《Food Bioscience》：Prebiotic Efficacy of Green Banana Flour against Antibiotic-associated Diarrhea in Juvenile Mice
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抗生素相关腹泻（AAD）儿童发病率高，肠道菌群失调是主要病因。本研究通过体外和体内实验验证未成熟香蕉粉（GBF）作为预生物的疗效，发现GBF能酸化发酵液并调节菌群组成，增加双歧杆菌和链球菌，减少乳球菌和拟杆菌。在AAD小鼠模型中，GBF显著修复脾脏、盲肠和肠道组织病理学，提高紧密连接蛋白occludin和黏蛋白MUC2表达，降低血清LPS水平及炎症因子IL-6、IL-1β、MIP-1α，同时提升IL-10抗炎因子。GBF尤其低剂量时效果显著优于其他预生物，通过恢复菌群多样性、抑制条件致病菌（如变形菌纲、肠球菌）并促进有益菌（如乳杆菌科、阿克曼菌属）实现治疗作用。分隔符
付正科|王晓霞|刘阳|夏大英|宋一林|范旭|陈茂申|方忠|刘飞
江南大学未来食品科学中心，中国无锡214122
摘要
抗生素相关性腹泻（AAD）是使用抗生素后常见的并发症，尤其是在儿童（<6岁）中。肠道微生物群失调是AAD的主要致病因素，并可能对儿童生长产生长期不良影响。由于生物制剂的有效性和安全性尚未完全确定，因此需要有效的饮食干预措施。本研究通过体外和体内实验方法，探讨了益生元绿色香蕉粉（GBF）在缓解AAD方面的作用。通过儿科粪便发酵模型，我们观察到GBF能够酸化发酵液并调节细菌组成——增加双歧杆菌（Bifidobacterium）和链球菌（Streptococcus）的数量，同时减少乳球菌（Lactococcus）、拟杆菌（Bacteroides）和梭菌（Clostridioides，包括艰难梭菌（C. difficile））。在AAD的小鼠模型中，GBF剂量依赖性地改善了脾脏、盲肠和肠道的组织病理学状况。高剂量的GBF增强了闭合蛋白（occludin）和MUC2的表达，降低了肠道通透性和血清中的LPS水平。中高剂量的GBF抑制了促炎细胞因子（IL-6、IL-1β、MIP-1α），而低剂量和中剂量的GBF则提升了抗炎细胞因子IL-10。GBF治疗恢复了肠道微生物的多样性和群落结构，抑制了机会性病原体（如γ-变形菌（Gammaproteobacteria）、肠球菌D（Enterococcus D），并丰富了有益菌类（如梭菌A（Clostridioides A））。有趣的是，低剂量的GBF在恢复肠道微生物群结构方面表现出优于菊粉和蒙脱石对照组的效果——它增强了共生微生物（如瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）和阿克曼氏菌（Akkermansia）的数量，同时抑制了病原菌。总体而言，这些结果表明GBF通过调节微生物群、保护肠道屏障和调节免疫系统等多种机制来缓解AAD。我们的发现支持GBF作为AAD功能性食品的潜力。
引言
抗生素相关性腹泻（AAD）是指在近期或持续使用抗生素后出现的腹泻（Zhang等人，2024年）。AAD的发病率与宿主年龄显著相关，呈U形分布，儿童（<6岁）和老年人（>65岁）的发病率较高（Gabaron-Kerleguer等人，2001年）。全球流行病学研究表明，儿童AAD的患病率为5-62%（Guo等人，2019年），在美国住院儿童中的发病率高达80%，在中国为16.85-70.59%（McFarland等人，2016年；Zheng等人，2021年）。肠道微生物群失调是AAD的主要致病因素，可能由微生物群结构改变、代谢途径紊乱以及病原微生物的定植和增殖引起（Lange等人，2022年）。目前针对儿童AAD的管理方法包括使用蒙脱石或生物制剂（如益生菌、益生元或合生元）来调节肠道微生物群（Yang等人，2023年）。然而，不同益生菌制剂的治疗效果及最佳治疗持续时间仍存在争议（Liu等人，2025年）。虽然欧洲儿科胃肠病学、肝病学和营养学会推荐使用鼠李糖乳杆菌（L. rhamnosus）GG或布氏乳杆菌（S. boulardii）来缓解儿童腹泻症状，但中国目前尚缺乏关于益生菌使用的标准化指南（国家儿童医学中心（北京）和中国实用儿科杂志编辑委员会，2022年；Szajewska等人，2023年）。近年来，益生元常被用于AAD的啮齿动物模型中以评估其治疗效果。临床前研究通常使用啮齿动物AAD模型来评估益生元的疗效，使用的试剂包括姜黄（Zingiber officinale Rosc）（Kim等人，2024年）、茯苓多糖（Xu等人，2023年）和各种草药提取物（Min等人，2024年；Qi等人，2019年）。然而，将浓缩提取物应用于儿童存在成分浓度高和潜在化学残留的风险。因此，开发来自最少加工的全食物来源的天然干预措施是一个重要的研究方向。
香蕉是全球种植最广泛的热带水果之一，占全球热带水果产量的60%以上（FAO，2020年）。绿色香蕉粉（GBF）是通过最少加工未成熟的香蕉制成的，未添加任何化学添加剂或防腐剂，从而最大限度地保留了其天然营养成分和风味。未成熟的绿色香蕉含有高抗性淀粉（RS）和膳食纤维（Dibakoane等人，2023年）。由于其特殊的抗酶结构，RS在胃和小肠中难以被消化和吸收。当RS到达结肠时，它可以选择性地促进益生菌（如双歧杆菌）的生长（Resistant starch，1999年；Zaman等人，2016年）。当抗生素大量减少益生菌数量时，RS可以为这些“幸存者”提供高质量的碳源，有助于它们的维持和快速重新占据生态位，从而抑制机会性病原体的扩张。此外，RS可以被肠道微生物群发酵产生有益代谢物，特别是短链脂肪酸（SCFAs）（Resistant starch，1999年）。SCFAs可以降低肠道pH值，创造不利于病原菌（如沙门氏菌（Salmonella）和艰难梭菌（Clostridium difficile）生长的环境（Zaman等人，2016年）。在缓解腹泻方面，SCFAs可以直接促进结肠上皮细胞的修复和增殖，同时增强钠和水的吸收，从而减少肠道水分含量（Xiuyu等人，2025年；Binder等人，2010年）。GB中的高RS含量可以降低血糖指数并延缓淀粉的消化（Zhang等人，2023年）。现有证据表明，GBF作为天然益生元有助于维持肠道共生微生物群并增加肠道SCFAs的产生（FAO，2020年）。这使得GBF被应用于功能性食品中，如面包、饼干和营养补充剂（Alvarado-Jasso等人，2020年；Juarez-Garcia等人，2006年；Rachman等人，2019年）。
尽管GBF具有健康益处，但目前关于其调节肠道微生物群作用的研究主要集中在成人群体上（FAO，2020年），忽视了儿童和成人微生物组之间的关键差异。此外，对其疾病缓解作用的研究大多局限于代谢性疾病（如糖尿病、心血管疾病、肥胖症），使用的是成人小鼠模型（Singh等人，2016年；Sidhu等人，2018年），缺乏针对AAD的治疗效果或潜在机制的研究。因此，我们假设由于其高RS含量，GBF会对儿童肠道微生物群产生益生元效应，通过恢复肠道微生物平衡、加强肠道屏障和调节局部免疫反应来缓解AAD，为将绿色香蕉作为儿童AAD干预的功能性食品提供理论依据。
化学物质和试剂
未成熟菲律宾香蕉制成的绿色香蕉粉（GBF）由Dole Food Co. Ltd.提供。酶类（包括胰α-淀粉酶、胃蛋白酶和胰蛋白酶）购自Sigma Aldrich公司，淀粉葡萄糖苷酶和转化酶购自上海Titan Scientific Co., Ltd.公司。葡萄糖GOPOD检测试剂盒购自安徽Baisha生物科技有限公司，盐酸林可霉素购自河北荣佳润生物科技有限公司。ELISA试剂盒购自...
GBF的组成
GBF的近似组成如图2所示。GBF含有6.6%的水分。干燥食品中的低水分通常可以防止储存过程中食品质量的下降并抑制微生物的生长（Zambrano等人，2019年）。GBF主要由淀粉（76.7%）和膳食纤维（总含量16%，其中可溶性纤维10%，不可溶性纤维6%）组成，而灰分（2.3%）、蛋白质（4.1%）和脂肪（1%）的含量较低。值得注意的是，RS的含量高达50.5%。
讨论
AAD是抗菌治疗最常见的并发症，源于肠道微生物群失调、肠道炎症和黏膜损伤。GBF是富含RS的最天然来源，具有强大的益生元作用。然而，其对儿童肠道微生物群的影响及其对抗AAD的治疗机制尚未得到系统研究。我们证明了GBF能有效调节儿童肠道微生物群组成，并通过恢复微生物群来缓解AAD（...
结论
在儿童AAD的治疗方面仍存在临床挑战，尤其是肠道微生物群的持续紊乱对儿童长期健康和发育构成潜在风险。本研究表明，在体外粪便发酵过程中，GBF能够被儿童肠道微生物群有效利用，丰富有益菌属（如双歧杆菌、链球菌和魏氏菌），从而改变微生物群组成。
CRediT作者贡献声明
王晓霞：数据可视化、实验设计、数据分析。刘阳：数据可视化、实验设计、数据分析。付正科：初稿撰写、数据可视化、验证、方法学设计、实验设计、数据分析、概念构思。刘飞：撰写、审稿与编辑、资源协调、项目管理、方法学设计、资金争取、概念构思。陈茂申：撰写、审稿与编辑、资源协调、资金争取。方忠：撰写、审稿与编辑。
未引用的参考文献
Bergman, 1990; Binder, 2010; 欧洲FLAIR联合行动项目关于人类摄入抗性淀粉的生理影响，1999; 联合国粮食及农业组织，2020; Fang等人，2025; Lawley和Walker，2013; Lange和Andreas，2022; 国家儿童医学中心和中国实用儿科杂志编辑委员会，2022; O'Callaghan和van Sinderen，2016; Sidhu和Zafar，2018; Van Herreweghen等人，2017; Zaman和Sarbini，
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
致谢
作者感谢以下机构对本研究的支持：中国国家重点研发计划（2023YFF1104302）、江苏省基础研究计划（BK20252079）、新疆维吾尔自治区关键研发计划（2024B02025和2024B02025-3）以及中央高校的基本研究基金（JUSRP202504006）。
