《Trends in Food Science & Technology》：From Food Odors to Metabolic and Brain Health Regulation: The Mediating Role of the Olfactory System and Future Perspectives
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嗅觉系统作为连接外部环境与内部生理稳态的关键界面，其功能异常与阿尔茨海默病、抑郁及代谢紊乱密切相关。本文系统综述食物衍生物气味分子通过嗅觉-边缘系统轴调节神经递质（如GABA、5-HT、DA）、神经营养因子（如BDNF）表达，抑制炎症反应，改善认知功能及代谢平衡（血糖、血脂）的机制。整合神经生物学、营养学及临床医学证据，提出气味分子干预策略在非侵入性改善脑健康与代谢稳态中的多靶点潜力。
作者：宋毅、金安文、谭木秋、谢庆刚、李一玲、刘志刚
西北农林科技大学食品科学与工程学院，中国陕西省杨凌市712100
摘要：
背景
嗅觉系统是外部环境与内部生理稳态之间的关键接口。由于其独特的神经解剖结构，能够直接向边缘脑区传递信号，嗅觉功能障碍已被确定为阿尔茨海默病、抑郁症和代谢紊乱等疾病的早期生物标志物。尽管最近的研究表明食物中的气味分子可以通过嗅觉系统进入中枢神经系统，但在系统地研究这些气味分子如何调节中枢和周围代谢健康方面仍存在明显空白。
研究范围与方法
本综述全面探讨了嗅觉系统在维持生命周期健康中的作用，重点关注其与认知记忆、情绪调节和代谢稳态的相互作用。我们综合了当前关于使用食物中的气味分子进行干预的机制和治疗效果的证据，整合了来自神经生物学、营养学和临床科学的最新多学科进展，以提供一个全面的健康促进框架。
主要发现与结论
现有证据表明，食物中的气味分子能有效激活边缘系统，调节神经递质水平，调控神经营养因子的表达，并减轻炎症反应。这些机制在缓解神经系统疾病和情绪障碍方面具有巨大潜力，同时还能调节葡萄糖和脂质代谢。尽管仍需进一步研究以确定安全剂量和长期效果，并明确相关的神经回路，但本综述认为食物中的气味分子代表了一种有前景的、非侵入性的、多靶点的干预策略。作为嗅觉-大脑轴的调节剂，这些气味分子为同步大脑健康和代谢稳态提供了新的途径。
引言
作为最古老和原始的感觉方式，嗅觉是生物体与外部化学环境进行信息交换的基础。它不仅决定了物种识别食物来源和躲避危险的能力，还调节进食行为、社会互动和情绪状态（Bratman等人，2024年）。在所有感觉系统中，嗅觉的神经通路非常独特：一旦识别到气味分子，信息会直接从嗅球传递到边缘系统中的核心脑区，包括杏仁核（AMG）、海马体和内嗅皮层（EC）（Kehl等人，2024年）。这种特殊的通路使嗅觉具有影响情绪、学习和记忆的独特能力，从而成为连接外部环境与生物体内部生理和心理状态的关键桥梁（Bothwell等人，2023年）。
长期以来，由于嗅觉功能相对于视觉和听觉似乎较弱，因此没有得到足够的重视。值得注意的是，嗅觉的作用在个体的整个生命周期中都是持续且动态的（Poirier & Melin，2024年）。它从早期生命中的母子依恋和神经发育开始，到成年后调节社会行为和情绪状态，最终成为老年人认知健康的临床指标（Kostka & Hanganu-Opatz，2023年）。由于嗅觉信号直接传递到边缘系统，其输入的损伤会直接影响该神经回路的稳定性和调节能力（Fatuzzo等人，2023年）。研究发现，嗅球切除会导致类似抑郁的行为变化，并伴有边缘系统的神经振荡功能受损（Li等人，2023年）。此外，慢性鼻炎的局部微生物群失衡和炎症因子的浸润会通过“鼻-脑轴”触发小胶质细胞的激活，从而参与神经炎症的发生（Vásquez-Pérez等人，2025年）。总体而言，这些发现表明嗅觉通路超越了简单的感觉处理功能，是一个连接边缘系统功能障碍、异常神经振荡和鼻-脑相关炎症的功能枢纽，从而促进了情绪和认知障碍的发病机制（Lan等人，2024年）。
因此，最近的研究表明，嗅觉系统不仅仅是一个被动的气味检测器，而是一个主动的、多维度的系统健康调节器和疾病预防标志物（J. Li等人，2025年）。新兴证据表明，通过气味分子靶向嗅觉系统可以改善认知功能、情绪状态和代谢稳态（Choi & Kim，2025年）。研究发现，天然植物精油如薰衣草和佛手柑可以通过嗅觉通路激活边缘系统，调节神经递质（如GABA、5-HT、DA）和神经营养因子（如BDNF）的表达，并表现出抗焦虑、抗抑郁和改善记忆的多种效果（Li等人，2024年；S. Zhang等人，2025年；Zhu等人，2025年）。同样，食物中的气味分子如薄荷及其主要成分薄荷醇可以减少Aβ沉积并增强抗氧化酶活性，从而改善阿尔茨海默病模型小鼠的学习和记忆能力（Casares等人，2023年；Lv等人，2022年）。柠檬气味通过上调海马体突触蛋白和BDNF/TrkB信号通路来改善认知障碍（Liu等人，2020年）。此外，定期和多样化地暴露于各种气味的嗅觉训练类似于为大脑提供持续的感觉刺激（Pieniak等人，2022年）。在临床实践中，嗅觉训练通常使用柠檬、迷迭香和橙子等与食物相关的精油。这些气味可以增加相关脑区的皮质厚度，改善轻度认知障碍者的记忆，并有助于放松和缓解焦虑（Loughnane等人，2024年）。
为了全面客观地整合多学科证据，我们在PubMed、Web of Science和Google Scholar等多个电子数据库中进行了文献搜索。搜索策略使用了“嗅觉系统”、“食物中的气味分子”、“大脑健康”和“代谢稳态”等关键词，以识别原始研究和高影响力的综述。基于这些发现，本综述综合了多个学科的前沿进展，特别关注嗅觉系统作为连接外部环境、中枢神经系统和周围代谢的关键纽带。更重要的是，我们全面探讨了使用食物中的气味分子作为健康改善方法的理论基础、改进潜力及未来挑战，强调了这些气味在增强认知功能、神经保护、情绪调节和代谢健康方面的独特优势。
部分摘录
嗅觉受体与信号传导
作为人类与环境互动最原始的感觉方式之一，嗅觉不仅使我们能够识别食物、毒素和有害气味，还能调节进食行为、社会交流和情绪状态（Firestein，2001年）。因此，嗅觉系统是环境感知的关键感觉通路。
嗅觉感知依赖于空气中的化学物质与嗅觉受体的结合（Gu等人，2025年）。
嗅觉在个体发展中的作用
作为最早发育并参与环境适应的感觉系统，嗅觉在从胎儿期到老年的整个过程中都发挥着不可替代的作用（Cai等人，2024年；Poirier & Melin，2024年）。研究表明，婴儿嗅觉上皮中的纤毛嗅觉神经元在胚胎阶段开始形成，并在出生后表现出对母乳和乳汁气味的特异性识别能力（Schaal等人，2020年）。
气味分子的类型与来源
气味分子是挥发性化合物，可以通过嗅觉系统引发感知反应，包括含有生物活性成分的植物精油（EOs）以及食物中的芳香分子（Choi & Kim，2025年）。这些化学结构多样的化合物主要分为单萜类、倍半萜类、酯类、醛类和酚类化合物（Vora等人，2024年）。这种结构多样性不仅具有分类意义，还对其气味特征起着关键作用。
结论与展望
嗅觉通路作为一种独特的感觉-调节接口，使食物中的气味分子能够影响神经活动、情绪状态和代谢平衡。与其他感觉方式不同，嗅觉通路为食物中的气味分子与人类健康提供了直接高效的连接。因此，本综述从传统的营养分析转向了食物中未被充分重视的嗅觉维度。我们认为，嗅觉系统不仅...
未引用的参考文献
Hong等人，2022年；Li等人，2025年；Li等人，2025年；Takemoto等人，2020年；Zhang等人，2025年；Zhang等人，2025年。
作者贡献声明
宋毅：概念构思、初稿撰写。
金安文：撰写、审稿与编辑。
谭木秋：撰写、审稿与编辑。
谢庆刚：撰写、审稿与编辑。
李一玲：监督、撰写、审稿与编辑。
刘志刚：概念构思、监督、撰写、审稿与编辑。
致谢
本工作得到了“科技创新2030脑科学与类脑智能技术项目”（2022ZD0208100）、陕西省干旱地区农业实验室（2024ZY-JCYJ-02-44）以及陕西省科技厅的关键研发计划（2023-YBNY-184）的支持。我们感谢Xu Fangran女士在制作图表方面的协助。
