2.2　菊粉的生理功能

（1）改善腸道健康

菊粉是一種不能在人體小腸內被消化吸收的膳食纖維類物質，但它可以在大腸中被益生菌如雙歧桿菌和乳酸菌所吸收、利用和增殖。攝入菊粉前雙歧桿菌只占腸道總菌群數量的20%，當攝入菊粉后其顯著增加到71%。菊粉在大腸內被益生菌發酵產生短鏈脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸等），導致腸道內pH值下降，而低的pH環境能夠抑制多種腐敗菌的增殖，間接地減少在腸道內產生的毒素物質，維持健康的腸道環境，而健康的腸道有利于促進有益菌的生長和繁殖，增進腸道的蠕動，緩解便秘。

研究表明，每日攝入菊粉能夠使結腸中的益生菌增加10倍，減少病原菌和腐敗菌的數量，如金黃色葡萄球菌、李斯特菌、沙門氏菌、大腸桿菌等。這是由于菊粉不是直接被消化吸收，而是進入了大腸，在大腸中優先被雙歧桿菌利用，產生醋酸鹽和乳酸鹽，使大腸的pH值降低，從而抑制了有害菌的生長，因此菊粉是雙歧桿菌的有效增殖因子。

在高脂飲食情況下，腸道中的S24-7菌群豐度會下降。但補充短鏈菊粉后，S24-7豐度上升。S24-7在未發展為糖尿病的非肥胖糖尿病小鼠（NOD小鼠）中豐度較高，而在發展為糖尿病的NOD小鼠中豐度較低。此外，引起菊粉組小鼠糞便豐度下降的菌群包括厚壁菌門梭菌目中的毛螺菌科和瘤胃菌科、脫鐵桿菌門下脫鐵桿菌科中的Mucispirillum schaedle（MS）。MS是一種螺旋形細菌，分布在腸分泌黏液層，被認為具有降解黏液蛋白層的危害，可逃避T細胞非依賴反應滲入黏膜層和抗原呈遞細胞及初級T細胞發生的作用。隨著炎癥反應豐度升高，MS在小鼠結腸炎活躍期的糞便中豐度更高，而在結腸炎緩解期的小鼠糞便中豐度降低。將MS移植到無菌小鼠中引發腸道促炎反應。瘤胃菌科（Ruminococcaceae）在右旋糖酐硫酸酯鈉誘導的結腸炎小鼠糞便中豐度上升，在結腸腺瘤患者中豐度高于健康群體。毛螺菌科（Lachnospiraceae）和瘤胃球菌屬（Ruminococcus）在發展為糖尿病的NOD小鼠中豐度較高，而在未發展成糖尿病的小鼠中豐度較低。這些數據暗示短鏈菊粉的添加抑制了一些潛在有害菌的生長，改善了腸道微生物的健康。

（2）調節血糖水平

菊粉作為一種可溶性膳食纖維，進入胃腸后如同海綿一樣，吸水膨脹呈凝膠狀，增加食物的黏滯性，延緩食物中葡萄糖的吸收，同時增加飽腹感，使糖的攝入減少，防止了餐后血糖急劇上升；同時，可溶性纖維吸收水分后，還能在小腸黏膜表面形成一層“隔離層”，從而阻礙了腸道對葡萄糖的吸收，沒被吸收的葡萄糖隨大便排出體外；并且，菊粉還可增強對胰島素的敏感度，菊粉中的果聚糖可降低人體對胰島素的需求，增強受體對胰島素的敏感性，提高機體耐糖程度，對遠期血糖（空腹血糖）控制有顯著的作用。研究表明，菊粉中的低聚果糖（益生元）在結腸發酵產生的短鏈脂肪酸導致空腹血糖降低的同時，對調節胃腸免疫系統、減少毒素的產生有顯著作用，可降低胰島功能再次受損的風險。研究還顯示，菊粉中的多糖果糖能使Ⅰ型糖尿病患者的胰島素需要量減少30%～50%，Ⅱ型糖尿病患者的胰島素需要量減少35%～75%。體內外試驗表明，菊苣菊粉很可能通過抑制JNK和p38 MAPK通路活性，活化IRS信號，調控血糖、血脂代謝和機體細胞對葡萄糖的攝取能力，從而發揮改善Ⅱ型糖尿病的作用。

菊粉在小腸內不會被水解成單糖，所以不會使體內血糖水平和胰島素的含量升高。研究表明，若定義葡萄糖的血糖指數（GI）為100，則蔗糖的GI值為68，而來自菊苣根的菊粉的GI僅為2。人體在空腹時，血糖的降低是由于低聚果糖在結腸中發酵，最終產生了短鏈脂肪酸。吸附的菊粉在腸道上部不會被機體酶水解成單糖，因而不會對血糖水平和胰島素含量造成影響。研究發現Mg2+的缺乏會增加患糖尿病的風險，菊粉可以促進機體對Mg2+的吸收，從而起到穩定血糖的作用。菊粉已作為二十一世紀初糖尿病人專用食品之一。

2016年的數據表明，低聚果糖與其攝入后血糖反應改善之間存在顯著的關系。在已提交給歐洲食品安全局（EFSA）的材料中指出，低聚果糖對于血糖控制起著至關重要的作用。此次EU Art 13.5聲明旨在認可低聚果糖對于餐后血糖的降低作用。EFSA的肯定評估有助于該健康聲明獲得歐盟委員會、歐洲聯盟成員國以及歐洲議會的批準。此份研究表明當食品部分糖分被來自于菊苣的益生元纖維低聚果糖替代時，血糖反應將被改善。新數據表明，僅20%的替代便可顯著降低血糖反應。評估中倡導的使用條件指的是“還原糖”，在（EC）No 1924/2006的條款附件中發布，即30%比例的替代。正當EFSA發布有關菊苣低聚糖的評價時，另一份關注于菊粉及其他前沿科學技術研究的科學聲明已做好提交的準備。在評估關于低聚果糖聲明時，EFSA已將適用范圍擴展到不易消化的碳水化合物類別，菊粉已包含其中。

（3）低能量和減肥

菊粉能提高胃內容物的黏度，減緩食物從胃進入小腸的速度，降低饑餓感，從而減少食物的攝入量。菊粉在消化系統內不被消化，在結腸中進行發酵時，產生的熱能很低，其熱能值約為4.2～6.3kJ/g，相當于葡萄糖熱值（16kJ/g）的26%～39%，脂肪熱值（38.7kJ/g）的11%～16%。因此用菊粉部分或全部替代脂肪，可開發低能量保健產品。

（4）防便秘

菊粉能有效增加排便次數和質量。它能促進腸道蠕動，縮短糞便在結腸中的停留時間，增加糞便質量和排泄量。在膳食中每天按推薦劑量補充菊粉，可以顯著增加便秘患者的排便頻率，使大便變得松軟連貫，由便秘引發的惡心和頭痛也隨之消失。菊粉之所以對便秘有如此好的療效，主要原因是菊粉是一種益生元，它促進了腸道微生態菌群的生長，增加了大便中的含水量，由此導致大便質量的增加。含水量的增加會使大便變軟，加之菊粉能增加腸道的蠕動，排便因而變得輕松。便秘患者每天食用菊粉15g，兩周之后經檢驗，大便通暢和便秘癥狀均明顯緩解，而且臭味也明顯減少。

最新在《營養學》雜志（British Journal of Nutrition）上的一項研究結果顯示，給低膳食纖維攝入量的受試者補充低聚果糖菊苣根纖維成分有助于改善其腸道的規律性。該研究指出，纖維攝入量不足是導致便秘和腸道不正常等消化問題的主要因素。在研究開始時，受試者每天攝入5g的低聚果糖，然后逐漸增加到15g/d。在整個試驗過程中，對照組每天都攝入15g麥芽糖糊精。該項研究為期四周，其中三周為“洗滌期”，在此期間所有參與者每天都要攝入三袋麥芽糖糊精。研究發現，低聚果糖組受試者的大便頻率顯著提高。每天攝入15g低聚果糖的受試者，糞便的穩定性也同樣得到提高。最后，與對照組相比，低聚果糖組的胃腸道響動感明顯下降。

（5）促進礦物質的吸收

菊粉能促進結腸微生物的選擇性發酵，導致短鏈脂肪酸濃度上升，腸道內pH值降低，使礦物質的溶解度增加。菊粉能夠大幅提高Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+和Cu2+等礦物質的吸收，尤其是Ca2+的吸收。其原理是菊粉發酵生成了有機酸，有機酸能夠使腸道的pH下降，礦物質元素復合物發生分解，釋放出礦物質，使人體更容易吸收。菊粉與礦物質的復合物在發酵過程中均可被降解，使礦物質釋放，從而使金屬離子得到高效吸收。另外，由發酵產生的短鏈脂肪酸能夠使結腸的pH值降低l～2個單位，使大多數礦物質的溶解度和生物有效性顯著提高。

此外，菊粉還能使腸道隱窩高度及上皮細胞數量增加，礦物質運輸通道增加，使鈣結合蛋白D9k表達量增加，激活了鈣擴散通道。研究表明，短鏈脂肪酸，尤其是丁酸鹽，能夠刺激結腸黏膜細胞的生長，從而提高腸黏膜的吸收能力。把10%菊粉添加到飼料中，每天喂養小鼠后發現，礦物質的表觀消化率都有不同程度的提高。如果讓青少年每天食用不同聚合度的菊粉后，檢測結果發現菊粉都顯著提高了Ca2+的吸收，這對促進兒童生長發育、預防老年人的骨質疏松具有很重要的意義。

（6）降血脂

菊粉能抑制脂肪分解酶降解攝入的脂肪，使脂肪在體內消化受阻。健康人每天吃10g菊粉能有效降低血漿中甘油三酯的濃度和肝臟內脂肪的合成率。研究發現，菊粉可以降低血漿中胰島素的含量和葡萄糖水平，而胰島素在脂肪代謝過程中具有抑制脂肪分解，促進脂肪合成來增加脂肪在體內的貯存等作用。

菊粉作為可溶性膳食纖維可與脂肪形成復合物隨著糞便排出體外，減少機體對脂肪的吸收，從而降低體內血脂水平。菊粉還可通過降低血液中膽固醇和甘油三酯的含量，調節血脂水平。大量的動物與人體試驗表明，食用菊粉后，全身發熱而且有力氣，傷口恢復較快。菊粉改善血管功能主要通過調節血糖、血壓，降低血清膽固醇，提高高密度脂蛋白（HDL）與低密度脂蛋白（LDL）的比值。菊粉在到達腸道末端前，被雙歧桿菌發酵生成了短鏈脂肪酸和乳酸鹽。短鏈脂肪酸是降低膽固醇的重要因素，而乳酸鹽則可以抑制膽固醇的合成。若每天服用5～10g菊粉，可使人和動物的血清脂肪含量降低到20%以下；若50～90歲的老年病人連續兩周每日攝入8g短鏈菊粉，即可顯著降低血液中的總膽固醇和甘油三酯水平。每日給18名糖尿病人進食8g菊粉，兩周后，雖然對高密度脂蛋白（HDL）-膽固醇含量無顯著影響，但使總膽固醇含量降低了7.9%，而攝食食糧的糖尿病人的總膽固醇和HDL-膽固醇均無顯著變化。如果每天給年輕健康的男子的早餐中加入9g菊粉，堅持4周，可分別使他們的總膽固醇和甘油三酯含量降低8.2%和26.5%。

（7）減少癌癥風險和提高免疫力

菊粉可與病原菌的外源凝集素發生特異性結合，使病原菌不能在腸道壁上黏附；菊粉可提高微生物菌群數量和產氣量，增加滲透壓，促進腸道蠕動，縮短糞便在結腸內的停留時間，有效預防便秘，同時稀釋了致癌物質；菊粉發酵產生的短鏈脂肪酸作為結腸細胞的主要能源材料，可以提高黏膜細胞密度；菊粉產生的短鏈脂肪酸可供給肝和其他重要組織能量，可調節很多關鍵的代謝途徑。

研究表明，菊粉等一些不被消化的碳水化合物可以減少患結腸癌的風險。通過促進雙歧桿菌（長雙歧、短雙歧桿菌）的生長和增殖，減少有毒物質的產生，平衡腸道菌群。雙歧桿菌具有很強的免疫刺激作用，它可以激活吞噬細胞，對腐敗產物和細菌毒素進行吸附吞噬，而且能夠產生抗生素。雙歧桿菌還可以產生免疫球蛋白IgA，增強免疫力。研究表明，菊粉在腸道中被發酵成短鏈脂肪酸，主要是乙酸、丙酸、丁酸等，這些物質支持和保護著大腸細胞，而且能夠阻止細胞的增生分化，對預防結腸癌的發生具有一定的效果。