プレバイオティクス（栄養）

プレバイオティクスは、細菌や真菌などの有益な微生物の成長または活性を誘発する食品中の化合物です。最も一般的な例は胃腸管で、そこではプレバイオティクスが腸内微生物叢の生物の組成を変えることができます。

食事性プレバイオティクスは通常、消化されずに消化管の上部を通過し、それらの基質として作用することにより大腸に定着する有利な細菌の成長または活性を刺激する非消化性繊維化合物です。それらは、1995年にMarcel Roberfroidによって最初に識別され、命名されました。機能性食品成分として、プロバイオティクスのようなプレバイオティクスは、 食品と薬物の概念上の媒介物です。司法権に応じて、彼らは通常、中間レベルの規制の精査、特にマーケティング目的で行われた健康に関する申し立てを受けます。

定義

この分類に該当するプレバイオティクスと食品成分の定義は、1995年の最初の定義以降に進化しました。初期の定義では、プレバイオティクスという用語は、選択的に宿主に有益な非消化性食品成分を指すために使用されました結腸内の特定の細菌の刺激。プレバイオティクスが結腸以外の微生物に影響を与える可能性があることを示唆する研究の結果、2016年に国際プロバイオティクスおよびプレバイオティクス科学協会（ISAPP）は次のプレバイオティクスの定義を作成しました：健康を生み出すために宿主微生物によって選択的に使用される基質利益。

プレバイオティクスとして分類できる化合物は、次の基準も満たしている必要があります。

• 非消化性で、胃腸管内の胃酸と酵素による分解に耐性がある
• 腸内微生物によって選択的に発酵
• 有益なバクテリアの成長と活性を選択的に標的にして刺激する

したがって、プレバイオティクスの摂取は、宿主の健康を促進する可能性があります。以前の分類に基づいて、オリゴ糖と呼ばれる植物由来の炭水化物化合物は、特定されたプレバイオティクスの主な供給源です。特に、フルクタンとガラクタンは、腸内の有益な細菌コロニーの活性と成長を刺激することがわかっている2つのオリゴ糖源です。フルクタンはフルクトオリゴ糖（FOS）とイヌリンで構成される炭水化物のカテゴリーであり、ガラクタンはガラクトオリゴ糖（GOS）で構成されます。他の食物繊維も、耐性澱粉、ペクチン、ベータグルカン、キシロオリゴ糖などのプレバイオティクスの定義に適合します。

製品表示の規制機関である欧州食品安全局（EFSA）は、「プレバイオティクス」と「食物繊維」を区別し、「対象となる食品成分の消費と因果関係は確立されていない」と述べています健康強調表示および有益な生理学的効果の増加は、胃腸内微生物叢の増加に関連しています。」その結果、EFSAの規則では、個々の成分はプレバイオティクスとしてラベル付けできませんが、食物繊維としてのみラベル付けされ、健康上の利点はありません。

関数

ほとんどのプレバイオティクス研究は、プレバイオティクスがビフィズス菌とラクトバチルスに与える影響に焦点を合わせています。これらのバクテリアは、消化の改善（ミネラル吸収の強化を含むがこれに限定されない）および免疫系の有効性と固有の強さの点で宿主にいくつかの有益な効果をもたらす可能性があるため、重要なプロバイオティクスおよび有益な腸内細菌として強調されています。 ビフィズス菌とラクトバチルスの両方は、異なるプレバイオティクス特異性を有し、細菌集団に特徴的な酵素に基づいてプレバイオティクス繊維を選択的に発酵させることが示されています。したがって、 乳酸 bac 菌はイヌリンおよびフルクトオリゴ糖を好むが、 ビフィドバクテリアはイヌリン、フルクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖およびガラクトオリゴ糖に対して特異性を示す。ビフィズス菌を刺激する製品は、ビフィドジェニック因子として説明されています。これは、プレバイオティクスであるという概念と重複していますが、同一ではありません。研究は、有益な腸内細菌の増殖を刺激することに加えて、プレバイオティクスがクロストリジウムなどの腸内の有害で潜在的に病原性の微生物の増殖も抑制できることも示しています。

作用機序

発酵は、大腸内の有益な細菌がプレバイオティクスを使用する主な作用メカニズムです。 ビフィズス菌とラクトバチルスは両方とも、糖分解代謝を利用して基質を分解する細菌集団です。ビフィズス菌ゲノムには、炭水化物修飾酵素をコードする多くの遺伝子と、炭水化物取り込みタンパク質をコードする遺伝子が含まれています。これらの遺伝子の存在は、 ビフィズス菌が植物由来のオリゴ糖またはプレバイオティクスの発酵と代謝に特化した特定の代謝経路を含むことを示しています。 ビフィズス菌のこれらの経路は、最終的に身体機能において多様な生理学的役割を持つ短鎖脂肪酸を生成します。

ソース

プレバイオティクスのソースは、プレバイオティクスとして分類されるために、ホストに利益を与えることが証明されなければなりません。フルクタンとキシランに由来する発酵性炭水化物は、プレバイオティクスの最もよく実証された例であり、ガラクトオリゴ糖はラクトースから酵素的に合成されます。ただし、プレバイオティクスのソースとして分類できる追加の内因性のプレバイオティクスと外因性の食物ソースがあります。さらに、プレバイオティクス食品成分を含む機能性食品は、追加のプレバイオティクス食品源として機能します。しかし、食物源のFOSとイヌリン含有量は非常に低いため、食物だけから十分なプレバイオティクスを消費することは困難です。

内因性

ヒトのプレバイオティクスの内因性源はヒト母乳であり、これには構造的にGOSに類似したオリゴ糖が含まれており、ヒト乳オリゴ糖（HMO）と呼ばれます。これらのHMOは、母乳で育てられた乳児のビフィズス菌の細菌数を増加させ、乳児の免疫システムを強化することがわかりました。さらに、HMOは、新生児の健康な腸内微生物叢の組成の確立に役割を果たします。

オリゴ糖が腸の健康に及ぼす有益な効果を理解し、研究者は、母乳に含まれるオリゴ糖の作用を模倣する乳児の代替として、非ヒト乳オリゴ糖を開発しました。短鎖ガラクトオリゴ糖（GOS）、フルクトオリゴ糖（FOS）、ポリデキストロース、およびそれらの混合物は、幼児の場合に使用するために開発された最も一般的なプレバイオティクスです。これらのうち、9：1の比率でのGOSとFOSの混合が最も広く研究されています（Moro and Bohem、2012）。 GOS：FOSのこの混合物の安全性は、米国FDA（GRASステータス）および欧州食品安全局（2004）によって承認されています。乳児でGOS：FOSの混合物を9：1の割合で使用して行われたいくつかのランダム化比較試験およびレビューは、便のビフィズス菌およびラクトバチルス菌の数が多いことを示しており、短鎖脂肪酸（SCFA）の産生、乳児の免疫力の低下、腸内pHの変化、病原菌数の減少、糞便sIgAレベルの増加、腸運動性の改善、軟便などの改善にも役立つ（Scholtens et al、2014; Bongers et al、2007; Salvini et al、2011; Moro et al 、2005; Ivakhnenko＆Nyankovskyy; 2013）。さらに、GOS：FOS（9：1）は、乳児のアトピー性皮膚炎、再発性喘鳴、アレルギー性ur麻疹などのアレルギー発生率の低下にも示されています（Arslanoglu et al、2008）。無作為化対照試験の系統的レビューとメタ分析も、この混合物を早産児への投与にも安全であると報告しています。早産児の場合​​、GOS：FOS（9：1）によってもたらされる利益は、満期産児の場合​​に観察される利点と類似しています（Srinivasjois et al 2013; Boehm et al、2002; Mihatsh et al、2006）。これにより、GOS：FOSは経腸寛容の改善にも役立ちました。したがって、完全な給餌に達するまでにかかる時間を短縮できました（Modi et al、2010）。

外因性

プレバイオティクスとして分類される難消化性炭水化物化合物は、発酵性繊維の一種であるため、食物繊維として分類できます。ただし、すべての食物繊維がプレバイオティクスのソースとして分類できるわけではありません。次の表で強調されている食料源に加えて、生エンバク、未精製大麦、ヤコン、および全粒穀物の朝食用シリアルもプレバイオティクス繊維源として分類されています。プレバイオティクス繊維の主な種類は、食物によって異なる場合があります。たとえば、オート麦と大麦にはベータグルカンが多く含まれ、フルーツとベリーにはペクチンが含まれ、種子にはガム、玉ねぎ、エルサレムアーティチョークにはイヌリンとオリゴフルクトースが豊富で、バナナとマメ科植物には難消化性デンプンが含まれています。

プレバイオティクスの理想的な毎日のサービングに関する広範なコンセンサスはありませんが、推奨事項は通常、一般的な消化器の健康サポートのための4〜8グラム（0.14〜0.28オンス）から活発な消化器疾患を持つ人の15グラム（0.53オンス）以上です。平均6グラム（0.21オンス）のサービングを考えると、プレバイオティクス繊維を毎日サービングするために必要なプレバイオティクス食品の量は以下のとおりです。

機能性食品の作成における基本的な成分としてのプレバイオティクス、特にGOSの使用は、次の食品源で見られています。

• 発酵乳/ヨーグルト
• スポーツ/健康ドリンク
• エネルギーバー
• ベビーフード
• 無糖キャンディー/チューインガム
• 朝食用シリアル
• パン/焼き菓子
• 製品を食べる

研究

予備研究では、カルシウムおよびその他のミネラル吸収、免疫システムの有効性、腸の酸性度、結腸直腸癌リスクの低下、炎症性腸疾患（クローン病または潰瘍性大腸炎）、高血圧および排便頻度に対する潜在的な影響が実証されています。プレバイオティクスは、抗生物質を必要とする感染エピソードの数と0〜24か月の子供の感染総数を減らすのに効果的です。

研究では、プレバイオティクスが短鎖脂肪酸（SCFA）の生産増加につながることを実証していますが、直接的な因果関係を確立するにはより多くの研究が必要です。プレバイオティクスは、大腸壁の栄養としてSCFAを産生し、潰瘍性大腸炎の症状を緩和することにより、炎症性腸疾患またはクローン病に有益な場合があります。

かなりの量のプレバイオティクスを食事に突然追加すると、発酵が増加し、ガスの生産量が増え、鼓腸や排便が起こる場合があります。 SCFAの生産と発酵品質は、低繊維摂取の長期ダイエット中に低下します。腸内細菌を回復または回復するために細菌叢が徐々に確立されるまで、栄養吸収が損なわれ、より高いプレバイオティクス摂取が急速に追加されると、結腸通過時間が一時的に増加します。

遺伝子組み換え

遺伝子組み換え植物は、イヌリン産生が上方制御された研究室で作成されました。