综述：发酵食品中微生物形成的维生素对人体维生素状况的影响——系统性叙述综述

本综述系统评估了发酵食品（FF）通过微生物合成维生素对人类维生素状况的影响。重点探讨了维生素K2（MK-7、MK-9）、B族维生素（B2、B9、B12）在纳豆、奶酪等发酵食品中的生物利用度、生理效应及影响因素（食物基质、微生物菌株、维生素形式）。证据表明发酵食品可改善骨代谢（γ-羧化骨钙素）、血管健康（基质Gla蛋白）及同型半胱氨酸代谢，但缺乏大规模人类研究验证其可持续应用价值。

　　

引言：维生素缺乏的全球挑战与发酵食品的潜力

维生素缺乏仍是全球健康问题，尤其影响弱势群体。发酵食品（FF）因微生物合成维生素的特性，被视为改善维生素摄入的潜在途径。本综述基于人类研究，系统评估富含维生素的发酵食品对健康或缺乏人群维生素状况的维持或增强作用。

发酵食品与维生素K：从纳豆到奶酪的实证

维生素K以叶绿醌（K₁）和甲萘醌（K₂，包括MK-4至MK-13）形式存在，其膳食来源、生物利用度和功能各异。维生素K₂由细菌发酵产生，存在于乳制品和肠道微生物群中，具有更长的半衰期和增强的肝外分布，对心血管和骨骼健康尤为重要。MK-7（富含于纳豆）和MK-9（见于奶酪）表现出延长的半衰期，增强其生物利用度并确保维生素K依赖途径的持续激活。

纳豆作为MK-7的丰富来源，血清MK-7浓度在摄入后显著增加并可检测超过72小时，表明其持久的生物活性。习惯性消费纳豆以剂量依赖方式显著增加血清MK-7浓度，更高的摄入量与更高的γ-羧化骨钙素（cOC）水平相关，尤其在男性中。研究还表明，纳豆摄入降低维生素K缺乏标志物——维生素K缺乏诱导蛋白（PIVKA-II）水平，并减少尿钙排泄，提示钙保留改善。

Jarlsberg奶酪是MK-9（4H）的天然来源，对骨骼健康和代谢具有潜在益处。一项随机对照试验显示，定期消费Jarlsberg奶酪显著增加血清MK-9水平和骨形成标志物，特别是1型前胶原N-末端前肽（PINP）。当参与者从卡门贝尔奶酪（对照）切换至Jarlsberg时，其维生素K₂水平和钙吸收改善，表明对骨代谢的积极影响。后续研究证实PINP、总骨钙素（tOC）和cOC持续增加，而不提升骨吸收标志物CTX，支持对骨的合成代谢效应。Jarlsberg奶酪还可能更广泛地影响代谢，其糖化血红蛋白（HbA1c）的降低提示对葡萄糖调节的潜在益处。

发酵食品中的叶酸：生物利用度的关键变量

叶酸（维生素B₉

尽管大量文章致力于使用产叶酸微生物提高食品叶酸含量的研究，但仅有三项人类研究被确定，两项关于卡门贝尔奶酪，一项关于茶。卡门贝尔奶酪中的叶酸浓度范围从224至647 nmol/100 g，是牛奶的5至15倍（按干重计算）。然而，不同奶酪品牌之间叶酸生物利用度存在显著变异。一项研究表明，低脂卡门贝尔奶酪表现出显著更高的叶酸生物利用度（65–71%），而之前另一品牌的研究报告仅为8.8%。尽管总叶酸含量较低（224 nmol/100 g），但该奶酪呈现不同的叶酸谱，其中5-甲酰四氢叶酸是主要维生素，而非更高叶酸奶酪中的四氢叶酸。这些发现强调发酵过程、奶酪组成和叶酸维生素分布显著影响叶酸生物利用度，强化了食品产品（如卡门贝尔奶酪）不能被视为具有可预测叶酸生物利用度的同质膳食标准。

茶也可以是叶酸的来源，冲泡茶中高达7 μg/100 mL。在中国，观察到茶消费与血浆叶酸浓度之间的正相关，特异性因民族群体和茶类型而异。每周饮用未发酵茶的汉族女性和每周饮用全发酵茶的维吾尔族女性表现出这种正相关；然而，发酵的作用尚不清楚，值得进一步研究。

其他B族维生素：证据有限且不一致

除维生素B₉外，其他B族维生素也可由不同微生物在各种食品发酵过程中产生。然而，这种能力是菌株特异性的，因为微生物可以合成或消耗它们。五项研究致力于发酵食品消费对维生素B状况的影响。

硫胺素（维生素B₁）是碳水化合物代谢、呼吸链、氨基酸分解代谢和核酸生物合成中涉及的必需辅因子。核黄素（维生素B₂）是辅酶黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的前体，参与关键代谢途径如克雷布斯循环、氧化还原反应以及其他维生素的生物合成。烟酸（维生素B₃）是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和NAD磷酸（NADP）的前体，在能量生产和氧化还原反应中发挥关键作用。泛酸（维生素B₅）在碳水化合物、蛋白质、脂肪酸代谢中起关键作用。吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺（维生素B₆）在多种生物过程中发挥作用，包括氨基酸、糖和脂质代谢。钴胺素（维生素B₁₂）是唯一完全来自微生物起源的维生素，由一些细菌和古菌合成。

研究结果表明，发酵食品消费对维生素B状况的影响不一致。一项研究发现，酸奶中作为益生菌的格氏乳杆菌Casei亚种的存在会降低维生素B₁、B₂和B₆的生物利用度，尽管已知其在培养基中产生硫胺素、核黄素和叶酸。另一项研究显示，每天消费200克益生菌和传统酸奶2周导致血浆硫胺素和游离核黄素水平增加，而这些维生素的尿排泄不受影响。咖啡消费与某些B族维生素血液水平之间的联系也被研究，但未发现显著差异。

令人惊讶的是，未发现关于发酵 enriched 维生素B₁₂的发酵食品对人类影响的研究。维生素B₁₂在非动物基产品中 absent，全球许多人因 affordability 或个人选择而不消费或少量消费此类食品；因此，该主题值得特别关注。

维生素A和D：发酵中维生素生产的被忽视者

维生素A天然仅存在于动物源性食品中，而许多水果和蔬菜可提供可在肠道水平转化为维生素A的类胡萝卜素。不同属于欧文氏菌或农杆菌属等的微生物也可以合成维生素A或维生素A原，但只有少数存在于发酵食品中。微生物还可能调节类胡萝卜素的生物利用度。仅一项研究处理发酵橙汁或其非发酵对应物摄入对血液类胡萝卜素谱的影响。当橙汁发酵时，类胡萝卜素的生物利用度更高。然而，类胡萝卜素很可能来自橙汁本身，而非微生物的作用，因为两种果汁中的类胡萝卜素谱相似。

维生素D，也称为钙化醇，是一种脂溶性维生素，可在皮肤暴露于UV-B辐射后内源性合成，或可从食物来源和膳食补充剂提供。皮肤制造的版本称为胆钙化醇（维生素D₃），而膳食形式可以是维生素D₃或植物来源的化合物称为麦角钙化醇（维生素D₂）。文献报告酵母，特别是酿酒酵母，合成麦角固醇，维生素D的前体之一，用于工业生产，但关于使用酵母增加发酵食品中维生素D含量及其对维生素D摄入可能贡献的文献不可用。少数处理从乳制品摄入维生素D的研究来自强化维生素D的乳制品。发酵是否可用于增加食品中维生素D含量和改善维生素D膳食摄入仍有待探索。

发酵食品表征：营养必需性的关键

发酵食品表征对于能够确定基于发酵富维生素的发酵食品的健康声明的科学证据至关重要。不同因素可能影响维生素的生理效应，包括批间变异性、其在发酵食品中的浓度以及化学结构（维生素、前体）和生物利用度的差异。卡门贝尔奶酪的研究是罕见例子之一，其中主要维生素B₉维生素在发酵食品中和摄入发酵食品后在血浆中被量化。不同的生物利用度模式和重要的个体观察变异强调需要在不同食品基质中实施类似研究，具有各种发酵类型，以验证发酵富维生素的发酵食品在大规模上的真实贡献。

此外，发酵食品的配方应被指定，这尤其相关，因为食品基质可能影响维生素的吸收。确实，在同一例子中，菠菜中的叶酸比奶酪中的叶酸更好地被吸收，并且提出了不同假设来解释这一结果。该例子强调需要评估许多通过发酵富维生素的发酵食品，以确定策略在不同背景下的效率。

个体食品之间的变异性，可能影响发酵食品的维生素含量，也应被表征。在本文讨论的18项研究中，只有两项关于奶酪和维生素B₉的研究调查了同一奶酪两个品牌之间的可能差异并突出了显著差异。在非控制发酵（自发、回溯、初始高内生微生物群）的发酵食品情况下，这种变异性将甚至更重要，因为涉及的微生物因发酵而异。由于微生物可能产生或消耗维生素B₉，应评估整体生产/消耗平衡。确实，许多使用室温自发或回溯发酵制备的传统食品显示原料中最初存在的叶酸几乎完全消失或维生素B₉含量巨大增加，理论上能够覆盖RNI的大部分（30%）。

在使用已知微生物的控制发酵的情况下，必须提供足够信息，除了微生物物种的鉴定外，使控制当局能够进行自己的监测。在本文 presented 的18项研究中，只有五项指定了用于发酵的物种。

更一般地，虽然发酵食品类别几乎总是被指示（乳制品、发酵豆类等），食品的精确描述几乎从不充分。例如，成分（甚至 less 它们的组成）不一定被提及，过程并不总是被描述。虽然，本综述中 presented 的发酵食品的食品安全从未被提及，我们可以假设在干预研究中，伦理批准包括这一方面，并且从观察研究中评估它是困难的。

微生物组的作用：改善维生素状况

肠道中的微生物可通过合成维生素或调节其吸收来影响宿主的维生素状况。值得注意的是，生物利用度似乎通过短链脂肪酸的生产而增强，短链脂肪酸是微生物多糖发酵的最终产物。反过来，膳食维生素摄入可以调节微生物组的组成和功能，这又影响维生素的生物利用度。发酵食品中的微生物在通过消化道传输时也可能合成维生素。如果肠道微生物组对维生素K的作用有充分文献记载（见相应部分），但对所有B族维生素则不是这种情况。

肠道细菌可合成一些维生素并在结肠中被吸收。细菌合成可能提供身体维生素K需求的10–50%，尽管确切比例仍不确定。大多数甲萘醌（MK-n）在结肠中无胆汁盐产生，引发关于其吸收的问题，因为胆汁盐通常是小肠中维生素K摄取所必需。如果被吸收，来自结肠细菌的MK-n可能遵循胆汁盐非依赖途径，而在回肠中产生的更小部分可能通过胆汁依赖途径被吸收。然而，来自肠道细菌的MK-n的生物利用度有限，因为它们保留在细菌膜内而不是自由可用。

关于肠道细菌对维生素B生产作用的数据较少文献记载。宏基因组分析显示，一些细菌，如拟杆菌门和放线菌门，拥有合成维生素B₁的遗传潜力，而大多数厚壁菌门没有。乳杆菌科和双歧杆菌科产生核黄素，可能被结肠上皮细胞利用，尽管其确切体内贡献仍不清楚。虽然核黄素生物合成在枯草芽孢杆菌和大肠杆菌中已被充分研究，对256个人类肠道菌株的系统基因组分析发现40–65%理论上可以产生一种或多种B族维生素（B₁、B₂、B₃、B₅、B₆、B₇、B₉和B₁₂）。完整的叶酸生物合成途径在几乎所有拟杆菌门、梭杆菌门（同义词梭杆菌）和变形菌门基因组中检测到，而放线菌门和厚壁菌门通常缺乏对氨基苯甲酸生物合成途径。

钴胺素（维生素B₁₂）的从头合成是一个复杂过程，涉及超过30个酶步骤和60多个基因家族。这种能力仅限于某些细菌和古菌。维生素B₁₂的转运体仅存在于消化道的上部。因此，结肠细菌的 eventual 合成不应显著贡献宿主的维生素B₁₂状况。乳酸菌在小肠中 present 更高的相对丰度，但据我们所知，没有研究调查它们 eventual 在贡献钴胺素吸收中的作用。

在人类肠道微生物组内，增加的叶酸摄入与更高丰度的粪杆菌属、阿克曼氏菌属和罗氏菌属正相关，如在黏膜和结肠活检样本中观察到的。此外，类胡萝卜素摄入和状况与增加的微生物多样性和有益细菌的增加有关。类胡萝卜素对肠道微生物组影响的最相关研究由 Bernabeu 等人报告。有强有力证据表明类胡萝卜素发挥益生元效应，促进特定细菌物种的生长，如毛螺菌科、双歧杆菌属和普雷沃氏菌科。Park 等人证明维生素B₁显著影响肠道微生物组内细菌的生存和竞争。他们还显示维生素B₁在丁酸盐生产中发挥作用，并有助于调节肠道环境中的乙酸水平。此外，微生物核黄素生产受富含纤维的饮食影响。细菌需要叶酸生长：一些是原养型，可以从环境前体合成它，而其他，称为 auxotrophic 细菌，必须直接从周围环境获取它。这些发现表明肠道微生物组是叶酸的关键来源，并且其组成的变化——由纤维消费等因素驱动——可能影响叶酸需求。

考虑到微生物可以生产和使用维生素，微生物之间为维生素的相互作用发生。这已被证明，例如，在合成共培养实验中使用人类粪便样本中的细菌，其中观察到交叉喂养的差异。肠道中的细菌也能够捕获和区分维生素B₁₂类似物，在肠道中竞争。

整体上，肠道微生物对维生素状况的贡献以及发酵食品消费对肠道中维生素合成的影响仍有待更具体地研究。

展望、差距与结论

本系统性叙述综述突出了发酵食品作为通过微生物生产增强维生素摄入的自然方式的潜力。然而，在理解这种方法的有效性和可靠性方面仍存在显著差距。发酵食品中维生素的生物利用度因微生物菌株、发酵条件、产生的维生素和涉及的食品基质而异。缺乏关于几种必需维生素的人类研究，包括B₁₂，这对消费无或低动物基产品的人群尤为重要。这些变异来源在通过食品消费调查估计维生素摄入时经常被忽视，可能导致维生素摄入的显著错误估计。埃塞俄比亚的一个例子显示，采样人群的膳食维生素B₁₂摄入完全不足，但只有25%的人群血清钴胺素水平低。一种假设是高消费发酵食品和发酵的作用，已被估计但未实验验证。

全球发酵食品的广泛多样性、负责其发酵的微生物及其对维生素摄入的潜在贡献 also 未被充分探索。许多非常知名于其维生素合成能力的微生物，如酿酒酵母，可以大量生产维生素B₉，尚未在人类中被研究。本综述中 presented 的所有数据来自欧洲、亚洲和美国，排除也消费各种发酵食品的世界其他部分，具有潜在不同的维生素谱。有缺乏风险的人群包括幼儿、育龄妇女和老年人，未来研究应包括这些不同类别。这种发酵食品的广泛多样性可能 serve 作为一个国家的灵感来源，以从另一个国家学习，利用这些传统发酵食品中遇到的微生物多样性。这些发酵食品可以用作单菌株但也可以组合，以通过一起使用具有不同维生素潜力的微生物来探索累积维生素生产。确实，使用具有合成维生素能力的菌株组合的例子罕见，且并不总是高效。

许多研究缺乏关于所检查发酵食品的组成、安全和微生物含量的全面信息。为了 endorse 发酵食品基于维生素强化作为公共卫生策略，未来研究应集中于精心设计的人类干预研究、维生素变体和食品基质的彻底评估，以及发酵方法和微生物菌株的统一文档。此外，肠道微生物组对维生素状况的影响，包括维生素合成、吸收和微生物交叉喂养，仍然不足定义。解决这些差距将 enable 更好评估发酵食品的营养影响并指导基于证据的膳食建议的开发。