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苹果多酚虽具功能特性，但人体吸收受限。研究人员以Lacticaseibacillus rhamnosus zrx01 发酵苹果多酚，结合体外消化和代谢组学分析。结果发现发酵改变其代谢物谱，6 种差异代谢物显著影响 10 条代谢通路。该研究为苹果多酚功能开发提供依据。
在健康饮食备受关注的当下，苹果多酚凭借强大的抗氧化能力，成为科学界的热门研究对象。它能像忠诚的卫士一样，清除人体内的自由基，减少氧化应激对细胞的伤害，对预防多种慢性疾病有着重要意义。然而，苹果多酚复杂的结构却像是一道道坚固的防线，阻碍了人体对它的吸收，这让其健康功效大打折扣。就好比一把钥匙虽能开锁，但锁芯太复杂，难以发挥作用。为了攻克这一难题，挖掘苹果多酚的最大潜力，研究人员踏上了探索之旅。
国内研究人员开展了一项关于Lacticaseibacillus rhamnosus zrx01 发酵苹果多酚体外消化特性的研究。他们巧妙地利用Lacticaseibacillus rhamnosus zrx01 发酵苹果多酚，借助仿生小鼠胃体外模拟消化系统和代谢组学技术，深入探究发酵前后苹果多酚在胃肠道内的变化。研究发现，发酵后的苹果多酚代谢物谱和生物可及性特征发生了显著改变。通过代谢组学分析，鉴定出 6 种差异代谢物，如表儿茶素（epicatechin）、绿原酸（chlorogenic acid）等。KEGG 通路分析表明，这些差异代谢物显著富集在 10 条代谢通路中。这一研究成果意义重大，它揭示了Lacticaseibacillus rhamnosus zrx01 发酵能将大分子苹果多酚转化为小分子，增强其健康促进作用，为开发针对糖尿病和心血管疾病的功能性食品提供了创新策略，就像为健康饮食打开了一扇新的大门，该研究成果发表在《Food Chemistry: X》。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是利用仿生小鼠胃动态模拟胃肠道消化技术，模拟小鼠胃肠道的消化环境和过程；二是采用超高效液相色谱 - 串联质谱（UHPLC-MS/MS）技术，对消化后的苹果多酚代谢物进行分析鉴定；三是运用代谢组学分析手段，包括主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）等，挖掘发酵前后苹果多酚代谢物的差异及相关代谢通路。
3. 研究结果
3.1 消化处理对多酚含量的影响
研究人员对比了发酵组和未发酵组苹果多酚在胃肠道消化前后的含量变化。结果显示，未发酵组消化后总多酚含量显著增加，从 1.56±0.12 mg/mL 升至 2.01±0.15 mg/mL（p < 0.05）；而发酵组则明显下降，从 1.38±0.10 mg/mL 降至 1.12±0.08 mg/mL（p < 0.01）。这是因为发酵过程中，Lacticaseibacillus rhamnosus分泌的酶水解了大分子多酚，且发酵产生的短链脂肪酸增强了肠道吸收，导致发酵组多酚含量降低；未发酵组则因消化酶水解食物基质与多酚的结合键，释放出更多多酚，含量升高。
3.2 HPLC-MS 分析
通过高效液相色谱 - 质谱（HPLC-MS）分析，发现发酵组和未发酵组消化后的苹果多酚总离子色谱图差异显著。研究鉴定出 12 种多酚化合物，其中绿原酸和丁香酸仅在发酵组被检测到，发酵组鞣花酸（ellagic acid）的丰度显著高于未发酵组。这主要归因于Lacticaseibacillus rhamnosus分泌的酶，如 β- 葡萄糖苷酶水解绿原酸的糖苷键，使其在发酵组以游离形式存在；鞣花单宁酶降解鞣花单宁，增加了发酵组鞣花酸的含量。
3.3 苹果多酚胃肠道模拟消化后的代谢组学分析
- 3.3.1 PCA：主成分分析（PCA）结果显示，PC1 和 PC2 分别解释了总方差的 76.9% 和 18.1%，累计方差解释率达 95%。95% 置信区间模型有效区分了发酵组和未发酵组消化后的代谢谱，表明Lacticaseibacillus rhamnosus诱导的代谢重塑使两组苹果多酚的代谢物组成和生物利用度存在显著差异。
- 3.3.2 OPLS-DA：正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）进一步明确了两组的代谢差异。该模型性能良好，确定了表儿茶素、对羟基苯甲酸和阿魏酸等关键酚类化合物。这些化合物含量和分布的变化，是区分两组代谢特征的重要标志，体现了Lacticaseibacillus rhamnosus对苹果多酚代谢途径的调控作用。
- 3.3.3 t-test 筛选差异代谢物：通过t检验，共鉴定出 6 种差异代谢物。阿魏酸和对羟基苯甲酸显著下调，表儿茶素、绿原酸、鞣花酸和丁香酸呈上升趋势。这些变化与Lacticaseibacillus rhamnosus分泌的酶介导的水解反应、益生菌代谢产物调节的 pH 变化等因素有关。聚类热图还显示，差异代谢物可分为三类，为后续代谢途径分析提供了参考。
- 3.3.4 KEGG 通路分析：KEGG 通路分析发现，差异代谢物显著富集在 10 条代谢通路中。例如，表儿茶素和绿原酸激活磷脂酰肌醇 3 - 激酶 / 蛋白激酶（PI3K-Akt）信号通路，改善葡萄糖和脂质代谢，有助于预防和治疗糖尿病；上调的表儿茶素、绿原酸、鞣花酸和丁香酸通过流体剪切应力 - 动脉粥样硬化和脂质代谢 - 动脉粥样硬化等通路，抑制炎症反应，发挥抗动脉粥样硬化作用；鞣花酸还可通过炎症性肠病通路调节钙信号，减轻肠道炎症。
4. 研究结论与讨论
本研究以生物利用度为核心指标，结合Lacticaseibacillus rhamnosus zrx01 发酵与仿生小鼠胃肠道体外消化模型，全面揭示了苹果多酚的代谢转化过程。研究表明，发酵处理显著改变了苹果多酚的代谢物谱和生物可及性，Lacticaseibacillus rhamnosus分泌的 β- 葡萄糖苷酶和鞣花单宁酶将糖基化多酚降解为具有生物活性的后生元。这些后生元通过激活 PI3K-Akt 通路和流体剪切应力 / 动脉粥样硬化通路，有效改善血糖血脂代谢、抑制炎症反应；鞣花酸和丁香酸的显著升高，进一步证明了该菌株通过调节钙信号和炎症性肠病通路缓解肠道炎症的潜力。这一研究为苹果多酚的生物利用度机制和功能开发提供了有力证据，为开发预防和治疗糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的功能性食品奠定了理论基础，在生命科学和健康医学领域具有重要的应用价值。
