浙江大学研究生，浙江大学研究生拟录取名单
机体胃肠道中定植着数量众多、功能复杂的微生物群落，统称为肠道菌群。近年来，国际顶级学术期刊发表的一系列研究成果表明，一些广泛使用的食品添加剂，如乳化剂和合成甜味剂通过影响肠道菌群增加了患肥胖、糖尿病和炎症性肠病等慢性疾病的风险。食品防腐剂是能防止食品由微生物引起的腐败变质，从而延长食品贮存期的食品添加剂。作为有目的地直接添加入食品的痕量化学物质，食品防腐剂在食品工业上应用广泛，具有强且广谱的抑菌性，摄入后很可能对宿主肠道菌群产生一定的影响，进而产生正面或负面的健康效应。食品防腐剂经膳食摄入后对肠道菌群和宿主健康的影响虽已有报道，但仍缺乏系统的总结。
浙江大学生物系统工程与食品科学学院的阮圣玥、冯凤琴 * 、刘 滔等人对近年来国内外有关食品防腐剂与肠道菌群的最新研究成果进行了综述，发现食品防腐剂通过改变肠道菌群多样性、调节肠道条件致病菌和有益菌丰度，进而影响机体脂代谢、免疫及肠道炎症；此外还对食品防腐剂未来的研究发展趋势进行了展望。本文旨在引起广大科研工作者和读者对“食品防腐剂-肠道菌群-宿主健康”关系链的关注和重视，为目前已有的食品防腐剂的安全评价体系提供新视角、新思路，对维持人体健康具有一定的指导意义。
一、肠道菌群与机体健康、食品防腐剂研究概述
1.肠道菌群与机体健康
肠道菌群通过参与机体的新陈代谢、免疫系统的发育和调节，帮助宿主完成多种生理生化功能。肠道菌群紊乱与肥胖、糖尿病、心血管疾病、炎症性肠病等许多慢性疾病高度相关。目前报道的与肠道菌群相关的疾病及其可能作用机制见表1。
2.肠道菌群与食品防腐剂的研究进展
食品防腐剂是能防止由微生物所引起的食品腐败变质，以延长食品储存期的食品添加剂。食品防腐剂是食品工业上最广泛应用的一类食品添加剂，是能直接加入食品的化学物质。大量研究表明，食品防腐剂具有优良的抑菌功能，对多种细菌、真菌、酵母菌、霉菌等微生物具有较好的抑制或杀灭作用。经食品摄入的防腐剂可被肠道吸收，部分通过尿液和粪便排出，因此极有可能会影响肠道菌群，并对宿主生长代谢及免疫等方面产生健康影响。
食品防腐剂对宿主健康及肠道菌群具有多方面潜在的影响，已有大量报道证明这些影响真实存在。鉴于此，后文详细阐述并归纳食品防腐剂对肠道菌群和机体健康的影响。
二、食品防腐剂影响肠道菌群结构
1.食品防腐剂影响肠道菌群多样性
人体肠道中微生物数量沿胃肠道增加，总数超过 10 14 。厚壁菌门和拟杆菌门是肠道菌的两个主要菌门，占肠道菌总数的90%。F/B比值是反映肠道菌群组成的重要指标之一，其会随着抗生素干预、膳食营养素和病理条件等方面的改变而发生显著变化。尽管肠道菌群中存在主要的优势菌门，但每个个体中有数千种不同的肠道菌，其种类和相对丰度因人而异。 α 多样性与 β 多样性可用于共同评价肠道微生物的总体多样性。
食品防腐剂对 α 多样性的影响也会使用Faith丰富度指数和Pielou均匀度指数进行评价。Hrncirova等将人肠道菌群移植在小鼠体内，发现食品防腐剂苯甲酸钠、山梨酸钾和亚硝酸钠的混合物降低了小鼠肠道菌群 α 多样性和Faith丰富度指数。但是，多项研究表明丙酸钠、乳酸链球菌素（Nisin）、溶菌酶等食品防腐剂可以恢复由于肥胖、腹泻及结肠炎等引起的肠道菌群 α 多样性的降低，同时显著增加F/B比值。此外，Guan Guiping等研究发现膳食添加壳聚糖后，小鼠粪便和结肠样本中的菌群丰富度相似，但结肠菌群比粪便菌群表现出更高的多样性。Xiao Dingfu等的研究也获得了相似的结果。
在 β 多样性方面，多项研究发现小鼠肠道微生物对防腐剂处理高度敏感，对照组和添加剂处理组的肠道菌群具有显著差异，并且小鼠厚壁菌门相对丰度降低、拟杆菌门丰度增加。此外，Song Bo等发现膳食添加丙酸钠的HFD小鼠肠道菌群结构介于普通膳食组和HFD组之间，进一步研究发现丙酸钠处理可将HFD组小鼠厚壁菌门和乳杆菌门的相对丰度恢复至普通膳食组水平。
2.食品防腐剂影响肠道共生有益菌群
人体内有数以亿计的微生物定植，拟杆菌、梭菌、双歧杆菌、乳酸杆菌是人体肠道中主要的共生菌群，双歧杆菌和乳酸杆菌也被称为益生菌。共生有益菌群能与人体形成良好的共生关系，辅助消化多种食物，维持肠道健康。现有的大量研究发现，食品防腐剂能够显著提高肠道共生有益菌群中双歧杆菌和乳酸杆菌的含量。
3.食品防腐剂影响肠道条件致病菌群
相对于共生有益菌群而言，肠道内还有一类细菌，它们属于肠道中的不稳定因素，肠道健康时，菌群与宿主、菌群与菌群之间维持着良好的生存平衡；但当共生菌群遭到破坏时，这种平衡关系被打破，原来不致病的细菌成为致病菌进而引发多种肠道疾病，这种细菌被称为条件致病菌，主要包括肠球菌、肠杆菌等。
现有的证据表明，一些食品防腐剂能够较好地抑制肠球菌和肠杆菌的生长。除此之外，还有众多的研究发现食品防腐剂苯甲酸、山梨酸以及溶菌酶均能够显著抑制猪肠道内的大肠杆菌以及肠球菌的生长。
除肠杆菌和肠球菌，也有一些研究表明食品防腐剂能够在不同程度上影响拟杆菌和梭菌的变化。Jia Zhifeng等对大肠杆菌O1诱导的腹泻模型小鼠灌胃0.1 mg/mL乳酸链球菌肽72 h后，发现小鼠盲肠中拟杆菌属和乳酸杆菌数量较对照组显著增加，而双歧杆菌数量则有所下降，但差异不显著。Abdel-Latif等研究发现在肉鸡膳食中添加溶菌酶能够降低粪便样本中的梭菌含量。Deng Bo等分别向断奶仔猪和母猪日粮中添加溶菌酶后发现，在第28天时断奶仔猪粪便中的优势菌群为狭义梭菌和拟杆菌，而母猪粪便中的长双歧杆菌相对丰度显著增加，双歧杆菌和卵形拟杆菌的相对丰度趋于增加。
三、食品防腐剂通过肠道菌群影响机体的生长代谢与免疫
1.食品防腐剂通过肠道菌群影响机体生长代谢
食品防腐剂通过肠道菌群影响机体生长代谢许多动物实验表明，食品防腐剂能够通过肠道菌群影响机体脂代谢，缓解高脂膳食引发的肥胖，对机体生长代谢产生影响。另外一项研究表明，Nisin可提高盲肠菌群多样性，有利于增加腹泻小鼠盲肠中厚壁菌门的数量，降低拟杆菌门的数量，同时降低血清、回肠和脑组织中金属肽酶含血小板反应蛋白（ADAMTS1）的含量和回肠中胰岛素的含量，增加血清、空肠和脑组织中总胆固醇的含量，从而影响腹泻小鼠盲肠菌群结构及脂代谢。
2.食品防腐剂通过肠道菌群影响机体免疫
对肠道菌群的广泛研究表明，食品防腐剂在一定程度上能够通过影响肠道菌群改善机体肠道屏障功能和腹泻，调节机体免疫。目前大量的动物实验表明，天然食品防腐剂溶菌酶可有效改善肠道菌群结构，增强肠道屏障功能。除了通过影响肠道菌群改善机体肠道屏障功能以外，一系列研究证实了食品防腐剂在调节机体免疫分子方面也发挥关键作用。有关食品防腐剂对肠道菌群和宿主健康的影响见图1
结 论
近年来，随着肠道菌群检测技术的提高及检测成本的急剧下降，发现越来越多的研究关注食品防腐剂可能给肠道菌群及机体健康带来的影响，生物来源的天然食品防腐剂（如Nisin、溶菌酶、壳聚糖等）通过抑制肠道条件致病菌并增加乳酸杆菌、双歧杆菌等益生菌的生长，调节肠道菌群，从而改善脂代谢、机体肠道屏障功能和腹泻，增强机体免疫，带来积极正面的影响；但也有研究发现即使在限定范围内使用食品防腐剂，也可能对肠道菌群造成负面的影响，例如部分食品防腐剂（如苯甲酸、山梨酸、丙酸盐等）会降低肠道菌群多样性、引起肠道轻度炎症，可能会给机体健康造成影响。食品防腐剂是广泛使用的一般公认安全的食品添加剂，世界各国对食品添加剂的安全性评估是非常严格的，有科学严密的评价程序和体系，但由于肠道菌群的复杂性和检测方法的局限性，常规的评价方法并未关注食品添加剂对肠道菌群的影响，因此，未来还需全面综合评估食品防腐剂对肠道菌群和人体健康的影响。
值得注意的是，目前的研究主要集中在单一食品防腐剂对肠道菌群的影响上，然而实际生产加 工中通常将几种防腐剂结合使用。因此，需要进一步研究多种食品防腐剂复配使用对肠道菌群的综合影响，从而反映实际应用中的情况。此外，细菌多样性减少并不一定意味着健康状况不佳，因此还需结合其他指标多方位地评价食品防腐剂与菌群及宿主健康的关系。除此之外，有研究表明某些食品防腐剂可以促进炎症或加剧代谢性疾病以及肠道菌群的变化。然而，菌群的变化是否是代谢和免疫功能变化的原因或结果，以及菌群变化带来功能的改变及其机制尚有待进行更深入的研究。最后，关于人类肠道菌群对食品防腐剂敏感性的实验数据很少，大部分集中于动物模型，只有非常有限的研究涉及人类肠道菌群。近年来，体外人体肠道微生物生态系统模拟器模型已被用于肠道菌群变化相关的研究。未来在条件允许的情况下，可以积极应用类器官模型进行研究，同时结合开展临床试验，这将有助于阐明食品防腐剂对肠道菌群结构的影响及其相互作用对健康的影响。
作者简介
通信作者简介：
冯凤琴，浙江大学食品科学与营养系教授、博士生导师，浙江省“151”第二层次人才，杭州市“131”第一层次人才。兼任浙江省食品添加剂协会专家委员会副主任委员，浙江省食品学会理事，浙江省生物工程学会理事，浙江省食品添加剂和配料协会理事。长期致力于功能蛋白（肽）、功能脂等方向的研究，酪蛋白磷酸肽、海参肽、小麦肽、月桂酸甘油酯等10 余项成果实现产业化。主持国家科技支撑计划课题、863计划子课题、国家自然科学基金项目、浙江省和宁波市重大专项等项目20余项；发表论文200 余篇，其中SCI收录130余篇，拥有授权发明专利20余件。
第一作者简介：
阮圣玥，浙江大学食品科学专业硕士研究生，研究方向为基于肠道微生物组评估有机酸型食品防腐剂的安全性，参与国家自然科学基金等科研项目。
本文《食品防腐剂对肠道菌群和宿主健康的影响研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷5期，作者：阮圣玥，刘 滔，莫秋芬，冯凤琴。DOI：10.7506/spkx1002-6630- 20220329-364。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：绥化学院食品与制药工程学院 杨奕涵 ；责任编辑：张睿梅 。点击下方 阅读原文 即可查看全文。
图片来源于文章原文及摄图网。
Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。
投稿网址：
https://www.sciopen.com/journal/2958-4124
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