e，P<0.001），表明应用洛哌丁胺成功构建了便秘模型。使用复配益生元与西梅汁干预后，与模型组相比，所有干预组都显著下调了排首粒黑便时间（图 2b，P<0.05），都对小肠推进率、粪便含水量、5 h 内粪便重量和数量表现出上调的趋势。其中配方 1+西梅汁、配方 2+西梅汁显著提高了小肠推进率（图 2a，P<0.05），配方 1+西梅汁、配方 2、配方2+西梅汁显著上调了粪便含水量（图 2c，P<0.05），配方 2+西梅汁显著上调了 5 h 粪便重量和数量（图 2d、e，P<0.05）。《保健食品功能检验与评价方法（2023 年版）》中“有助于润肠通便”阳性结果的评价标准为：5 h 排粪便量和粪便含水量一项结果阳性，同时小肠推进率和排首粒黑便时间一项结果为阳性，可判定该受试样品有助于润肠通便动物实验结果阳性。在本研究中配方 1+西梅汁、配方 2、配方 2+西梅汁显著改善了粪便含水量和排首粒黑便时间，说明配方 1+西梅汁、配方 2、配方 2+西梅汁可缓解便秘。其中配方 1、配方 2 都不能显著改善小肠推进率，而添加西梅汁后均能显著改善小肠推进率，说明西梅汁可能通过上调小肠推进率的方式增强益生元缓解便秘效果，这个结果与 Na 等的研究结果一致。

图 2 复配益生元和西梅汁对小鼠便秘相关指标的影响

Fig.2 Effect of prebiotics and prune juice on constipation related indicators in mice

注：#表示模型组与溶剂对照组对比有显著性差异，#：P<0.05，##：P<0.01，###：P<0.001；*表示干预组与模型组对比有显著性差异，*：P<0.05，**：P<0.01，***：P<0.001；ns 表示差异不显著；图 3~图 4、图 6~图 7、图 9 同。

2.2 复配益生元与西梅汁对胃肠调节递质的影响

胃肠调节递质是一类由胃肠道粘膜细胞、胰腺分泌细胞、胃肠壁神经细胞等细胞分泌的高效能生物活性物质，在消化系统中发挥着感知肠内容物、调节胃肠运动、系统代谢、食物摄入、营养物质的消化和吸收等重要作用。本研究选择的 MTL、GAS、SP 是兴奋性胃肠调节递质，CGRP 是抑制性胃肠调节递质。MTL 可以促进胆囊排空，增加胰岛素释放，增加胃肠道蠕动；GAS 可以促进氨基酸吸收，扩张胃部容量；SP 可以促进平滑肌松弛，也可以增加肠平滑肌对乙酰胆碱敏感性进而促进平滑肌收缩，从而增强肠道蠕动；CGRP 与疼痛感知呈正相关，CGRP 含量的升高会导致胃部不适，恶心，便秘等症状。

如图 3 所示，模型组小鼠结肠组织中兴奋性胃肠调节递质 MTL、GAS、SP 含量显著降低（图 3a~c，P<0.05），抑制性胃肠调节递质 CGRP 含量高度显著上升（图 3d，P<0.01），表明应用洛哌丁胺在诱导便秘动物模型时，小鼠除了具有便秘的表观症状外，还存在结肠内胃肠调节递质含量的失调。使用复配益生元与西梅汁干预后，相对于模型组，干预组小鼠结肠组织中兴奋性胃肠调节递质 MTL、GAS、SP 的含量都有所上调，结肠组织中抑制性胃肠调节递质CGRP 的含量都显著下调（图 3d，P<0.05）。其中配方 2 显著上调了兴奋性胃肠调节递质 MTL 和 SP 的含量（图 3a、b，P<0.05），配方 1+西梅汁、配方 2+西梅汁显著上调了兴奋性胃肠调节递质 MTL、GAS、SP 的含量（图 3a~c，P<0.05）。便秘患者结肠组织中胶质细胞源性神经营养因子（Glial cell line-Derived Neurotrophic Factor，GDNF）和脑源性神经营养因子（ Brain Derived Neurotrophic Factor，BDNF）含量减少，GDNF 可以促进神经元细胞存活，对结肠肌层神经分布和神经节细胞功能具有重要影响，BDNF 可以通过增加肠道肌电活动，加速结肠排空，从而增加排便频率缓解慢传输性便秘，GDNF 和 BDNF 是大分子蛋白并且容易发生降解，这里使用 qPCR 法测定两者在结肠中的 mRNA 表达量。

如图 3 所示，模型组小鼠结肠组织中神经营养因子 GDNF、BDNF 的 mRNA 相对表达量高度显著降低（图 3e、f，P<0.01）。这与张童等的发现一致。使用复配益生元与西梅汁干预后，配方 2 显著上调了结肠组织中 GDNF 和 BDNF 的 mRNA 相对表达量（图 3e、f，P<0.05），配方 2+西梅汁显著上调了结肠组织中 GDNF 的 mRNA 相对表达量（图 3e，P<0.05），而对 BDNF 的 mRNA 相对表达量只有上调的趋势，没有显著性差异。

上述结果说明了益生元配方可以通过调节胃肠调节递质改善便秘，其中配方 2 对所有胃肠调节递质的调节能力都强于配方 1。张华南等也发现，低聚木糖、水苏糖等益生元可以通过上调兴奋性胃肠调节递质，下调抑制性胃肠调节递质，缩短排首粒黑便时间，缓解便秘。配方 1 不能显著调节兴奋性胃肠调节递质（MTL、GAS、SP）而配方 1+西梅汁可以显著调节兴奋性胃肠调节递质；相比于配方 2，配方 2+西梅汁小鼠结肠内兴奋性胃肠调节递质含量有所上调。说明西梅汁可能通过进一步提升益生元对兴奋性胃肠调节递质的调节能力，促进胃肠蠕动，从而上调小肠推进率，增强益生元配方缓解便秘效果。Piirainen 等发现西梅汁不仅能够缓解便秘，其富含的膳食纤维成分还可通过喂养肠道菌群，间接影响胃肠调节递质的水平。为了解释西梅汁增强益生元配方调节胃肠调节递质能力的可能途径，本研究后续测定了小鼠肠道菌群和肠道菌群代谢物。

图 3 复配益生元和西梅汁对小鼠便秘相关胃肠调节递质的影响

Fig.3 Effect of prebiotics and prune juice on gastrointestinal regulatory neurotransmitters in mice

2.3 复配益生元与西梅汁对肠道屏障的影响

肠道机械屏障主要由肠上皮细胞，上皮细胞之间的紧密连接蛋白和肠道粘液层组成。肠上皮细胞是肠道屏障最重要的组成部分，主要功能为物理隔离肠内环境和内循环，吸收肠内营养物质，释放粘蛋白、抗菌肽等分泌物。Cajal 间质细胞是调节肠道上皮细胞稳态的关键细胞，而 SCF（Stem Cell Factor，干细胞因子）则能维持 Cajal 间质细胞正常发育成熟。肠上皮细胞通过以 AQP3（Aquaporin-3，水通道蛋白 3）为主的水通道蛋白吸收肠道内水分，洛哌丁胺可以通过上调 AQP3 的表达量，进而加快肠道对水分的吸收，减少粪便含水率，进一步加重便秘。肠道粘液层主要由肠上皮细胞中的成熟杯状细胞分泌的 MUC2（Mucin2，粘蛋白 2）组成，肠道粘液层可以避免肠内物质直接与肠上皮细胞接触，同时，MUC2 还可以润滑肠道，提高粪便含水率，进而改善便秘。肠上皮细胞之间由以 Claudin（封闭蛋白）、Occludin（闭锁蛋白）为主的紧密连接蛋白相互连接，ZO-1（Zonula Occludens-1，闭锁小带蛋白 1）则将细胞间的紧密连接蛋白固定到细胞内的蛋白骨架中，紧密连接蛋白的正常表达可以防止肠内物质渗漏到内循环。

如图 4 所示，模型组 MUC2、Claudin、Occludin、SCF mRNA 相对表达量显著下降（图 4a~c、e，P<0.05），AQP3 mRNA 相对表达量高度显著上升（图 4f，P<0.01），表明便秘造成了肠道屏障损伤。而灌胃复配益生元和西梅汁后，相对于模型组，所有干预组都上调了 MUC2、Occludin、SCF 的 mRNA 相对表达量，并显著下调了 AQP3 的 mRNA 相对表达量（P<0.05）。其中配方 1+西梅汁显著上调了 MUC2、SCF 的 mRNA 相对表达量（图 4a、e，P<0.05），配方2 显著上调了 MUC2、Occludin、SCF 的 mRNA 相对表达量（图 4a、e、f，P<0.05），配方 2+西梅汁显著上调了 MUC2、Occludin、SCF 的 mRNA 相对表达量（图 4a、e、f，P<0.05）。

图 4 复配益生元和西梅汁对小鼠肠道屏障系统的影响

Fig.4 Effect of prebiotics and prune juice on intestinal barrier function in mice

注：a~f 分别是 MUC2、Claudin、Occludin、ZO-1、SCF、AQP3 mRNA 相对表达量。

结果显示，在改善肠道机械屏障方面，配方 2、配方 1+西梅汁、配方 2+西梅汁都能调节便秘所引起的肠道机械屏障损伤，其中益生元配方 2 效果优于配方 1。并且西梅汁可以提升益生元配方对 MUC2的调节能力。

干预组的益生元配方通过维护肠道粘液层和紧密连接改善肠道机械屏障，这一发现与 Cao 等的研究相似，益生元可能通过调节肠道菌群维持肠道稳态发挥改善肠道机械屏障的作用，进而通过调节 5-羟色胺途径、维护肠道神经系统、减少肠道轻度炎症等多种途径促进肠道正常蠕动，减轻便秘症状。

GDNF、BDNF 是 Cajal 间质细胞的重要营养物质而 SCF 是 Cajal 间质细胞的标志物。类似的，Su 等的研究也发现，益生元可以通过维持肠道屏障功能减少 Cajal 间质细胞受损，并进一步改善肠道运动功能。AQP3 是一类膜结合水通道分子，洛哌丁胺通过上调 AQP3 mRNA 的表达量，进而加快肠道对水分的吸收，破坏肠腔液体稳态，减少粪便含水率，加重便秘症状。本文的结果与 Lee 等相似，益生元可以通过恢复 AQP3 的表达水平，维持肠腔液体稳态，维护肠道水通道屏障的完整性，提高粪便含水率，缓解便秘症状。

2.4 复配益生元与西梅汁对肠道组织损伤的影响

洛哌丁胺诱导的便秘会伴随着肠道肌肉层变薄，肠腺损伤和杯状细胞减少，这些变化会进一步损伤肠道粘液层，减缓肠道蠕动力，进而加重便秘症状。由图 5 所示，相对于溶剂对照组，模型组中出现了结肠肌肉层变薄（蓝色箭头）成熟杯状细胞减少（黄色箭头），肠腺排列不整齐（绿色箭头）说明便秘减少了肠道内粘液分泌，并对结肠组织造成了损伤。使用复配益生元与西梅汁干预后，相比于模型组，配方 1、配方 1+西梅汁组结肠组织损伤情况仍然较重，依然可见结肠肌肉层变薄（蓝色箭头）成熟杯状细胞减少（黄色箭头）和肠腺排列不整齐（绿色箭头）。配方2 和配方 2+西梅汁组结肠组织损伤情况较轻，偶见成熟杯状细胞减少（黄色箭头）。结果显示，益生元配方 2 和配方 2+西梅汁可以较好地缓解便秘对小鼠结肠组织造成的损伤。

图 5 复配益生元和西梅汁对小鼠结肠组织的影响

Fig.5 Effect of prebiotics and prune juice on intestinal tissue in mice

2.5 复配益生元与西梅汁对粪便内短链脂肪酸含量的影响

短链脂肪酸是缓解便秘的重要靶点，可以促进结肠上皮细胞增长并提供代谢能量，是结肠粘膜的重要营养物质，乙酸和丁酸在缓解便秘的过程中起着关键作用。如图 6 所示，对比溶剂对照组，模型组中乙酸、丁酸含量显著下降（图 6a、c，P<0.05），丙酸含量有所下降但是没有显著性差异。而灌胃复配益生元和西梅汁后，相对于模型组，所有干预组粪便内乙酸、丁酸含量都有所上调，其中配方 2、配方 2+西梅汁显著上调了粪便内乙酸和丁酸含量（图 6a、c，P<0.05）。

图 6 复配益生元和西梅汁对小鼠粪便内短链脂肪酸含量的影响

Fig.6 Effect of prebiotics and prune juice on short-chain fatty acid content in feces

注：a~c 分别为乙酸、丙酸、丁酸含量。

结果显示，在改善粪便内短链脂肪酸方面，益生元配方 2 和配方 2+西梅汁能显著上调粪便内乙酸和丁酸含量。Liu 等的研究发现结肠中的短链脂肪酸主要由双歧杆菌、乳酸菌等肠道有益菌发酵产生，可以通过短链脂肪酸-G 蛋白偶联受体信号通路调节肠道神经系统功能，促进兴奋性胃肠调节递质并增强肠道屏障功能。在本研究中，配方 2 和配方 2+西梅汁含有的益生元和西梅汁均能喂养肠道菌群，促进有益菌的增殖和代谢，可能通过粪便内短链脂肪酸这一途径调节胃肠调节递质，增强肠道屏障系统。为深入探究益生元和西梅汁对肠道菌群的调节作用和对便秘的缓解作用，本研究后续进一步分析了便秘小鼠肠道菌群的变化，旨在完善益生元和西梅汁通过肠道菌群调节便秘相关指标（胃肠调节递质，肠道屏障系统，菌群代谢物等）最终改善便秘表观指标的具体途径。

2.6 复配益生元与西梅汁对肠道菌群的调节作用

如图 7a~d 所示，结果显示，各组小鼠肠道菌群的 α-多样性没有显著差异。如图 7e 所示，β-多样性结果显示各组间无明显分离趋势。这可能是由于在本研究中溶剂对照组和模型组的肠道菌群多样性没有显著差异，需要进一步从关键差异菌属的角度进行分析便秘和复配配方对肠道菌群的影响。类似的，Meji 等也发现与健康人相比，便秘患者肠道菌群的多样性没有显著差异，需要通过岭回归等方法确定便秘患者肠道菌群的特征菌属。LEfSe 分析结果如图 8 所示，通过 LEfSe 分析发现了数个标志性菌属，模型组的标志性菌属有：Bilophila，Oscillibacter 和 Romboutsia。配方 1 组的标志性菌属有 Allobaculum。配方 1+西梅汁组的标志性菌属有 Turicibacter。配方 2 组的标志性菌属有 Dubosiella。配方 2+西梅汁组的标志性菌属有Ileibacterium， Bifidobacterium 和 Odoribacter 等。为深入探究益生元配方和西梅汁对肠道菌群的具体调控作用，研究进一步分析了这些标志性菌属的相对丰度变化。

本研究进一步分析了数种标志性菌属的相对丰度变化，结果如图 9 所示，在模型组中 Bilophila，Anaerovorax 相对丰度高度显著上升（图 9a、 b，P<0.01）， Ileibacterium、 Odoribacter、 Faecalibaculum、Defluviitaleaceae_UCG-011 相对丰度显著下降（图 9c、e~g，P<0.05）。

其中，在配方 1 干预后 Anaerovorax 相对丰度极显著下降（图 9b，P<0.001），Bilophila 相对丰度下降， Faecalibaculum、Bifidobacterium 相对丰度上升（图 9a、d、f）。在配方 1+西梅汁干预后 Bilophila、Anaerovorax 相对丰度显著下降（图 9a、b，P<0.05）。

在配方 2 干预后 Bilophila、Anaerovorax 相对丰度显著下降（图 9a、b，P<0.05）。Ileibacterium、Bifidobacterium 相对丰度显著上升（图 9c、d，P<0.05）。在配方 2+西梅汁干预后 Bilophila、Anaerovorax 相对丰度显著下降（图 9a、b，P<0.05）。Ileibacterium、Bifidobacterium、Odoribacter、Faecalibaculum、Defluviitaleaceae_UCG-011 相对丰度显著上升（图 9c~g，P<0.05）。结果表明，四种干预方式均能调节标志性菌属的相对丰度，但各自的影响侧重点存在差异。

图 7 复配益生元和西梅汁对小鼠肠道菌群多样性的影响

Fig.7 Effect of prebiotics and prune juice on microbial diversity in mice

图 8 肠道菌群 LEfSe 分析

Fig.8 LEfSe analysis of signature taxa in the groups

图 9 复配益生元和西梅汁对不同菌属相对丰度的影响

Fig.9 Effect of prebiotics and prune juice on the relative abundance of genera

2.7 肠道菌群相对丰度与便秘相关指标的关联性分析

为了进一步探究不同干预方式如何通过调节标志性菌属的相对丰度来缓解便秘症状，本研究进一步使用 Spearman 相关性分析法分析了菌属的相对丰度与便秘相关指标间的关联性。结果如图 10 所示。Anaerovorax 是一种有害菌，其相对丰度与骨质疏松，儿童肥胖等疾病呈正相关。在本研究中，Anaerovorax 相对丰度与小肠推进率、粪便含水量、5 h 粪便量，结肠内 MTL、GAS 含量，MUC2、SCFmRNA 相对表达量，粪便内乙酸含量呈显著负相关，与排首粒黑便时间、结肠内 CGRP 含量呈显著正相关（图 10，P<0.05）。配方 1 可能通过下调 Anaerovorax 相对丰度调节胃肠调节递质的含量，改善肠道机械屏障，增加粪便中乙酸含量，减少排首粒黑便时间。Bilophila 是一种机会致病菌，可以将有机硫转化为硫化氢进而影响肠道健康，在便秘的形成过程中发挥重要作用。在本研究中，Bilophila 相对丰度与小肠推进率、粪便含水量，结肠内 GDNF、SCFmRNA 相对表达量，粪便内乙酸含量呈显著负相关，与排首粒黑便时间、结肠内 CGRP 含量呈显著正相关（图 10，P<0.05）。配方 1+西梅汁可能通过下调 Bilophila、Anaerovorax 的相对丰度调节胃肠调节递质的含量，改善肠道机械屏障，增加粪便中乙酸含量，进而改善便秘表观指标，缓解便秘。Huang 等发现 Ileibacterium 可以通过产生丁酸，4-甲基戊酸和己酸，维护肠道健康，减少肠道内炎症，发挥益生作用。在本研究中，Ileibacterium 的相对丰度与粪便含水量，结肠内 GDNF、BDNF 的mRNA 相对表达量，Occludin 的 mRNA 相对表达量，粪便内乙酸和丁酸含量呈显著正相关，与排首粒黑便时间，结肠内 CGRP 含量呈显著负相关（图 10，P<0.05）。

Bifidobacterium 是一种公认的益生菌，补充Bifidobacterium 可以改善肠道环境并且增加排便频率和粪便含水率。在本研究中，Bifidobacterium 的相对丰度与小肠推进率、粪便含水量，结肠内MTL 含量、GDNF 的 mRNA 相对表达量，MUC2、Occludin、SCF 的 mRNA 相对表达量，粪便内乙酸和丁酸含量呈显著正相关，与排首粒黑便时间，结肠内 CGRP 含量呈显著负相关（图 10，P<0.05）。

配方 2 可能通过下调 Bilophila、Anaerovorax的相对丰度，上调 Ileibacterium、Bifidobacterium 相对丰度调节胃肠调节递质的含量，改善肠道机械屏障，增加粪便中乙酸和丁酸含量，进而改善便秘表观指标，缓解便秘。

Wang 等发现 Odoribacter 相对丰度与肠道中短链脂肪酸含量呈正相关，且与小肠推进率和粪便含水率正相关，可以缓解便秘。类似的，在本研究

中 Odoribacter 的相对丰度与 5 h 粪便量，结肠内MTL 含量、GDNF、BDNF、MUC2 的 mRNA 相对表达量和粪便内丁酸含量呈显著正相关（图 10，P<0.05）。

Ma 等发现，在乳果糖干预后 Faecalibaculum 相对丰度上升，并且 Faecalibaculum 可以维护肠屏障完整并促进结肠蠕动。Faecalibaculum 的相对丰度与小肠推进率，结肠内 MUC2、Occludin、SCF 的 mRNA 相对表达量，粪便内乙酸含量呈显著正相关，与结肠内 CGRP 含量呈显著负相关（图 10，P<0.05）。

Defluviitaleaceae_UCG-011 可以通过调节胃肠蠕动和肠道水分吸收，进而改善胃肠健康。Defluviitaleaceae_UCG-011 的相对丰度与小肠推进率，结肠内 MUC2 的 mRNA 相对表达量，粪便内乙酸含量呈显著正相关（图 10，P<0.05）。

图 10 菌属相对丰度与便秘相关指标的相关性

Fig.10 Correlation between the relative abundance of bacterial genera and constipation related indicators

注：*表示菌属相对丰度与便秘相关指标存在显著相关，*：P<0.05，**：P<0.01，***：P<0.001。

配方 2+西梅汁可能通过下调 Bilophila、Anaerovorax 的相对丰度，上调 Ileibacterium、Bifidobacterium、Odoribacter、Faecalibaculum、Defluviitaleaceae_UCG-011 相对丰度调节胃肠调节递质的含量，改善肠道机械屏障，调节肠道水吸收，增加粪便中乙酸和丁酸含量，进而改善便秘表观指标，缓解便秘。

综上所述，四种干预方式均能通过上调有益菌相对丰度，下调有害菌相对丰度的方式调节便秘相关指标进而缓解便秘。其中配方 1 对菌群的调节作用相对较弱，不能缓解便秘。然而，当在配方 1 中添加西梅汁后，配方 1 对菌群的调节效果得到增强，使得配方 1+西梅汁能够有效缓解便秘。同样地，在配方2 中额外添加西梅汁后，进一步提升了配方 2 的菌群调节能力，从而使配方 2+西梅汁对便秘的缓解效果优于单独使用配方 2。

西梅汁所含的糖醇、多酚、有机酸等小分子，能够调节小肠渗透压，加速食糜通过小肠，缓解便秘。相较之下，益生元作用主要集中在结肠，通过喂养肠道菌群发挥作用，而在本研究中，益生元配方1 和 2 对小肠推进率的直接改善效果不显著。这表明西梅汁和益生元的起效位置存在互补性，此外，西梅汁可以减少益生元在小肠中的停留时间，进一步避免益生元在小肠中可能的消化。这些是西梅汁增强益生元配方缓解便秘能力的途径。

结论

本研究通过合理设计配比后得到了一个多种类低剂量益生元配方，并且发现了西梅汁对益生元配方的增效作用。通过标志性菌属相对丰度与便秘相关指标的相关性分析发现，益生元配方 2（每 100 mL 中主要含有低聚木糖 3 g、水苏糖 3 g、低聚半乳糖 8 g）可以通过下调肠道内有害菌 Bilophila、Anaerovorax的相对丰度、上调有益菌 Ileibacterium、Bifidobacterium 的相对丰度，进而上调结肠内兴奋性胃肠调节递质（MTL、SP）含量，GDNF、BDNF 的 mRNA 相对表达量，改善肠道屏障系统（上调 MUC2、Claudin、SCF、AQP3 的 mRNA 相对表达量），改善结肠组织损伤，上调粪便中乙酸、丁酸含量，从而缓解便秘。而益生元配方 2 与西梅汁复配后可以通过进一步上调有益菌 Odoribacter、Faecalibaculum、Defluviitaleaceae_UCG-011 的相对丰度，从而上调结肠内 MTL、GAS 含量，下调结肠内 CGRP 含量，上调 MUC2 的 mRNA 相对表达量，上调乙酸、丁酸含量，增加小肠推进率，从而更有效地缓解便秘。

本研究发现相比于单独使用复配益生元，在益生元中额外复配西梅汁可以更有效地缓解便秘。西梅汁对益生元的增效作用主要表现在增强小肠推进率和提高菌群调节能力。后续将进一步探索益生元之间潜在的协同增效机制及其最优配比规律；通过代谢组学等方式完善差异菌属如何影响便秘症状的机制；深入研究益生元和西梅汁之间的可能存在的协同增效机制。本研究为缓解便秘的复合益生元配方设计提供了理论基础，为益生元和西梅汁在缓解便秘中作用方式和相互作用关系提供了新的见解，为后续开发新型便秘缓解策略提供了科学依据。

引用本文：蔡华昊，刘运柱，朱胜男，等. 复配益生元缓解便秘效果和途径探究[J]. 食品工业科技，2026，47（1）：420−432. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024120375.

Citation: CAI Huahao, LIU Yunzhu, ZHU Shengnan, et al. Effect and Approach of Combined Prebiotics in Alleviating Constipation[J]. Science and Technology of Food Industry, 2026, 47(1): 420−432. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024120375.

通讯作者简介

王琳琳，博士，江南大学食品学院副研究员，硕士研究生导师。主要从事食品微生物学、食品营养与健康等方面的研究工作。研究方向集中在肠道微生物与健康、功能性益生菌资源发掘、益生菌功能机制解析及益生菌产品开发。主攻益生菌对消化道疾病的影响及其相关机制的解析。主持十四五子课题1项，国家自然基金3项，江苏省自然科学基金，中博后，省博后科学基金等科研项目3项；参与自然基金国际项目及国家级项目各1项；获教育部高等学校科学技术进步奖二等奖等省部级奖励2项，申请国家发明专利16项，在国内外主流学术期刊上发表科技论文30余篇。参与《Lactic Acid Bacteria: Bioengineering and Industrial Applications》（Springer出版社）、《乳酸菌科学与技术》（科学出版社）的编写工作。

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（以上信息来自江南大学官网）

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