益生菌
益生菌是我們可以通過食物或作為膳食補充劑攝取的活性細菌。聯合國糧農組織和世界衛生組織對益生菌的定義為：當攝取足夠數量時，能夠對宿主提供健康益處的活性微生物。國際益生菌和益生元科學協會指出益生菌產品中的細菌組成和細菌數量必須明確定義并使用安全。死菌、細菌產物或細菌組分以及未明確細菌種類的微生物混合物不屬于益生菌范疇，因此，不明確細菌種類的發酵食品不是益生菌。
然而，在歐洲，情況略有不同：直到今天，歐洲食品安全局僅接受一種產品作為益生菌，就是由費氏丙酸桿菌W200（Propionibacterium freudenreichii），它含有足量的維生素B12和歐洲食品安全局驗證的健康益處。歐洲食品安全局在2011年指出，在產品上使用“益生菌”一詞必須經過科學驗證。令人驚訝的是，雖然益生菌市場巨大，但是由于缺乏臨床證據，除上述一種產品外都不允許帶有“益生菌”這一名稱。
雙歧桿菌和乳桿菌是最常見的益生菌
“益生菌”產品中最常見的細菌菌株屬于乳桿菌屬（Lactobacillus）或雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）。雙歧桿菌屬包含產生短鏈脂肪酸的細菌物種，特別是乳酸和乙酸。一項研究顯示，補充益生菌雙歧桿菌可以在不同的受試者中增加糞便中的短鏈脂肪酸的水平。這些短鏈脂肪酸要么直接作用于胃腸道，要么通過其它腸道細菌將其轉化為其它短鏈脂肪酸（比如丁酸）對人體胃腸道健康發揮積極作用。短鏈脂肪酸通過短鏈脂肪酸受體對腸道的運動和收縮功能具有積極作用，并通過刺激抗炎細胞因子IL-10發揮抗炎癥作用。
乳桿菌和雙歧桿菌具有“小爪子”，可使它們粘附在腸道上
革蘭氏陽性細菌（如乳桿菌或雙歧桿菌）的細胞表面具有特殊屬性，這使得宿主和細菌之間能夠直接相互作用。這一特性對于益生菌在腸道中的定殖至關重要。一種特殊的細胞表面結構，稱為菌毛，看起來像頭發，能夠使細菌粘附在腸道上皮上。這一功能影響腸道病原體的競爭性排斥、免疫調節和腸粘膜結構的完整性。雙歧桿菌和乳桿菌中都發現有這種菌毛。研究表明，益生菌特別是鼠李糖乳桿菌GG菌株對病原性腸球菌具有較強的競爭優勢，包括耐萬古霉素的腸球菌。
鼠李糖乳桿菌對耐萬古霉素的腸球菌具有競爭優勢
革蘭氏陽性細菌的細胞表面的另一個特征是細胞壁結構本身的免疫調節作用，例如肽聚糖和脂磷壁酸。這些特定的細胞壁結構在乳桿菌和雙歧桿菌中保存良好，可對腸道屏障功能產生積極影響，這也是益生菌一種主要的益生機制。
鼠李糖乳桿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？從最常用的益生菌作用機制來看，益生菌的健康益處似乎是顯而易見的。最具代表性的益生菌菌株是鼠李糖乳桿菌GG（GG代表Sherwood Gorbach和Barry Goldin，他們1985年在人類腸道菌群中發現了該菌株），已經在300多項臨床試驗中進行了研究。大量研究是在兒科方面進行的：它已被證明對治療兒童急性胃腸炎和預防兒童抗生素相關性腹瀉十分有效。此外，LGG被證明可有效預防醫院內腹瀉和呼吸道感染。
益生菌主要通過競爭不利細菌來提供健康益處
縱觀所有關于益生菌的科學研究，益生菌可能是治療腸道菌群失調和/或免疫系統功能減弱的一種很好的方法。研究表明，益生菌對兒童、極限運動運動員以及腸易激綜合征患者等都會產生有益的結果。它們都有一個共同的特點：在與機會性細菌感染中具有競爭優勢。在健康的成年人中，在使用益生菌后觀察到微生物組的變化，但是沒有檢測到健康益處。此外，益生菌也被推薦作為旅行前的預防性使用，甚至對健康人也是如此，目的是防止可能導致腹瀉的有害細菌的增殖。
在補充益生菌時，了解產品中的特定菌株種類和細菌數量至關重要。益生菌菌株需要能夠在高胃酸條件下存活，并且應該能夠在腸道中定植。此外，益生菌菌株必須具有良好的特性，包括可能的副作用。益生菌很可能不會顯著改變整個腸道菌群的組成，特別是在健康人群的腸道中，但是益生菌可能會在阻止有害細菌的定植，例如抗生素使用后或者在易受致病性細菌入侵的不平衡的生態系統中。
益生元
我們每個人都聽說過益生元，或許大家都希望能夠將它們納入我們的日常營養。但別著急，沒那么簡單。說實話，我們還應該深入了解它們對我們的腸道菌群和我們的身體有什么好處，以及它們能為我們做什么。
什么是益生元？
當前對益生元的定義是國際益生菌和益生元科學協會提出的，指的是一種通過選擇性的刺激一種或少數種菌落中的細菌的生長與活性而對宿主產生有益影響從而改善宿主健康的物質。雖然益生元的定義并不局限于碳水化合物，但大多數關于益生元的研究都是針對不同種類的低聚糖進行的：已經鑒定出超過200種人乳低聚糖，它們能夠刺激特定細菌群的生長，比如雙歧桿菌，是非常優秀的益生元。
膳食纖維和抗性淀粉可被細菌分解成短鏈脂肪酸
膳食纖維和抗性淀粉：腸道細菌可發酵膳食纖維和抗性淀粉產生短鏈脂肪酸。最豐富的短鏈脂肪酸是丁酸、乙酸和丙酸，它們都是厭氧發酵的終產物。
——抗性淀粉是能夠通過小腸不被消化而到達大腸被細菌發酵的淀粉。大腸中細菌發酵抗性淀粉產生短鏈脂肪酸（特別是丁酸）和增加腸道中的細菌多樣性。
——膳食纖維是不易消化的化合物，主要是碳水化合物，大多數情況下來自谷物、豆類、水果或蔬菜等植物。由于長時間咀嚼和緩慢消化而產生飽腹感，從而降低小腸中葡萄糖吸收的速率。
——不易消化的低聚糖是單糖和多糖之間的中間體，可改善腸道微生物生態系統，包括多樣性、生化過程和生理功能。
——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。
盡管有許多跡象表明益生元對我們和我們的腸道微生物有益，但這背后的科學研究還相當薄弱。大多數研究都集中在膳食纖維的研究上，比如低聚果糖。總體而言，抗性淀粉和益生元的攝入確實會改變那些專門代謝特定益生元和碳水化合物的特定細菌的水平，這些細菌包括雙歧桿菌和乳桿菌。在人體研究中，纖維的攝入與雙歧桿菌和短鏈脂肪酸的增加有關，特別是丁酸，這也降低了腸道pH值。
其它膳食成分以及它們對我們的影響
攝入乳化劑的小鼠出現慢性腸道炎癥和代謝綜合征
乳化劑可以改善食品質地，延長加工食品的保質期。研究人員建立了一個小鼠模型，他們使用兩種常用的乳化劑，Mary K. Holder和她的研究團隊建立了一個鼠標模型。他們使用兩種常用的乳化劑，聚山梨醇80和羧甲基纖維素，試圖模擬加工食品的廣泛攝入。研究發現，乳化劑的攝入使得小鼠腸道中具有促炎癥潛力的細菌水平增加。其中，最主要的炎癥分子是脂多糖（一種源于革蘭氏陰性細菌的細胞壁成分）和鞭毛蛋白（一種源自細菌鞭毛的蛋白質，鞭毛是一種幫助細菌運動的結構）。
眾所周知，脂多糖和鞭毛蛋白這兩種分子可激活先天免疫系統。因此，小鼠出現慢性腸道炎癥（可促進慢性結腸炎）和代謝綜合征（指腹部肥胖、高血壓、高血糖，高血甘油三酯和較低的高密度脂蛋白水平五種醫療條件中至少出現三種），這與心血管疾病和2型糖尿病的風險增加有關。改變的腸道菌群還能夠侵入腸道粘液層。其它研究表明，乳化劑甚至可能促進結直腸癌的發生。
攝入乳化劑的小鼠焦慮增加
眾所周知，擾亂腸道菌群也可以通過腸腦軸影響我們的神經系統，因此，研究人員也研究了給予乳化劑后小鼠的行為變化。研究發現，喂食乳化劑的小鼠焦慮水平增加。此外，研究也發現乳化劑影響了影響食欲的肽類和激素的水平，包括刺豚鼠相關肽AgRP和α-黑素細胞刺激素αMSH，因此，乳化劑可能會增加食物的攝入。
