Page 151 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第5期

第 5 期 李斌：环境食品学：概念、内涵及其研究方法 145

随着食品加工和运输水平的提高，人们的饮食 Zyme 功能布局。1 项为期 17 周的人体随机研究表
习惯逐渐不再受季节或传统的限制。以精加工食 明，尽管微生物群落多样性稳定，但高纤维饮食增加
品，高糖、高钠和高热量的饮料，高肉制品和奶制品 了微生物组编码 CAZyme 的相对丰度 ［26］ 。此外，与
摄入量以及快餐文化为特征的西方饮食模式日益流 传统饮食的农村居民相比，膳食纤维摄入量减少的
行 ［15］ 。因此，传统的饮食习惯随着全球化进程和西 西方城市居民面临着肠道微生物群中 CAZyme 库丰
化饮食文化入侵日益淡化。 度减少的问题 ［27］ 。肠道微生物群构成了一个特殊的
相互依赖的群落，其中某种微生物的代谢废物通过
3 地理环境因素与人体健康
基质和代谢物交叉喂养又成为其他微生物的营养基
有关中国地理环境与健康的研究始于 20世纪 60 质。肠道微生物的的交叉喂养行为形成大量不同的
年代，当时由于大骨节病和地方性克山病的流行严 底物和代谢物，以维持微生物多样性，从而保持肠道
重威胁着有关地区人民的健康。我国地学工作者和 的菌落稳定 ［28-29］ 。
医学工作者通过 40多年来大量的野外考察和试验分 人类消化道细菌受到饮食习惯如不同地域饮食
析，编辑出版《中华人民共和国地方病与环境图 文化的影响。1 项发表于《自然》的研究表明，有 1 种
集》 。随着近几年关注健康问题的地理学工作者 能够消化海藻的细菌（Bacteroides plebeius）存在于日
［16］
的增多，我国地理环境与健康的发展逐步进入新的 本人而非美国人的肠道内 ［30］ 。研究人员将 13 个日
阶段。主要地方病的分布规律及其与地理环境因素 本人与 18个北美人的微生物基因组进行了对比后发
密切相关。克山病和大骨节病主要分布在我国东北 现，13 个日本人中有 5 人带有这种肠道细菌酶，而 18
到西南的温带森林和森林草原地带内；我国存在土 个北美人中均没有 ［30］ 。由此推断，当日本人开始吃
壤低硒带与大、克两病的分布相吻合 ［17-18］ 。饮水碘 诸如鱼、虾和贝类等海洋食物时，来自海洋的细菌也
含量与地甲病的分布密切相关 ［19］ ，而地理生态系氟 会与肠道细菌遗传基因片段发生交换。研究表明，
则与地氟病的类型（饮水型、温泉型、岩矿型、燃煤型 坦桑尼亚的哈扎族狩猎采集者和博洛尼亚的意大利
等）有关。此外，饮水中过量砷暴露则是发生导致人 人的肠道微生物群有显著的差异 ［31］ 。哈扎人的饮食
群地方性砷中毒的主要危险因素之一 ［20-21］ 。 随着雨季和旱季以及食物的可获得性而波动，与西
方饮食的消费者相比，他们吃的食物种类更多样，肠
4 地理环境因素与人类微生物群
道细菌也发生了相应的变化。相比之下，意大利人
数百万年来，人类与微生物共同形成了一个“超 的微生物组稳定且缺乏季节性变化。与世界上其他
有机体”，形成一种和谐的共生关系。人类微生物 群体（例如生活在美洲城市或亚马逊雨林村庄的人）
群，主要指在人体内的共生细菌和其他微生物群落， 的进一步比较也得出了类似的结果：与西方饮食模
受包括个体的遗传背景、生理状态、环境因素（如地 式的人相比，季节性饮食者的肠道菌群更多样化，波
理位置、生活条件和饮食习惯）和药物（抗生素）等多 动也更大，而且许多肠道微生物是那些只在传统社
重因素影响 ［22-24］ 。人体内含有数以兆计的微生物， 会中出现的罕见微生物 ［32］ 。一般来说，有 2 类食物
被称为人类的第二基因组。人类肠道，尤其是结肠 会影响肠道微生物群。一类是益生菌，它是饮食中
中，大约生活 90%~95% 的微生物，肠道菌群的代谢 摄入的活的微生物，比如酸奶中常见的嗜热链球菌
活动会影响全身的系统和器官。肠道微生物能够提 和保加利亚乳杆菌；另一类是益生元，包括一些可被
供人类基因组中所缺的消化酶。人类基因组编码有 肠道细菌发酵的纤维和抗性淀粉，它们并不是活的
限的酶，只有 17 种酶参与可消化碳水化合物（如淀 微生物，但可以喂养有益（“好”）微生物 ［33］ 。益生菌
粉、蔗糖和乳糖）的降解，而肠道微生物基因组可编 和益生元都能增加肠道中有益细菌的比例，并产生
码大量的酶 ［25］ 。不同的微生物具有将复杂分子分解 积极的健康效应。当肠道菌群失衡时（可能是因为
为不同简单分子的能力，这种分解或降解过程由一 健康状况发生改变），它们的功用尤其重要 ［34-35］ 。越
系列碳水化合物活性酶（CAZymes）控制。Wastyk 来越多的营养研究显示出益生菌和益生元对多种肠
等 ［26］ 曾 假 设 人 类 肠 道 微 生 物 群 作 为 丰 富 的 CA⁃ 道疾病（如炎症性肠病和肠易激综合征）的重要作
Zymes库，可以根据饮食变化重新配置其自身的 CA⁃ 用，它们与免疫系统也有关，可能影响过敏性和自身