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有益生元作用的功能性低聚糖，因不被小肠消化吸收，食后可完整地进入大肠，被大肠菌群发酵而产生醋酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸和乳酸，以及二氧化碳、氢、甲烷和乙醇等产物。
有机酸可酸化肠道，降低肠内环境pH，从而有利于肠内双歧杆菌、乳酸菌等的生长，并可作为大肠细胞的营养和被人体吸收而作为间接的能源。双歧杆菌等有益菌的旺盛生长增强了肠道的定植抗力（对病原菌在肠道黏膜上定植的排斥力），还使肠道环境进一步酸化，并且产生抑菌物质，有效抑制肠道腐败细菌的生长和蛋白质的腐败作用，减轻肠道中有毒产物的生成。双歧杆菌等有益菌的大量增殖还促进了肠道菌群的平衡，增强了肠道的免疫功能。这些都对人体健康产生有利影响。
例如研究者用健康人做试验，每天给食异麦芽糖15克，10天后粪便中双歧杆菌由15%增加到27%，对老年人的作用尤为明显，双歧杆菌由3%增加到20%。另一项对12名69岁老人的试验表明，每天给食低聚果糖8克，4周后粪便中双歧杆菌由108.52/克增加到109.17/克，随大便排出的胆固醇由2.91毫克增加到8.18毫克/克。还有一组试验也指出，将46名60岁左右高血压病人分成两组，一组给食低聚果糖13克/天，另一组给食蔗糖作为对照，5周以后，低聚果糖组病人的总胆固醇、甘油三酯、血糖、血压均见下降，而蔗糖组的这些参数略见上升。
虽然益生元有益健康的各种机制还没有完全阐明，但已经肯定的是，益生元是通过促进大肠菌群平衡而增强大肠和全身的免疫功能。大肠是人体最大的免疫器官，人体免疫细胞的60%—70%由大肠所产生；益生元可以增强大肠中碳水化合物的发酵作用，抑制蛋白质的腐败作用，这些都是构成益生元促进机体健康的主要原因。