2.2 菊粉的生理功能
（1）改善肠道健康
菊粉是一种不能在人体小肠内被消化吸收的膳食纤维类物质，但它可以在大肠中被益生菌如双歧杆菌和乳酸菌所吸收、利用和增殖。摄入菊粉前双歧杆菌只占肠道总菌群数量的20%，当摄入菊粉后其显著增加到71%。菊粉在大肠内被益生菌发酵产生短链脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸等），导致肠道内pH值下降，而低的pH环境能够抑制多种腐败菌的增殖，间接地减少在肠道内产生的毒素物质，维持健康的肠道环境，而健康的肠道有利于促进有益菌的生长和繁殖，增进肠道的蠕动，缓解便秘。
研究表明，每日摄入菊粉能够使结肠中的益生菌增加10倍，减少病原菌和腐败菌的数量，如金黄色葡萄球菌、李斯特菌、沙门氏菌、大肠杆菌等。这是由于菊粉不是直接被消化吸收，而是进入了大肠，在大肠中优先被双歧杆菌利用，产生醋酸盐和乳酸盐，使大肠的pH值降低，从而抑制了有害菌的生长，因此菊粉是双歧杆菌的有效增殖因子。
在高脂饮食情况下，肠道中的S24-7菌群丰度会下降。但补充短链菊粉后，S24-7丰度上升。S24-7在未发展为糖尿病的非肥胖糖尿病小鼠（NOD小鼠）中丰度较高，而在发展为糖尿病的NOD小鼠中丰度较低。此外，引起菊粉组小鼠粪便丰度下降的菌群包括厚壁菌门梭菌目中的毛螺菌科和瘤胃菌科、脱铁杆菌门下脱铁杆菌科中的Mucispirillum schaedle（MS）。MS是一种螺旋形细菌，分布在肠分泌黏液层，被认为具有降解黏液蛋白层的危害，可逃避T细胞非依赖反应渗入黏膜层和抗原呈递细胞及初级T细胞发生的作用。随着炎症反应丰度升高，MS在小鼠结肠炎活跃期的粪便中丰度更高，而在结肠炎缓解期的小鼠粪便中丰度降低。将MS移植到无菌小鼠中引发肠道促炎反应。瘤胃菌科（Ruminococcaceae）在右旋糖酐硫酸酯钠诱导的结肠炎小鼠粪便中丰度上升，在结肠腺瘤患者中丰度高于健康群体。毛螺菌科（Lachnospiraceae）和瘤胃球菌属（Ruminococcus）在发展为糖尿病的NOD小鼠中丰度较高，而在未发展成糖尿病的小鼠中丰度较低。这些数据暗示短链菊粉的添加抑制了一些潜在有害菌的生长，改善了肠道微生物的健康。
（2）调节血糖水平
菊粉作为一种可溶性膳食纤维，进入胃肠后如同海绵一样，吸水膨胀呈凝胶状，增加食物的黏滞性，延缓食物中葡萄糖的吸收，同时增加饱腹感，使糖的摄入减少，防止了餐后血糖急剧上升；同时，可溶性纤维吸收水分后，还能在小肠黏膜表面形成一层“隔离层”，从而阻碍了肠道对葡萄糖的吸收，没被吸收的葡萄糖随大便排出体外；并且，菊粉还可增强对胰岛素的敏感度，菊粉中的果聚糖可降低人体对胰岛素的需求，增强受体对胰岛素的敏感性，提高机体耐糖程度，对远期血糖（空腹血糖）控制有显著的作用。研究表明，菊粉中的低聚果糖（益生元）在结肠发酵产生的短链脂肪酸导致空腹血糖降低的同时，对调节胃肠免疫系统、减少毒素的产生有显著作用，可降低胰岛功能再次受损的风险。研究还显示，菊粉中的多糖果糖能使Ⅰ型糖尿病患者的胰岛素需要量减少30%～50%，Ⅱ型糖尿病患者的胰岛素需要量减少35%～75%。体内外试验表明，菊苣菊粉很可能通过抑制JNK和p38 MAPK通路活性，活化IRS信号，调控血糖、血脂代谢和机体细胞对葡萄糖的摄取能力，从而发挥改善Ⅱ型糖尿病的作用。
菊粉在小肠内不会被水解成单糖，所以不会使体内血糖水平和胰岛素的含量升高。研究表明，若定义葡萄糖的血糖指数（GI）为100，则蔗糖的GI值为68，而来自菊苣根的菊粉的GI仅为2。人体在空腹时，血糖的降低是由于低聚果糖在结肠中发酵，最终产生了短链脂肪酸。吸附的菊粉在肠道上部不会被机体酶水解成单糖，因而不会对血糖水平和胰岛素含量造成影响。研究发现Mg2+的缺乏会增加患糖尿病的风险，菊粉可以促进机体对Mg2+的吸收，从而起到稳定血糖的作用。菊粉已作为二十一世纪初糖尿病人专用食品之一。
2016年的数据表明，低聚果糖与其摄入后血糖反应改善之间存在显著的关系。在已提交给欧洲食品安全局（EFSA）的材料中指出，低聚果糖对于血糖控制起着至关重要的作用。此次EU Art 13.5声明旨在认可低聚果糖对于餐后血糖的降低作用。EFSA的肯定评估有助于该健康声明获得欧盟委员会、欧洲联盟成员国以及欧洲议会的批准。此份研究表明当食品部分糖分被来自于菊苣的益生元纤维低聚果糖替代时，血糖反应将被改善。新数据表明，仅20%的替代便可显著降低血糖反应。评估中倡导的使用条件指的是“还原糖”，在（EC）No 1924/2006的条款附件中发布，即30%比例的替代。正当EFSA发布有关菊苣低聚糖的评价时，另一份关注于菊粉及其他前沿科学技术研究的科学声明已做好提交的准备。在评估关于低聚果糖声明时，EFSA已将适用范围扩展到不易消化的碳水化合物类别，菊粉已包含其中。
（3）低能量和减肥
菊粉能提高胃内容物的黏度，减缓食物从胃进入小肠的速度，降低饥饿感，从而减少食物的摄入量。菊粉在消化系统内不被消化，在结肠中进行发酵时，产生的热能很低，其热能值约为4.2～6.3kJ/g，相当于葡萄糖热值（16kJ/g）的26%～39%，脂肪热值（38.7kJ/g）的11%～16%。因此用菊粉部分或全部替代脂肪，可开发低能量保健产品。
（4）防便秘
菊粉能有效增加排便次数和质量。它能促进肠道蠕动，缩短粪便在结肠中的停留时间，增加粪便质量和排泄量。在膳食中每天按推荐剂量补充菊粉，可以显著增加便秘患者的排便频率，使大便变得松软连贯，由便秘引发的恶心和头痛也随之消失。菊粉之所以对便秘有如此好的疗效，主要原因是菊粉是一种益生元，它促进了肠道微生态菌群的生长，增加了大便中的含水量，由此导致大便质量的增加。含水量的增加会使大便变软，加之菊粉能增加肠道的蠕动，排便因而变得轻松。便秘患者每天食用菊粉15g，两周之后经检验，大便通畅和便秘症状均明显缓解，而且臭味也明显减少。
最新在《营养学》杂志（British Journal of Nutrition）上的一项研究结果显示，给低膳食纤维摄入量的受试者补充低聚果糖菊苣根纤维成分有助于改善其肠道的规律性。该研究指出，纤维摄入量不足是导致便秘和肠道不正常等消化问题的主要因素。在研究开始时，受试者每天摄入5g的低聚果糖，然后逐渐增加到15g/d。在整个试验过程中，对照组每天都摄入15g麦芽糖糊精。该项研究为期四周，其中三周为“洗涤期”，在此期间所有参与者每天都要摄入三袋麦芽糖糊精。研究发现，低聚果糖组受试者的大便频率显著提高。每天摄入15g低聚果糖的受试者，粪便的稳定性也同样得到提高。最后，与对照组相比，低聚果糖组的胃肠道响动感明显下降。
（5）促进矿物质的吸收
菊粉能促进结肠微生物的选择性发酵，导致短链脂肪酸浓度上升，肠道内pH值降低，使矿物质的溶解度增加。菊粉能够大幅提高Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+和Cu2+等矿物质的吸收，尤其是Ca2+的吸收。其原理是菊粉发酵生成了有机酸，有机酸能够使肠道的pH下降，矿物质元素复合物发生分解，释放出矿物质，使人体更容易吸收。菊粉与矿物质的复合物在发酵过程中均可被降解，使矿物质释放，从而使金属离子得到高效吸收。另外，由发酵产生的短链脂肪酸能够使结肠的pH值降低l～2个单位，使大多数矿物质的溶解度和生物有效性显著提高。
此外，菊粉还能使肠道隐窝高度及上皮细胞数量增加，矿物质运输通道增加，使钙结合蛋白D9k表达量增加，激活了钙扩散通道。研究表明，短链脂肪酸，尤其是丁酸盐，能够刺激结肠黏膜细胞的生长，从而提高肠黏膜的吸收能力。把10%菊粉添加到饲料中，每天喂养小鼠后发现，矿物质的表观消化率都有不同程度的提高。如果让青少年每天食用不同聚合度的菊粉后，检测结果发现菊粉都显著提高了Ca2+的吸收，这对促进儿童生长发育、预防老年人的骨质疏松具有很重要的意义。
（6）降血脂
菊粉能抑制脂肪分解酶降解摄入的脂肪，使脂肪在体内消化受阻。健康人每天吃10g菊粉能有效降低血浆中甘油三酯的浓度和肝脏内脂肪的合成率。研究发现，菊粉可以降低血浆中胰岛素的含量和葡萄糖水平，而胰岛素在脂肪代谢过程中具有抑制脂肪分解，促进脂肪合成来增加脂肪在体内的贮存等作用。
菊粉作为可溶性膳食纤维可与脂肪形成复合物随着粪便排出体外，减少机体对脂肪的吸收，从而降低体内血脂水平。菊粉还可通过降低血液中胆固醇和甘油三酯的含量，调节血脂水平。大量的动物与人体试验表明，食用菊粉后，全身发热而且有力气，伤口恢复较快。菊粉改善血管功能主要通过调节血糖、血压，降低血清胆固醇，提高高密度脂蛋白（HDL）与低密度脂蛋白（LDL）的比值。菊粉在到达肠道末端前，被双歧杆菌发酵生成了短链脂肪酸和乳酸盐。短链脂肪酸是降低胆固醇的重要因素，而乳酸盐则可以抑制胆固醇的合成。若每天服用5～10g菊粉，可使人和动物的血清脂肪含量降低到20%以下；若50～90岁的老年病人连续两周每日摄入8g短链菊粉，即可显著降低血液中的总胆固醇和甘油三酯水平。每日给18名糖尿病人进食8g菊粉，两周后，虽然对高密度脂蛋白（HDL）-胆固醇含量无显著影响，但使总胆固醇含量降低了7.9%，而摄食食粮的糖尿病人的总胆固醇和HDL-胆固醇均无显著变化。如果每天给年轻健康的男子的早餐中加入9g菊粉，坚持4周，可分别使他们的总胆固醇和甘油三酯含量降低8.2%和26.5%。
（7）减少癌症风险和提高免疫力
菊粉可与病原菌的外源凝集素发生特异性结合，使病原菌不能在肠道壁上黏附；菊粉可提高微生物菌群数量和产气量，增加渗透压，促进肠道蠕动，缩短粪便在结肠内的停留时间，有效预防便秘，同时稀释了致癌物质；菊粉发酵产生的短链脂肪酸作为结肠细胞的主要能源材料，可以提高黏膜细胞密度；菊粉产生的短链脂肪酸可供给肝和其他重要组织能量，可调节很多关键的代谢途径。
研究表明，菊粉等一些不被消化的碳水化合物可以减少患结肠癌的风险。通过促进双歧杆菌（长双歧、短双歧杆菌）的生长和增殖，减少有毒物质的产生，平衡肠道菌群。双歧杆菌具有很强的免疫刺激作用，它可以激活吞噬细胞，对腐败产物和细菌毒素进行吸附吞噬，而且能够产生抗生素。双歧杆菌还可以产生免疫球蛋白IgA，增强免疫力。研究表明，菊粉在肠道中被发酵成短链脂肪酸，主要是乙酸、丙酸、丁酸等，这些物质支持和保护着大肠细胞，而且能够阻止细胞的增生分化，对预防结肠癌的发生具有一定的效果。