食品乳化剂可影响肠脑轴
哺乳动物的肠道中定殖着一个复杂的微生物群落，肠道菌群在免疫系统的成熟过程中发挥重要作用，可以防止肠道病原体（比如艰难梭菌）的感染，并且有利于肠道内的营养消化和能量摄取。肠道菌群改变也可以导致炎症、代谢紊乱甚至行为和神经炎症的改变。
炎症性疾病中的肠道菌群
很显然，肠道菌群对于宿主健康有益，因为缺乏微生物的无菌小鼠的免疫和代谢存在相当大的缺陷，而代谢缺陷导致了更大的热量消耗。事实上，肠道菌群参与新陈代谢的最重要的方式是帮助分解摄入的大分子。肠道微生物的基因组可以编码比宿主更多的消化酶，从而帮助分解更多的食物和从各种各样的食物中获取能量。
除了具有重要的有益作用外，肠道菌群还可能会产生有害的危害，如果监管不力，可能会导致炎症性疾病的发生，比如炎症性肠病和代谢综合征。炎症性肠病的主要形式包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，可导致患结肠癌的风险大大增加。代谢综合征是一组与肥胖相关的疾病（高血压、高血糖、甘油三酯和胆固醇水平异常等），这些都大大增加了罹患2型糖尿病、心血管疾病和/或肝病的风险。越来越多的证据表明肠道菌群在炎症性肠病和代谢综合征的发病中起着中心作用。在这些疾病的建立过程中可观察到肠道菌群组成的变化。此外，这些疾病的大多数动物模型的建立都需要肠道菌群的参与，无菌动物被获得了完全的保护。这些炎症性疾病表型可以通过菌群移植转移到无菌动物身上，进一步证明复杂的肠道菌群可能是炎症性疾病的发生、严重程度和维持的充分必要条件。
乳化剂对肠道炎症和代谢的影响
我们的基因进化极其缓慢，然而过去的50年里，炎症性肠病和代谢综合征的发病率急剧增加，表明环境因素在其中扮演着重要的角色。我们所摄取的食物通过为肠道菌群提供能量来源，在调节其组成（“谁在那里?”）及其功能（“它们在那做什么？”）中发挥中心作用。
乳化剂是能够改善乳浊液中各种构成相之间的表面张力，使之形成均匀稳定的分散体系或乳浊液的物质。乳化剂被添加到大多数的加工食品中以帮助维持稳定性和延长保质期。研究人员推测乳化剂可以改变肠道菌群，并且增加炎症性肠病和代谢综合征的发病率。研究人员建立了一个小鼠模型，利用两种常用的乳化剂，聚山梨醇酯80（P80）和羧甲基纤维素（CMC）来处理小鼠，其剂量是模仿大量加工食品中广泛使用的乳化剂的用量。乳化剂的摄入与肠道菌群组成的显著变化有关，包括拟杆菌目细菌的数量减少和一些降解黏液的细菌数量增加，比如活泼瘤胃球菌。
肠道菌群功能分析表明，乳化剂的摄入足以增加肠道菌群的促炎作用，肠道菌群表达的主要炎性分子水平增加，比如脂多糖和鞭毛蛋白，它们已被证明是肠道菌群激活先天免疫系统能力的好的标记物。乳化剂摄入后，改变的肠道菌群渗透进入肠道致密粘液层的能力增强，最近的研究表明乳化剂影响肠道菌群在小鼠结肠癌模型中加速肿瘤发生的能力。
食品乳化剂导致的肠道菌群改变和肠道低度炎症与胰岛素抵抗和食物消耗增加有关，最终导致体重增加。总的来说，这些发现表明食物调节的宿主-微生物相互关系紊乱可以引起一系列炎症性疾病，比如炎症性肠病和代谢综合征。
乳化剂的摄入改变行为
肠道菌群也可以影响小鼠的焦虑和社交行为，那么，乳化剂是否也会影响行为和潜在的神经生物学呢？小鼠的无菌状态和补充益生菌可以减少焦虑和抑郁样行为，而另一方面，肠道菌群的炎症状态增加与小鼠的焦虑和抑郁样行为增加有关。研究表明，乳化剂聚山梨醇酯80或羧甲基纤维素处理的小鼠焦虑样行为有所增加，而羧甲基纤维素对焦虑样行为的影响具有性别依赖性。此外，羧甲基纤维素导致的对新颖社会刺激的偏爱行为减少以及肠道菌群改变也具有性别特异性。
食品乳化剂的摄入可以增加摄食行为，下丘脑神经元表达的刺鼠色蛋白相关肽（AgRP）和α-促黑素细胞激素（αMSH）在调节食欲和焦虑样行为中发挥重要作用，其中αMSH抑制食物摄入和增加焦虑行为，AgRP则刺激食欲和减少焦虑行为。表达AgRP和αMSH神经肽的神经元位于中下视丘的弓形核并投射到下丘脑其它区域（比如下丘脑室旁核）和丘脑（比如室周核）。乳化剂的摄入增加了弓形核AgRP的水平，降低了室周核αMSH的水平，这可能与乳化剂导致的食物摄入增加有关。
未来方向
综上所述，膳食乳化剂直接影响肠道菌群，增强其穿透正常无菌的黏液层的和表达促炎分子的能力，导致肠道炎症和代谢综合征。此外，乳化剂的摄入也与焦虑行为的增加和社交行为的减少有关。
AgRP和αMSH表达神经元与乳化剂导致的食物摄入增加相符，但是似乎与乳化剂导致的焦虑行为增加不符。乳化剂影响焦虑行为的机制还需要进一步的研究。目前还不清楚乳化剂摄入对肠道菌群的影响是乳化剂特异性的还是与其它干扰因素比如高脂饮食有相似之处。最后，也需要将这一研究成果从小鼠转化到人类，比如，可以通过不含乳化剂的饮食和含有乳化剂的饮食进行饮食干预，以研究乳化剂对人体肠道菌群、肠道炎症和代谢的影响。一旦被证实，那么乳化剂乃至整个食品添加剂的使用将有待进一步完善；在食品添加剂的安全评估中，也应该把这些研究发现纳入考虑之中。