食物如何影响我们的肠道菌群和整体健康
益生菌
益生菌是我们可以通过食物或作为膳食补充剂摄取的活性细菌。联合国粮农组织和世界卫生组织对益生菌的定义为：当摄取足够数量时，能够对宿主提供健康益处的活性微生物。国际益生菌和益生元科学协会指出益生菌产品中的细菌组成和细菌数量必须明确定义并使用安全。死菌、细菌产物或细菌组分以及未明确细菌种类的微生物混合物不属于益生菌范畴，因此，不明确细菌种类的发酵食品不是益生菌。
然而，在欧洲，情况略有不同：直到今天，欧洲食品安全局仅接受一种产品作为益生菌，就是由费氏丙酸杆菌W200（Propionibacterium freudenreichii），它含有足量的维生素B12和欧洲食品安全局验证的健康益处。欧洲食品安全局在2011年指出，在产品上使用“益生菌”一词必须经过科学验证。令人惊讶的是，虽然益生菌市场巨大，但是由于缺乏临床证据，除上述一种产品外都不允许带有“益生菌”这一名称。
双歧杆菌和乳杆菌是最常见的益生菌
“益生菌”产品中最常见的细菌菌株属于乳杆菌属（Lactobacillus）或双歧杆菌属（Bifidobacterium）。双歧杆菌属包含产生短链脂肪酸的细菌物种，特别是乳酸和乙酸。一项研究显示，补充益生菌双歧杆菌可以在不同的受试者中增加粪便中的短链脂肪酸的水平。这些短链脂肪酸要么直接作用于胃肠道，要么通过其它肠道细菌将其转化为其它短链脂肪酸（比如丁酸）对人体胃肠道健康发挥积极作用。短链脂肪酸通过短链脂肪酸受体对肠道的运动和收缩功能具有积极作用，并通过刺激抗炎细胞因子IL-10发挥抗炎症作用。
乳杆菌和双歧杆菌具有“小爪子”，可使它们粘附在肠道上
革兰氏阳性细菌（如乳杆菌或双歧杆菌）的细胞表面具有特殊属性，这使得宿主和细菌之间能够直接相互作用。这一特性对于益生菌在肠道中的定殖至关重要。一种特殊的细胞表面结构，称为菌毛，看起来像头发，能够使细菌粘附在肠道上皮上。这一功能影响肠道病原体的竞争性排斥、免疫调节和肠粘膜结构的完整性。双歧杆菌和乳杆菌中都发现有这种菌毛。研究表明，益生菌特别是鼠李糖乳杆菌GG菌株对病原性肠球菌具有较强的竞争优势，包括耐万古霉素的肠球菌。
鼠李糖乳杆菌对耐万古霉素的肠球菌具有竞争优势
革兰氏阳性细菌的细胞表面的另一个特征是细胞壁结构本身的免疫调节作用，例如肽聚糖和脂磷壁酸。这些特定的细胞壁结构在乳杆菌和双歧杆菌中保存良好，可对肠道屏障功能产生积极影响，这也是益生菌一种主要的益生机制。
鼠李糖乳杆菌是最具代表性的益生菌菌株
那么，益生菌炒作的背后是什么？从最常用的益生菌作用机制来看，益生菌的健康益处似乎是显而易见的。最具代表性的益生菌菌株是鼠李糖乳杆菌GG（GG代表Sherwood Gorbach和Barry Goldin，他们1985年在人类肠道菌群中发现了该菌株），已经在300多项临床试验中进行了研究。大量研究是在儿科方面进行的：它已被证明对治疗儿童急性胃肠炎和预防儿童抗生素相关性腹泻十分有效。此外，LGG被证明可有效预防医院内腹泻和呼吸道感染。
益生菌主要通过竞争不利细菌来提供健康益处
纵观所有关于益生菌的科学研究，益生菌可能是治疗肠道菌群失调和/或免疫系统功能减弱的一种很好的方法。研究表明，益生菌对儿童、极限运动运动员以及肠易激综合征患者等都会产生有益的结果。它们都有一个共同的特点：在与机会性细菌感染中具有竞争优势。在健康的成年人中，在使用益生菌后观察到微生物组的变化，但是没有检测到健康益处。此外，益生菌也被推荐作为旅行前的预防性使用，甚至对健康人也是如此，目的是防止可能导致腹泻的有害细菌的增殖。
在补充益生菌时，了解产品中的特定菌株种类和细菌数量至关重要。益生菌菌株需要能够在高胃酸条件下存活，并且应该能够在肠道中定植。此外，益生菌菌株必须具有良好的特性，包括可能的副作用。益生菌很可能不会显著改变整个肠道菌群的组成，特别是在健康人群的肠道中，但是益生菌可能会在阻止有害细菌的定植，例如抗生素使用后或者在易受致病性细菌入侵的不平衡的生态系统中。
益生元
我们每个人都听说过益生元，或许大家都希望能够将它们纳入我们的日常营养。但别着急，没那么简单。说实话，我们还应该深入了解它们对我们的肠道菌群和我们的身体有什么好处，以及它们能为我们做什么。
什么是益生元？
当前对益生元的定义是国际益生菌和益生元科学协会提出的，指的是一种通过选择性的刺激一种或少数种菌落中的细菌的生长与活性而对宿主产生有益影响从而改善宿主健康的物质。虽然益生元的定义并不局限于碳水化合物，但大多数关于益生元的研究都是针对不同种类的低聚糖进行的：已经鉴定出超过200种人乳低聚糖，它们能够刺激特定细菌群的生长，比如双歧杆菌，是非常优秀的益生元。
膳食纤维和抗性淀粉可被细菌分解成短链脂肪酸
膳食纤维和抗性淀粉：肠道细菌可发酵膳食纤维和抗性淀粉产生短链脂肪酸。最丰富的短链脂肪酸是丁酸、乙酸和丙酸，它们都是厌氧发酵的终产物。
——抗性淀粉是能够通过小肠不被消化而到达大肠被细菌发酵的淀粉。大肠中细菌发酵抗性淀粉产生短链脂肪酸（特别是丁酸）和增加肠道中的细菌多样性。
——膳食纤维是不易消化的化合物，主要是碳水化合物，大多数情况下来自谷物、豆类、水果或蔬菜等植物。由于长时间咀嚼和缓慢消化而产生饱腹感，从而降低小肠中葡萄糖吸收的速率。
——不易消化的低聚糖是单糖和多糖之间的中间体，可改善肠道微生物生态系统，包括多样性、生化过程和生理功能。
——除不易消化的低聚糖以外，菊粉和低聚果糖等也是研究最多的益生元。
尽管有许多迹象表明益生元对我们和我们的肠道微生物有益，但这背后的科学研究还相当薄弱。大多数研究都集中在膳食纤维的研究上，比如低聚果糖。总体而言，抗性淀粉和益生元的摄入确实会改变那些专门代谢特定益生元和碳水化合物的特定细菌的水平，这些细菌包括双歧杆菌和乳杆菌。在人体研究中，纤维的摄入与双歧杆菌和短链脂肪酸的增加有关，特别是丁酸，这也降低了肠道pH值。
其它膳食成分以及它们对我们的影响
摄入乳化剂的小鼠出现慢性肠道炎症和代谢综合征
乳化剂可以改善食品质地，延长加工食品的保质期。研究人员建立了一个小鼠模型，他们使用两种常用的乳化剂，Mary K. Holder和她的研究团队建立了一个鼠标模型。他们使用两种常用的乳化剂，聚山梨醇80和羧甲基纤维素，试图模拟加工食品的广泛摄入。研究发现，乳化剂的摄入使得小鼠肠道中具有促炎症潜力的细菌水平增加。其中，最主要的炎症分子是脂多糖（一种源于革兰氏阴性细菌的细胞壁成分）和鞭毛蛋白（一种源自细菌鞭毛的蛋白质，鞭毛是一种帮助细菌运动的结构）。
众所周知，脂多糖和鞭毛蛋白这两种分子可激活先天免疫系统。因此，小鼠出现慢性肠道炎症（可促进慢性结肠炎）和代谢综合征（指腹部肥胖、高血压、高血糖，高血甘油三酯和较低的高密度脂蛋白水平五种医疗条件中至少出现三种），这与心血管疾病和2型糖尿病的风险增加有关。改变的肠道菌群还能够侵入肠道粘液层。其它研究表明，乳化剂甚至可能促进结直肠癌的发生。
摄入乳化剂的小鼠焦虑增加
众所周知，扰乱肠道菌群也可以通过肠脑轴影响我们的神经系统，因此，研究人员也研究了给予乳化剂后小鼠的行为变化。研究发现，喂食乳化剂的小鼠焦虑水平增加。此外，研究也发现乳化剂影响了影响食欲的肽类和激素的水平，包括刺豚鼠相关肽AgRP和α-黑素细胞刺激素αMSH，因此，乳化剂可能会增加食物的摄入。