寡糖（Oligosaccharides）是指含有少量单糖残基的分子，其聚合度（degrees of polymerization，DPs）在2~10之间，分子质量介于单糖和多糖之间；DPs在11~19之间的分子由于其相似的生理特性通常也被认为是寡糖。寡糖根据其理化和生理特性可分为消化性和非消化性寡糖（nondigestible oligosaccharides，NDOs）。NDOs的特点是对胃酸和哺乳动物的酶有抵抗力，但在肠道中被微生物群部分或完全发酵。有几种NDOs被用作功能性食品成分。NDOs具有改善排便、降低食欲和餐后血糖反应、调节脂质代谢和改善矿物质吸收等保健作用。NDOs作为益生元正引起越来越多的关注，因为不可消化的成分可以诱导微生物的组成或代谢改善；例如，发酵过程中促进健康的细菌的增加被认为对宿主有益。此外，NDOs发酵可促进某些必需微量营养素和短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs；主要是乙酸、丙酸和丁酸）的产生/吸收，后者可能发挥有益的作用，如控制食欲和血糖、抗炎、免疫调节，肠道微生态改变。
根据对宿主代谢紊乱和肠道微生物群的调节作用，NDOs被普遍认为有助于减少肥胖，不仅因为其发酵能力，还因为其对有益的结肠细菌的刺激作用。南昌大学食品科学技术国家重点实验室,中加食品科学技术联合实验室的Qixing Nie、 Haihong Chen、Jielun Hu等人综述了NDO的理化和生理特性、生产方法和结构确认。还讨论了NDOs对肥胖的有益作用及其潜在的机制。
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非消化性寡糖的来源和生产
食品低聚糖可以从天然来源或通过酶/化学处理获得。天然NDOs[例如低聚果糖（fructooligosaccharides，FOS）、低聚半乳糖（galactooligosaccharides，GOS）、低聚异麦芽糖（isomaltooligosaccharides，IMO）、低聚木糖（xylooligosaccharides，XOS）]是全谷物（黑麦、大麦、小麦）、水果（香蕉、雪莲果）、蔬菜（洋葱、番茄、芦笋、甜菜、洋蓟、菊苣、大蒜、竹笋），以及其他食物（牛奶、蜂蜜、甘蔗汁、豆类）和一些植物性材料的可食用成分，其浓度在0.3%~20%之间。天然NDOs的数量一般不足以用于科学研究或工业应用。因此，开发有效的技术来提高NDOs的产量已成为糖科学领域的一个新挑战。
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非消化性寡糖对肥胖的影响
低聚果糖（FOS）对肥胖的影响
FOS是植物中一系列同源寡糖的总称，由β-2,1键连接的果糖单元的直链组成。人类缺乏消化酶来分解果聚糖的β-2,1共价键。乳酸杆菌和双歧杆菌具有专门的转运体和细胞内β-呋喃果糖苷酶（β-fructofuranosidase），主要用于降低DP FOS底物的分解代谢，从而改善肠道菌群的组成和代谢活性. 补充FOS可增加饱腹激素的分泌，减少肝脏新生脂肪的生成，最终减少食物摄入和脂肪的形成，并改善葡萄糖和脂质代谢。此外，FOS发酵产生的SCFAs可以到达循环系统，改善宿主的体内稳态。
低聚半乳糖（GOS）对肥胖的影响
GOS是另一种具有益生元活性的NDO，可分为两类：β-GOS（利用细菌半乳糖苷酶从乳糖中酶促合成）和α-GOS（从天然来源分离出来）。β-GOS（trans-GOS）由β-1,6-连接的半乳糖残基组成，终止于β-1,4-连接的葡萄糖单元，并带有其他键类型的混合物。α-GOS包括棉子糖、水苏糖和马鞭草糖，由半乳糖残基组成，这些残基的α-1,6-部分与蔗糖的葡萄糖部分相连。GOS的减肥作用可能与改善代谢紊乱、肠道屏障功能、炎症和脂质代谢以及肠道微生物群有关。
低聚木糖（XOS）对肥胖的影响
对HFD诱导的肥胖大鼠给予10% XOS 12 周，可改善体成分（body composition）、血脂异常、肠道代谢紊乱和炎症。XOS能显着降低肥胖大鼠的体脂和内脏脂肪质量、血脂异常、食物和热量摄入，减轻心肌线粒体功能障碍（cardiac mitochondrial dysfunction）和胰岛素抵抗。此外，补充XOS可显着逆转肥胖大鼠的肠道微生态失调（gut dysbiosis），包括F:B和肠杆菌科（含LPS的细菌）水平的升高和双歧杆菌水平的降低。此外，XOS通过下调与脂肪生成和脂肪合成标志物相关的基因表达、结肠促炎细胞因子mRNA表达和LPS循环，降低肥胖，从而改善肥胖相关的全身炎症和外周胰岛素敏感性。
壳寡糖（COS）对肥胖的影响
壳寡糖（chitosan oligosaccharides，COS）已被证明能有效地减少热量摄入、体质量增加、血糖、甘油三酯和胆固醇（TC和LDL-c）水平，并在25~1000 mg/（kg?day）剂量下减轻肥胖啮齿类动物肝脏和脂肪组织中的脂质积聚。在这些与抵抗肥胖相关的改善参数中，COS在许多研究中显示出良好的降脂作用，因为COS的摄入抑制了3T3-L1脂肪细胞的细胞分化、甘油三酯的积累和成脂标志物的表达，并抑制了肥胖大鼠和小鼠模型的成脂。
阿拉伯木聚糖寡糖（AXOS）对肥胖的影响
用HFD饲养的小鼠，连续8周观察了阿拉伯木聚糖寡糖（arabinoxylan oligosaccharides，AXOS）的减肥作用。补充AXOS增加了结肠产生的循环性产食肽（circulating satietogenic peptides）（GLP-1和PYY）的水平，并一致地抵消了HFD诱导的体质增加和脂肪的形成。
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非消化性寡糖在肥胖中的作用机制
调节肠道菌群
通过调节肠道菌群来改善人类健康是一个有潜力的研究方向，是实现健康生活方式的一部分。补充的NDOs与调节肠道菌群的组成和代谢功能有关，使微生物成为NDOs与生理状态之间的纽带。
益生菌的促进作用
越来越多的细菌基因组数据和基于分子方法的应用表明，肠道菌群的广泛成员，尤其是乳酸杆菌和双歧杆菌，作为通过NDO给药对肥胖有有益生理作用的益生菌的典型群体，具有广泛的NDO降解能力。乳酸杆菌和双歧杆菌与体质量下降呈正相关，与脂肪量、葡萄糖耐量和LPS水平呈负相关。这两种微生物的普遍机制，包括扰动菌群（perturbed microbiota）的正常化、有用的代谢产物或酶的产生以及肠道屏障的强化，在不同的分类类群（taxonomic groups）都有观察到的。其他有益的作用，如内分泌学作用或免疫调节，可以改善宿主的体内稳态和炎症，更可能是菌株特异性的。此外，由双歧杆菌和乳酸杆菌发酵的NDOs刺激乳酸和乙酸的产生，而乳酸和乙酸又可以通过微生物交叉喂养转化为丁酸。
抑制致病或有害肠道细菌
在人类临床试验中，服用NDOs（或浓缩双歧杆菌属）可减少类杆菌的数量，但这种现象似乎很少出现在动物研究中。引起肥胖的饮食模式的差异，例如人类富含蛋白质的饮食和富含动物脂肪/蔗糖的饮食，可能是造成这种现象的原因，因为细菌类（如拟杆菌和梭状芽胞杆菌）被认为具有蛋白水解发酵能力。
改善肠道健康
肠道健康受到宿主、肠道细菌和影响肠道生理功能和宿主代谢的外部因素之间的各种相互作用的影响。增加动物性食物消费（富含膳食脂肪和蛋白质）可能会导致肠道菌群的失调，导致有害代谢产物的积累，这些代谢产物被认为是与肥胖相关的代谢损伤的主要诱因。高脂饮食可减少单个和总SCFAs的损失，并增加与宿主代谢紊乱相关的宿主微生物群（脂肪衍生脂肪酸和诱导胆汁酸）。
改善能量代谢
肠道菌群通过发酵产物（SCFAs和琥珀酸盐）调节能量摄入和能量消耗来改善能量代谢对控制体质量至关重要。在啮齿动物和人体研究中，观察到添加可发酵的NDOs、SCFAs或含有SCFA的物质可减轻体质量。NDOs通过G蛋白偶联受体（GPR41和GPR43）的依赖方式增加了内分泌L细胞（如FOS）的数量和SCFAs的水平，以刺激饱腹激素（satiety hormones）（GLP-1和PYY）的分泌，尤其是那些在回肠和结肠上皮中密度最高的激素。GLP-1和PYY可通过抑制下丘脑弓状核内的神经肽Y和原黑皮皮质素神经元活化（proopiomelanocortin neuron activation）来抑制/延迟胃排空和通过肠-脑轴分泌胃酸，从而引起进食行为的改变和餐后血糖的调节。
减轻肠道炎症
肥胖个体的特征是细菌α多样性和基因计数（gene counts）较低，这些细菌携带较高比例的潜在促炎性拟杆菌（proinflammatory Bacteroides），以及LPSs和促炎因子的积累。从分子角度看，肠道微生物群中的微生物相关分子模式（microorganism-associated molecular patterns，MAMPs；例如LPS、鞭毛蛋白、肽聚糖）通过模式识别受体（pattern recognition receptors，PRR）如跨膜表面受体或内切体Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）参与复杂的信号级联反应。在正常情况下，MAMPs通常诱导肠上皮细胞分泌抗炎细胞因子（如TSLP、IL-33、IL-25、TGF-β）。TGF-β还抑制肠巨噬细胞和树突状细胞（dendritic cells，DC）中NF-κB依赖性促炎信号传导。
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ConCLUSIONS AND PERSPECTIVES
近十年来，科学界已经广泛研究了NDOs对肥胖的影响。毫无疑问，如果剂量和持续的时间合适，服用NDOs可以改善肥胖症，而且肥胖者的体成分、高脂血症、炎症、能量摄入和肠道微生物群都有所改善。由于NDOs是由肠道内的菌群发酵而成，肠道菌群的修饰和SCFAs的产生是NDOs发挥减肥作用的基础。然而，由于宿主和肠道菌群的异质性和复杂性、NDO的类型、剂量和持续时间的差异以及机制研究中相互矛盾的结果，使得科学界很难证明NDOs的减肥作用。例如，补充FOS导致产生SCFA的细菌数量减少（例如普氏菌、丙酸菌），肠道菌群产生的SCFA/琥珀酸盐可能导致肥胖/糖尿病风险增加（例如促生长素分泌中的醋酸盐、丙酸盐对T2D风险的增加，SUCNR1/GPR对炎症的激活）。尽管某些特定细菌的减少与宿主的内环境平衡成反比，但通过饮食干预（如NDOs）保持这些细菌的多样性和丰度是很重要的。
NDOs的结构可能影响其抗肥胖作用和肠道微生物群的改变。例如低分子质量COS（≤1000 Da）比高分子质量COS（≤3000 Da）减少的体质量更多；益生菌菌株如乳双歧杆菌DR10优先使用带有DP3和DP4的GOS，而鼠李糖乳杆菌DR20则优先使用带有DP1和DP2的糖。侧重于了解结构与功能关系的研究有助于针对特定健康需求的功能食品市场的发展。
