《International Dairy Journal》：Impact of infant feeding conditions on the survival and post-digestive regrowth of commercial probiotics in an
in vitro gastrointestinal model
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本研究利用动态婴儿胃（DIS-II）模型模拟婴儿胃肠环境，评估三种商用益生菌粉末在空腹和进食牛奶条件下的存活率及后消化再生能力。结果显示牛奶可延缓胃排空并显著提高乳酸杆菌存活及再生，而双歧杆菌的再生受菌株和条件影响。证实营养基质与菌株组成共同影响益生菌的消化稳定性和功能恢复，为开发基于牛奶载体的婴儿益生菌产品提供理论依据。
Juan Wang|Ni Wang|He Lyu|Peng Wu|Jia Lin|Xiao Dong Chen
普罗健康仪器有限公司（苏州），中国苏州，215123
摘要
像乳酸菌和双歧杆菌这样的益生菌对婴儿肠道健康至关重要，然而它们的消化稳定性及胃肠道后的再生情况仍知之甚少。本研究使用动态婴儿胃模型（DIS-II）在模拟的婴儿胃肠道条件下，评估了三种市售益生菌粉的存活率和消化后的再生情况。研究同时考察了空腹（水）和进食（牛奶）两种状态，以反映生理上的喂养条件。模拟胃和肠道消化过程后，通过静态结肠发酵来评估细菌的存活率和恢复情况。结果显示，与空腹相比，牛奶显著延缓了胃排空时间，并提高了细菌的存活率。此外，牛奶喂养显著增强了乳酸菌的消化后再生能力，而双歧杆菌的恢复情况则取决于菌株和条件。这些发现表明，喂养基质和益生菌组成对消化韧性和消化后的功能有重要影响，为使用基于牛奶的载体来提高婴儿配方中益生菌的效果提供了临床前证据。
引言
根据联合国粮食及农业组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）的定义，益生菌是指“当以适当剂量摄入时，能够为宿主带来健康益处的活微生物”（Sánchez等人，2017年）。其中，乳酸菌和双歧杆菌属的菌株因其在促进肠道健康、调节免疫功能和抑制病原体方面的积极作用而被广泛研究和使用（Hill等人，2014年；Marco等人，2021年）。随着对这些效果的科学理解不断深入，消费者对富含益生菌产品的兴趣也在增加。如今，益生菌被添加到各种食品和补充剂中，包括酸奶、奶酪、果汁、婴儿配方奶粉、含片和功能性饮料（Nazhand等人，2020年；Olson & Aryana，2022年；Soares等人，2019年）。
益生菌要发挥预期的健康作用，一个关键要求是在整个胃肠道（GI）传输过程中的存活能力。摄入后，益生菌菌株必须能够在酸性的胃环境中存活，耐受小肠中的胆盐，以存活状态到达结肠，并理想情况下能够增殖，从而影响肠道菌群的组成或活性（Bezkorovainy，2001年；Kathiriya等人，2023年）。尽管产品标签上常宣传含有数十亿活菌，但这些菌株在人体胃肠道中的实际存活率和功能可能会受到胃酸度、消化酶和蠕动等生理条件的影响。因此，了解消化动态如何影响益生菌的存活和再生对于评估其真实效果至关重要。
研究表明，对于成人来说，食物成分和摄入时间会显著影响益生菌在消化过程中的表现。多项研究表明，在餐前或餐后立即服用益生菌（尤其是含有脂肪和蛋白质的食物，因为这些成分可以缓冲胃酸，从而提高益生菌的存活率）（Fiocco等人，2020年；Tompkins等人，2011年）。然而，关于最佳摄入时间仍存在争议，有些观点建议空腹服用以避免酶的降解（Wallis & Gonzalez，2019年）。这些差异反映了成人饮食的复杂性，也凸显了针对特定条件进行益生菌评估的必要性。
与成人不同，婴儿的喂养模式相对统一，尤其是在婴儿早期，牛奶是唯一或主要的食物来源。这种简化的喂养环境为系统研究营养状态（进食与空腹）对益生菌存活率的影响提供了独特的机会。然而，尽管富含益生菌的婴儿产品数量迅速增加，但针对婴儿特定消化环境的研究却很少。这主要是由于伦理限制、采样实际困难以及体内婴儿研究的低依从性（Binns等人，2017年；Gan等人，2018年）。因此，迫切需要能够准确模拟婴儿胃肠道条件的体外系统来评估益生菌的效果。
近年来，动态消化系统被广泛用于模拟成人消化过程并评估生物活性化合物（包括益生菌）的命运（Duque-Soto等人，2022年；Gon?alves等人，2021年）。然而，这些基于成人的模型无法直接反映婴儿的消化过程，因为婴儿的胃肠道生理特征与成人有显著差异。具体来说，婴儿的胃酸分泌量较低，胃蛋白酶和胆盐浓度较低，胃排空速度较慢，肠道酶谱也不成熟（Lee等人，2023年；Lin等人，2024年）。此外，婴儿的肠道菌群多样性较低且仍在发育中，这可能会改变益生菌之间的竞争互动和定植动态。这些生理差异从根本上影响了益生菌的存活和生长，凸显了开发特定于婴儿的消化模型的必要性。
为了解决这一空白，本研究旨在探讨进食状态（进食与空腹）如何在婴儿特定的胃肠道条件下调节益生菌的消化存活率和消化后的再生情况。选择了三种市售的婴儿益生菌粉进行实验，包括一种单菌株鼠李糖乳杆菌 GG配方和两种含有乳酸菌和双歧杆菌的多菌株产品，以便在不同菌株组成和配方之间进行比较评估。使用动态婴儿胃模型（Pro-health Instrumentation，苏州，中国）来模拟生理上的消化过程，并揭示营养环境如何影响婴儿早期益生菌的表现。
部分内容摘录
益生菌产品和喂养基质的选择
选择了三种市售的婴儿益生菌粉进行分析，包括单菌株和多菌株配方。
产品Ⅰ（简称“Ⅰ”）：来自Chr. Hansen A/S（美国）的单菌株配方，含有鼠李糖乳杆菌 GG，声明的存活率为4.2 × 109 CFU/g。每包产品提供5千卡的能量，包含1克碳水化合物，主要以甘露醇和菊粉作为益生元成分。
产品Ⅱ（简称“Ⅱ”）：
胃滞留率
所有三种益生菌产品在进食和空腹条件下的胃滞留率如图1所示，详细统计比较见表S1。在所有三种配方（产品Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）中，每种喂养条件下的胃排空模式一致，三种产品之间没有显著差异（p > 0.05）。这表明，影响益生菌存活率的是喂养状态，而非产品特定的配方
结论
本研究系统评估了在模拟的婴儿胃肠道条件下（包括空腹（水）和进食（牛奶）状态），乳酸菌和双歧杆菌菌株的消化存活率和消化后的再生情况。牛奶通过缓冲胃酸显著提高了这两种菌株的胃部存活率，而在进食条件下，肠道存活率趋于下降——尤其是乳酸菌，这可能是由于长时间暴露于胆盐和消化酶所致。
作者贡献声明
Juan Wang：撰写——初稿、软件开发、方法论设计、实验实施、数据分析。Ni Wang：撰写——审稿与编辑、验证、概念构思。He Lyu：实验实施。Peng Wu：方法论设计、概念构思。Jia Lin：实验实施。Xiao Dong Chen：项目监督、资源协调、方法论设计、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
实验在普罗健康仪器有限公司（苏州）进行，并得到了该公司的财务支持。
