轻度发酵酸茶在模拟消化过程中的抗氧化稳定性、生物利用度以及对肠道微生物群的调节作用

《Food Bioscience》:Antioxidant Stability, Bioaccessibility, and Gut Microbiota Regulation of Lightly Fermented Sour Tea during Simulated Digestion

【字体: 时间:2026年02月19日 来源:Food Bioscience 5.9

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  本研究系统评估了轻发酵酸茶(ST)多酚在体外模拟消化中的稳定性、生物可及性和对肠道菌群调节的潜力。胃相阶段ST保持化学稳定性,但结肠发酵导致抗氧化活性(分别下降28.88%、51.16%、66.92%)和α-葡萄糖苷酶抑制活性显著降低(67.45%)。然而,ST通过浓度依赖性调节肠道菌群,1.0 mg/mL处理显著增加拟杆菌门(12.42%)和甲烷球菌门(3.72%)丰度,并上调碳水化合物降解和次生代谢物合成途径。这表明ST在消化过程中具有优异的稳定性和功能性,可能作为天然膳食干预改善肠道微生态和宿主健康。

  
作者列表:石可(Ke Shi)、方硕(Shuo Fang)、张嘉慧(Jiahui Zhang)、钟子健(Zijian Zhong)、曹永通(Yongtong Cao)、陈静毅(Jingyi Chen)、建佩文(Peiwen Jian)、梁玉兰(Yulan Liang)、方翔(Xiang Fang)、董莎双(Sashuang Dong)
华南农业大学食品科学学院,中国广东省广州市,510630

摘要

本研究系统评估了轻度发酵酸茶(ST)多酚在体外模拟消化过程中的稳定性、生物利用度及其对肠道微生态的调节潜力。虽然ST在胃部消化阶段保持了成分和功能的稳定性,但结肠发酵显著降低了其生物活性(p < 0.05),ABTS、DPPH和FRAP清除活性分别下降了28.88%、51.16%和66.92%,α-葡萄糖苷酶抑制活性下降了67.45%。然而,ST通过调节肠道微生物群表现出强大的益生元效应,且这种效应具有浓度依赖性。1.0 mg/mL的浓度处理效果最佳,该浓度下独特的OTU数量最多,微生物群落多样性也最高。值得注意的是,该浓度显著降低了厚壁菌门(Firmicutes)与拟杆菌门(Bacteroidota)的比例,并增加了有益的短链脂肪酸(SCFA)生产者:Bacteroides的丰度从对照组的0.34%增加到12.42%(p < 0.05),Phascolarctobacterium的丰度从0.15%增加到3.72%(p < 0.05)。此外,功能预测显示碳水化合物降解和次级代谢物生物合成途径得到了特异性上调。这些发现表明,ST在消化过程中具有优异的稳定性和功能性,有望作为天然膳食干预手段来改善肠道微生态并促进宿主健康。

引言

茶叶在全球范围内被广泛消费,因其富含多酚、氨基酸和生物活性化合物而受到重视(T. Wu等人,2025年)。在多种茶叶中,轻度发酵酸茶(ST)由于含有较高的非酯化儿茶素、可溶性糖和游离氨基酸以及生物活性黄酮类物质,因其独特的感官特性和潜在的健康益处而受到越来越多的科学和商业关注(Cai等人,2025年)。茶叶的生物活性主要来源于其多酚成分,尤其是儿茶素、黄酮类和没食子酸衍生物,这些成分具有抗氧化、抗炎和抗菌作用,并能调节肠道微生物群组成(Harwansh等人,2024年;Su等人,2024年)。然而,这些健康益处的实现很大程度上取决于这些化合物的生物利用度和生物可及性,而这又受到胃肠道转运和随后结肠发酵的显著影响(Catalkaya等人,2020年)。
体外模拟消化模型已成为预测膳食多酚(包括茶叶中的多酚)稳定性、转化和生物利用度的不可或缺且伦理上可行的工具(O?ko等人,2024年)。在消化过程中,多酚会因pH值变化、酶促水解和微生物代谢而发生化学修饰,从而改变其功能特性。通常情况下,多酚在酸性的胃环境中得以保存,但在小肠的弱碱性条件下可能会被降解或发生结构变化(Qin和Ketnawa,2025年)。大部分摄入的茶叶多酚,尤其是那些结构较大且复杂的多酚,能够完整地到达结肠,在那里被多样的肠道微生物群代谢为低分子量的酚酸和其他代谢物,如缬草内酯(Liu等人,2024年)。这些微生物代谢产物通常具有独特的甚至增强的生物活性,从而更容易被吸收到全身循环中,进一步调节宿主的生理反应(Mahdi等人,2025年)。此外,茶叶多酚与肠道生态系统之间存在双向相互作用:这些化合物被肠道微生物群代谢,同时微生物群的组成也会相应地被调节。这种调节通常会促进有益菌属(如BifidobacteriumLactobacillus)的生长,同时抑制潜在病原菌的生长(Plamada和Vodnar,2021年)。然而,ST生物活性物质在胃肠道消化过程中的动态变化及其对肠道微生物群的调节作用仍很大程度上尚未被探索。绿茶往往受到酯化儿茶素不稳定性的限制,而黑茶则主要由吸收率较低的大分子色素主导。相比之下,ST具有富含非酯化儿茶素的独特成分。这些非酯化形式的生物利用度通常显著高于其他茶叶中的酯化形式或聚合物衍生物(Yang等人,2025年)。这种独特的成分特征表明ST可能具有更好的消化稳定性和生物可利用性,但其胃肠道转运过程中的代谢演变仍需进一步研究。
因此,本研究首次全面探讨了轻度发酵酸茶在模拟胃肠道消化和结肠发酵过程中的转化及其潜在机制,重点关注其对肠道微生物群的剂量依赖性调节作用。研究框架包括三个关键分析方面:(1)在生理相关固定浓度下,评估ST中多酚及其他生物活性成分在模拟消化过程中的稳定性和成分变化;(2)在消化的连续阶段,分析不同ST浓度下的生物活性动态变化;(3)评估ST在模拟结肠发酵过程中对肠道微生物群组成及相关功能代谢途径的调节作用。通过结合体外消化和结肠发酵模型,明确了ST的阶段特异性功能行为,阐明了其潜在的健康促进作用,并为其作为功能性饮料的战略开发提供了实验依据。
部分内容略

茶叶提取物冻干粉和茶叶溶液的制备

实验所用ST来自云南大叶茶(Camellia sinensis L),由龙生绿色产业普洱茶有限公司(中国云南)提供。发酵条件为42°C和45%相对湿度,持续4天。提取时,准确称取80.00克茶叶样品放入2000毫升烧杯中,加入1600毫升蒸馏水,用电加热板加热煮沸20分钟。自然冷却后,用100目筛袋过滤混合物。

ST在模拟胃肠道消化过程中对物质含量的影响

为了准确反映茶叶样品的固有生物活性,所有报告的数值均经过消化液稀释后的校正。在不同消化阶段测量了ST(1.0 mg/mL)中的TP、TF和FAA浓度(图1A–C)。观察到TP在胃部和小肠阶段略有下降,而在结肠发酵后显著增加(p < 0.05)。TF在早期阶段相对稳定。
讨论
ST在胃肠道中的命运受动态环境因素的影响,其生物活性成分(尤其是多酚、黄酮类和FAA)对pH值变化、酶促水解和微生物发酵非常敏感(Ghion等人,2025年)。这些化合物的命运——是降解、吸收还是以修饰形式重新释放——由这些相互作用因素共同决定,这体现在TP、TF和FAA的独特双相变化模式中。
结论
本研究系统评估了ST在体外模拟胃肠道消化过程中的化学稳定性、生物活性转化及其对肠道微生态的调节作用。观察到ST多酚在不同阶段的释放模式具有明显差异,而抗氧化活性和α-葡萄糖苷酶抑制作用在结肠发酵过程中显著降低。研究还证明了ST对肠道微生物群组成的浓度依赖性调节作用,尤其是有益菌属Bacteroides等菌属的促进作用。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
作者贡献声明
石可(Ke Shi):撰写——初稿。 方硕(Shuo Fang):数据整理。 曹永通(Yongtong Cao):软件、资源支持。 陈静毅(Jingyi Chen):方法学、数据分析。 张嘉慧(Jiahui Zhang):方法学、实验设计。 钟子健(Zijian Zhong):验证、软件支持、方法学。 方翔(Xiang Fang):验证、资金获取。 董莎双(Sashuang Dong):撰写——审稿与编辑、数据可视化、资金获取。 建佩文(Peiwen Jian):实验设计、概念构思。 梁玉兰(Yulan Liang):数据可视化、资金获取。
未引用参考文献
Li等人,2023年;Li等人,2023年;Wu等人,2025年;Zhang等人,2023年。
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